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碳酸鈣在環(huán)保中的作用
一、碳酸鈣是什么？
碳酸鈣是一種無機(jī)化合物，化學(xué)式為CaCO?，是石灰石、大理石等的主要成分。碳酸鈣通常為白色晶體，無味，基本上不溶于水，易與酸反應(yīng)放出二氧化碳。它是地球上常見物質(zhì)之一，存在于霰石、方解石、白堊、石灰?guī)r、大理石、石灰華等巖石內(nèi)，亦為某些動物骨骼或外殼的主要成分。碳酸鈣也是重要的建筑材料，工業(yè)上用途甚廣。
二、碳酸鈣的主要用途
（一）實驗室用途
1、在生物 “提取綠葉中的色素”實驗里，研磨時加入少許碳酸鈣可以防止研磨中色素被破壞。
碳酸鈣在制備CaO、Ca(OH)2、NaOH時有應(yīng)用：將碳酸鈣高溫煅燒，生成氧化鈣和二氧化碳（此反應(yīng)得到的氧化鈣可作干燥劑），將制備的氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣可以和碳酸鈉反應(yīng)制備燒堿。
2、碳酸鈣與鹽酸（一般為稀鹽酸）反應(yīng)可以制備二氧化碳（產(chǎn)物氯化鈣溶液可標(biāo)化皂液）。
3、除此之外還可以驗證和測定有機(jī)化合物反應(yīng)中的鹵素，水分析，驗證磷，用氯化銨分解硅酸鹽，準(zhǔn)備氯化鈣溶液以標(biāo)準(zhǔn)化肥皂溶液等。
（二）工業(yè)用途
碳酸鈣是用途極廣的寶貴資源石灰石作為礦物原料的商品名稱。石灰?guī)r在人類文明史上，以其在自然界中分布廣、易于獲取的特點而被廣泛應(yīng)用。作為重要的建筑材料有著悠久的開采歷史，在現(xiàn)代工業(yè)中，石灰石是制造水泥、石灰、電石的主要原料，是冶金工業(yè)中不可缺少的熔劑灰?guī)r，優(yōu)質(zhì)石灰石經(jīng)超細(xì)粉磨后，被廣泛應(yīng)用于造紙、橡膠、油漆、涂料、醫(yī)藥、化妝品、飼料、密封、粘結(jié)、拋光等產(chǎn)品的制造中。據(jù)不完全統(tǒng)計，水泥生產(chǎn)消耗的石灰石和建筑石料、石灰生產(chǎn)、冶金熔劑，超細(xì)碳酸鈣消耗石灰石的總和之比為1∶3。石灰?guī)r是不可再生資源，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和納米技術(shù)的發(fā)展，石灰石的應(yīng)用領(lǐng)域還將進(jìn)一步拓寬。
1、用于塑料生產(chǎn)
碳酸鈣被廣泛用在填充聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、丙烯晴丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等樹脂之中。添加碳酸鈣對提高改善塑料制品某些性能以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍有一定作用，在塑料加工中它們可以減少樹脂收縮率，改善流變態(tài)，控制粘度。還能起到以下作用：
（1）提高塑料制品尺寸的穩(wěn)定性；
（2）提高塑料制品的硬度和剛性；
（3）改善塑料加工性能；
（4）提高塑料制品的耐熱性；
（5）改進(jìn)塑料的散光性；
（6）可使制品具有某些特殊性能；
（7）降低塑料制品成本。
