颜鑫，株洲市湖南化工职业技术学院化工系，广东连州市伟信硅灰石有限公司总工程师，广东连州市裕丰钙业科技有限公司技术总监，湖南桃江矿山化工有限责任公司技术顾问，黑龙江省牡丹江恒都钙品有限公司技术总监，教授，1990年毕业于湘潭大学化学系化学专业，获理学学士；1992年，湖南省资江氮肥厂脱产挂职煅练一年。2004年毕业于湘潭大学化工学院化学工程专业，获工学硕士学位；1996年被评为讲师，2001年被评为副教授，2008年晋升教授。
主要研究方向：化工工艺与无机纳米粉体材料制备与改性研究。
主要研究成果：申报发明专利两项，在化学工业出版社出版专著三部（共计106万字），主编出版石油与化学工业规划教材一部（48万字），公开发表专业论文三十多篇（中文核心期刊14篇、国家二级学术期刊8篇，CSCD核刊5篇），主持广东省－教育部产学研结合项目一项，主持横向课题多项。

　　本书以纳米碳酸钙的生产过程为主线，以普通沉淀碳酸钙和活性沉淀碳酸钙的生产过程为辅线，以普通工业沉淀碳酸钙化工行业标准为指南，从生产角度阐述了轻质系列碳酸钙原料生产、生石灰生产、石灰乳生产、干法氢氧化钙生产、碳酸钙晶形控制、粒径大小控制、产品增白技术、沉降体积控制技术、游离碱控制技术、碳化与表面改性、脱水和干燥等生产过程的关键技术，以及大型碳酸钙生产企业资源综合利用和废水梯级循环利用关键技术、高浓度CO2生产纳米碳酸钙关键技术等。系统介绍了纳米碳酸钙生产过程的主要设备与自动控制技术。
　　本书可供碳酸钙生产企业的工程技术人员、分析检验人员、大专院校和科研院所的研究人员阅读，也可供轻质系列碳酸钙用户参考。

1.6 纳米碳酸钙产品的主要纳米特性
　　纳米碳酸钙是指碳酸钙粉体至少有一维粒度控制在1~100 nm的碳酸钙分子聚合体，其粒子尺度处于团簇分子和宏观物体交替的过渡区域。纳米碳酸钙所具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，在磁性、催化剂、光热阻和熔点等方面表现出与普通轻质碳酸钙所不同的奇异或反常的物理、化学特性，例如：增韧性、补强性、透明性、触变性、流平性和消毒杀菌等应用方面的特殊性能，随着对其应用研究的深入而逐渐被人们撩开了其神秘面纱，极大地激发了国内外广大科技人员的研究兴趣。
1.6.1 量子尺寸效应及其主要表现
　　当粉体粒子尺寸下降到某一值时，费米能级附近的电子能级由准连续转变为离散能级的现象，能级间距离变宽，引起吸收带移向短波长方向，使材料呈现出量子尺寸效应。或纳米半导体微粒存在不连续的被占据分子轨道和低未被占据的分子轨道能级，其能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。量子尺寸效应会导致纳米粒子在磁、光、声、热、电以及导电性与宏观特性有着显著的不同。同时处于分立的量子化能级中电子的波动性给纳米粒子带来一系列特殊性质，如高的光学非线性，特异的催化和光催化性、强氧化性和还原性等。纳米碳酸钙应用于涂料工业、橡胶制品、塑料制品时所表现出的量子尺寸效应如下。
　　① 纳米碳酸钙应用于涂料工业所表现出来的特殊应用性能
　　应用于乳胶漆中时，由于吸收光谱发生蓝移现象，使乳胶漆可以起到屏蔽外光，起到隔热的效果，涂层的抗老化性能得到了加强。将纳米碳酸钙应用到外墙涂料中时，涂层展现出优异的疏水性、抗裂强度和耐污染性等。纳米碳酸钙具有空间位阻效应，在制漆中能使配方中密度较大的立德粉悬浮，起到防沉降的作用；制漆后，漆膜白度增加，光泽度增大，而遮盖力却不降低，主要用于高档轿车面漆。
　　② 纳米碳酸钙应用于橡胶制品时所表现出来的极强的化学活性和防臭、防毒、防霉功效
　　通过特殊工艺处理，纳米碳酸钙表面极具活性，在阳光、紫外线照射下能够分解出自由移动的带负电的电子，同时留下带正电的空穴，这种空穴具有极强的化学活性，极易与氧或有机物发生化学反应，杀死一些病毒和细菌。因此，纳米碳酸钙应用于橡胶、装饰橡胶制品中，具有防臭、防毒、防霉功效。
