석회석, 방해석

1. 개요

석회암은 방해석을 주성분으로 하는 탄산염암이다. 탄산칼슘 함량이 98% 이상인 석회석을 산업적으로 방해석 광석 또는 탄산칼슘 광석이라고 합니다.

방해석의 화학식은 Ca[CO3]이고, 이론화학성분은 CaO56.04%, CO243.96%이며, 무색 또는 백색이며, 경도는 3이고 밀도는 이다. 2.6~2.8g/cm3.

석회석에는 백운석과 점토 광물이 포함되어 있는 경우가 많으며 방해석과 함께 일련의 전이암을 형성합니다. 광물조성과 화학적 조성에 따른 석회석의 분류는 표 3-7-1과 같으며, 광석의 종류는 표 3-7-2와 같다.

표 3-7-1 석회석 분류

표 3-7-2 석회석 광석의 종류와 특성

세계는 석회석 자원이 풍부하다. 연간 생산량이 1억톤 이상인 국가로는 미국, 중국, 구소련, 일본 등이 있으며, 영국, 독일, 이탈리아, 스페인, 브라질, 프랑스, ​​폴란드, 베네수엘라, 인도, 다른 나라.

우리나라는 석회석 광물 자원이 매우 풍부합니다. 시멘트, 플럭스 및 화학 산업에 사용되는 석회석 매장지는 전국 각지에서 가능합니다. 산업 지역 근처에서 지역적으로 재료를 끌어옵니다. 특히 만족스러운 점은 최근 몇 년간 우리나라에서 백색도가 높은 고품질 충전재 등급 방해석 광석을 발견하고 정밀 중탄산칼슘 처리 공장을 연속적으로 설립하여 우리나라 무기 충전재 산업의 발전을 촉진했다는 점입니다.

2. 석회석의 주요 용도 및 품질기준

석회석은 야금, 건축자재, 화학공업, 농업 등 다양한 분야에서 중요한 산업원료이다. 석회석의 주요 용도는 표 3-7-3과 같다.

표 3-7-3 석회석의 주요 용도

석회석의 품질 요구사항은 용도에 따라 다르다. 현재 금속공업에 사용되는 석회석에 대한 국가표준(ZBD6001-85)을 제외하고 우리나라의 기타 산업표준은 응용부문에서 자체적으로 제정하고 있다. 야금에 사용되는 석회석의 품질기준은 표 3-7-4 및 표 3-7-5와 같다. 시멘트에 사용되는 석회석의 품질기준은 표 3-7-6과 같다. 유리산업, 탄화칼슘 및 알칼리제조, 설탕제조 여과조제 등. 그 기준은 각각 표 3-7-7~표 3-7-9와 같다.

표 3-7-4 야금용 석회석의 화학 조성 요건(ZBD60001-85)

참고: 1. 일반 석회석에서 MgO가 3%를 초과하면 마그네슘이 높아집니다. 석회석이 표준으로 구현되었습니다.

2. 일반 석회석 또는 고마그네시아 석회석 1~4등급의 인 및 황 불순물 함량에 대해 공급업체는 정기적으로 분석 데이터를 제공해야 하지만 이를 평가의 기초로 사용하지는 않습니다. 당분간.

표 3-7-5 야금에 대한 석회석 입자 크기 요구 사항(ZBD60001-85)

참고: 협상을 통해 다른 입자 크기 석회석 제품을 공급할 수 있습니다. 석회 연소에 사용되는 석회석의 입자 크기 차이는 40mm를 초과할 수 없습니다.

표 3-7-6 시멘트용 석회석 원료의 품질 요건

표 3-7-7 판유리용 석회석의 품질 요건

표 3 -7- 8 알칼리 생산용 탄화칼슘 및 석회석의 품질 요건

표 3-7-9 설탕 생산 시 여과 보조제용 석회석의 품질 요건

무정형 석회석을 원료로 사용 시멘트 생산용 재료 및 입자 크기 요구 사항은 30~80mm입니다. 일본 산업 부문의 석회석 품질 요구사항은 표 3-7-10과 같다.

표 3-7-10 석회석 품질에 대한 일본 산업 부문의 요구 사항

3. 석회석 선광 및 가공

석회석 자원은 매장량이 많고 품질이 높다는 특징이 있습니다. 따라서 석회석을 주로 생산하는 세계 모든 국가에서는 표토, 모래, 자갈, 끈끈한 진흙 덩어리에 의한 광석의 오염을 제거하기 위해 석회석 광석을 가공하는 세척-파쇄-등급화 방법을 사용하고 있습니다. 낮은 등급의 석회석이나 광석 특성이 크게 다른 석회석의 경우 일부 외국에서는 부유선광법이나 광전 선광법을 사용합니다. 석회석 선광의 두 가지 예가 아래에 나열되어 있습니다.

