我国是世界上碳酸钙资源大国和生产大国。碳酸钙是重要的无机粉体材料，广泛用于塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨等行业。近年来，随着工程技术的进步，使碳酸钙产品向专业化、精细化发展，这进一步拓展了碳酸钙的应用领域，创造了新的市场机遇。

    行业基本态势

   目前，我国碳酸钙工业总生产能力达４００万吨／年，其中沉淀碳酸钙３００万吨／年，重质研磨碳酸钙１００万吨／年。主要集中地区为河北、山东、江西、安徽、江苏、上海、浙江、广西、四川、北京、河南及广东等省、市、区（基本以生产能力大小排序），除西藏、新疆和青海以外，包括我国台湾省在内，每个省、市、区都有沉淀碳酸钙生产厂家。据统计，不包括重质研磨碳酸钙在内，目前我国各种轻质沉淀超细碳酸钙生产能力仅占总生产能力的１．０％；各种微细沉淀碳酸钙生产能力占总生产能力的１．７％。统计结果显示，在我国碳酸钙行业中，具有一定技术附加值的沉淀碳酸钙，在产品结构中仅占７．７％；其中具有高附加价值的品种更是凤毛麟角，不足总产能的０．５％。

    纳米碳酸钙的特点和应用

    纳米技术是当今世界研究和开发的热点，但纳米技术和材料在我国尚处在起步阶段，大部分成果还停留在实验室里，可以进行产业化的只有少数几个品种，纳米超细碳酸钙就是其中之一。

    碳酸钙按平均粒径可分为５个粒度等级：微粒（＞５微米）、微粉（１－５微米）、微细（０．１５－１微米）、超细（０．０２－０．１微米）、超微细（＜０．０２微米）。纳米碳酸钙材料是指颗粒尺寸大小在１－１００微米的超细粉末碳酸钙。

   由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具备的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应，在磁性、催化性、光热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出更优越的性能。将其填充在橡胶、塑料中能使制品表面光艳、伸长度大、抗张力高、抗撕力强、耐弯曲、龟裂性良好，是优良的白色补强性填料。在高级油墨、涂料中具有良好的光泽、透明、稳定、快干等特性。

    碳酸钙是塑料工业中用量较大的填充剂。碳酸钙在塑料中可增加塑料体积、降低产品成本，提高塑料的尺寸稳定性、硬度和刚性，改善塑料的加工性能、提高耐热性，改进塑料的散光性。塑料行业要求的碳酸钙平均粒径一般在０．１－５微米，纳米碳酸钙主要应用于高档塑料制品。使用纳米碳酸钙都必须经过表面改性提高分散性，以提高其与塑料高分子之间的亲和力及撕裂强度。例如，用于汽车内部密封的ＰＶＣ增塑溶胶加入７０纳米的碳酸钙后，可改善塑料母料的流边性，提高其成型性。纳米碳酸钙作为廉价的纳米材料，用作塑料填料具有增韧补强的作用，提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。目前纳米碳酸钙应用技术最成熟的行业就是塑料工业。

    高功能性纳米碳酸钙用于油墨产品中体现出优异的分散性和透明性，极好的光泽和遮盖力，及优异的油墨吸收性和高干燥性。纳米碳酸钙在树脂型油墨中作油墨填料，除起到一般油墨填料的作用外，与传统油墨填料相比，还具有以下优点：稳定性好，光泽度高，不影响印刷油墨的干燥性能，适应性强。

    造纸业是纳米碳酸钙最具开发潜力的市场。纳米碳酸钙目前主要用于特殊纸制品，如女性用卫生巾、婴儿用尿不湿等。纳米活性碳酸钙作为造纸填料具有以下优点：高蔽光性、高亮度，可提高纸制品的白度和蔽光性；高膨胀性，能使造纸厂使用更多的填料而少用纸浆，大幅度降低原料成本；粒度细小、均匀，对纸机的磨损小，并使生产的纸制品更加均匀、平整；吸油值高，能提高彩色纸的颜料牢固性。