　　③ 纳米碳酸钙应用于塑料制品时所表现出良好的电绝缘性
　　导电的金属在微颗粒状态时可以变成绝缘体，其光谱线会产生向短波长方向的移动，这就是量子尺寸效应的宏观表现。碳酸钙在水中的溶解度虽然很小，但被溶解的碳酸钙全部电离，所以碳酸钙是强电解质，但改性纳米碳酸钙却是一种良好的电绝缘体，其体积电阻大于4×1012 Ω/m。因此，纳米碳酸钙填充于PVC塑料后，还能大大提高PVC的电绝缘性能。
1.6.2 表面效应的主要表现
　　微粉材料的比表面积与其粒径的平方成反比，即粒径越小，其比表面积越大。以立方体纳米碳酸钙为例来说明其颗粒边长与比表面积和总面积的关系见表1-8。
　　表1-8 立方体颗粒的边长与比表面积、比体积的关系
粒子边长a 颗粒数b/个 质量/g 总表面积(6a2×b)/m2 比表面积/(m2/g)
1 mm 1 2.68×10一3 6×10一6 0.00224
0.1 mm 1×103 2.68×10一3 6×10一5 0.0224
0.01 mm 1×106 2.68×10一3 6×10一4 0.224
1 μm 1×109 2.68×10一3 6×10一3 2.24
0.1 μm 1×1012 2.68×10一3 6×10一2 22.4
0.01 μm 1×1015 2.68×10一3 0.6 224
　　可见，纳米碳酸钙的比表面积与粒径的平方成反比，即粒径越小，其比表面积越大，说明粉体粒子表面原子所占的百分数将会显著地增加。对直径大于0.1 μm的颗粒表面效应可忽略不计，当尺寸小于0.1 μm时，其表面原子百分数激剧增长。当纳米碳酸钙的粒径小于10 nm，其表面原子和体内原子的数目之比几乎达到50%。由于纳米碳酸钙表面效应的存在，使得表面原子处于“裸露”状态，周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，产生的离域电子在表面和体相之间重新分配，化学键强度增大，从而导致红外光谱发生蓝移，并易与其他原子结合而稳定下来，具有较高的化学活性。1 g微颗粒表面积的总和可高达100 m2以上，这时的表面效应将显著影响纳米碳酸钙的生产和应用性能。
　　① 普通轻质碳酸钙的沉降体积要明显小于纳米碳酸钙（表面改性以前）的沉降体积
　　活性轻质碳酸钙表面改性所需要消耗的表面活性剂要明显小于活性纳米碳酸钙表面改性所需表面活性剂，这都是因为纳米碳酸钙比普通轻质碳酸钙具有更大的比表面积。碳酸钙粒径与沉降体积和表面活性剂用量的关系见表1-9。
　　表1-9 碳酸钙粒径与沉降体积和表面活性剂（以硬酯酸钠为例）用量的关系
碳酸钙粒径范围/μm 比表面积范围/(m2/g) 沉降体积/(mL/g) 表面活性用量/%
1～3 5以下 2.4～2.8 1～1.5
0.1左右 20左右 3.0～4.0 2.0左右
0.04～0.08 20～30 5.0～6.0 2～3
0.01～0.03 30～60 ＞7.0 ＞4
　　可见，碳酸钙粒径越小，其比表面积就越大，表面活性剂用量越多，其沉降体积也越大。纳米碳酸钙在生产过程中表现为粒径越小，过滤脱水越困难，干燥条件越苛刻，干燥成本远高于普通轻质碳酸钙；在应用过程中表现为分散性变差、团聚现象较普遍，难以充分体现出其纳米特性，使纳米粒子的优势难以得到应有的发挥，甚至难以使用。
　　② 制备过程中容易聚集和团聚
　　从而使已制备出的纳米碳酸钙一次粒子容易重新聚合为大颗粒的碳酸钙二次粒子，经表面改性处理后的纳米碳酸钙粒子一般形成“软团聚”，在应用过程中可通过机械剪切和声波振荡可以解开这种“软团聚”。纳米级碳酸钙粉末比表面积很大，易于吸附气体、空气中水分、介质或与其物质，从而失去原来的表面性质，导致粘连与团聚，还有因其极高的表面能和较大的接触界面，使晶粒生长的速度加快。
　　③ 非改性的纳米碳酸钙在应用过程中分散性差
　　这是由于其亲水疏油的性质使得碳酸钙与有机高聚物的亲和性差，易形成聚集体，造成在高聚物内部分散不均匀，从而造成两种材料间界面缺陷，直接应用效果不好，并且随着填充量的增加，这些缺点更加明显，过量填充甚至导致制品无法使用。