예 1 무한 철강 회사 Wulongquan 석회석 광물 가공

Wulongquan 석회석 광산은 해양 퇴적암 석회암 및 백운석 매장지입니다. 원광석의 진흙 함량은 6.1%~13.5%이며, 어떤 경우에는 18%까지 높다. 채광 중에 광석과 혼합된 표토와 진흙 덩어리는 일반적으로 6%~12%이며, 진흙 덩어리는 상대적으로 끈적거리고 제거하기 어렵습니다. 광산에서는 주로 일반 석회석, 고품질 석회석, 백운석 등 세 가지 유형의 광물을 채굴합니다.

노천 채굴에서는 광산을 광산 지역과 광물 종류에 따라 별도로 채굴하고, 별도로 운송하며, 각각 파쇄 및 세척하는 과정을 그림 3-7-1에 나타내었습니다.

제품 품질 지표는 표 3-7-11을 참조한다.

표 3-7-11 우롱취안 광산 석회석 제품 품질 지표

그림 3-7-1 우롱취안 3단계 신형 시스템 원리 공정 흐름도

예 2 미국 펜실베니아에 있는 General Atlas Cement Company의 석회석 부유선광 시설

광석의 주요 광물은 방해석과 백운석으로 75%를 차지하며 견운모는 15%를 차지합니다. 그리고 소량의 황철석과 흑연. 선광 공정 흐름은 그림 3-7-2에 나와 있습니다.

IV. 방해석 광석 심층 처리

그림 3-7-2 미국 General Atlas Cement Company의 석회석 부유선광 플랜트의 선광 공정 흐름도

1.생석회와 소석회의 준비

방해석은 1000~1300°C의 온도에서 CaO와 CO2로 분해되는데, CaO는 생석회입니다. 석회석의 열분해에 의해 형성된 생석회의 조직구조는 주로 소성온도에 따라 달라지며, 온도의 작용시간과 불순물 함량에 따라 결정됩니다. 우리나라에서는 생석회가 주로 샤프트 가마에서 생산됩니다.

생석회를 수화시켜 수화석회를 생성합니다. 반응식은 CaO+H2O→Ca(OH)2+65×103J입니다.

소석회를 생산하는 방법에는 습식소화와 건식소화가 있다. 건식 소화는 소화조에서 수행됩니다.

2. 중질칼슘 초미세분말의 제조 및 응용

탄산칼슘은 가공기술에 따라 중질탄산칼슘(GL, 천연탄산칼슘분말, 중질탄산칼슘)으로 나눌 수 있다. 약칭) 및 경질침전탄산칼슘(PCC, 경질탄산칼슘, 줄여서 경질칼슘)입니다.

중칼슘은 널리 사용되는 무기염 충전제 중 하나이며 오늘날 첨단 산업에서 중요한 충전재로 주로 제지, 플라스틱, 고무, 코팅, 인쇄 잉크, 접합 분야의 충전재 및 충전재로 사용됩니다. 제제 등 강화제, 미백제. 우리나라의 탄산칼슘 원광석(주로 대리석)은 자원이 풍부하고 순도가 높고(CaCO3>99%) 백색도>94%이며, 방해석의 “능면체” 분열이 잘 발달하여 박편분말을 쉽게 생산할 수 있습니다. . 고급 중질 칼슘 충전재는 원료 보장을 제공합니다.

물리적 방법으로 중질칼슘을 생산하는 주요 분쇄장비로는 볼밀, 레이먼드밀, 진동밀, 교반밀, 제트밀 등이 있다. 중질 칼슘은 평균 입자 크기가 3μm를 초과하는 거친 분쇄 탄산칼슘(CGL)과 평균 입자 크기가 1~3μm인 초미세 분쇄 탄산칼슘(UFGL)으로 구분됩니다. , 평균 입자 크기의 직경은 0.5~0.9μm입니다.

국제표준화기구(ISO)에서는 ISO787-1~25(안료 및 ​​충전재의 일반 시험방법)에 안료 및 충전재의 물리화학적 성질과 검사방법에 대한 명확한 규정을 두고 있으나, 명확한 규정은 없습니다. 세계 주요 중칼슘 제조업체의 제품은 일반적으로 자체 상표명을 가지고 있습니다.