2、用于食品工業(yè)
在食品工業(yè)中可作為添加劑使用。如，可用于各種飼料添加劑，含鈣量達(dá)55.6％以上，無有害成分。可作補(bǔ)鈣劑，吸收率可達(dá)39%，僅次于果酸鈣，可溶于胃酸，已成為劑型最多、應(yīng)用最多的補(bǔ)鈣劑。
3、用于建筑業(yè)
可用做塑料廠，橡膠廠，涂料廠，防水材料廠的原料及內(nèi)外墻粉刷。具有高純度、高白度、無毒、無臭、細(xì)油質(zhì)低、硬度低的特點。大理石也是重要的、可用于房屋建造的建筑材料。
4、用于化工制造業(yè)
350目至400目的可用于制造扣板，落水管道，化工。白度在93度以上。400目至600目的可用于牙膏膏體，肥皂。白度在94度以上。800目的可用于橡膠，電纜，pvc，白度在94度以上。也可用于制造光學(xué)釹玻璃原料等。
5、用于精細(xì)陶瓷材料
碳酸鈣可用于制備高溫穩(wěn)定、電介質(zhì)、熱傳導(dǎo)率低、微孔和高度純凈的陶瓷材料。例如在火花塞制備中廣泛使用的白色導(dǎo)體，以及重要的精細(xì)陶瓷材料，如半導(dǎo)體材料、氧化鋁和琺瑯顏料等。
6、用于礦物填料和磨料
工業(yè)用的碳酸鈣還可以用作礦物填料和磨料。在化工和建筑材料生產(chǎn)中，碳酸鈣可以替代一些昂貴的材料，如白鉛礦、滑石和滑石粉等。在磨料中，碳酸鈣的顆粒表面可以與磨料基質(zhì)相互作用，增強(qiáng)磨料的耐磨性和磨削效率，以提高磨料的效率和耐用性。
7、用于營養(yǎng)補(bǔ)充劑
市面上的大部分鈣片的主要成分為碳酸鈣。碳酸鈣需要隨餐服用。碳酸鈣由于含有碳酸的關(guān)系，容易在酸性環(huán)境下產(chǎn)生二氧化碳，對于胃酸分泌較差或正在使用胃酸抑制劑者，則不適合服用 。
三、超細(xì)碳酸鈣的應(yīng)用市場
1、橡膠加工業(yè)
碳酸鈣是橡膠加工業(yè)中應(yīng)用最早、用量的填料。它不僅可以增加制品體積，節(jié)約昂貴的天然橡膠和降低成本，而且還可以改進(jìn)橡膠的加工性能。添加了超細(xì)碳酸鈣的橡膠制品，其硫化膠拉長率、抗撕裂性能、壓縮變形和耐屈撓性能，都明顯好于添加一般碳酸鈣的制品。此外，超細(xì)碳酸鈣還具有良好的補(bǔ)強(qiáng)和增白作用，可制得透明和半透明的橡膠制品。應(yīng)用于橡膠加工業(yè)的超細(xì)碳酸鈣，顆粒越細(xì)，與橡膠互相浸潤的比表面積越大，從而使碳酸鈣顆粒分散越來越困難，特別是以下的超細(xì)碳酸鈣，由于表面能的增大，在橡膠混煉時容易生熱而引起粘輥。因此，在應(yīng)用中欲使其發(fā)揮真正的優(yōu)勢，克服不足，在共混時配方設(shè)計要調(diào)整，組分搭配要合理，共混時加料順序和操作溫度要優(yōu)化，或通過選擇其他適宜的助分散劑，來提高共混及分散效果。此外，橡膠用超細(xì)碳酸鈣，其吸油值越高，則碳酸鈣對橡膠的浸潤性和補(bǔ)強(qiáng)性越好。通過應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，在不同晶形的超細(xì)碳酸鈣中，以鏈鎖狀超細(xì)碳酸鈣對橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果。
2、塑料加工業(yè)