　　④ 其他
　　改性后的纳米碳酸钙填充在橡胶、塑料、高级油墨、涂料中时，其很大的比表面积和高比表面能有利于碳酸钙颗粒与有机高聚物分子之间的结合牢固，能使制品表面光艳和具有优异的补强性能等特性。
1.6.3 小尺寸效应的主要表现
　　随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质。
1.6.3.1 特殊的光学性质
　　当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸愈小，颜色愈黑。然而，纳米碳酸钙作为一种纳米无机盐粉体材料，当均匀压实在两块透明玻璃之间时，表现出比较典型的半透明性状。纳米碳酸钙的特殊光学性质在应用过程中表现如下。
　　a. 填充在橡胶制品中，表现出良好光泽或透明性能，可以制得透明或半透明橡胶制品。
　　b. 在涂料工业中，添加纳米碳酸钙的涂料可以抵抗紫外线，提高涂料油漆的光泽度；作为颜料填充剂，具有细腻、白度高、光学性能好等优点。
　　c. 在塑料制品中，提高塑料薄膜的透明度、光泽度，赋予其细腻光滑的手感，还可改进其散光性等。
　　d. 在油墨产品中表现出优异的分散性、透明性、极好的光泽和遮盖力。
1.6.3.2 特殊的热学性质
　　大尺寸固态物质，其熔点是固定的，细微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10 nm量级时尤为显著。对碳酸钙来说不存在熔点，因为加热到一定的温度后将分解为氧化钙和二氧化碳，只存在分解温度，对碳酸钙粉体来说，其颗粒粒径越小，其分解温度越低。岳林海等的研究表明，纳米碳酸钙晶格中存在较大的畸变应力，并认为这可能是导致其反常热分解特性的原因。Andersen等对纳米碳酸钙的FTIR研究发现了碳酸钙的特征吸收峰（1415 cm－1附近）发生红移（1450 cm－1附近）和变窄现象。此外，纳米碳酸钙的热学性质还表现在耐热性、抗老化性、热变形温度、尺寸稳定性及热导率等与普通碳酸钙粒子的差异。
　　a. 分解温度降低。普通碳酸钙分解活化能的测得值约为200 kJ/mol左右，分解温度为898℃；纳米碳酸钙表观分解活化能降低到120～130 kJ/mol，分解温度也将降低到528℃，降低了297℃，这归结于纳米碳酸钙微晶具有较大的表面自由能、明显的畸变和应力。唐艳军等还把纳米碳酸钙热分解温度降低的原因归功于纳米碳酸钙粒子非晶化程度增加，晶格中存在晶格畸变应力，使晶体中的联结强度减弱，从而引起碳酸钙晶体热分解温度降低；其次是纳米碳酸钙晶体内的反应热引起晶粒的内能增加，晶体内部格点的振动加强，从而产生振动应力波，促进晶粒的热效应，使碳酸钙晶格内的离子键较易断裂而分解，终导致其热分解温度降低。
　　b. 提高其塑料制品的耐热性、抗老化性、热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。使纳米塑料具有良好的热稳定性、高阻隔性、高阻燃窒息性、高强度等物理力学性能，成为复合材料发展的尖端产品之一。
　　c. 纳米碳酸钙应用于胶黏剂中可以增加其热导率，提高其耐热性能。
　　d. 王泽红等制备出了针状纳米碳酸钙用于热感应纸，具有噪音小，无需油墨显像液，可提高纸张白度，不透明性和平滑性。
1.6.3.3 特殊的力学性质
　　纳米碳酸钙特殊的力学性质主要表现在其应用过中，填充在橡胶、塑料、涂料、黏合剂中的增韧、补强和半补强作用。唐艳军等用X射线衍射手段对纳米碳酸钙的晶体场效应进行了较深入的研究。他们的研究表明，随着碳酸钙粒子粒度的减小，其界面张力显著增大，界面引起的对晶粒组元的负压强使得晶粒的微结构发生变化，从而引起晶格发生膨胀，而晶格膨胀又将引起较大的晶格格畸变和应变能。根据X射线衍射理论，晶格应畸变应力的大小反应了原子偏离理想晶体的程度，而且，晶粒越小，其畸变程度越大，原子缺陷越多，其晶面衍射峰强度越大。