우리나라 탄산칼슘 제품 네이밍은 세 부분으로 구성된다. 첫 번째 항목은 중국어 병음 문자 Z 또는 Q로 카테고리를 나타내며, Z는 중칼슘, Q는 경질칼슘을 나타냅니다. 두 번째 항목은 아라비아 숫자(1~5)로 제품의 평균 입자 크기 d 범위를 나타냅니다. 여기서 1은 >5μm, 2는 1~5μm, 3은 0.1~1μm를 의미하고 4는 0.02~0.02μm를 의미합니다. 0.1μm, 5는 < 0.02μm를 의미합니다. 세 번째 항목은 병음 문자 B 또는 G이며, B는 수정되지 않음을 의미하고, G는 표면 수정됨을 의미합니다. 예를 들어 Z2G는 평균 입자 크기가 1~5μm이고 표면 개질된 중질칼슘 제품을 의미합니다.

중질 칼슘 제조의 주요 공정 흐름은 다음과 같습니다.

허난성 비금속 광물의 개발 및 활용에 대한 지침

일반적인 품질 비율 습식 초미세분쇄 제품 건식 초미세분쇄로 미세한 입자크기뿐만 아니라 박편상 분말이 생성됩니다. 습식이든 건식이든 분쇄 및 연삭 장비가 재료를 오염시키고 백색도를 감소시키는 것을 방지하기 위한 조치를 취해야 합니다.

세계의 제지 기술이 산성 제지에서 알칼리성 및 중성 제지로 전환함에 따라 많은 제지 공장에서는 산성 공정에서 카올린 및 활석 충전제를 사용하는 것에서 알칼리성 공정에서 중칼슘 충전제를 사용하는 것으로 전환했습니다. 알칼리성 광물 안료로서 제지 산업에서 중칼슘의 사용이 급격히 증가했습니다. 예를 들어, 유럽 코팅 등급 중질 칼슘의 비율은 1980년 20%에서 1990년 42%로 증가한 반면 카올린의 비율은 75%로 증가했습니다. %에서 75%로 53%로 떨어졌습니다.

2000년에는 중질칼슘의 비중이 56%, 약 320만톤에 이르렀다. 우리나라에서는 1995년 페인트용 중질칼슘 소비량이 약 2만톤에 달해 제품이 부족했다.

현재 전 세계 제지업계에서 흔히 사용되는 분쇄중질칼슘(GCC) 4종의 분말도 데이터는 표 3-7-12와 표 3-7-13과 같다. 제지 공장에서는 일반적으로 코팅에 사용되는 중질 칼슘의 최대 입자 직경이 10μm(100% <10μm)를 초과하지 않아야 한다고 요구합니다. 제지 공장에서는 무거운 칼슘으로 코팅된 가장 큰 입자를 제한할 뿐만 아니라 최소 입자 직경(dmin)도 제한합니다. 일반적으로 0.2μm의 입자 함량은 15%~20% 미만이 필요합니다. 이는 작은 입자가 너무 많아서 종이 생산에 많은 양의 접착제를 사용할 뿐만 아니라 공기 투과성이 좋지 않고 종이의 표면 광택이 변하기 때문입니다.

표 3-7-12 제지용 중질칼슘의 국제 섬도(μm)

중질칼슘의 입도 및 입도 분포를 측정하는 주요 방법은 체질법, 현미경법, 레이저법, 침강법 등

표 3-7-13 제지 산업의 다양한 용도에 따른 제품의 기술 성능 참고 지표

400메쉬 중칼슘 제품의 입도 분포는 체로 측정 가능 방법; 400-2500 메쉬 중질 칼슘 제품 칼슘 제품의 입자 크기는 -2 μm가 90% 이상인 중질 칼슘 제품의 경우 레이저 입도 분석기와 micro-R을 사용하여 측정할 수 있습니다. 원심침강 입도분석기로 측정한 후 주사전자현미경으로 검증하였다.

현재 국내외 입도 측정에 관한 통일된 규정이 없기 때문에 동일한 시료 측정이라도 기기, 측정 원리, 조작자에 따라 결과가 상당히 다른 경우가 많습니다. 따라서 측정 인력을 고정해야 하며, 측정 결과는 허용 오차를 초과하지 않는 경우에만 다른 방법으로 검증해야 합니다.

제지용 도료 및 충진재에 사용되는 중칼슘의 백색도는 90 이상이어야 하며, 일반적인 요구사항은 94% 이상입니다.

