碳酸鈣按形態(tài)分為無(wú)規則體、紡錘形、針形、球形、鏈鎖形、片形、偏三角形和菱形六面體形、無(wú)定形等形態(tài)，不同形態(tài)的碳酸鈣，其應用領(lǐng)域和功能各不相同。
　　

圖1 不同晶型碳酸鈣晶SEM照片

　　
　　由于球形納米碳酸鈣有良好的平滑性、流動(dòng)性、分散性和耐磨性等特性，故而被廣泛應用在橡膠、涂料油漆、油墨、醫藥、牙膏和化妝品等領(lǐng)域。
　　
　　1、球形碳酸鈣的制備方法及研究進(jìn)展
　　球形碳酸鈣的合成方法主要采用液相法，根據反應機理的不同又可將其劃分為三種反應系統：Ca（OH）₂-H₂O-CO₂反應系統、Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-反應系統和Ca²⁺-R-CO₃^2-反應系統（R為有機質(zhì)）。
　?。?）Ca（OH）₂-H₂O-CO₂反應系統——碳化法
　　該反應系統是以Ca（OH）₂水乳液作為鈣源，用CO₂碳化制得碳酸鈣。Ca（OH）₂一般由天然碳酸鈣鍛燒成生石灰，然后經(jīng)消化得到，碳酸鈣鍛燒的煙道氣經(jīng)凈化作為碳化反應的CO₂來(lái)源。
　　碳酸鈣晶體的生長(cháng)與形貌的形成主要發(fā)生在碳化階段，可通過(guò)反應溫度、Ca（OH）₂濃度、CO₂流量、晶體生長(cháng)抑制劑等因素加以控制，根據抑制劑和相關(guān)條件的不同，可得到球形碳酸鈣產(chǎn)品。
　　
　　研究進(jìn)展：
　?、傧蛱m等采用間歇碳化法（管式氣體分布器）合成了平均粒徑0.1μm左右的超細球形碳酸鈣；采用小氣泡及CO₂含量較高的混合氣體有利于形成超細碳酸鈣，加入少量添加劑如ZnCl₂、MgCl₂或EDTA（乙二胺四乙酸）可明顯改變碳酸鈣粒子的形貌和大小。
　?、陉愊扔碌炔捎瞄g歇鼓泡碳化法，在碳化溫度為20℃左右、灰乳密度為1.07（d）的條件下，加入少量復合添加劑PBTCA（2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷）和CTAB（十六烷基三甲基溴化銨），可制得粒度分布均勻、分散性好、平均粒徑為40nm左右的球形碳酸鈣。
　?、圳w風(fēng)云等以一種生產(chǎn)球形納米碳酸鈣的噴射-乳化新型組合式碳化反應器，進(jìn)行了小試和中試實(shí)驗研究。在小型實(shí)驗裝置上，采用正交試驗的方法，確定出粒度分布窄的球形納米碳酸鈣的最佳反應條件為：溫度15℃，氫氧化鈣漿液質(zhì)量濃度65g/L，氣液體積比5:1，在完成小試的基礎上，建成了年產(chǎn)60噸納米碳酸鈣的中試實(shí)驗裝置，并成功制備出平均粒徑80nm球形納米碳酸鈣。
　　

圖2 球形納米碳酸鈣中試生產(chǎn)線(xiàn)

　　
　?、芄塞惖纫允沂癁樵?，采用間歇鼓泡碳化法制備納米球形碳酸鈣，在反應溫度為20-40℃，石灰乳濃度為86g/L，空塔氣速為0.114m/s時(shí)，晶形控制劑加入量為1%時(shí)，可得到分散性較好、粒度分布較均勻球形納米碳酸鈣。
　　
　　碳化反應開(kāi)始后，在不同時(shí)間加入同一劑量的同一種晶形控制劑，制得碳酸鈣的晶形和粒徑不盡相同，晶形控制劑加入的時(shí)間越早，所得到的球形碳酸鈣晶體的形貌越好、粒徑越小。
　　