　　　a. 纳米碳酸钙用作塑料填料时，具有增韧增强的作用，提高塑料的弯曲强度、弯曲弹性摸量、稳定性、硬度和刚度，改进塑料的加工性能、致密性、抗擦伤性、塑料薄膜的韧性、防水性等性能，对提高缺口抗冲击强度和无缺口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。
　　碳酸钙增强型纳米塑料是其中研究多的一种新型塑料，纳米碳酸钙在PP、PE、PVC等体系的应用均有报道：李东明等分析PP/CaCO3体系的三点弯曲应力-应变曲线，发现纳米碳酸钙使PP体系由脆性断裂转为韧性断裂。叶林忠等研究了规格分别为1.8 μm，100 nm，10 nm的碳酸钙对PVC的改性效果，发现10 nm的碳酸钙增韧效果好。罗忠富等用纳米碳酸钙对HDPE进行改性，当纳米粒子质量分数在4%~6%时，复合材料的冲击强度较纯HDPE提高一倍，屈服强度和模量也均有提高。王文一等在纳米CaCO3/EPR/PP复合体系中，纳米CaCO3粒子的加入，不但使冲击强度显著提高，而且使弯曲弹性模量显著提高。纳米CaCO3粒子的增韧机理在于纳米CaCO3粒子的加入使弹性体EPR的分散更加均匀，EPR颗粒的粒径变小，进而与纳米CaCO3粒子产生协同增韧的作用。
　　b. 纳米碳酸钙应用于汽车底盘PVC抗石击涂料及面漆、车用密封胶等；PVC汽车底盘涂料主要是由PVC树脂、增塑剂、颜料、填料和其他助剂组成，其中纳米碳酸钙的加入对体系的流变性能和膜的抗冲性能等会有很大的改善，而纳米碳酸钙的晶形，粒径以及表面物理化学性能对涂料体系的性能影响很大。成膜前，直接影响着体系黏度、触变性能以及涂料的施工性能；成膜后，它在膜中除了增加强度外还提高PVC的玻璃化温度。作为一种改善涂料流变性能的助剂使用，这就要求纳米碳酸钙产品具有高触变性，抗流挂等施工性能。纳米碳酸钙还具有提高涂料油漆的遮盖力及赋予涂料透明、稳定、快干等特性，还有明显的补强作用。
　　c. 添加纳米碳酸钙橡胶的硫化胶伸长率、撕裂性能、压缩、变形和耐挠曲性能都比添加普通碳酸钙的好。当纳米粒子均匀分散在基体中，当基体受到冲击时，粒子与基体间产生微裂纹（银纹）；同时粒子之间的基体也产生塑性形变，吸收冲击能，从而达到增韧的效果。随着粒子粒度变细，粒子的比表面积增大，粒子与基体之间接触界面增大，材料受到冲击时，会产生更多的微裂纹和塑性变形，从而吸收更多的冲击能，增韧效果提高。在橡胶混炼过程中，部分锁链状的链被打断，会形成大量高活性表面或高活性点，它们与橡胶长链形成键连结，不仅分散性好，而且大大增强了补强作用，因此是目前公认的在橡胶中补强性能好的纳米碳酸钙产品。纳米碳酸钙属于典型的无机粒子，其填充在橡胶、塑料、涂料等所表现出的补强性能和增韧效果都是纳米碳酸钙粒子所具备的特殊力学性能。
　　d. 纳米碳酸钙应用于胶黏剂中，属于结构和增强型填充剂，极大地提高了胶的黏合性、拉伸强度、模量、硬度，降低其固化时的收缩率、热膨胀系数和黏着力，提高其机械强度（硬度和压缩强度）及耐腐蚀性能；还可以对胶黏剂起到润滑作用，改善操作的工艺条件，使胶黏剂的力学性能得到全面提高。纳米碳酸钙作为聚硅氧烷密封胶的填充剂、增强剂，可以改善制品的加工性能，极大地提高胶的拉伸强度，撕裂强度等力学性能，通过对纳米碳酸钙晶形、粒径及表面处理的控制，从而使制品获得优良的触变性能和抗流挂性能。
1.6.4 宏观量子隧道效应的主要表现
　　电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。近年来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。
　　生产过程中，量子隧道效应主要表现为纳米碳酸钙粒子易于发生团聚现象，而团聚发生的机理是由于碳酸钙表面电荷的转移和界面原子的相互耦合，使其发生相互作用和固相反应而团聚。
