资源型矿物简介 碳酸钙矿物

1、一、碳酸钙矿物及岩石方解石：组成为碳酸钙的矿物名（三方晶系）冰洲石：无色透明的方解石文石、霰（xian）石：矿物名，与方解石同质多像。（斜方晶系，自然界中碳酸钙仅有方解石和文石两种结构）石灰岩：以方解石为主要组分的碳酸盐岩。大理岩：石灰岩或白云岩受接触或区域变质作用而重结晶的产物。白 垩 ：白色疏松土状石灰岩，矿物成分是生物泥晶方解石3、冰洲石n冰洲石化学组成CaCO3，常含有锰和铁；鉴定特征可以从硬度、菱形的解理、浅色、玻璃光泽和遇冷稀HCl酸可以立即起泡的特性，予以鉴定。它和白云石很类似，而且共生在一起。不过白云石要在热的盐酸中，才有显著的气泡反应。可形成于许多岩石中，主要产出于喷出岩中。

2、冰洲石的特性冰洲石的特性（1）透明性。 （2）双折射特性-射入某些透明晶体的光线分裂为两束，并沿不同方向折射的现象。（3）偏光性-横波的振动矢量（垂直于波的传播方向）偏于某些方向的现象。具有偏振现象的光称为偏振光。（4）颜色的多样性-冰洲石一般呈无色透明，也有白色、茶色、柠檬色、玫瑰色、天蓝色和淡紫色。（5）极完全解理特性-易沿着主菱面体或解理菱面体的平面开裂。大理石n大理石是商品名，并非岩石学定义。大理石是天然建筑装饰石材的一大门类，一般指具有装饰功能，可以加工成建筑石材或工艺品的已变质或未变质的碳酸盐岩类。它是由中国云南大理市点苍山所产的具有绚丽色泽与花纹的石材而得名。大理石泛指大理岩、石

3、灰岩、白云岩、以及碳酸盐岩经不同蚀变形成的矽卡岩和大理岩等。 二、碳酸钙矿物的主要用途1、冰洲石的用途 （1）光学仪器：偏光显微镜、偏振计、偏振光计、光度计、分光光度计、测距仪、旋光测糖仪、比色计、浊度计。 （2）生产高纯度、高白度重质碳酸钙。以方解石、石灰石、冰洲石、白垩为原料，采用机械粉碎的方法而生产的碳酸钙粉末产品。2、方解石与石灰石 岩石名称 方解石 白云石 粘土矿物 石灰岩 10090 010 石灰岩 10090 010 含云石灰岩 9075 1025 白云质石灰岩 7550 2550 含泥石灰岩 9075 1025 泥灰岩 7550 25503、石灰石的用途（1）制造水泥的主要原料

4、，石灰岩与粘土质原料、硅质原料、铁矿粉等配合，可煅烧成水泥熟料。其用量一般为水泥原料的80左右。（2）在冶金工业中作熔剂，主要用于冶炼生铁、钢和有色金属的熔剂。（3）化工工业中用于制碱、制造电石、氮肥和磷肥。（4）用于烧制生石灰。 （5）用于制造重质碳酸钙。（6）用于制糖、玻璃、陶瓷、印刷等工业领域。三、碳酸钙矿物的深加工 碳酸钙是目前高聚物基复合材料中用量最大的无机填料。碳酸钙填料的主要优点是原料来源广泛、价格便宜、无毒性。塑料制品工业中约70%的无机填料是碳酸钙。3.13.1碳酸钙的分类碳酸钙的分类 根据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为轻质碳酸钙、重质碳酸钙和活性碳酸钙。（1）轻质碳

5、酸钙：）轻质碳酸钙：又称沉淀碳酸钙，简称轻钙。利用化学合成方法制造的微米级碳酸钙粉末. 由于轻质碳酸钙的沉降体积(2.42.8mL/g)比重质碳酸钙的沉降体积(1.11.4mL/g)大，故得名为轻质碳酸钙。 轻质碳酸钙粉体的特点：轻质碳酸钙粉体的特点： 颗粒形状规则，可以视为单分散粉体，但可以是多形颗粒形状规则，可以视为单分散粉体，但可以是多形状，如纺锤形、立方形、球形、针状、链形、片状。这些状，如纺锤形、立方形、球形、针状、链形、片状。这些不同形状的碳酸钙粉体可以通过控制反应条件制得；不同形状的碳酸钙粉体可以通过控制反应条件制得； 粒度分布较窄；粒度分布较窄； 粒径小。粒径小。（2 2）重质