    纳米碳酸钙在涂料工业作为颜料填充剂，具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点。纳米级超细碳酸钙具空间位阻效应，在制漆中，能使配方中密度较大的立德粉悬浮，起防沉降作用。制漆后，漆膜白度增加，光泽高，而遮盖力却不降低，这一性能使其在涂料工业被大量推广应用。

    碳酸钙是橡胶工业中用量最大的填料。橡胶工业是纳米碳酸钙的主要应用市场之一，在日本，占纳米碳酸钙市场销量的４６．６％。碳酸钙大量填充在橡胶制品中，可以增加产品的体积，从而节约昂贵的天然橡胶及合成橡胶，降低橡胶制品的成本。添加纳米碳酸钙的橡胶，其硫化胶伸长率、撕裂性能、压缩变形和耐屈扰性能，都比添加一般碳酸钙的高。例如，对于ＳＢＲ胶料而言，加入用树脂酸处理的纳米碳酸钙后，橡胶制品撕裂强度提高４倍以上。

    纳米碳酸钙在饲料行业中可作为补钙剂，增加饲料含钙量；在化妆品中使用，由于其纯度高、白度好、粒度细，可以替代钛白粉。

    纳米碳酸钙生产情况

    目前，纳米碳酸钙的工业化生产工艺主要有：间歇鼓泡碳化法、连续喷雾多段碳化法、超重力反应结晶法。

    在湿法碳酸钙的生产中，大多数采用传统的间歇鼓泡碳化法。生产纳米级超细碳酸钙是在生产轻质碳酸钙的基础上，改变碳化工艺（加入添加剂，即结晶控制剂）控制晶型和粒径，沉淀后经分离、干燥、粉碎、包装，制得不同晶型、大小均匀的纳米级碳酸钙。这种工艺投资少、操作简单；但生产效率低，气液接触差，碳化时间长。工艺上对碳酸钙晶体不易控制，产品一次成形颗粒大、粒径粗且不均匀，还易在反应中产生包裹现象，最终导致产品返碱，影响产品的质量。

    与间歇碳化法相比，连续喷雾多段碳化法适应于规模化生产，生产能力大且生产效率高，碳化时间短，产品晶型、粒度容易控制，可制得优质稳定的纳米碳酸钙产品。

    超重力技术起源于１９７６年的太空试验。在太空微重力状态下，物料分离操作无法完成，从而引起超重力技术的研发，并在２０世纪８０年代得到充分发展。超重力技术产生的离心加速度不仅可以比重力加速度大２－３个数量级，而且可以调节。将超重力技术应用于纳米碳酸钙的生产使这一生产过程发生了革命性的变化。高速旋转的填料将氢氧化钙溶液剪切成微细的液滴、液丝和液膜，强大离心力使碳酸钙微粒一旦形成就迅速脱离氢氧化钙溶液，无法继续长大，同时氢氧化钙溶液和二氧化碳气体的接触面积大大增加并迅速更新，使反应速度大大提高。所以超重力技术生产纳米碳酸钙具有以下优点：（１）产品平均粒径小，可制得平均粒径为１５－３０纳米的超细碳酸钙；（２）产品粒度分布范围窄；（３）产品质量稳定；（４）反应速度快，反应时间仅为传统工艺的１０％一２０％；（５）反应器体积小；（６）易于操作，从开车到稳定生产一般不超过１分钟；（７）由于不需要使用晶体生长抑制剂，同时产品质量稳定，使生产成本大大降低。目前市场上平均粒径为２０纳米左右的高档轿车漆用纳米碳酸钙每吨售价高达１万元，而使用超重力技术生产的产品每吨成本仅２０００元。