　　应用过程中，在自然光线照射及一定的湿度下，纳米碳酸钙的量子隧道效应可以激活空气中的氧，使之具有较强的化学活性，能与多种有机物发生氧化反应（包括细菌内的有机物），从而把大多数病菌和病毒杀死，因而用于水性乳胶漆中可以制成抗菌、除臭的“绿色环保”产品；用在建材产品，如卫生洁具、室内空间、用具中，还可产生杀菌、保洁效果。
　　对纳米碳酸钙的四大纳米效应在生产和应用过程中主要宏观表现的研究目前还处于初级探索阶段，有待广大纳米碳酸钙生产、研究、应用方面的工程技术人员和研究人员进一步挖掘和整理，这对进一步拓展纳米碳酸钙的应用领域、不断优化其生产工艺参数、突出其应用过程的纳米特性、提升其产品品质等都具有一定的指导意义。

1轻质碳酸钙工业概述1
1.1轻质碳酸钙工业历史和现状1
1.1.1世界轻质碳酸钙工业的发展历史和现状1
1.1.2中国轻质碳酸钙工业的发展历史和现状3
1.1.3中国纳米碳酸钙工业的发展历史和现状6
1.2碳酸钙的分类及其鉴别方法8
1.2.1碳酸钙工业的分类8
1.2.2按照是否进行表面处理分类9
1.2.3按其专门的用途分类9
1.2.4按照轻质碳酸钙的不同晶形和形貌分类10
1.2.5按粒径进行分类15
1.3轻质碳酸钙的主要技术指标15
1.3.1普通轻钙、活性轻钙、专用纳米钙的主要质量控制指标比较15
1.3.2轻质碳酸钙的主要技术指标分析比较16
1.4纳米碳酸钙与普通轻钙和活性轻钙的工艺比较20
1.4.1工艺流程图的比较20
1.4.2工艺条件的比较24
1.4.3纳米碳酸钙与普通轻钙的性能比较25
1.5轻质碳酸钙产品的物化性质26
1.5.1轻质碳酸钙产品的物理性质26
1.5.2轻质碳酸钙产品的主要化学性质27
1.6纳米碳酸钙产品的主要纳米特性29
1.6.1量子尺寸效应及其主要表现30
1.6.2表面效应的主要表现31
1.6.3小尺寸效应的主要表现32
1.6.4宏观量子隧道效应的主要表现35
2轻质（纳米）碳酸钙的关键生产技术36
2.1轻质(纳米)碳酸钙产品对生产原料的关键要求36
2.1.1对石灰石的关键要求36
2.1.2轻质(纳米)碳酸钙生产对燃料的关键要求39
2.1.3轻质(纳米)碳酸钙对生石灰的关键要求42
2.1.4轻质(纳米)碳酸钙对碳化气的关键要求42
2.1.5轻质(纳米)碳酸钙对工艺用水的关键要求43
2.2轻质(纳米)碳酸钙对生石灰生产的关键技术44
2.2.1石灰石的块度与煅烧时间、温度的关系44
2.2.2石灰石煅烧速率与温度关系45
2.2.3对固体燃料块度的要求47
2.2.4石灰石煅烧与风量的关系47
2.2.5轻烧石灰与过烧石灰49
2.2.6石灰窑的热效率与燃料配比50
2.2.7自动上料石灰窑的自动控制系统50
2.2.8石灰活性与原生碳酸钙的关系51
2.2.9石灰石煅烧质量控制关键技术51
2.2.10石灰立窑的操作规程52
2.2.11石灰立窑常见故障及其处理技术54
2.3消化的关键技术55
2.3.1石灰消化的基本原理与工艺流程55
2.3.2石灰乳制备及精制的关键技术56
2.3.3石灰乳波美度与质量百分浓度的关系57
2.3.4熟浆波美度与质量百分浓度的关系59
2.3.5消化过程工艺条件的优化59
2.3.6精浆陈化的关键技术62
2.3.7干法氢氧化钙生产的关键技术63
2.4碳化过程的关键技术64
2.4.1结晶导向的关键技术64
2.4.2分散的关键技术67
2.4.3碳化过程质量控制的关键技术69
2.4.4碳化工艺控制的关键技术74
2.4.5熟浆陈化的关键技术78
2.5表面改性的关键技术79
2.5.1表面活化改性的必要性79
2.5.2碳酸钙分子的结构模型80
2.5.3活性碳酸钙的结构模型示意图81
2.5.4活化机理探讨84
2.5.5常用的表面活性剂和改性方法85
2.5.6表面活性剂的选择原则93
2.5.7碳酸钙的表面处理工艺95
2.5.8纳米碳酸钙表面改性新技术101
2.5.9国内表面活化改性技术的现状及存在问题104
2.5.10我国纳米碳酸钙表面改性技术的发展方向106