6、碳酸钙：）重质碳酸钙：简称重钙。简称重钙。重钙是利用机械方法直接重钙是利用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。重质碳酸钙粉体的特点：重质碳酸钙粉体的特点： 颗粒形状不规则，是多分散粉体；颗粒形状不规则，是多分散粉体； 粒径分布比较宽；粒径分布比较宽； 粒径大。粒径大。（3 3）活性碳酸钙：）活性碳酸钙：又称改性碳酸钙、表面处理碳酸钙等，又称改性碳酸钙、表面处理碳酸钙等，是利用表面改性剂对轻钙或重钙进行表面改性而制得。由是利用表面改性剂对轻钙或重钙进行表面改性而制得。由于经过表面改性剂改性后的碳酸钙一般具有补强作用，即于经过表面

7、改性剂改性后的碳酸钙一般具有补强作用，即所谓的所谓的“活性活性”，所以习惯上把改性碳酸钙称为活性碳酸，所以习惯上把改性碳酸钙称为活性碳酸钙。钙。根据组成碳酸钙原子和离子的排列是否有规律，可以将碳根据组成碳酸钙原子和离子的排列是否有规律，可以将碳酸钙分为晶体碳酸钙和非晶体碳酸钙。酸钙分为晶体碳酸钙和非晶体碳酸钙。（4 4）晶体碳酸钙：）晶体碳酸钙：根据碳酸钙晶体结构的不同，可以将根据碳酸钙晶体结构的不同，可以将晶体碳酸钙分为方解石型碳酸钙、文石型碳酸钙、球霰石晶体碳酸钙分为方解石型碳酸钙、文石型碳酸钙、球霰石型碳酸钙。方解石和文石是天然碳酸钙，球霰石则是人工型碳酸钙。方解石和文石是天然碳酸钙，球

8、霰石则是人工生长的碳酸钙。生长的碳酸钙。3.3 重质碳酸钙的制备（重质碳酸钙的制备（Ground Calcium Carbonate简称：简称：GCC） 根据重质碳酸钙生产方法的不同，可以将重质碳酸钙分根据重质碳酸钙生产方法的不同，可以将重质碳酸钙分为为干磨石粉干磨石粉和和水磨石粉水磨石粉。 干磨重质碳酸钙颗粒的形状不规则而且表面粗糙，粒径分干磨重质碳酸钙颗粒的形状不规则而且表面粗糙，粒径分布较宽，粒径较大，平均粒径一般为布较宽，粒径较大，平均粒径一般为510m。 湿磨碳酸钙具有粒径分布较集中，最大粒径细及外形浑圆湿磨碳酸钙具有粒径分布较集中，最大粒径细及外形浑圆等优点，可降低对成形网的磨损，

9、并使纸张具有较高的不透等优点，可降低对成形网的磨损，并使纸张具有较高的不透明度、平滑度，从而提高了纸张的印刷性能。明度、平滑度，从而提高了纸张的印刷性能。 基于以上特点，湿磨碳酸钙得到了较普遍的应用和发展。基于以上特点，湿磨碳酸钙得到了较普遍的应用和发展。（1）干法工艺）干法工艺 首先进行选矿以除去脉石，然后用棒筛或振动筛将首先进行选矿以除去脉石，然后用棒筛或振动筛将石灰石表面的泥沙除去，接着用颚式破碎机或冲击式破碎石灰石表面的泥沙除去，接着用颚式破碎机或冲击式破碎机进行粗破碎，再用锤式破碎机、反击式破碎机或辊式破机进行粗破碎，再用锤式破碎机、反击式破碎机或辊式破碎机进行中破碎，若粗破碎产品粒

