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1、轻质碳酸钙定义、特点和用途点击数:42 更新时间:2008-6-5 7:48:05一、轻质碳酸钙定义 轻质碳酸钙的形状根据碳酸钙晶粒形状的不同,可将轻质碳酸钙分为纺锤形、立方形、针形、链形、球形、片形和四角柱形碳酸钙,这些不同晶形的碳酸钙可由控制反应条件制得。轻质碳酸钙按其原始平均粒径(d) 分为:微粒碳酸钙(5m)、微粉碳酸钙(15m)、微细碳酸钙(0.11m)、超细碳酸钙(0.020.1m)、超微细碳酸钙(0.02m)。轻质碳酸钙的粉体特点: a.颗粒形状规则,可视为单分散粉体; b. 粒度分布较窄; c. 粒径小。轻质碳酸钙(Light Calcium Carbonate)又称沉淀碳酸钙
2、( Precipitated Calcium Carbonate,简称PCC) 是将石灰石等原料段成石灰(主要成分为氧化钙)和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分为氢氧化钙),然后再通入二氧化碳碳化石灰成碳酸钙沉淀,最后经脱水、干燥和粉碎而制得,或者先用碳酸钠和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀,然后经脱水、干燥和粉碎而制得。由于轻质碳酸钙的沉降体积(2.4-2.8mL/g)比重质碳酸钙的沉降体积(1.1-1.4mL/g)大,所以称之为轻质碳酸钙。碳酸钙的化学式为CaCO3 ,碳酸钙与所有的强酸发生反应,生成水和相应的钙盐(如氯化钙CaCl2) ,同时放出二氧化碳;在常温(25)下,碳
3、酸钙在水中的浓度积为8. 7 1029、溶解度为0.0014,碳酸钙水溶液的pH值为9.510.2 ,空气饱和碳酸钙水溶液的pH 值为8.08.6。碳酸钙无毒、无臭、无刺激性,通常为白色,相对密度为2.72.9 。轻质碳酸钙的沉降体积:2.5ml/g 以上,比表面积为5m2/g左右。轻质碳酸钙颗粒微细、表面较粗糙,比表面积大,因此吸油值较高,为6090ml/100g 左右。二、轻质碳酸钙的生产方法 有多种,但在国内的工业生产的主要是碳化法。1)碳化法:将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成份为氧化钙) 和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成份为氢氧化钙),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸
4、钙沉淀,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。2)纯碱(Na2CO3)氯化钙法:在纯碱水溶液中加入氯化钙,即可生成碳酸钙沉淀。3)苛化碱法:在生产烧碱(NaOH) 过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。在纯碱水溶液中加入消石灰即可生成碳酸钙沉淀,并同时得到烧碱水溶液,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。4)联钙法:用盐酸处理消石灰得到氯化钙溶液,氯化钙溶液在吸入氨气后用二氧化碳进行碳化便得到碳酸钙沉淀。5)苏尔维(Solvay)法:在生产纯碱过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。饱和食盐水在吸入氨气后用二氧化碳进行碳化,便得到重碱(碳酸氢钠)沉淀和氯化铵溶液。在氯化铵溶液中加入石
5、灰乳便得到氯化钙氨水溶液,然后用二氧化碳对其进行碳化便得到碳酸钙沉淀。三、轻质碳酸钙的作用:轻质碳酸钙是化学工业生产中的一种基础原料。它 广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、医药保健和农药生产领域,是一种理的化工生产填充剂,用轻质碳酸钙做填充剂制成的成品具有防水,绝缘、美观轻便、坚固耐用、光滑净高等独特能和优质。并能够降低生产成本,提高质量,增加效益。轻质碳酸钙广泛应用于造纸、塑胶、塑胶薄膜、化纤、橡胶、胶粘剂、密封剂、日用化工、化妆品、建材、涂料、油漆、油墨、油灰、封蜡、腻子、毡层包装、医药、食品(如口香糖、巧克力)、饲料中,其作用有:增加产品体积、降低成本,改善加工性能(如调节粘度、流变性能
6、、硫化性能),提高尺寸稳定性,补强或半补强,提高印刷性能,提高物理性能(如耐热性、消光性、耐磨性、阻燃性、白度、光泽度)等。1.碳酸钙在橡胶中的应用 碳酸钙是橡胶工业中使用最早量最大大填充剂之一,碳酸钙大量填充在橡胶之中,可以增加制品的容积,从而节约昂贵的天然橡胶达到降低成本的目的,碳酸钙填入橡胶能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度耐磨性,撕裂强度,并在天然橡胶和合成橡胶中有显著的补强作用,同时可以调整稠度。2、碳酸钙在塑料中的应用。碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作用,对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用,能提高制品的硬度,还可以提高制品表面光泽和表面平整性。在一般塑料制品中添加碳酸钙耐热性可以提