2.6脱水与干燥关键技术108
2.6.1纳米碳酸钙脱水关键技术108
2.6.2纳米碳酸钙干燥关键技术108
2.7轻质(纳米)碳酸钙生产过程常见质量问题及处理关键技术119
2.7.1浆液(熟浆)质量百分浓度与波美度的关系处理不当119
2.7.2轻质碳酸钙生产碱度偏高的原因及控制措施121
2.7.3PCC白度控制及化学增白关键技术123
2.7.4轻钙生产过程降镁关键技术124
2.7.5沉降体积大小的控制关键技术125
2.7.6粒度大小控制技术126
2.8大型碳酸钙企业资源综合利用共性与关键技术127
2.8.1钙化工系列产品的金字塔规划127
2.8.2大型碳酸钙矿山资源综合利用核心工艺128
2.8.3石灰煅烧燃料选择与原煤处理核心工艺流程132
2.8.4大型碳酸钙企业废水梯级循环利用及零排放新工艺133
2.9高浓度CO2生产纳米碳酸钙的关键技术138
2.9.1高浓度CO2生产纳米碳酸钙的有利条件分析138
2.9.2高浓度二氧化碳联产纳米碳酸钙的工艺流程142
2.9.3高浓度CO2生产纳米碳酸钙的生产技术特点142
2.10纳米碳酸钙、普通轻钙、砖胚联合生产绿色新工艺143
2.10.1纳米碳酸钙生产过程中的三废数量144
2.10.2纳米碳酸钙、普通轻钙、砖胚联合生产绿色新工艺146
3生产轻质(纳米)碳酸钙的主要设备149
3.1石灰石原料准备工段的主要设备149
3.1.1石灰石原料的特点149
3.1.2石灰石的矿石开采149
3.1.3石灰石选矿与加工的生产流程150
3.1.4选矿与加工设备151
3.2石灰窑及其附属设备154
3.2.1石灰窑的选择154
3.2.2主要附属设备156
3.2.3窑气净化系统工艺及主要设备157
3.2.4直线振动筛160
3.2.5THG型高效斗式提升机161
3.3消化机的选择161
3.3.1轻质(纳米)碳酸钙生产对消化机的基本要求162
3.3.2箱式消化机的结构特点162
3.3.3回转式后排消化机163
3.3.4消化机的自动控制164
3.4浆液精制设备166
3.4.1初级分离设备166
3.4.2多级旋液分离器167
3.5鼓泡碳化塔及窑气压缩设备的选择168
3.5.1鼓泡碳化塔的选择168
3.5.2空压机和罗茨鼓风机的选择169
3.5.3制冷机的选择170
3.6增浓脱水及设备的选择172
3.6.1斜板增浓器172
3.6.2固液分离设备173
3.7干燥设备的选择176
3.7.1轻钙专用导热油加热滚筒连续干燥机176
3.7.2盘式连续干燥器179
3.7.3旋转闪蒸干燥器180
3.7.4链(带)式干燥器181
3.7.5桨叶式干燥机182
3.7.6LXG型螺旋输送机183
3.8干法改性设备183
3.8.1CM型连续式粉体复合改性机的结构特点184
3.8.2CM型连续式粉体复合改性机的特点184
3.8.3CM型连续式粉体复合改性机的工作原理184
3.9解聚筛分及包装设备186
3.9.1QS160型气流筛分机186
3.9.2自动定量包装机的工作原理187
4三级连续加压鼓泡碳化新工艺189
4.1三级连续加压鼓泡碳化法的局部流程、说明及其分析189
4.1.1工艺流程说明189
4.1.2工艺流程特点分析190
4.1.3三级连续鼓泡碳化新工艺的优势与不足194
4.2三级连续加压鼓泡碳化法的理论基础195
4.2.1碳化反应是气液固\[Ca(OH)2(s)\]固\[CaCO3(s)\]四相反应体系195
4.2.2连续鼓泡碳化塔为拟平推流反应器195
4.2.3碳化过程的化学反应机理196
4.2.4碳化过程的传质模型四膜模型199
4.3连续鼓泡碳化法的工艺流程205
4.4碳化反应过程工艺条件分析205
4.4.1碳化反应温度对产品晶形和粒径的影响205
4.4.2浆液浓度对产品晶形和粒径的影响206
4.4.3CO2气体的浓度对产品晶形和粒径的影响208
4.4.4碳化气体流量对产品平均粒径和反应时间的影响209