圖3 納米球形碳酸鈣工藝流程

　　
　?、萆晷∏宓扔霉杷徕c為晶形控制添加劑，通過(guò)石灰乳碳化工藝制備了顆粒尺寸為40-50nm的球形超細碳酸鈣粉體，添加劑最佳用量為0.7-1.5%。
　　
　?。?）Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-反應系統——復分解法
　　該系統是將含Ca²⁺的溶液與含CO₃^2-的溶液在一定條件下混合反應來(lái)制備碳酸鈣。根據原料的不同又分為氯化鈣鈣-碳酸鈣法、氯化鈣-蘇打法（蘇爾維法）、石灰-蘇打法等。
　　一般通過(guò)添加劑來(lái)控制產(chǎn)品的粒徑和晶體構造。用Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-反應系統反應系統可以得到20-100nm的碳酸鈣。
　　
　　研究進(jìn)展：
　?、俜叫l民等采用復分解法將一定量的無(wú)水Na₂CO₃和Ca Cl₂分別溶解于適量水中，通過(guò)加入少量添加劑乙二胺四乙酸二鈉和磷酸氫二鈉，制備出了平均粒徑為50-70nm的球形碳酸鈣。
　?、诶坐Q等通過(guò)有機聚合物聚乙烯苯磺酸鈉PSSS對碳酸鈣粒子的調制作用，成功制備出了平均粒徑為5μm的球形碳酸鈣。
　?、壑x英惠等利用緩沖劑氯化鈉和結晶生長(cháng)停止劑氫氧化鈉調節碳酸鈣的形貌，采用復分解法制備出了球形碳酸鈣。
　　
　?。?）Ca²⁺-R-CO₃^2-反應系統——微乳液法和凝膠法
　　該反應系統是通過(guò)有機介質(zhì)R來(lái)調節Ca²⁺和CO₃^2-的傳質(zhì)，從而達到控制晶體成核生長(cháng)的目的。根據有機介質(zhì)R種類(lèi)的不同可分為微乳液法和凝膠法兩類(lèi)。
　　微乳液法采用的有機介質(zhì)一般為液體油，而凝膠法采用的是有機凝膠。這類(lèi)共聚物具有2個(gè)親水鏈段（耦合鏈段與促溶鏈段），能夠定向吸附于無(wú)機-水界面。
　　帶有特定功能團的共聚物可能與金屬離子及表面活性劑相互作用而在溶劑中形成較為復雜的有序聚集結構。這些特性使得雙親水嵌段共聚物在調控無(wú)機粒子形貌方面顯示出獨特的優(yōu)點(diǎn)。
　　
　?。?）其他
　?、僭傻葘被?甘氨酸和電石廢渣通過(guò)簡(jiǎn)單的酸堿中和反應，制備出了超微細球形碳酸鈣，其純度和白度均達96%以上，成團微粒為納米級，二次團粒結構的粒徑分布在1-3μm之間，通過(guò)pH或物理和化學(xué)的分散，可方便的調控其微觀(guān)尺寸。
　?、谫?lài)永華等利用甘氨酸與電石渣的主要成分Ca（OH）₂反應生成可溶性的甘氨酸鈣，過(guò)濾除去不溶雜質(zhì)。在氣升式高效反應器中，向甘氨酸鈣溶液通入CO₂進(jìn)行碳化反應，洗滌后制得超微細球形碳酸鈣膏體。采用該超微細球形碳酸鈣膏體替代配方中的全部粉體制備水性涂料，不但可以降低涂料的原料成本和生產(chǎn)成本，還能夠簡(jiǎn)化涂料的生產(chǎn)操作、減少粉塵污染。
　　

表1 超微細球形碳酸鈣性能指標

　　

　　
　　2、國外球形碳酸鈣生產(chǎn)及研究現狀
　　國外開(kāi)發(fā)的低光澤紙專(zhuān)用球形碳酸鈣具有白度高、易分散、油墨吸收性良好、粒徑分布窄等優(yōu)良特性，其2-5μm的粒子占比約為67%，晶體形狀為較規則球形。
　　研究表明：3.5μm低光澤紙專(zhuān)用球形碳酸鈣在涂料中的最佳用量在40-50%之間，此時(shí)可以獲得較低的紙頁(yè)光澤度，較高的印刷光澤度和高的光澤度差。與其他無(wú)光紙用顏料相比，使用球形碳酸鈣可獲得光學(xué)指標、物理性能及印刷適性之間的平衡，并且不會(huì )產(chǎn)生印刷斑點(diǎn)。
　　因此，球形碳酸鈣是一種生產(chǎn)低光澤涂布紙的優(yōu)良顏料，可以代替現行涂料配方中的幾種顏料，提高低光澤涂布紙質(zhì)量，降低生產(chǎn)的復雜性，將會(huì )有廣闊的市場(chǎng)前景。
　　目前，碳化法制備球形碳酸鈣是生產(chǎn)企業(yè)和科研院所關(guān)注和研究的重點(diǎn)，另外也有一些企業(yè)通過(guò)濕法超細研磨制備出了橢球形碳酸鈣粉體材料。未來(lái)，對粒子大小和形貌的有效調控將成為碳酸鈣被廣泛應用的關(guān)鍵技術(shù)。