10、度足够小，则可省去中碎机进行中破碎，若粗破碎产品粒度足够小，则可省去中间步骤，然后再用雷蒙磨进行粉磨，最后用分级机进行分间步骤，然后再用雷蒙磨进行粉磨，最后用分级机进行分级，符合粒度要求的粉末作为产品包装入库，否则返回磨级，符合粒度要求的粉末作为产品包装入库，否则返回磨粉机再次磨粉。粉机再次磨粉。（2）湿法工艺）湿法工艺 将开采出来的碳酸钙矿石，经粗磨机粉碎和风选后，将开采出来的碳酸钙矿石，经粗磨机粉碎和风选后，控制颗粒粒径约控制颗粒粒径约20m左右左右(不合格颗粒送回粗磨机继续粉不合格颗粒送回粗磨机继续粉磨磨)，然后加水配成，然后加水配成60%65%浓度的碳酸钙料浆。湿磨机浓度的碳酸钙料浆。

11、湿磨机一般数台串联使用，通过控制碳酸钙料浆的流量和停留时一般数台串联使用，通过控制碳酸钙料浆的流量和停留时间来控制最终产品的粒径，常用分散剂为聚丙烯酸盐。间来控制最终产品的粒径，常用分散剂为聚丙烯酸盐。 （3）联合工艺）联合工艺 再碳酸化法制备轻质碳酸钙 ，目前轻质碳酸钙主要是采用石灰石煅烧氧化钙消化再碳化的方法生产，主要化学反应如下： CaCO3 热CO2+CaO CaO+H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O 这是轻质碳酸钙目前生产最主要的方法。轻质碳酸钙在生产过程中能量消耗较高，价格较高，必须考虑水中离子的含量。 CO2 净化 原料 煅烧 消化 碳化 脱水 C

12、aO 产品3.5 石灰胶凝材料石灰胶凝材料胶凝材料胶凝材料或称胶结材料。该类材料种类繁多，或称胶结材料。该类材料种类繁多，是一是一种固体、半固体或液体的矿物材料种固体、半固体或液体的矿物材料。加入液体、化。加入液体、化学药剂或加热，通过物理化学作用，成为浆体，能学药剂或加热，通过物理化学作用，成为浆体，能将散粒材料或纤维材料胶结在一起，成为具有强度将散粒材料或纤维材料胶结在一起，成为具有强度的固体。的固体。 无机非金属胶凝材料大部分是粉状材料，它与无机非金属胶凝材料大部分是粉状材料，它与适量的水或其它溶液混合后，成为可塑性浆体。加适量的水或其它溶液混合后，成为可塑性浆体。加入其它物料而成型，经

13、过一系列物理化学变化，逐入其它物料而成型，经过一系列物理化学变化，逐渐凝结和硬化，最后成为坚固的固体，根据它们的渐凝结和硬化，最后成为坚固的固体，根据它们的硬化条件可分为硬化条件可分为气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料和和水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料。 无机胶凝材料有许多优良的性质，是现代建筑无机胶凝材料有许多优良的性质，是现代建筑工程中不可缺少的材料工程中不可缺少的材料。 1 1）气硬性无机胶凝材料）气硬性无机胶凝材料 该类材料由单一矿物组成，它们与水拌和该类材料由单一矿物组成，它们与水拌和后只能在空气中硬化，并在空气中继续硬化并后只能在空气中硬化，并在空气中继续硬化并保持强度。它们在水中都有一定

14、的溶解度。因保持强度。它们在水中都有一定的溶解度。因此只适用于不受水作用的场所。常用的气硬性此只适用于不受水作用的场所。常用的气硬性无机无机胶凝胶凝材料有：材料有：石膏、石灰、水玻璃石膏、石灰、水玻璃等等。2 2）水硬性无机胶凝材料）水硬性无机胶凝材料 该类材料由多种矿物组成，这些矿物多以复该类材料由多种矿物组成，这些矿物多以复盐的形态存在。它们与适量的水拌和后，不仅盐的形态存在。它们与适量的水拌和后，不仅能在空气中硬化，而且能在水中长期保持和提能在空气中硬化，而且能在水中长期保持和提高其强度高其强度。常用。常用的水硬性胶凝材料有：的水硬性胶凝材料有：硅酸盐硅酸盐水泥和其它各种品种的水泥水泥和