7、高,由于碳酸钙白度在95%以上,还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。碳酸钙是非常重要的填充料,特别是在欧洲,以重量计,占矿物填充剂和加强剂市场的60%。碳酸钙填充料的主要用途有增塑PVC(电缆、地板人造革等,重钙占10%30%,),硬聚氯乙烯(rigidPVC门窗、异型材、板材、管材、薄板中占5%20%,地板砖中占40%80%),不饱和聚酯材料(汽车、电器和器具工业的薄板模塑和整体模塑),聚丙烯(家具、汽车、包装、纤维等)和聚乙烯。3.碳酸钙在油漆行业中的用量较大 碳酸钙在油漆行业中的用量较大,是不可缺少的骨架,在稠漆中用量为30%以上,酚醛磁漆4-7%里酚醛细花纹皱纹漆39%以上。
8、4. .碳酸钙在造纸工业起重要作用,能保证纸的强度,白度,成本较低。在造纸工业可用于涂布加工纸的原料,特别是用于高级铜板纸。由于它分散性能好,粘度低,能有效的提高纸的白度和不透明度,改进纸的平滑度、柔软度,改善油墨的吸收性能,提高保留率 5、在电缆行业能起一定的绝缘作用。在塑料工业具有高光泽度、磨损率低、表面改性及疏油性,可填充聚氯乙烯、聚丙烯和酚醛塑料等聚合物中,现在又被广泛应用于聚氯乙烯电缆填料中。 6.在水性涂料行业的应用,用途更为广泛,能使涂料不沉降,易分散,光泽好等特性,在水性涂料用量为20-60%。涂料工业中,超细钙不可作为增白的体质颜料,增容降低成本,提高涂料油漆的光泽,提高产品
9、的光泽度、干燥性和遮盖力,同时还具有补强作用。用超细钙取代价格较贵的钛白粉,完全可以达到相同的效果。 7、碳酸钙在牙膏中占25 的含量,起摩擦清洁作用。 8、在食品行业用作膨松剂、发酵剂、营养强化剂、PH值调节剂。 9、在医药品中作为“中和剂、填充剂和钙源补充剂(如药六厂的钙片、娃哈的AD钙奶中有添加)碳酸钙系列产品项目可行性研究报告二OO八年九月二十八日第一章 总论一、项目提要:(一).项目概况:项目名称:年产30万吨碳酸钙系列产品项目建设单位:法人代表:电话:0772建设地址:广西合山市北泗乡(二).项目分析:碳酸钙是重要的无机化工原料,由于其具有低廉的价格、稳定的物化性能、良好的分散性能
10、等,使其在造纸、橡胶、塑料和涂料等行业中作为一种优良的填充剂、添加剂,因此得以广泛的应用。全世界每年在纸张中碳酸钙的用量约1100万吨,占填料的60%以上,用于塑料150万吨以上。据美国矿冶与开发学会2003年年会提供的信息,目前全世界碳酸钙年消费量在2500万吨以上。碳酸钙按平均粒径可分为5个等级:微粒(5um)、微粉(1-5um)、微细(0.15-1um)、超细(0.02-0.1um)、超微细(0.02um)。由于受其亲水性及传统生产工艺的局限,通常碳酸钙产品粒子都比较粗,比表面积较小,表面缺乏活性,与聚合物复合往往只起到填充增量的作用,缺乏补强、补韧效果,因而不能充分发挥其应有的作用。“
11、纳米”是英文nanometer的中文译名,是一个长度计量单位,1纳米通常用1nm表示,为110-m。1992年,国际纳米结构材料会议定义纳米材料为:“两相材料中一相的任一维尺寸在1-100nm的聚集体”。20世纪80年代由于电子能谱和扫描隧道镜的应用,纳米微粒许多异常性质被发现,这才成为全球科技界和各国政府关注的热点。纳米微粒较常规的微粒材料具有特殊的物理、化学性能,短短十几年,它已在国外的机械、电子、能源、化工、生物、建材、国防等众多领域获得了广泛的应用。纳米碳酸钙是高端碳酸钙产品。从粒径看,纳米碳酸钙是指颗粒尺寸大小在1100nm超微细碳酸钙。在性能上,纳米碳酸钙具有的白度高、密度小、分散
12、性好、相容性强和良好的耐磨、抗拉伸等特征,产生了普通碳酸钙所不具备的量子尺寸效应、表面效应和宏观量子效应,在磁性、催化性、光阻性和溶点等方面显示出优越的性能,使之在众多材料领域中起到增强、增韧作用,从而改变应用制品的加工性、使用性和外观性,可以部分取代炭黑、白炭黑和钛白粉等昂贵原材料,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,广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、化妆品、牙膏等国民经济各个行业。二、可行性研究报告的范围和依据(一)可行性研究报告的范围:1、目前中国轻质碳酸钙和纳米级碳酸钙行业的生产状况,技术研发和生产设备产能指标;2、本公司