4.4.5晶形导向剂的加入时间对碳酸钙晶形和粒径的影响209
4.4.6搅拌速度对碳酸钙晶形和粒径大小的影响211
4.5连续鼓泡碳化过程物料衡算212
4.5.1消化过程的物料衡算212
4.5.2石灰乳的配制213
4.5.3碳化过程的物料衡算213
4.5.4活性剂的物料衡算214
4.5.5碳化后处理工序的物料衡算214
4.5.6主要物料衡算表215
4.6连续鼓泡碳化新工艺的热量衡算215
4.6.1连续消化机的热量衡算215
4.6.2副产蒸汽的连续消化罐的热量衡算216
4.6.3碳化塔的热量衡算218
4.6.4带式串闪蒸二级干燥系统的热量衡算219
5轻质(纳米)碳酸钙联合生产新工艺222
5.1中小型氮肥厂联产轻质（纳米）碳酸钙关键技术222
5.1.1中型氮肥厂联产轻质（纳米）碳酸钙可行性分析222
5.1.2中型氮肥厂联产轻质（纳米）碳酸钙碳化过程的化学反应机理及分析223
5.1.3碳化过程的终点判断224
5.1.4尿素生产过程的未反应气对碳化反应速率和产品质量的影响225
5.1.5中型氮肥厂联产纳米碳酸钙的新工艺流程及流程分析225
5.1.6小氮肥厂联产轻质碳酸钙新工艺228
5.1.7氮肥厂联产纳米碳酸钙的应用前景231
5.2电石渣联产轻质(纳米)碳酸钙的关键技术231
5.2.1电石渣的应用研究综述232
5.2.2用电石渣制备轻质(纳米)碳酸钙的基本原理233
5.2.3电石渣联产轻质(纳米)碳酸钙工艺流程234
5.2.4电石渣生产轻质(纳米)碳酸钙工艺流程235
5.2.5电石渣联产轻质(纳米)碳酸钙的应用前景236
5.3硝酸厂联产轻质(纳米)碳酸钙关键技术236
5.3.1硝酸厂联产轻质(纳米)碳酸钙的可行性和有利条件236
5.3.2“三联产绿色新工艺”流程238
5.3.3硝酸厂联产纳米碳酸钙的效益分析239
5.4纯碱厂联产轻质(纳米)碳酸钙241
5.4.1联碱厂联产轻质(纳米)碳酸钙的可行性与优势242
5.4.2“四联产绿色新工艺”流程与特点242
5.4.3“四联产绿色工艺”的效益分析244
5.5纸厂锅炉尾气联产造纸专用PCC新工艺246
5.5.1纸厂锅炉尾气联产造纸专用PCC新工艺246
5.5.2纸厂锅炉尾气联产造纸专用PCC关键技术247
5.5.3纸厂锅炉尾气联产造纸专用PCC新工艺经济效益分析248
5.6高档卷烟纸专用PCC生产关键技术249
5.6.1高档卷烟纸专用PCC平均粒径及粒度分布控制技术250
5.6.2高档卷烟纸专用PCC的沉降体积控制技术252
5.6.3游离碱控制技术256
5.7卤水净化工艺中PCC回收质量控制关键技术256
5.7.1目前石灰烟道气卤水净化工艺的缺陷257
5.7.2卤水净化工艺中PCC回收质量控制关键技术257
6轻质(纳米)碳酸钙生产过程检验与分析关键技术261
6.1初级原料检验与分析关键技术261
6.1.1石灰石分析关键技术261
6.1.2煤焦分析关键技术265
6.1.3水分析关键技术268
6.2二级原料检验与分析关键技术274
6.2.1生石灰质量检验与分析关键技术274
6.2.2碳化气各组分检验与分析关键技术274
6.3中间产品检验与分析关键技术284
6.3.1石灰乳检验与分析关键技术284
6.3.2碳化过程中碳酸钙悬乳液碳化度的测定286
6.3.3碳酸钙滤饼及干燥过程中水分的测定286
6.4纳米碳酸钙产品质量的检验与分析关键技术287
6.4.1纳米碳酸钙产品质量的国家标准287
6.4.2纳米碳酸钙产品应用性能指标的检验与分析关键技术287
6.5分析检验仪器一览292
7轻质(纳米)碳酸钙应用关键技术293
7.1轻质(纳米)碳酸钙在塑料工业中应用的关键技术293
7.1.1轻质(纳米)碳酸钙填料在塑料中的重要作用293
7.1.2轻质(纳米)碳酸钙在塑料中填充的关键技术295
7.1.3塑料母料关键技术296
7.1.4轻质(纳米)碳酸钙在塑料工业中应用的前景299
