1 走功能化之路
目前，納米級碳酸鈣在中國已實(shí)現工業(yè)化，產(chǎn)量不斷增加，高檔產(chǎn)品不斷投放市場(chǎng)，滿(mǎn)足了國內外兩大市場(chǎng)需求。但是功能性產(chǎn)品遠遠不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，因此中國納米級碳酸鈣要發(fā)展必須走功能化之路。而走功能化之路必須保證產(chǎn)品晶型完整、粒徑為納米級且分布窄，經(jīng)過(guò)表面處理達到納米級碳酸鈣基本要求。
圖1、圖2及表3為中國無(wú)機鹽工業(yè)協(xié)會(huì )專(zhuān)家委員會(huì )對中國納米級碳酸鈣部分企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行的晶型、粒度分布和比表面積測試結果，共6種產(chǎn)品:1—塑料專(zhuān)用納米碳酸鈣；2—油墨專(zhuān)用納米碳酸鈣；3—CC-5納米碳酸鈣；4—CC納米碳酸鈣；5—CCR納米碳酸鈣；6—SCC-3納米碳酸鈣。上述產(chǎn)品應用效果好, 有的品種已達到國際先進(jìn)水平。
 2 選用節能碳化工藝及設備
目前國內外采用最多的工藝及設備是低溫低濃間歇鼓泡式碳化法或攪拌式碳化法， 中國還有常溫低濃噴霧連續碳化法、低溫低濃間歇式超重力碳化法。上述方法存在如下問(wèn)題：1）在低溫下反應, 能耗較高，3種方法都需要冷凍機將進(jìn)料石灰乳冷卻到25 ℃以下。2)要求進(jìn)口石灰乳的濃度低，一般Ca(OH)2質(zhì)量分數≤ 6%， 因此設備的生產(chǎn)強度較低。3)間歇攪拌釜法的強力攪拌使得能耗較大；超重力碳化機為高速旋轉設備，3 000 t/a的超重力設備需要電機功率為75 kW。4)不易于大型化，攪拌釜的大型化受到攪拌設備的限制；超重力的單機生產(chǎn)能力目前為3 000 t/a， 如果繼續增加生產(chǎn)能力, 隨著(zhù)設備尺寸的增加， 電機容量將很大。5)不能與普通輕質(zhì)碳酸鈣廠(chǎng)的碳化塔通用，現有碳酸鈣企業(yè)改造的投資過(guò)大。
建議在滿(mǎn)足工業(yè)產(chǎn)品需要的前提下選用非冷凍法碳化工藝及設備。非冷凍法技術(shù)有黃木清專(zhuān)利和河北科技大學(xué)專(zhuān)利。前者要求石灰乳中Ca(OH)2 質(zhì)量分數<10%， 溫度為30 ～ 40 ℃；后者為工業(yè)化技術(shù)，屬高溫高濃工藝，石灰乳中Ca(OH)2質(zhì)量分數達到10% ～ 12%， 溫度達到30～75 ℃。
高溫高濃碳化工藝及設備特點(diǎn)：1）高溫(35 ～75 ℃)碳化反應；2）精漿液氫氧化鈣高濃度碳化(氫氧化鈣質(zhì)量分數為10% ～ 12%）， 提高了碳化設備的生產(chǎn)強度；3）制備的針狀(晶須)納米碳酸鈣粒度分布窄, 粒徑小， 比表面積大， 孔容大；4）工藝適應性強，操作彈性大， 碳化設備采用生產(chǎn)輕鈣的碳化塔進(jìn)行改造即可滿(mǎn)足生產(chǎn)要求；5）設備結構簡(jiǎn)單,不設冷凍裝置， 節省投資，生產(chǎn)成本低，適應性廣， 經(jīng)濟效益顯著(zhù)。該技術(shù)在井陘縣高塔、低塔， 江西某廠(chǎng)高塔， 山西攪拌式、超重力式碳化塔在線(xiàn)試驗結果均達到理想結果。
3 擬建納米級碳酸鈣項目應注意的問(wèn)題
擬建納米級碳酸鈣項目應具備如下條件：具有多年從事碳酸鈣生產(chǎn)和管理經(jīng)驗的工程技術(shù)和高級管理人員；具有對納米級碳酸鈣應用領(lǐng)域熟悉，并具有開(kāi)拓市場(chǎng)能力的人員；具有一定的經(jīng)濟實(shí)力；具有原輔材料等優(yōu)勢。
納米級碳酸鈣擬建規模必須根據市場(chǎng)需求而定。另外，某種碳化新方法、新技術(shù)、新設備開(kāi)發(fā)成功, 不等于馬上就可建立10萬(wàn)t/a， 40萬(wàn)t/a等規模的納米級碳酸鈣裝置。新設備、新工藝應經(jīng)中試、工業(yè)化生產(chǎn)裝置逐步放大及較長(cháng)期連續運轉后，才可擴大到1萬(wàn)t/a乃至10萬(wàn)t/a以上的規模。工業(yè)放大受許多條件制約，首先是設備制造，新設備上市要經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)、完善才能逐步達到成熟。
有輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)基礎者可建設適當規模的納米級碳酸鈣項目。輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)基礎較好的企業(yè)，可適當建設0.5萬(wàn)t/a或1萬(wàn)t/a納米級碳酸鈣生產(chǎn)線(xiàn)，以輕質(zhì)碳酸鈣養納米級碳酸鈣。建設1萬(wàn)t/a以上規模納米級碳酸鈣生產(chǎn)線(xiàn)應有足夠的資金和專(zhuān)業(yè)人才，因為納米級碳酸鈣建成前1～3 a是只有投入而無(wú)產(chǎn)出的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)過(guò)程。
另外，擬建納米級碳酸鈣項目要做好經(jīng)濟核算，不要求太求詳。例如:某生產(chǎn)方法建設了0.3萬(wàn)t/a納米級碳酸鈣生產(chǎn)線(xiàn)投資了3 000 萬(wàn)元，引進(jìn)0.5萬(wàn)t/a納米級碳酸鈣生產(chǎn)線(xiàn)投資了2.2億元，因銷(xiāo)售達不到滿(mǎn)負荷，造成成本高而虧本。
納米級碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)應建立較完善的分析檢測裝置。納米級碳酸鈣產(chǎn)品不僅要求顆粒在三維空間上必須有一維空間達到納米級(≤100 nm)，而且在晶型、比表面積、黏度、宏觀(guān)粒度分布等物理性能上的指標也相當重要。一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)如果沒(méi)有檢測上述指標的儀器設備，生產(chǎn)中不知產(chǎn)品優(yōu)劣，就不能生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，生產(chǎn)調節也無(wú)法進(jìn)行。近期筆者考察和選測了廣東廣平燕華、山西芮城新泰、廣東嘉維等專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)納米級碳酸鈣的企業(yè)，以及常州市碳酸鈣廠(chǎng)、四川芙蓉輕質(zhì)碳酸鈣和納米級碳酸鈣兼營(yíng)企業(yè)，這些企業(yè)分析檢測儀器設備較全。例如常州市碳酸鈣廠(chǎng)有透射電鏡、BET比表面積分析儀、哈克流變儀、激光粒度測定儀、水分自動(dòng)測定儀等，可以在生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)對產(chǎn)品進(jìn)行檢測，使其2 萬(wàn)t/a納米級碳酸鈣生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量穩定，暢銷(xiāo)全國各地。
4 結束語(yǔ)
納米級碳酸鈣在中國已實(shí)現工業(yè)化，不同碳化方法應運而生，規模不斷增大，產(chǎn)量不斷增加，應用領(lǐng)域不斷擴大， 由橡膠、油墨等行業(yè)向塑料、涂料、膠黏劑、造紙等行業(yè)迅速擴展，需求量以每年20%的速度遞增, 高檔產(chǎn)品不斷投放市場(chǎng)，滿(mǎn)足了國內外兩大市場(chǎng)日益增長(cháng)的需求。
但是，功能性納米級碳酸鈣遠遠不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，不同用戶(hù)對產(chǎn)品要求不同， 不僅看粒子大小，更要看產(chǎn)品性能、品質(zhì)， 目前不僅有各種粒子大小的碳酸鈣，更有各種功能的碳酸鈣，品種達50 ～ 60種。例如油墨專(zhuān)用OT鈣, 至今還占據中國高端油墨市場(chǎng)， 這一點(diǎn)值得深思。從事納米級材料的研究者和生產(chǎn)企業(yè)均應在納米級無(wú)機粉體材料的應用性能上下功夫，開(kāi)發(fā)出功能性、專(zhuān)用納米級無(wú)機功能材料。
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