13、投资广西合山市30万吨碳酸钙系列产品项目所在地目前的原材料储备、交通运输、燃烧、电、油、劳动力资源及生产碳酸钙技术人员现状;3、国内外碳酸钙系列产品发展情况;4、碳酸钙系列产品目前的市场需求量预测;5、未来510年中国在工业领域轻质碳酸钙,纳米碳酸钙需求产业规模。(二)主要依据:1、国家863科技计划;2、国家发改委、科技部、商务部在当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2004年度)科技产业发展规划;3、国家关于西部开发计划的税收优惠政策;4、国家产关于北部湾经济区产业科技政策;5、碳酸钙行业市场信息和现有生产厂家生产技术特点;6、轻质碳酸钙生产新工艺、新技术与产品质量控制标准;三、主要的
14、技术和经济指标(详见表53)第二章 碳酸钙系列产品投资项目背景1、技改项目符合国家高技术产业化重点领域我国政府历来重视碳酸钙材料的研发、生产和应用的工作,上世纪80年代曾将纳米碳酸钙材料研发列入国家科技发展“863计划”。国家发改委、科技部、商务部在当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2004年度)和新近出台的一系列科技产业发展规划中,把碳酸钙材料列入重点领域,指出:“碳酸钙具有特殊的性能和广泛的用途,是目前新材料发展的热点之一”。因此该项目建设符合当前优先发展的高技术产业化重点领域指南,符合国家高技术产业化新兴产业发展的方向。2、技改项目符合西部高技术产业化专项的要求西部高技术产业化专项
15、强调:“重点主要包括特色生物资源开发转化、特色矿产资源的开发、转化及其节能、环保技术的开发、产业等。提升西部工业的技术水平,促进西部资源的有效利用,促进资源的转化增值和优势特色高技术产业发展。”由石灰石组成的喀斯特岩溶地貌,占广西国土面积33.85%,是国内最大的喀斯特岩溶地区之一。广西是石灰石最丰富的地区,且石灰石矿体裸露地表,易于开采,氧化钙含量在54%56%之间,储量有数百亿吨之多,因此,石灰石是广西一种特色矿产资源。技改项目建设,使丰富的矿产资源得以有效利用,对提升当地的工业水平,促进资源的转化增值和优势特色高技术产业发展,均具有重要的现实意义。3、技改项目前景广阔,经济效益高由于轻质
16、碳酸钙,纳米碳酸钙性能优良,该产品已经成为国内外争相开发和生产的新材料。据有关方面分析和预测,我国近几年超细碳酸钙进口量以超过20%的速度增长。目前,我国的纳米碳酸钙还在起步阶段,未来纳米碳酸钙在我国及国外市场上都有广阔前景和强劲势头,该项目通过对国内外市场的分析和研究,结合自身的发展需要,利用矿山资源优势及地方政府对高科技企业的政府优惠条件,技术改造30万吨/年碳酸钙系列产品生产线,以满足国内迅速增长的需要。同时该项目投资周期短、见效快,属于高新技术高回报产品,技改项目除给公司带来更多的经济效益外,每年2000多万元的丰厚税收给当地财政提供保障,还能解决直接就业400人,间接提供劳务500人
17、以上,带动地方经济的发展,同时可替代进口,为国家节约大量的外汇,并且还可出口创汇。三、项目建设地区域基本情况:项目建设地点在合山市,合山市是新兴的工矿城市,是广西壮族自治区最大的能源生产基地,素有“光热城”的美称。合山市地处桂中腹地的红水河之滨,东、西、南和广西来宾市毗邻,北面与忻城县接壤。全市总面积为350平方公里。市区有目前广西最大的煤矿企业合山矿务局和广西最大的火力发电厂合山电厂。合山市地下资源非常丰富。主要矿产有煤炭、煤矸石、铁矿、大理石、方解石、石炭岩石等,尤以盛产煤炭而为广西“煤都”。合山市煤田地质储量约7亿多吨,煤田面积300多平方公里,占市境总面积的73%。大理石储量1649万
18、立方米,是桂中大理石基地之一。碳酸钙含量大于90%的石灰石分布近万亩,方解石其白度在90%以上,这些都是生产碳酸钙、水泥等建筑材料的重要原料。合山市交通方便,通讯发达。322国道线南(宁)柳(州)二级公路横穿市区,南至广西壮族自治区首府南宁市165公里,北距广西工业重镇柳州市仅110公里之遥。市郊的公路与乡村公路密如蛛网。每天由合山市发往各地的客车达28个班次,过境客车也有30多个班次。火车通达两乡一镇和六矿一厂,每天还有客货混合列车往返于合山市与来宾市之间,在来宾市与湘桂线相接,通往全国各地。红水河自西向南绕市而过,沿岸码头港口与公路连接,水上运输一年四季均可通航。合山市邮电通讯发展迅速,已
19、开通了长途直拨电话和城乡程控电话,全市两乡一镇随时可与世界各地直拨电话。无线寻呼、移动电话、传真方便快捷,大大缩短了合山市与国内外交往的距离。生产碳酸钙系列产品的主要原料是石灰石。广西属喀斯特岩溶地区,喀斯特岩溶地貌占全自治区国土面积的33.85%,具有得天独厚资源优势,因此,石灰石资源非常丰富,广西合山市石灰石储量大。该项目厂址周围的数公里内,石灰石储量超过2000亿万吨,矿石含碳酸钙90%以上,是优质的矿产资源,可供开采100年以上。因此,生产所需原料来源有保障,可以满足生产需要。辅助材料活化添加剂等,属化工产品,可从南宁市、柳州市、来宾市及周边地区市场采购。项目建设地址距离合山市内7公里