7.2轻质(纳米)碳酸钙填充在橡胶制品中的关键技术300
7.2.1轻质(纳米)碳酸钙在橡胶中的填充作用300
7.2.2轻质(纳米)碳酸钙在橡胶中填充的关键技术300
7.2.3轻质(纳米)碳酸钙在橡胶工业中的应用前景301
7.3轻质(纳米)碳酸钙在胶黏剂、密封胶工业中应用的关键技术301
7.3.1轻质(纳米)碳酸钙用在胶黏剂、密封胶中的作用301
7.3.2胶黏剂、密封胶中对纳米碳酸钙的几个关键技术要求302
7.3.3轻质(纳米)碳酸钙在胶黏剂、密封胶工业中应用的前景303
7.4轻质(纳米)碳酸钙在涂料工业中应用的关键技术304
7.4.1轻质(纳米)碳酸钙填充在涂料中的作用304
7.4.2轻质(纳米)碳酸钙在涂料工业中应用的关键技术304
7.4.3轻质(纳米)碳酸钙在涂料工业中应用的前景305
7.5轻质(纳米)碳酸钙在造纸工业中应用的关键技术305
7.5.1轻质(纳米)碳酸钙在纸张中的重要作用305
7.5.2轻质(纳米)碳酸钙在造纸工业应用的关键技术306
7.5.3轻质(纳米)碳酸钙在造纸工业的应用前景309
7.5.4风头正劲的“石头纸”生产技术310
7.6纳米碳酸钙在油墨工业中应用的关键技术314
7.6.1纳米碳酸钙在油墨工业中的重要作用314
7.6.2油墨工业对纳米碳酸钙的个性化要求314
7.6.3影响纳米碳酸钙在油墨中应用的关键技术315
7.6.4纳米碳酸钙在油墨工业中的应用前景316
7.7轻质(纳米)碳酸钙在保健食品、饲料工业、医药工业与日化应用的关键技术316
7.8在针状硅灰石晶体表面纳米修饰应用的技术317
7.8.1硅灰石针状纤维表面纳米化修饰及改性工艺流程318
7.8.2产品性能测试319
7.8.3硅灰石针状纤维表面纳米化修饰及改性产品应用的前景326
8纳米碳酸钙安全生产与环境保护关键技术327
8.1纳米碳酸钙安全生产关键技术327
8.1.1工艺过程安全生产关键技术327
8.1.2碳酸钙生产的化工单元安全技术330
8.2碳酸钙生产的环境保护关键技术334
8.2.1碳酸钙生产中的粉尘及其治理334
8.2.2碳酸钙生产中的废水及其治理338
8.2.3碳酸钙生产中的废渣及其治理339
9轻质系列碳酸钙生产技术的未来展望341
9.1我国轻质系列碳酸钙工业存在的主要问题341
9.1.1结构与规模问题341
9.1.2体制与技术问题342
9.1.3工艺和工程设计问题342
9.1.4企业管理与人员素质问题343
9.2碳酸钙依然是朝阳工业343
9.2.1从发达国家来看碳酸钙行业343
9.2.2从中国的角度来看碳酸钙行业发展前景345
9.3纳米碳酸钙生产技术的发展展望346
9.3.1管理要科学化、系统化346
9.3.2设备要现代化、精密化347
9.3.3人员要知识化、专业化349
9.3.4产品要系列化、精细化349
9.3.5活化技术复合化350
9.3.6干燥工序组合化350
9.3.7系统工程化351
9.3.8应用研究与基础理论研究要双管齐下351
附录一碳酸钙生产常用数据353
1. CO2在水中的溶解度(101.3kPa)353
2.氢氧化钙在水中的溶解度353
3.碳酸钙在15℃水中的溶解度354
4. Ca(OH)2和CaCO3的密度与质量分数对照(25℃)354
5.常用液体的重要物理性质(20℃,101.3kPa)354
6.目数与粒度(微米)对照表(美国标准)355
7.常用筛网规格型号(平织)355
8.常用筛网(材料为304或316)规格型号(斜织)355
9.干空气的物理性质(101.3kPa)356
10.常用气体的重要物理性质(101.3kPa)356
附录二普通工业沉淀碳酸钙化工行业标准(HG/T2226—2010)358
附录三工业活性沉淀碳酸钙化工行业标准(HG/T 2567—2006)370
附录四纳米碳酸钙国家标准(GB/T 19590—2011)378
参考文献385