1 走功能化之路
目前，纳米级碳酸钙在中国已实现工业化，产量不断增加，高档产品不断投放市场，满足了国内外两大市场需求。但是功能性产品远远不能满足市场需求，因此中国纳米级碳酸钙要发展必须走功能化之路。而走功能化之路必须保证产品晶型完整、粒径为纳米级且分布窄，经过表面处理达到纳米级碳酸钙基本要求。
图1、图2及表3为中国无机盐工业协会专家委员会对中国纳米级碳酸钙部分企业产品进行的晶型、粒度分布和比表面积测试结果，共6种产品:1—塑料专用纳米碳酸钙；2—油墨专用纳米碳酸钙；3—CC-5纳米碳酸钙；4—CC纳米碳酸钙；5—CCR纳米碳酸钙；6—SCC-3纳米碳酸钙。上述产品应用效果好, 有的品种已达到国际先进水平。
 2 选用节能碳化工艺及设备
目前国内外采用最多的工艺及设备是低温低浓间歇鼓泡式碳化法或搅拌式碳化法， 中国还有常温低浓喷雾连续碳化法、低温低浓间歇式超重力碳化法。上述方法存在如下问题：1）在低温下反应, 能耗较高，3种方法都需要冷冻机将进料石灰乳冷却到25 ℃以下。2)要求进口石灰乳的浓度低，一般Ca(OH)2质量分数≤ 6%， 因此设备的生产强度较低。3)间歇搅拌釜法的强力搅拌使得能耗较大；超重力碳化机为高速旋转设备，3 000 t/a的超重力设备需要电机功率为75 kW。4)不易于大型化，搅拌釜的大型化受到搅拌设备的限制；超重力的单机生产能力目前为3 000 t/a， 如果继续增加生产能力, 随着设备尺寸的增加， 电机容量将很大。5)不能与普通轻质碳酸钙厂的碳化塔通用，现有碳酸钙企业改造的投资过大。
建议在满足工业产品需要的前提下选用非冷冻法碳化工艺及设备。非冷冻法技术有黄木清专利和河北科技大学专利。前者要求石灰乳中Ca(OH)2 质量分数<10%， 温度为30 ～ 40 ℃；后者为工业化技术，属高温高浓工艺，石灰乳中Ca(OH)2质量分数达到10% ～ 12%， 温度达到30～75 ℃。
高温高浓碳化工艺及设备特点：1）高温(35 ～75 ℃)碳化反应；2）精浆液氢氧化钙高浓度碳化(氢氧化钙质量分数为10% ～ 12%）， 提高了碳化设备的生产强度；3）制备的针状(晶须)纳米碳酸钙粒度分布窄, 粒径小， 比表面积大， 孔容大；4）工艺适应性强，操作弹性大， 碳化设备采用生产轻钙的碳化塔进行改造即可满足生产要求；5）设备结构简单,不设冷冻装置， 节省投资，生产成本低，适应性广， 经济效益显著。该技术在井陉县高塔、低塔， 江西某厂高塔， 山西搅拌式、超重力式碳化塔在线试验结果均达到理想结果。
3 拟建纳米级碳酸钙项目应注意的问题
拟建纳米级碳酸钙项目应具备如下条件：具有多年从事碳酸钙生产和管理经验的工程技术和高级管理人员；具有对纳米级碳酸钙应用领域熟悉，并具有开拓市场能力的人员；具有一定的经济实力；具有原辅材料等优势。
纳米级碳酸钙拟建规模必须根据市场需求而定。另外，某种碳化新方法、新技术、新设备开发成功, 不等于马上就可建立10万t/a， 40万t/a等规模的纳米级碳酸钙装置。新设备、新工艺应经中试、工业化生产装置逐步放大及较长期连续运转后，才可扩大到1万t/a乃至10万t/a以上的规模。工业放大受许多条件制约，首先是设备制造，新设备上市要经过多次改进、完善才能逐步达到成熟。
有轻质碳酸钙生产基础者可建设适当规模的纳米级碳酸钙项目。轻质碳酸钙生产基础较好的企业，可适当建设0.5万t/a或1万t/a纳米级碳酸钙生产线，以轻质碳酸钙养纳米级碳酸钙。建设1万t/a以上规模纳米级碳酸钙生产线应有足够的资金和专业人才，因为纳米级碳酸钙建成前1～3 a是只有投入而无产出的市场开发过程。
另外，拟建纳米级碳酸钙项目要做好经济核算，不要求太求详。例如:某生产方法建设了0.3万t/a纳米级碳酸钙生产线投资了3 000 万元，引进0.5万t/a纳米级碳酸钙生产线投资了2.2亿元，因销售达不到满负荷，造成成本高而亏本。
纳米级碳酸钙生产企业应建立较完善的分析检测装置。纳米级碳酸钙产品不仅要求颗粒在三维空间上必须有一维空间达到纳米级(≤100 nm)，而且在晶型、比表面积、黏度、宏观粒度分布等物理性能上的指标也相当重要。一个生产企业如果没有检测上述指标的仪器设备，生产中不知产品优劣，就不能生产出合格产品，生产调节也无法进行。近期笔者考察和选测了广东广平燕华、山西芮城新泰、广东嘉维等专业生产纳米级碳酸钙的企业，以及常州市碳酸钙厂、四川芙蓉轻质碳酸钙和纳米级碳酸钙兼营企业，这些企业分析检测仪器设备较全。例如常州市碳酸钙厂有透射电镜、BET比表面积分析仪、哈克流变仪、激光粒度测定仪、水分自动测定仪等，可以在生产过程中随时对产品进行检测，使其2 万t/a纳米级碳酸钙生产线生产出来的产品质量稳定，畅销全国各地。
4 结束语
纳米级碳酸钙在中国已实现工业化，不同碳化方法应运而生，规模不断增大，产量不断增加，应用领域不断扩大， 由橡胶、油墨等行业向塑料、涂料、胶黏剂、造纸等行业迅速扩展，需求量以每年20%的速度递增, 高档产品不断投放市场，满足了国内外两大市场日益增长的需求。
但是，功能性纳米级碳酸钙远远不能满足市场需求，不同用户对产品要求不同， 不仅看粒子大小，更要看产品性能、品质， 目前不仅有各种粒子大小的碳酸钙，更有各种功能的碳酸钙，品种达50 ～ 60种。例如油墨专用OT钙, 至今还占据中国高端油墨市场， 这一点值得深思。从事纳米级材料的研究者和生产企业均应在纳米级无机粉体材料的应用性能上下功夫，开发出功能性、专用纳米级无机功能材料。
|