20、。通过合山火车站铁路线可以与全国各中心城市连接。临近高速路直通广东、福建,水路沿迁江可直达珠江三角洲地区和港、澳、台地区,交通十分便利。本项目年生产用水36万吨,可利用河道水或地下水,而现在的水泥厂供水能力完全可以满足该项目生产、生活日供水1000吨的需要。本项目生产工艺用水可完全循环再用,实现零排放。广西水电资源丰富,项目临近合山发电厂,电力供应充足。原水泥厂供电设施完全可满足用电。燃烧使用贵州的无烟煤或焦炭,烘干用热使用广西区内煤(合山煤矿)。所需煤炭,外地的从贵州用火车运到合山市火车站,再用车站运到厂;本地的则用汽车直接运到厂区煤场。项目占用地300亩,利用旧厂房占地面积均已满足项目用地
21、需要。广西合山东来化工科技有限公司资金雄厚,股东按比例出资,采取自筹和融资两条渠道确保资金到位。四、项目承建单位及股东的基本情况(一)承建项目单位情况:广西合山东来化工科技有限公司将承建广西合山市水泥厂技改年产30万吨碳酸钙系列产品生产项目,生产目前广西产品品种最多的碳酸钙,年产各种碳酸钙30万吨,公司注册资本1200万元,总投资为1.2亿元。本项目建设旨在充分利用项目业主既有的技术、产品销售市场资源和发挥当地丰富的矿产资源优势,采用生产碳酸钙的高新专利技术,适时扩大科技含量高的碳酸钙产品规模,以满足国内外市场需求,促进当地经济结构调整,提供城市人口就业渠道,加快地方经济发展,意义非常重大。碳
22、酸钙主要应用于造纸、橡胶、塑料、陶瓷、高级油漆、油墨、胶粘剂等行业,产品用途广泛,随着国内外经济的持续稳定发展,碳酸钙产品市场需求呈快速增长势头,供需矛盾日益突出。但是我国目前生产规模仍然很小,每年均高价进口相当数量的产品供应国内需求。本项目建设就是采用我国成熟的最先进的碳酸钙产品生产技术和工艺设备、生产规模(在条件成熟后将引进国外先进的生产工艺及生产线),推动合山市、广西壮族自治区乃至全国碳酸钙技术产业的壮大发展和升级。由于碳酸钙系列产品有较高的附加值和良好的市场前景,公司根据市场分析和广西合山市碳酸钙原材料资源优势,利用合山市原水泥厂的厂房,采用成熟可靠的国内、国外高新技术和生产设备,改造
23、扩建年产30万吨碳酸钙系列产品项目。公司将寻求与国内高等学府科研单位合作,负责后续产品和技术的研发指导,将最尖端科学技术用于公司的开发,不断推出新产品,占领市场份额,确保公司既定目标和利润实现。 (二)项目负责人及股东基本情况:1、项目负责人: - 男,汉族,将出任公司董事长、法人代表,大学学历。从事企业管理已有20多年,从事过汽车、石油、化工、大型中密度板材厂、房地产等开发管理并担任主要领导,现任广西 - (主要项目:-具有现代企业管理能力和丰富的企业管理经验,勇于开拓创新,积极开发新产品、新技术,具有充分发挥和调动各类人才积极性的能力。2、公司副董事长(股东)-男,汉族,大学学历,曾在部队
24、服役,长期担任部队后勤部门高级领导,具有较强综合协调、组织、指挥管理能力,现任某矿业公司董事长。3、公司副董事长(股东)-男,汉族,大学学历,长期从事矿产业经营业务,对矿产业开发和企业管理具有较强能力,现任-。第三章 项目市场预测与分析作为重要的无机填充材料轻质纳米碳酸钙,由于其粒子的超细性,在磁性、催化性、光热阻和熔点等方面具有普通碳酸钙无法比拟的优越性能,因而被广泛应用于造纸、橡胶、塑料、陶瓷、高级油漆、油墨、胶粘剂、化妆品、医药、涂料、农药、建材等行业,并有逐步取代普通碳酸钙的发展趋势。一、碳酸钙系列产品应用前景分析:1 碳酸钙的市场分析及预测1.1 碳酸钙工业随着新中国的建立,国民经济
25、的恢复与发展,PCC得到迅速发展,1984年制订第一部沉淀碳酸钙(轻质)国家标准(GB4794-84),1986年全国总产量达到40万吨。特别是改革开放以来,随着我国国民经济的腾飞,PCC工业以每年10以上速度递增,1995年总产量达到150万吨,2002年达到300余万吨,生产企业数达到300余家;生产产品品种仍以普通轻质碳酸钙为主,活性轻质碳酸钙自1995年以来得到迅速发展,其产量达到40万吨以上,占总产量13;超细碳酸钙达10万吨,占总产量3;专用碳酸钙80万吨左右。2006年总产量达到500万吨以上,生产企业达400余户。1.2 碳酸钙是重要的无机粉体产品,广泛用于塑料、橡胶、造纸、涂
26、料、油墨等行业。近年来,随着国内微细化及表面处理技术的进步,使碳酸钙产品向专用化、精细化、功能化方向发展,新材料纳米碳酸钙产品应运而生,进而拓展了碳酸钙的应用领域。1.3 根据加工方法及比重的不同,碳酸钙产品分为轻质和重质两种。生产的轻质碳酸钙按平均粒径可分为5个等级:微粒(5)、微粉(15)、微细(0.11)、超细(0.020.1)、超微细(0.02)。纳米碳酸钙材料是指颗粒尺寸介于分子、原子与块状材料之间,大小于在110nm的超细微粉末碳酸钙。1.4 纳米碳酸钙是80年代发展起来的一种新型超细固体材料,其晶体结构和表面电子结构发生变化,产生量子效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应,在磁