15、其它各种品种的水泥。1）石灰的熟化生石灰吸收水分后，放出热量（15.5kCa），熟化成熟石灰Ca(OH)2，粉状的熟石灰称为消石灰，浆状称为石灰浆或淋灰。将生石灰制成熟石灰或石灰浆的工艺过程称石灰的消化。石灰的熟化随温度的升高而加速，但石灰的溶解随着温度的升高而降低。温度0102030405060708090100120150溶解度1.401.331.251.161.070.970.880.790.710.630.580.310.17因此，熟化生石灰的温度最好控制在100左右，并应强力搅拌，以加速石灰熟化。生石灰熟化物产出的热量必须使之散失，如熟化温度达到547以上时Ca(OH)2会部分脱水，

16、在石灰颗粒表面形成密实薄膜，阻止水分进入颗粒内部，同时又加速水分蒸发而影响石灰熟化。2）熟化石灰的方法生石灰加水熟化后如立即使用，由于熟化极不完全，在制品中仍吸收水分逐渐熟化，体积膨胀，会使制品局部产生隆起和开裂，甚至崩溃。为了消除这种危害，熟化的石灰须放14天左右才能使用，这个期间称为陈伏期。在陈伏期间，熟化石灰应采取措施使之与空气隔绝，以免碳化变质。熟化石灰的方法，根据石灰的使用条件，通常有消石灰熟化法和石灰浆熟化法。 消石灰熟化法：将块灰熟化成石灰粉，即消石灰。通常采用喷淋法，将小块生石灰平铺在能吸收水分的地上，厚约20cm喷淋水一次，然后每加铺一层喷淋水一次，直至57层。喷淋后应用砂或

17、土或其它物料加以覆盖，防止水分过量蒸发，使石灰充分熟化，也阻止了它的碳化。消石灰至陈伏期即可使用。消石灰多用于拌制石灰混凝土（石灰、粘土、砂石或炉灰）和灰土（石灰、粘土等）。 石灰浆熟化法为了便于施工和提高熟石灰的质量，多将生石灰直接熟化成乳状的石灰浆储存起来使用。由生石灰熟化石灰浆较用熟石灰制得石灰浆多。这是因为熟石灰颗粒已经聚成较大的团块，遇水不易再分散成细小颗粒。直接用生石灰熟化成石灰浆时则生成极细微的微粒，能高度分散在水中，所产浆量高，塑性好。熟化石灰浆的过程是在地面上砌一方形化灰池和在地面下设一储浆坑，化灰池设有带铁丝网（孔径3mm）的闸门通至储浆坑。将石灰在化灰池中熟化成稀薄乳状石

18、灰浆，通过闸门流入储浆坑中，石灰浆中的微细杂质沉于储浆坑底，尚未熟化的颗粒仍继续熟化，多余水分自坑壁渗入土壤中，石灰浆逐渐浓缩成石灰膏，经过陈伏即可使用。石灰膏主要用于调制砂浆。 熟石灰的硬化熟石灰的硬化过程不同于其它无机胶凝材料，而是石灰浆中水分逐渐蒸发和被砌体吸收，使Ca(OH)2溶液饱和而析出晶体，同时物料间水膜逐渐减薄，增大了分子间的引力，使石灰浆密度逐渐增大；析出的Ca(OH)2晶体与其它物料颗粒交错凝结成一个整体，从而硬化产生强度。析出的Ca(OH)2晶粒在潮湿环境中还能吸收空气中的CO2形成CaCO3使其强度进一步提高。但是，制品表面的CaCO3会形成形成致密的薄膜，阻止CO2进

19、入制品内部及防止制品内部水分析出。使石灰硬化时间增长。为提高石灰硬化速度，可适当提高环境温度或掺用石膏、硅酸盐水泥等其它胶凝材料。镁石灰和高镁石灰的熟化速度、硬化速度和产浆量都小于钙石灰。但MgO熟化时可吸收石灰碳化时所析出的水分，能加速制品的干燥和增加制品的后期强度。石灰浆有较多的可塑性，干燥时收缩性很大，使用时必须掺用砂子或其它物料（掺用量最多不超过石灰重量的5倍）以防制品开裂，并增加制品内部孔隙，从而加速制品的碳化。熟石灰1:3砂浆28天后其抗压强度为6kg/cm2。 3.5.2 3.5.2 水硬性石灰水硬性石灰制造石灰原料中如含有820%的粘土杂质时，在煅烧过程中会生成较多的低钙硅酸盐