塑料加工業(yè)是我國超細(xì)碳酸鈣的用戶之一，也是應(yīng)用技術(shù)較成熟的領(lǐng)域。超細(xì)碳酸鈣在增加塑料制品體積，降低成本，提高穩(wěn)定性、硬度和剛度，改進(jìn)塑料的加工性能、提高其耐熱性，改進(jìn)塑料的散光性、抗擦傷性、平滑度和對缺口抗沖擊強(qiáng)度的增韌效果及混煉過程中的粘流性等方面，都具有明顯的效果。通過應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，塑料專用超細(xì)碳酸鈣以立方體晶形的應(yīng)用效果。一般說來，立方體晶形的產(chǎn)品吸油值較低，鏈鎖狀晶形產(chǎn)品吸油值較高。塑料加工需要使用增塑劑，碳酸鈣吸油值高，吸收增塑劑的量也大，塑料的加工性能就會變差。用于塑料填充的超細(xì)碳酸鈣，要選用合適的表面處理劑和相應(yīng)的活化方式，以提高產(chǎn)品的分散性，防止二次凝聚。由于顆粒凝聚，碳酸鈣產(chǎn)品的實際顆粒的粒徑遠(yuǎn)大于原生粒子的粒徑，而在塑料加工時混煉剪切力有限，凝聚不容易打散，勢必引起局部缺陷，其應(yīng)用效果反而不及普通活性碳酸鈣來得好。
3、造紙工業(yè)
世界造紙工業(yè)的重心正向亞洲轉(zhuǎn)移，而中國則是亞洲發(fā)展?jié)摿Φ氖袌觥ｋS著國內(nèi)造紙行業(yè)的施膠技術(shù)由酸性施膠向中性施膠的轉(zhuǎn)變，超細(xì)碳酸鈣將逐步取代價格較貴的高嶺土，成為高檔品的理想填料。超細(xì)碳酸鈣顆粒細(xì)小、均勻，對紙機(jī)的磨損小。超細(xì)碳酸鈣的填入不但降低了成本，同時也提高了紙張的強(qiáng)度、白度、不透明度和平整光滑性，還賦予紙張良好的折曲性、柔軟性，以及對油墨和水良好的吸收性。在卷煙紙、雜志紙、字典紙、新聞紙、書籍紙中，碳酸鈣的填充量達(dá)5-30%。在定量涂布紙、無光澤銅板紙等特殊紙制品中，超細(xì)碳酸鈣填料甚至高達(dá)80%以上。在美國、日本，一些大型超細(xì)碳酸鈣廠就建在大型紙廠的旁邊。其超細(xì)碳酸鈣漿料無需活化處理，也無需脫水干燥，用管道直接輸送到紙廠與紙漿直接混合均勻，生產(chǎn)成本大大降低。在我國也有類似的“衛(wèi)星廠”開始投產(chǎn)使用，并在不斷興建。不同類型的紙張對碳酸鈣晶形、料徑的要求有所不同，以紡錘體形應(yīng)用較為普遍。目前國內(nèi)造紙工業(yè)中，微細(xì)碳酸鈣應(yīng)用較多，超細(xì)碳酸鈣應(yīng)用較少。但可以預(yù)見，幾年后中國的造紙工業(yè)將成為超細(xì)碳酸鈣的用戶之一。
4、油墨工業(yè)
印刷油墨市場要求高性能的超細(xì)碳酸鈣。超細(xì)碳酸鈣用于油墨產(chǎn)品中，表現(xiàn)出優(yōu)異的分散性、透明性、極好的光澤和遮蓋力、優(yōu)異的油墨吸收性和干燥性。用于油墨的超細(xì)碳酸鈣必須經(jīng)過活化處理，晶形為球形或立方形。
5、涂料工業(yè)
涂料工業(yè)中，超細(xì)碳酸鈣不僅可作為增白的優(yōu)質(zhì)顏料，降低成本，提高涂料油漆的光澤，提高產(chǎn)品的光澤度、干燥性和遮蓋力，同時還具有補(bǔ)強(qiáng)作用。用超細(xì)碳酸鈣取代價格較貴的鈦白粉，完全可以達(dá)到相同的效果。
6、保健食品與飼料工業(yè)
只要控制超細(xì)碳酸鈣中鉛、砷等對人和動物有害元素的含量，超細(xì)碳酸鈣作為一種鈣源添加劑可用于保健食品與飼料工業(yè)，具有質(zhì)優(yōu)價廉易于吸收等特點，目前已經(jīng)在奶粉等方面進(jìn)行應(yīng)用研究，潛力較大。