27、性、催化性光热阻和溶点等方面与常规材料相比显示出优越性能。1.5 从发展情况看,国外纳米碳酸钙生产及市场己形成规模。日本在纳米碳酸钙生产技术、产品开发、应用方面处于国际领先地位,20世纪20年代日本白石公司己研制出超细碳酸钙产品“白艳华”CC、DD、CDD等产品,50年代日本开始工业化生产纳米碳酸钙。今天,纳米碳酸钙已经在橡胶、塑料、油墨、造纸、涂料等行业广泛应用;美国生产及应用侧重于造纸、涂料,美国MTI公司已成为国际上最大的轻质碳酸钙生产商,其中包括多种晶型的超细纳米碳酸钙产品;英国侧重于高档涂料应用,ICI公司主宰着国际高档涂料用超细碳酸钙市场。1.6 我国于80年代初研制和超细碳酸钙,
28、广东省恩平市广平化工实业有限公司率先引进日本纳米碳酸钙成套生产线,填补了国内纳米碳酸钙生产空白。但由于纳米碳酸钙附加值高,而且市场需求及潜在市场广阔,纳米碳酸钙已成为部分碳酸钙生产企业发展的目标,纳米碳酸钙已成为国内科研开发的热点。2 塑料行业2.1 塑料工业是碳酸钙应用较早、用量最大的市场。碳酸钙也是塑料工业中最重要的填料之一,广泛应用在LDPE,HDPE,PP,PVC,PS,ABS,PMMA,尼龙,不饱和树脂,聚氨酯,环氧等树脂中。既可用于塑性塑料,又可用于热固性塑料的填充。碳酸钙对填充塑料的性能影响主要取决于三方面因素:()碳酸钙基本晶粒的平均粒径;()碳酸钙表观团粒的粒径;()碳酸钙分
29、子的表面活性。由此可见,不同类型的碳酸钙对聚合物填充效果是不同的,因此当填充剂与树脂仅以很微弱的物理力结合时,主要表现为增量作用,对提高体系的力学性能影响不大,只有采取措施增加填充剂与树脂表面亲和力或化学力时。才能可能达到预期的效果。近年来随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的发展,特别是近年来纳米级无机粒子的出现,彻底冲破了以往塑料中加入橡胶弹性体的做法,使塑料的填充增韧改性得到了快速发展。塑料的填充已从最初筒单的增量增强,上升到了增强增韧的新高度。经过微细化碳酸钙无机刚性粒子增韧的塑料,不仅模量硬度大幅度上升,韧性可以提高24倍,可以获得超韧材料。2.2 我国塑料行业虽然起步很晚,然而
30、发展最为迅速。从解放前的零发展到年产超过1000万吨的水平,已经成为国民经济的四大支柱产业之一(表一)。这就为加速碳酸钙系列产品在该领域的应用创造很好的条件。未来几年,许多石化公司如燕山石化、扬子石化、上海石化、巴斯夫、亨斯曼、上海氯碱、高桥、以及中石化和埃克森美浮等将新建或扩建合成树脂装置。即使如此,由于我国经济增长和对石化产品的需求的增长超过石化产品生产能力的增长(表三),国内市场需求的合成树脂仍有半以上靠进口满足。从2005年2007年塑料递增比情况中(表二),今年我国塑料产量将超过1350万吨。按10填料使用量计算,目前我国塑料填料年需求量可达120万吨以上(表四)。根据无机刚性粒子增
31、韧理论,纳米碳酸钙将赋予塑料制品更强的机械力学性能,国外研究结果表明,当使用0.15的碳酸钙填充聚丙烯时在填充量不大于40时,其耐冲击强度于未填充的聚丙烯相比不但没有下降,而且还有较大幅度的提高,而使用6.2um的碳酸钙则没有这种效应。恩平德信公司也作了类似试验,当用活化的纳米碳酸钙填充聚丙烯时,在提高一倍的填充量(与普通碳酸钙)相比下可以明显提高塑料制品的增韧和增强性能,同时保持了较好的加工性能。可以设想,填充比例没提高10,塑料工业所需的填料量将增加100万吨。2.3 原料短缺是目前塑料行业面临的重要课题。因此,开发矿物填料、降低塑料原料,是解决这一问题的有效途径之一。碳酸钙在塑料中,可增
32、加塑料体积、降低产品成本、提高塑料的尺寸稳定性、硬度和刚性,改善塑料的加工性能、提高耐热性、改进塑料的散光性。塑料行业要求的碳酸钙平均粒径一般在0.15u如果使用0.1u以下的碳酸钙,则必须经过表面改性提高分散性。纳米碳酸钙作为廉价的纳米材料,用作塑料填料,具有增韧增强的作用,提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量、热变形温度和尺寸稳定性,同时还赋予塑料滞热性。目前,纳米碳酸钙应用技术最成熟的行业就是塑料工业、涂料工业、橡胶工业等企业。今后十年,化学建材将会有很大的发展。塑料管道在全国各类管道中市场占有率达到50以上,全国新建、改建、扩建工程中,建筑排水管道70采用塑料管,塑料门窗在全国的建筑门窗市
33、场占有率达到25以上,其中采暖地区的时常占有率达到50以上,其他地区时常占有率不低于35。新型防水材料在全国防水工程时常占有率达到50,重点发展改性沥青油毡,积极发展高分子防水卷材,努力开发密封材料和堵漏材料。这必将使我国的塑料行业有一个较快的发展。表一: 从20002007年塑料制品产量增长情项目20002001200220032004200520062007塑料制品(万吨)1035.81185.31400.51650.51846.62198.62801.93302.3塑料薄膜229.1242.5279.9327.0365.9442.2528.7605.1其中农用薄膜81.381.780.9