20、、铝酸盐等水硬性物质，使石灰带有水硬性，称为水硬性石灰。石灰的水硬性通常以水硬系数表示：m介于1.74.5的为强水硬性石灰，介于4.59的为弱水硬性石灰，大于9为气硬性石灰。小于1.7的为水硬性胶凝材料。水硬性石灰的烧制方法基本与气硬性石灰相同，只是粘土杂质中的Al2O3、Fe2O3起着溶剂作用，降低煅烧温度至9001100，但需严格控制，如过火和欠火都成为废品。322SiOCaOOAlm水硬系数在这温度中CaO与上述杂质结合成低钙复盐，充填与CaO的孔隙中，使石灰结构紧密，并且有水硬性。其化学活性随水硬性增加而降低。水硬性石灰含有大量气硬性石灰，这部分性质与气硬性石灰完全相同。其水硬性部分基

21、本与硅酸盐水泥相同，因此使用这种石灰，熟化时加水不能过早和过多，更不能制成石灰浆备用。熟化水硬性石灰的用水量只为理论用水量的1.5倍，相当于石灰重量的1015%。这部分水主要是供气硬性石灰吸收，使用时再加水分制成石灰膏。水硬性较强的石灰称为强水硬性石灰，硬化较快，在空气中养护35天后即可置于水中，强度较高。弱水硬性石灰，须在空气中养护23星期才能置于水中，强度比较低。 碳酸钙是用量最大、使用范围最广的一种无机填料。碳酸钙是用量最大、使用范围最广的一种无机填料。碳酸钙主要应用于橡胶、塑料、建材、纸张、涂料、油漆、碳酸钙主要应用于橡胶、塑料、建材、纸张、涂料、油漆、医药、食品、饲料、牙膏、化妆品、

22、油墨等的生产、加工医药、食品、饲料、牙膏、化妆品、油墨等的生产、加工和应用中。碳酸钙最主要的作用就是增加产品的体积、降和应用中。碳酸钙最主要的作用就是增加产品的体积、降低生产成本低生产成本 （1） 填料碳酸钙在造纸中的应用填料碳酸钙在造纸中的应用 造纸用碳酸钙可分为填料、底涂、面涂三类。根据造造纸用碳酸钙可分为填料、底涂、面涂三类。根据造纸机和涂布机车速每一类又分高、中、低车速产品。纸机和涂布机车速每一类又分高、中、低车速产品。碳酸钙作为造纸填料赋予纸张以下性能和操作性：提高纸碳酸钙作为造纸填料赋予纸张以下性能和操作性：提高纸张不透明度，提高纸张白度，改进纸张平滑度和平整性，张不透明度，提高纸

23、张白度，改进纸张平滑度和平整性，改善纸张适印性，提高纸张柔软性，提高纸张的尺寸稳定改善纸张适印性，提高纸张柔软性，提高纸张的尺寸稳定性，减轻树脂干扰，提高纸张书写性，提高纸张耐久性，性，减轻树脂干扰，提高纸张书写性，提高纸张耐久性，改善纸张透气度，提高印刷速度，节约纤维、降低成本，改善纸张透气度，提高印刷速度，节约纤维、降低成本，适用中性施胶、假中性施胶。适用中性施胶、假中性施胶。 （2）填料碳酸钙在塑料中的应用）填料碳酸钙在塑料中的应用 在塑料改性技术中使用非金属矿物填料作为填充剂和在塑料改性技术中使用非金属矿物填料作为填充剂和改性剂使用，不仅可以显著降低塑料制品的成本，而且可改性剂使用，不

