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纳米碳酸钙
纳米碳酸钙
  
  1.概述
  纳米碳酸钙(NanometerPrecipitatedCalciumCar-bonate,简称NCC或NPCC),是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体材料。由于纳米碳酸钙粒子的超细化,其晶体结构和表面电子结构发生变化,产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应,在磁性、催化剂、光热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出优越的性能,又在增韧性、补强性、透明性、触变性、流平性和消毒杀菌等方面具有特殊的性能。将其填充在橡胶中能使制品表面光艳、伸长度好、抗张力高、抗撕力强、耐弯曲、抗龟裂性能好,是优良的白色补强材料。在高级油墨、涂料中具有良好的光泽、透明、稳定、快干等特性。
  碳酸钙按平均粒径可分为5个粒度等级:微粒(>5um)、微粉(1-5um)、微细(0.1-1um)、超细(0.02-0.1um)、超微细(≤0.02um)。纳米碳酸钙材料是指原生粒子(一次粒子)尺寸大小在1-100nm的超细粉末碳酸钙。
  纳米碳酸钙具有以下特点:①粒子细,平均粒径为40nm,是普通轻质碳酸钙粒径的数十分之一;②比表面积大,比普通轻质碳酸钙大近8倍;③粒子晶形为立方体状,部分连结成链状,与纺缍状的轻质碳酸钙和无规则状的重质碳酸钙不同;④纳米碳酸钙经过表面活化处理后,活化率较高,具有不同的功能和用途;⑤白度较高,适宜作浅色制品,PH值呈弱碱性。
  纳米碳酸钙是一种重要的无机精细化工产品,与普通轻质碳酸钙产品相比具有粒子细,比表面积大,吸油值低,表面活化率高,白度较高等特点,在众多应用领域中可起到增强、增韧作用,从而改善产品的使用性和外观性,可以部分取代如白炭黑等昂贵的原材料,使产品成本下降,质量大幅度提高。因此,纳米碳酸钙一出现,就表现出广泛的适用性和旺盛的市场需求,在涂料、塑料、橡胶、胶粘剂、造纸、油墨、油漆、化妆品以及医药和食品等领域具有广泛的用途。目前,我国纳米碳酸钙约30%用于橡胶制品,30%用于塑料制品,20%用于造纸,20%用于涂料及其它制品。
  纳米碳酸钙作为一种无机化工产品,经表面改性剂处理而成为一种功能性的填充材料。广泛应用于塑料、橡胶、油墨、涂料、造纸、胶粘剂、密封胶等工业,还应用于牙膏、食品、医药、饲料、建材、化纤等行业。用途不同对碳酸钙的粒径、晶型、表面改性等不同的要求。因而碳酸钙已成为一种系列化的产品,如日本白氏公司生产的"白艳华"系列就有好几十种品种。不同品种应用范围不同,性能差异很大,价格也十分悬殊,从2000~10000元/吨不等。近年来,由于碳酸钙产品粒子的超细化,晶体形态的多样化以及表面改性技术的发展,提高了碳酸钙产品的应用价值,拓展了碳酸钙产品的应用领域。
  生产纳米碳酸钙技术的关键主要在石灰消化、碳化和活化工序。目前国内已经应用的碳化方法有四种:间歇鼓泡式碳化法、间歇搅拌式碳化法、连续喷雾碳化法和间歇超重力式碳化法。四种方法从技术层面看各有千秋;从成本方面看,前两种方法低而后两种方法高,从投资情况来看,也是前两种方法低而后两种方法高。所以国内生产纳米碳酸钙多以前两种方法为主。尤其优化整合鼓泡式和搅拌式两种方法的优点,避免各自的缺陷,采用"微泡鼓泡搅拌式"已是目前纳米碳酸钙碳化工艺比较理想的方法,可以生产粒度分布范围较窄的纳米碳酸钙,质量指标容易控制,产品重现性好,碳化时间短,二氧化碳利用率高,装置造价和生产成本都比较低。
  纳米碳酸钙工艺过程主要包括:石灰石煅烧、窑气净化、生石灰消化、生浆陈化、碳化、熟浆陈化、活化、脱水、干燥、分散和包装。
  2.技术经济
  生产成本:吨产品成本。
  原料,石灰石,金额48元。助剂,270元
  包装:60元;电费:224元;燃料(按煤):280元。
  人工费用:55元。
  折旧、摊销、管理费用、维修费用、销售费用:合计115元。
  合计:1052元
  产品售价1600元-2400元/吨。