34、81.172.987.3186.296.1型材、含板片材65.578.885.389.6168.8236.69308.4345.4塑料管材、棒材74.6121.4136.9189.9197.0196.78288.1331.8塑料丝编织制品143.6148.2160.7184.1202.4236.8301.3404人造革41.043.444.555.266.067.3384.0105合成革13.211.228.032.834.651.4252.862.5泡沫塑料36.1454.066.985.985.95111.2113.1138.塑料包装箱溶器51.553.863.072.484.541091
35、48.7166.日用塑料制品124.3128.8141.7167.4234.7332.3301.9371其他塑料制品239.4286.64374.6424.5416.7414.6675.0773.表二:20052007年塑料制品同比增长情况产品名称200520062007塑料制品12.818.6814.48塑料薄膜14.988.2712.40其中农用薄膜20.30-1.330.22型材(含板片材)13.2820.5714.65塑料管材(含棒材)22.9530.9126.52塑料丝及编织制品23.8318.6631.51人造革7.248.2418.01合成革9.557.1319.03泡沫塑料14
36、.8511.2511.67塑料包装箱及溶器15.7017.928.32日用塑料制品5.6311.0616.09其他塑料制品7.3462.7714.69表三:20052007年合成树脂产量和消费量(万吨)部同名称年份增长产量进口量出口量表观消费量产量/表观消费量进口量/表观消费量合成树脂20073073.61869.9382.44578.067.141.4同比18.055.052.712.18.4-6.320062528.71805.8250.44084.161.944.2同比18.05-3.934.76.510.9-9.820052142.01878.8185.93834.855.849.0同
37、比19.5-11.871.00.518.7-12.3聚乙烯(PE)2007692.5453.46.041139.960.839.8同比16.11-7.352.94.859.9-11.62006601.31489.183.951086.5455.345.0同比13.7-7-30.73.59.7-10.22005529.0526.05.71049.350.450.1同比19.99.718514.25.0-4.0聚丙烯(PP)2007712.7307.03.11016.670.1130.2同比21.684.2618.715.845.1110.12006584.2294.472.62876.066.7
38、33.6同比11.7-2.619.16.45.0-8.42005523.0302.32.2823.063.536.7同比10.13.746.77.62.3-3.7聚氯乙烯(PVC)2007971.7130.475.31026.894.612.7同比19.7913.763.619.02.8-4.52006793.95114.6846.06862.5992.0413.3同比22.3-26.1268.38.912.2-31.22005649.2155.112.5791.882.019.6同比29.0-22.552512.914.4-31.2聚苯乙烯(PS)2007304.5132.430.8406.
39、175.032.6同比11.90.4689.71.510.3-1.22006272.2131.923.9400.2268.033.0同比138.8-7.2-69.064.345.3-43.42005114.0142.112.6243.646.858.33同比-22.972.7281.8-13.9-10.5219.28ABS2007154.3217.33.2368.341.959.0同比23.47.963.313.58.38-5.02006125201.471.96324.538.562.1同比4.61.4403.21.3-1.72005119.5198.71.4314.538.063.2同比3
40、0.61.2-12.59.918.8-7.9表四:塑料制品使用无机粉体情况塑料制品填料种类潻加量份作用聚丙烯扁丝碳酸钙1020増量、增白、改善印刷性能聚丙烯打包带碳酸钙50150增量、提高磨擦系数聚乙烯薄膜碳酸钙4050增量、提高有益于环境保护聚乙烯管材碳酸钙2040增量聚乙烯缠绕管、波纹管滑石粉2040提高刚性聚丙烯注塑制品碳酸钙、滑石粉4050代替降低成本聚乙烯大棚膜滑石粉、高岭土510提高保温性聚氯乙烯垃圾袋碳酸钙4050提高可焚烧性聚丙烯快餐托盘碳酸钙200降低成本,提高尺寸稳定性汽车保险杠滑石粉碳酸钙2030保持刚性、高低温抗冲击性汽车、家电部件滑石粉碳酸钙3050提高耐热性电缆护套