24、仅可以显著降低塑料制品的成本，而且可以有效地改善塑料的性能，如提高硬度和刚度，减小收缩以有效地改善塑料的性能，如提高硬度和刚度，减小收缩率，提高尺寸稳定性；改进塑料的加工性能、提高其耐热率，提高尺寸稳定性；改进塑料的加工性能、提高其耐热性、改进塑料的散光性、抗擦伤性、平滑度；同时对缺口性、改进塑料的散光性、抗擦伤性、平滑度；同时对缺口抗冲击强度的增韧效果及混炼过程中的粘流性等方面都具抗冲击强度的增韧效果及混炼过程中的粘流性等方面都具有明显的效果。有明显的效果。使用碳酸钙作填料的塑料制品有：使用碳酸钙作填料的塑料制品有：塑料编织袋、纺织布和打包带；塑料编织袋、纺织布和打包带； 塑料地板、地板革塑

25、料地板、地板革等铺地材料；等铺地材料； 人造革及合成革；人造革及合成革； 钙瓦楞箱；钙瓦楞箱； 聚氯聚氯乙烯管材、异型材；乙烯管材、异型材； 塑料薄膜；塑料薄膜； 工业配套零部件；工业配套零部件； 电缆护套料，占已经市场化的塑料产品种类的一半以电缆护套料，占已经市场化的塑料产品种类的一半以上。上。（3 ）填料碳酸钙在涂料中的应用）填料碳酸钙在涂料中的应用 涂料工业中有机物的挥发问题主要是释放甲醛、苯、涂料工业中有机物的挥发问题主要是释放甲醛、苯、二甲苯和芳烃化合物，其它还有重金属盐类。现代医学已二甲苯和芳烃化合物，其它还有重金属盐类。现代医学已经确认这些物质对人体有害，且能致癌。因而环保的要求

26、经确认这些物质对人体有害，且能致癌。因而环保的要求正推动涂料工业减少使用挥发性溶剂，大力强调使用水基正推动涂料工业减少使用挥发性溶剂，大力强调使用水基涂料取代有机溶剂涂料。因而环保的要求正推动涂料工业涂料取代有机溶剂涂料。因而环保的要求正推动涂料工业减少使用挥发性溶剂，大力强调使用水基涂料取代有机溶减少使用挥发性溶剂，大力强调使用水基涂料取代有机溶剂涂料。剂涂料。 由于超细重钙白度高、吸油量低、微细粒子具有很高由于超细重钙白度高、吸油量低、微细粒子具有很高的空间位阻能力，再加上价廉易行，重钙已经成为世界涂的空间位阻能力，再加上价廉易行，重钙已经成为世界涂料工业的第一大填料。在欧洲，涂料工业消耗

27、重钙的数量料工业的第一大填料。在欧洲，涂料工业消耗重钙的数量达达70万万t/a，美国也要每年使用，美国也要每年使用2025万万t。随着水基涂料比。随着水基涂料比例的加大，重钙的用量将会进一步提高。例的加大，重钙的用量将会进一步提高。 （4） 填料碳酸钙在橡胶中的应用填料碳酸钙在橡胶中的应用碳酸钙在橡胶中应用可起到以下作用：碳酸钙在橡胶中应用可起到以下作用：1) 增加橡胶体积、降低产品成本增加橡胶体积、降低产品成本 节约昂贵的天然橡胶或合成橡胶，达到降低成本的目的。节约昂贵的天然橡胶或合成橡胶，达到降低成本的目的。 2) 改善橡胶的加工性能改善橡胶的加工性能 3) 改善硫化橡胶性能，起补强或半补强作用改善硫化橡胶性能，起补强或半补强作用 碳酸钙在起填充作用的同时，还可以改进硫化橡胶的性碳酸钙在起填充作用的同时，还可以改进硫化橡胶的性能，起到半补强或补强作用。能，起到半补强或补强作用。 4) 在橡胶加工中发挥一些特殊的作用在橡胶加工中发挥一些特殊的作用 在硫化橡胶中，碳酸钙可以调节橡胶的硬度；在乳胶、在硫化橡胶中，碳酸钙可以调节橡胶的硬度；在乳胶、胶浆中，碳酸钙可以调节粘度。在半透明制品或透明制品中，胶浆中，碳酸钙可以调节粘度。在半透明制