7、日化與醫(yī)藥工業(yè)
超細(xì)碳酸鈣可用作高檔化妝品、香皂、洗面奶、兒童牙膏等日化產(chǎn)品的填料。在制藥工業(yè)中，超細(xì)碳酸鈣是培養(yǎng)基中的重要成份和鈣源添加劑，作為微生物發(fā)酵的緩沖劑而應(yīng)用于抗生素的生產(chǎn)，在止痛藥和胃藥中也起一定的藥理作用。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長、碳酸鈣微細(xì)化和表面活性技術(shù)的進(jìn)步以及相關(guān)行業(yè)對提升產(chǎn)品質(zhì)量檔次的需要，超細(xì)碳酸鈣行業(yè)必將在我國得到空前的發(fā)展。
四、碳酸鈣在環(huán)保行業(yè)中具有重要的作用
碳酸鈣在環(huán)保行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，成為一種綠色選擇和污染治理助手。其天然、無毒的特性以及廣泛的應(yīng)用使其成為環(huán)保行業(yè)的首選材料。主要體現(xiàn)在以下方面：
1、在水處理中的應(yīng)用；
① 調(diào)節(jié)水質(zhì)硬度
碳酸鈣是常見的水質(zhì)硬度成分之一。水中的硬度物質(zhì)主要由鈣離子和鎂離子組成。當(dāng)水中鈣離子和鎂離子的含量較高時，水質(zhì)就會變硬。碳酸鈣可以與水中的鈣離子和鎂離子結(jié)合形成較為穩(wěn)定的團(tuán)簇化合物，減輕硬水的影響，使水質(zhì)軟化，不僅使水質(zhì)更佳，也能防止水垢對管道、設(shè)備等帶來的不良影響。
② 調(diào)節(jié)pH值
水的pH值是指水中氫離子濃度的大小，它直接影響水的性質(zhì)和作用。碳酸鈣能夠中和酸性物質(zhì)，減少酸度對水的腐蝕作用，同時也可以去除水中的異味、顏色和有害雜質(zhì)等。
③ 去除氟、鉻、鐵等金屬離子
在飲用水中含氟量超標(biāo)會對人體健康造成影響，而含鉻和鐵的水會導(dǎo)致水的顏色變黃，氣味難聞等。碳酸鈣可以吸附水中的氟、鉻和鐵離子，從而減少這些離子對人體健康和水環(huán)境的影響。
④ 緩解水垢、防止管路堵塞
水中含有大量的鈣和鎂離子，這些離子在水中會聚集形成不易溶解的化合物，從而形成水垢。碳酸鈣可以將這些離子與CO2結(jié)合而形成易溶解的碳酸鹽，減少管道、設(shè)備等的水垢，保護(hù)設(shè)備和設(shè)施的正常運行。
⑤ 提高水利用效率
通過添加碳酸鈣可以提高農(nóng)業(yè)灌溉水利用效率，由于碳酸鈣能夠減少土壤中的鹽分含量，促進(jìn)真菌和細(xì)菌的繁殖，增加土壤肥力，改善土壤性質(zhì)，從而提高了灌溉水利用效率和作物產(chǎn)量。
2、在廢水處理中的應(yīng)用；
① 吸附有機(jī)物
碳酸鈣能夠吸附廢水中的大量有機(jī)物，如苯酚、苯乙烯等。它具有良好的吸附性能，可以減少有機(jī)物對廢水中其它污染物的影響，從而達(dá)到凈化水環(huán)境的目的。
② 吸附重金屬離子
廢水中含有的重金屬離子對水環(huán)境和人體健康都有不利影響，而碳酸鈣能夠吸附廢水中的重金屬離子如鎘離子、鋁離子等，有助于減少重金屬離子的含量。
③ 沉淀廢水中的有機(jī)質(zhì)