41、料碳酸钙1015降低成本动力电缆芯绳碳酸钙180200降低成本板框压滤机过滤板碳酸钙4050提高结晶度、降低成本高光泽聚丙烯沉定硫酸钡4050保持塑料表面光泽度无卤低烟电缆护套料氢气化铝、镁150阻燃,消烟汽车用电机风扇叶等碳酸钙4050提高耐热性空调、电视机、洗衣机、外壳碳酸钙、滑石粉4060降低成本,提高尺寸稳定性聚氯乙烯门窗异型材碳酸钙815提高韧性和成型加工性聚氯乙烯管材碳酸钙2060降低成本聚氯乙烯微发泡材料碳酸钙1050降低成本,提高发泡性高绝缘聚氯乙烯动力电缆护套料煅烧高岭土1015提高电绝缘强度聚氯乙烯人造革碳酸钙1060增量,降低成本注:基本树脂为100份,潻加非矿粉体的质量
42、份料。3 橡胶工业3.1.1 橡胶工业是国民经济中的个重要配套产业,它的产品广泛用于工业、农业、交通运输和人民生活各个领域,其作用是独特的,是其它任何产品不能替代的。3.2 衡量一个国家橡胶工业规模和实力的一个重要指标是橡胶消耗量(简称耗胶量)。2007年,我国耗胶量为500万吨,居世界首位。主要产品中轮胎产量为3.1亿条。超过美国居世界首位;自行车胎占世界产量的70,胶鞋产量占世界一半以上;胶管、胶带和乳胶制品产量均居世界前列。这表明我国已成为世界橡胶工业泱泱大国。碳酸钙在橡胶工业中用作填充剂,由于它资源丰富,价廉易得,在各类橡腔制品中均可使用。通过超细化和表面活性处理,可以大大提升其使用性
43、能,能部分或全部替代以石油资源为原料的补强剂炭黑,其发展前景是十分诱人的。3.3 在橡胶产品中的应用现状目前在橡胶产品中使用的碳酸钙有三个品种:重质碳酸钙:简称重钙,由天然石灰石、白垩、贝壳等经机械粉碎制得。粒径lOm左右,嗳油值0 28 mg左右,白度7478。在橡胶中没有补强作用,在天然橡胶、合成橡胶和胶乳中起填充、增容作用,可使胶料坚挺,在胶料中易分散,也可用作隔离剂或脱模剂,白度高于90的也可用作增白剂。可用于制造胶营、胶带、胶鞋、胶布制品、模制品、挤出制品和发泡制品。在天然橡胶、丁腈橡胶胶管中使用,用量可选80份;在天然橡胶、顺丁橡胶胶带中使用,用量可选50份;在天然橡胶绝缘胶布中使
44、用,用量可高达200份以上。轻质碳酸钙简称轻钙,在橡胶中有半补强作用,能改昔椽腔的力学性能易分散,不影响硫化速度。用于制造胶管、胶带、胶板、胶布制品、胶鞋和医用制品。在天然橡胶和丁苯橡胶中使用,用量可高达140份,在天然橡胶热水袋胶中用量达70份,在氯丁橡胶印刷胶辊中用量为20份。活性碳酸钙:在橡腔中有补强作用,其补强性能可与白炭黑媲美。常用作自色、浅色和彩色橡胶制品补强剂。在胶料中易分散,但生热量大,活化后硫化速度会加快。用于制造轮胎缓冲层胶、内胎、自行车内外胎、传动带覆盖胶、胶管、胶布制品和胶鞋,适用天然橡胶、SB及胶乳,在sBs中补强作用明显,着色性能亦佳。3.4 如以耗胶量为100计,
45、碳酸钙在橡胶工业中自耗用量约为2007年耗胶量为500万吨,碳酸钙耗用量约为67万吨。3.5 未来发展前景;碳酸钙在我国有丰富的资源,储量大,分布广,在橡胶中能大量填充。通过超细化、纳米化和表面活性处理,可以大大提升其使用性能。 近三年来生胶和碳钙在主要橡胶产品中耗用量以及2010年耗用量的预测见下表。橡胶产品中生胶和碳酸钙的耗用量橡胶制品2005200620072010胶钙胶钙胶钙胶钙轮胎2323127336.530440.63644837力车胎321.337.75.1425.650.36.8胶鞋689.280.110.88912.010714.4胶管273.631.84.2354.742.
46、35.7胶带101.411.81.7131.8162.2杂 品131.815.32.1172.320.42.8总计28351.345060.45006760080.6从上表可看出,随着各类橡胶产品耗胶量增加,碳酸钙的耗用量也相应增加。3.6 为了适应当前橡胶产品高性能化对原材料的要求,碳酸钙行业应当着力开发新的品种,“满足市场的需求。主要方向是:发展纳米碳酸钙3.7 目前世界上能生产纳米碳酸钙的厂家主要由英国ICI公日法国Solvay公司,龚国MTI公司及日本自石公司等。我国从20世纪80年代以来先后有广东恩平广平化工公司,等16家公司具备生产能力2006年生产纳米碳酸钙15万吨左右。纳米碳酸
47、钙对橡胶有较好的补强作用,在檬胶中使用可改善提炼工艺性能,改善混炼胶的分散性、柔软性,改善硫化腔的抗撕裂性能和耐曲挠性能,防止制品压缩后变形。用于轮胎胎面替代2030份高耐磨炭黑,能改善胎面的耐曲挠性能:在内胎胶中替代20份半补强炭黑,耐曲挠性能显著提高;用于帘布胶、胎侧胶、钢丝胶、力车胎腔均取得较好的效果。用于胶管、输送带、三角带和胶鞋部分或全部替代炭黑,能提高扯断伸长率,跋昔耐曲挠性能。3.8 表面化学政性处理碳酸钙是无机化合物,它与橡胶分子之间极性目差较大相互混合界面结合力小,相容性差。加入表面活性剂通过化学作用减少其界面极性差异,增加界面结合力,改善相容性就能增强对橡胶的补强作用。用脂
