碳酸钙按形态分为无规则体、纺锤形、针形、球形、链锁形、片形、偏三角形和菱形六面体形、无定形等形态，不同形态的碳酸钙，其应用领域和功能各不相同。
　　

图1 不同晶型碳酸钙晶SEM照片

　　
　　由于球形纳米碳酸钙有良好的平滑性、流动性、分散性和耐磨性等特性，故而被广泛应用在橡胶、涂料油漆、油墨、医药、牙膏和化妆品等领域。
　　
　　1、球形碳酸钙的制备方法及研究进展
　　球形碳酸钙的合成方法主要采用液相法，根据反应机理的不同又可将其划分为三种反应系统：Ca（OH）₂-H₂O-CO₂反应系统、Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-反应系统和Ca²⁺-R-CO₃^2-反应系统（R为有机质）。
　　（1）Ca（OH）₂-H₂O-CO₂反应系统——碳化法
　　该反应系统是以Ca（OH）₂水乳液作为钙源，用CO₂碳化制得碳酸钙。Ca（OH）₂一般由天然碳酸钙锻烧成生石灰，然后经消化得到，碳酸钙锻烧的烟道气经净化作为碳化反应的CO₂来源。
　　碳酸钙晶体的生长与形貌的形成主要发生在碳化阶段，可通过反应温度、Ca（OH）₂浓度、CO₂流量、晶体生长抑制剂等因素加以控制，根据抑制剂和相关条件的不同，可得到球形碳酸钙产品。
　　
　　研究进展：
　　①向兰等采用间歇碳化法（管式气体分布器）合成了平均粒径0.1μm左右的超细球形碳酸钙；采用小气泡及CO₂含量较高的混合气体有利于形成超细碳酸钙，加入少量添加剂如ZnCl₂、MgCl₂或EDTA（乙二胺四乙酸）可明显改变碳酸钙粒子的形貌和大小。
　　②陈先勇等采用间歇鼓泡碳化法，在碳化温度为20℃左右、灰乳密度为1.07（d）的条件下，加入少量复合添加剂PBTCA（2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷）和CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），可制得粒度分布均匀、分散性好、平均粒径为40nm左右的球形碳酸钙。
　　③赵风云等以一种生产球形纳米碳酸钙的喷射-乳化新型组合式碳化反应器，进行了小试和中试实验研究。在小型实验装置上，采用正交试验的方法，确定出粒度分布窄的球形纳米碳酸钙的最佳反应条件为：温度15℃，氢氧化钙浆液质量浓度65g/L，气液体积比5:1，在完成小试的基础上，建成了年产60吨纳米碳酸钙的中试实验装置，并成功制备出平均粒径80nm球形纳米碳酸钙。
　　

图2 球形纳米碳酸钙中试生产线

　　
　　④谷丽等以石灰石为原料，采用间歇鼓泡碳化法制备纳米球形碳酸钙，在反应温度为20-40℃，石灰乳浓度为86g/L，空塔气速为0.114m/s时，晶形控制剂加入量为1%时，可得到分散性较好、粒度分布较均匀球形纳米碳酸钙。
　　
　　碳化反应开始后，在不同时间加入同一剂量的同一种晶形控制剂，制得碳酸钙的晶形和粒径不尽相同，晶形控制剂加入的时间越早，所得到的球形碳酸钙晶体的形貌越好、粒径越小。
　　

图3 纳米球形碳酸钙工艺流程

　　
　　⑤申小清等用硅酸钠为晶形控制添加剂，通过石灰乳碳化工艺制备了颗粒尺寸为40-50nm的球形超细碳酸钙粉体，添加剂最佳用量为0.7-1.5%。
　　
　　（2）Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-反应系统——复分解法
　　该系统是将含Ca²⁺的溶液与含CO₃^2-的溶液在一定条件下混合反应来制备碳酸钙。根据原料的不同又分为氯化钙钙-碳酸钙法、氯化钙-苏打法（苏尔维法）、石灰-苏打法等。
　　一般通过添加剂来控制产品的粒径和晶体构造。用Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-反应系统反应系统可以得到20-100nm的碳酸钙。
　　
　　研究进展：
　　①方卫民等采用复分解法将一定量的无水Na₂CO₃和Ca Cl₂分别溶解于适量水中，通过加入少量添加剂乙二胺四乙酸二钠和磷酸氢二钠，制备出了平均粒径为50-70nm的球形碳酸钙。
　　②雷鸣等通过有机聚合物聚乙烯苯磺酸钠PSSS对碳酸钙粒子的调制作用，成功制备出了平均粒径为5μm的球形碳酸钙。
　　③谢英惠等利用缓冲剂氯化钠和结晶生长停止剂氢氧化钠调节碳酸钙的形貌，采用复分解法制备出了球形碳酸钙。
　　
　　（3）Ca²⁺-R-CO₃^2-反应系统——微乳液法和凝胶法
　　该反应系统是通过有机介质R来调节Ca²⁺和CO₃^2-的传质，从而达到控制晶体成核生长的目的。根据有机介质R种类的不同可分为微乳液法和凝胶法两类。
　　微乳液法采用的有机介质一般为液体油，而凝胶法采用的是有机凝胶。这类共聚物具有2个亲水链段（耦合链段与促溶链段），能够定向吸附于无机-水界面。
　　带有特定功能团的共聚物可能与金属离子及表面活性剂相互作用而在溶剂中形成较为复杂的有序聚集结构。这些特性使得双亲水嵌段共聚物在调控无机粒子形貌方面显示出独特的优点。
　　
　　（4）其他
　　①袁可等将氨基酸-甘氨酸和电石废渣通过简单的酸碱中和反应，制备出了超微细球形碳酸钙，其纯度和白度均达96%以上，成团微粒为纳米级，二次团粒结构的粒径分布在1-3μm之间，通过pH或物理和化学的分散，可方便的调控其微观尺寸。
　　②赖永华等利用甘氨酸与电石渣的主要成分Ca（OH）₂反应生成可溶性的甘氨酸钙，过滤除去不溶杂质。在气升式高效反应器中，向甘氨酸钙溶液通入CO₂进行碳化反应，洗涤后制得超微细球形碳酸钙膏体。采用该超微细球形碳酸钙膏体替代配方中的全部粉体制备水性涂料，不但可以降低涂料的原料成本和生产成本，还能够简化涂料的生产操作、减少粉尘污染。
　　

表1 超微细球形碳酸钙性能指标

　　

　　
　　2、国外球形碳酸钙生产及研究现状
　　国外开发的低光泽纸专用球形碳酸钙具有白度高、易分散、油墨吸收性良好、粒径分布窄等优良特性，其2-5μm的粒子占比约为67%，晶体形状为较规则球形。
　　研究表明：3.5μm低光泽纸专用球形碳酸钙在涂料中的最佳用量在40-50%之间，此时可以获得较低的纸页光泽度，较高的印刷光泽度和高的光泽度差。与其他无光纸用颜料相比，使用球形碳酸钙可获得光学指标、物理性能及印刷适性之间的平衡，并且不会产生印刷斑点。
　　因此，球形碳酸钙是一种生产低光泽涂布纸的优良颜料，可以代替现行涂料配方中的几种颜料，提高低光泽涂布纸质量，降低生产的复杂性，将会有广阔的市场前景。
　　目前，碳化法制备球形碳酸钙是生产企业和科研院所关注和研究的重点，另外也有一些企业通过湿法超细研磨制备出了椭球形碳酸钙粉体材料。未来，对粒子大小和形貌的有效调控将成为碳酸钙被广泛应用的关键技术。