    国外纳米碳酸钙生产及市场较为成熟。日本在纳米碳酸钙生产技术、产品开发、应用方面处于国际领先地位。２０世纪５０年代日本开始工业化生产纳米碳酸钙；现在有纺缍形、立方形、针形、锁链形等纳米碳酸钙产品及改性产品５０多种。目前，纳米碳酸钙已经在橡胶、塑料、油墨、造纸、涂料等行业广泛应用。美国生产及应用侧重于造纸、涂料，英国侧重于高档涂料应用。

    我国于２０世纪８０年代初开始研制和生产纳米碳酸钙，８０年代末实现工业化生产。国内纳米碳酸钙的研究开发单位主要有北京化工大学、华东理工大学、中科院合肥固体物理研究所和天津化工研究院。其中华东理工大学、中科院合肥固体物理研究所和天津化工研究院都采用传统沉淀工艺，可制得平均粒径为８０—１００纳米的碳酸钙。

    北京化工大学开发成功超重力法纳米碳酸钙生产技术后，由于其具有传统方法不可比拟的优越性，国内已有多家企业先后建起了超重力法纳米碳酸钙生产线。由于超重力法纳米碳酸钙生产技术在国际市场具有较强的竞争力，预计未来几年我国纳米碳酸钙的生产及出口将有较大增长。

    发展前景看好

    纳米碳酸钙主要用于高档轿车漆、油墨、塑料、橡胶制品及高档卫生巾等方面。据估计，１９９９年发达国家纳米碳酸钙消费量约为４０万吨，其中塑料制品是最大的消费领域，消费量超过２０万吨。预计未来几年，纳米碳酸钙在发达国家的消费量将以年均１０％以上的速度增长，２００５年消费量可望达到７０万吨。

    纳米碳酸钙在我国产业化后，其应用也得到了高速发展。随着我国经济的快速增长，纳米碳酸钙的消费量将会以更快的速度增长。

    在塑料制品中填加纳米碳酸钙，不仅能起补强作用，还可以提高制品的绝缘性能。在发达国家，纳米碳酸钙已在中高档塑料制品中普遍使用，特别是在ＰＶＣ电缆料中用量很大。我国这一市场刚刚打开，用量较少，但增长很快。随着我国化学建材质量新标准的实施，塑料管材、塑钢门窗等塑料制品对强度等性能的要求将大大提高，对纳米碳酸钙的需求也将迅速增长。预计到２００５年，我国纳米碳酸钙在塑料制品中的消费量将达到５万吨。

    1998年我国油墨产量约为１５万吨，其中高档油墨产量约５万吨，消费纳米超细碳酸钙约５０００吨。预计２００５年我国高档油墨消费纳米超细碳酸钙将达到ｌ万吨。

    纳米碳酸钙还应用于高档卫生巾。我国适龄妇女大约３亿人，卫生巾潜在总需求量５００亿片。目前我国卫生巾市场主要集中在城市，并以国外品牌为主。纳米超细碳酸钙主要是生产半成品时使用。国产主要卫生巾品牌是福建恒安集团的“安而乐”，预计２００５年纳米碳酸钙在卫生巾领域的消费量将达到１万吨。

    1998年我国轿车产量达到５０．７万辆，国产轿车需轿车漆约１．５万吨，需纳米超细碳酸钙约３０００吨。预计到２００５年，我国轿车产量将达到１３０万辆，需轿车漆约４万吨，需纳米超细碳酸钙约８０００吨。

    纳米碳酸钙在橡胶制品中的消费潜力很大，目前我国纳米碳酸钙在橡胶制品中的年用量接近１０００吨，预计２００５年在橡胶补强剂市场的消费量将达到５０００吨。

    由上可见，我国塑料、油墨、特殊纸制品、轿车漆、橡胶等行业对纳米碳酸钙有很大的需求量。仅这几个主要行业对纳米碳酸钙的需求量到２００５年就将增加到８万吨以上，而且随着纳米碳酸钙产品质量的提高，生产成本的不断下降，新的应用领域的开拓，纳米碳酸钙将具有更为广阔的市场前景。