48、肪酸表面活性剂对纳米碳酸钙进行表面改性处理,就能制得超细活性钙(自艳华)。试验表明白艳华与高耐磨炭黑并用具有协同效应,将自艳华,高耐磨炭黑并用体系用于溶聚丁苯胶,天然橡胶和溶聚丁苯胶顺丁胶并用胶,胶料硫化速度较快,加工性能满足使用要求。3.9 使用甲基丙烯酸(MAA)改性纳米碳酸钙用于三元乙丙橡胶,获得了性能优良的复合材料。适量加MAA改性的纳米碳酸钙和过氧化二异丙革(DP),可降低丁苯橡胶的硫化速率;当MAA改性纳米碳酸钙用量为80份DCP用量为l 。0份时,丁苯橡胶硫化胶的拉伸强度达到12 8MPa,扯断伸长率为620,表明MAA可使纳术碳酸钙与丁苯橡胶基质之间的作用力明显增强。3.10
49、攻克纳米形态分散拄术难点:在橡胶中使用纳米材料最大的技术难点是用现有加工工艺和设备不能使纳米材料在橡胶中实理纳米形态分散。这是由于纳米颗粒已接近分子、原子尺寸,范德华力和分子间力使其容易团聚。这项技术一旦突破,将使纳米材料在各个领域获得大规模应用。尤其在当前石油价格飞涨,能源紧缺形势加剧的情况下从节约不可再生能源和保护环境的角度考虑,摆脱橡胶配合剂对石油资源的依赖,采用天然矿物粉体材料替代石袖为原料的朴强剂炭黑是未来发展的大方向。碳酸钙将以其资源储量丰富和价位低的优势成为纳米材料市场上的“天之骄子”,市场是不可估量的。4 造纸工业4.1 碳酸钙的高白度;用途广泛和良好使用性能;丰富的矿山资源,
50、赋予了制造商和消费者可靠的原料供应;“及日益完善自成熟的生产技术和低的生产成本等多重利好因索决定了它在造纸白色矿物粉体消费领域的优势地位。4.2 近年,纸张产量的快速增长和碱性造纸技术的普及,拉动了国内造纸钙消费量的快速增长。06年国内造纸钙消费量达到305万吨(其中GCC,217.7万吨,PCC,87.3万吨)与上年同比增长27.46,约占造纸白色矿物粉体总消费量的58.6。4.3 以近两年各粪矿物粉休对纸张产量消费比例7.9一8.0为基准,根据造纸业2010年指导性规划纸和纸板产量7600万吨推算(消费8500万),届时造纸矿物粉体材料消费量估计将达到590610万吨(以8.3计为630万
51、吨)。其中碳酸钙消费量有望达到380万吨,为碳酸钙工业的发展带来新的机遇和挑战。造纸工业是国内碳酸钙最具开发潜力的市场。超微细轻质碳酸钙作为造纸填料具有的优点为:高蔽光性、高亮度,提高纸制品的白度和蔽光性;高膨胀性,能使造纸厂使用更多的填料量而少用纸浆,大幅降低原料成本;粒度细小、均匀,对纸机的磨损小,并使生产的纸制品更加均匀、平整;吸油值高,能提高彩色纸的颜料牢固性。4.4 值得注意的是,在未来几年中,大型现代代造纸企业陆续建成投产,促进大型现代化造纸生产基地的建立和完善。现代卫星式生产供应系统的建设仍是今后造纸专用钙生产企业建设的主要模式。山东、江苏、广西7个年产量6万吨以上规模扩建将会在
52、2008年陆续建成投产。5 油墨、涂料工业5.1 印刷油墨市场要求高功能性纳米碳酸钙(平均粒径4080nrn),用于油墨产品中体现出优异的分散性和透明性、极好的光泽和遮盖力,及优异的油墨吸收性和高干燥性。纳米碳酸钙在树脂型油墨中作油墨填料,除起到一般油墨填料的作用外,与传统油墨填料相比,还具有以下优点:稳定性好、光泽高、不影响印刷油墨的干燥性能、适应性强。纳米碳酸钙用在油墨中,一般要经过活化处理,晶型为球形或立方性。目前,我国现有1000多家油墨厂,其中合资油墨厂3O多家,其产量占油墨总产量的60%,高档油墨的生产主要集中在天津油墨厂、上海油墨厂、杭州油墨厂、甘谷油墨厂等大型油墨厂。今年,我国
53、油墨产量预计23万吨,其中高档油墨产量约6万吨,需消耗纳米级碳酸钙约5000吨,仅天津东洋油墨公司年需纳米碳酸钙700800吨。预测2005年油墨产量将达到25万吨,需消耗该级别的超细碳酸钙约8000吨。5.2 日前国内已产出平均粒径0.02um的立方形纳米碳酸钙产品,用于合成树脂中,显示出突出的分散性、机械性质和化学性质。用于涂料显示出优异的分散性和透明性,用于油墨显示出优异的分散性和透明性、极好的光泽和遮盖力以及优异的油墨吸收性和高燥性。由于产品的粒径比可见光的波长小得多,对可见光的透过性好,可制成透明的薄膜,因而具有优异的透明性;产品的光泽性强。这些是生产高档油墨的必要条件。碳酸钙产品经
54、树脂酸皂活化剂表面处理,可提高产品的透明度。此种纳米碳酸钙产品可以代替日本同类产品白艳华“OTG”。5.3 我国是世界上第四大涂料生产国,1997年涂料产量为165.8万吨,近七年来涂料产量的年均增长率达到10%,其中高档树脂的比例也从l980年的52%上升到1997年的70%。我国现有生产企业4500多家。涂料生产主要集中在经济发展迅速的长江三角洲和珠江三角洲两地。华东地区涂料产量最大,占全国总产量的5l%,中南地区占21%,华北地区占1O%,而东北、西北地区所占比例不足20%。虽然目前我国涂料产销量己跃居世界第四,但涂料的人均年消费量却大大低于工业发达国家,美国涂料的人均年消费量为23Kg,日本为16Kg,中国仅为1Kg多,可见市场潜力巨大。2000年,我国对涂料的需求量已达到200万吨,到2005年将达到27O万吨,
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