碳酸鈣可以與廢水中的有機(jī)質(zhì)結(jié)合形成團(tuán)簇沉淀，使廢水中的有機(jī)質(zhì)得到去除。同時，通過控制沉淀的條件和速度，可以有效地控制有機(jī)質(zhì)的濃度。
④ 沉淀重金屬離子
碳酸鈣可以與廢水中的重金屬離子結(jié)合形成沉淀，從而達(dá)到去除重金屬離子的目的。這種方法是目前應(yīng)用較多的廢水處理方法之一，優(yōu)點是工藝簡便，成本較低。
3、煙氣脫硫；
在火力發(fā)電廠、鋼鐵廠等工業(yè)領(lǐng)域，煙氣中含有大量的二氧化硫，這是造成酸雨的主要原因。碳酸鈣作為脫硫劑，可以與二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈣，從而實現(xiàn)煙氣脫硫，減少二氧化硫的排放。
4、土壤修復(fù)；
碳酸鈣可以中和土壤中的酸性物質(zhì)，提高土壤的pH值，改善土壤的酸性環(huán)境，促進(jìn)植物生長。
碳酸鈣還可以與土壤中的重金屬離子發(fā)生反應(yīng)，生成不溶性的碳酸鹽沉淀，降低重金屬在土壤中的遷移性和生物可利用性，減輕重金屬對土壤和地下水的污染。
5、固體廢棄物處理；
碳酸鈣可以作為填埋場的覆蓋材料，減少垃圾滲濾液的產(chǎn)生，降低對環(huán)境的污染。
在某些固體廢棄物的資源化利用過程中，碳酸鈣可以作為添加劑或穩(wěn)定劑，改善廢棄物的物理和化學(xué)性質(zhì)，提高其利用價值。
6、節(jié)能減排；
碳酸鈣的廣泛應(yīng)用有助于減少化學(xué)藥劑的使用量，降低廢水處理和煙氣脫硫等過程的能耗和成本。
通過使用碳酸鈣進(jìn)行土壤修復(fù)和廢棄物處理，可以減少對自然資源的開采和消耗，降低環(huán)境負(fù)荷。
7、降低CO2排放；
碳酸鈣是一種富含碳元素的礦物，通過加工提取可以制成多種產(chǎn)品。其中，用于生產(chǎn)造紙、塑料、橡膠等化工產(chǎn)品，可以替代一些高污染的原料，降低CO2的排放，減輕大氣污染。
8、用于建筑材料；
碳酸鈣可以用于制作填充料和建筑材料，如墻板、地磚、天花板等。這些材料不僅具有良好的隔聲和隔熱效果，而且可再生材料的使用可以減少建筑垃圾的產(chǎn)生，降低對環(huán)境的影響。
9、替代硅藻土。
碳酸鈣具有很好的吸附空氣濕度和氣味的能力，可以用于制作環(huán)保性能更好的空氣凈化器和家具內(nèi)填充材料。作為硅藻土的替代品，碳酸鈣不僅環(huán)保，而且價格相對便宜，有很大的市場前途。
綜上所述，碳酸鈣在環(huán)保行業(yè)中具有重要的作用，不僅可以用于水處理、廢水處理、煙氣脫硫等環(huán)保治理過程，還可以用于土壤修復(fù)、固體廢棄物處理、節(jié)能減排、降低CO2排放、建筑材料和替代硅藻土等領(lǐng)域，為環(huán)保事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)。碳酸鈣是一種具有廣泛用途和環(huán)保優(yōu)勢的礦物，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。未來，隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)和技術(shù)的進(jìn)步，碳酸鈣的應(yīng)用前景將會更加廣闊。