우리나라의 코팅지, 코팅지 등 고급지는 생산량이 적어 매년 해외에서 수입해야 한다. 중립 사이징 및 코팅지는 우리나라 제지 산업의 핵심 개발 프로젝트입니다. 유네스코는 초등 및 중등학교 교과서에 무게가 적고 광택이 적은 코팅지를 사용할 것을 권장합니다. 인쇄 산업도 현재의 고급 오프셋 인쇄 용지에서 고충전성, 저중량 코팅지로 점진적으로 전환할 것이며, 이는 확실히 초미세 분쇄 탄산칼슘에 대한 수요를 확대할 것입니다. 우리나라에서는 몇몇 중칼슘 생산공장을 잇달아 건설했지만, 설비 및 기술적인 문제로 인해 주로 일반 충진재(-320메시) 미세분말을 생산하고 있다. 탕산에 건설된 전자동 분쇄 탄산칼슘 생산공장은 연간 충진재 등급 10,000톤, 코팅 등급 50만 톤을 생산하며 우리나라의 초미세 중질칼슘 생산 수준을 향상시켰습니다.

3. 나노 탄산칼슘의 제조 및 응용

나노 분말은 원자, 분자 및 거시적 물체 사이의 전이 영역에 있는 고체 미세 입자를 의미합니다. 나노분말의 입자크기는 1~100nm이다. 물질이 나노입자가 된 후에는 단위 질량당 표면적이 원래 벌크 고체의 표면적보다 훨씬 크기 때문에 일부 새로운 특성이 나타나고 물질의 새로운 상태가 됩니다.

나노입자는 두 가지 기본 특성을 가지고 있습니다. 하나는 표면 효과이고 다른 하나는 부피 효과입니다.

표면 효과 입자 크기가 감소할수록 표면 원자 수가 증가합니다. 입자 크기가 5 nm인 입자의 경우 표면 원자 비율은 40%에 도달할 수 있으며, 입자 크기가 2 nm인 경우 표면 원자 비율은 80%로 증가합니다. 동시에 비표면적은 수백 배로 증가했습니다. 표면 원자의 공간 구성과 스핀 구성이 신체 내부와 다르기 때문에 원자 사이의 상호 작용과 전자 에너지 상태도 신체와 다르며 표면 원자의 활성도가 신체 내부 원자의 활동보다 높습니다. 구조. 예를 들어, 나노결정성 탄산칼슘은 비표면적이 크고 표면 활성이 강하기 때문에 고무 분자와 단단히 결합할 수 있으며 고무 강화제인 카본 블랙과 화이트 카본 블랙을 대체할 수 있습니다.

볼륨 효과 볼륨 효과는 입자의 크기가 빛 파장의 1/2보다 작을 때 빛이 입자를 우회하여 투명하게 보일 수 있음을 의미합니다. 투명도, 반투명도에 사용할 수 있습니다. 고무, 플라스틱 필름, 무색 안료 등에 사용됩니다.

현재 전 세계적으로 나노분말을 제조하는 방법은 다양하며, 다양한 방법을 분류하는 통일된 기준은 없다. 일반적으로 물질의 응집 상태에 따라 기상법, 액상법, 고상법으로 구분됩니다. 고상법은 상변화 없이 고상으로부터 직접 나노입자를 제조하는 방법으로 기계적 파쇄법, 열분해법 등이 있다. 고상법으로는 입도가 0.1μm 미만인 초미세 분말을 얻기 어렵고, 분말의 형태가 균일하지 않습니다. 기상법은 고온의 기상 조건에서 반응물을 원하는 생성물로 합성한 후, 생성물을 급속 냉각시켜 나노분말을 형성하는 방법을 말한다.

나노분말을 제조하는 기상법은 일반적으로 시스템 내에서 화학반응이 일어나지 않는 증발-축합법과 화학반응(기체-고체반응, 기체-기체반응)을 통해 필요한 화합물을 합성하는 화학적 기상반응법으로 구분된다. , 기체-액체 반응). 기상법은 금속, 합금, 세라믹 등의 나노물질을 제조하는데 주로 사용되며, 일부 방법이 산업화되었다. 기상법의 장점은 고순도, 좁은 입자 크기 분포 및 분말의 좋은 분산입니다. 이 방법의 단점은 대규모 장비 투자와 높은 비용입니다.

나노탄산칼슘은 주로 액상법으로 합성되며, 그림 3-7-3과 같이 다양한 합성 메커니즘에 따라 3가지 반응계로 구분된다.

그림 3-7-3 나노탄산칼슘 액상법의 분류

나노탄산칼슘 제조는 먼저 염화칼슘과 알칼리를 반응시켜 생석회유를 만드는 방식으로 만들어졌다. 그런 다음 탄산나트륨 용액과 반응합니다. 반응 과정은 다음과 같습니다:

CaCl2+2NaOH→Ca(OH)2+2NaCl

Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH

왜냐하면 이 공정에서 생성된 탄산칼슘에는 미량의 알칼리가 포함되어 있어 제거가 어려워 제품의 사용이 제한됩니다. 현재 산업계에서는 나노탄산칼슘을 생산하기 위해 간헐탄화법과 연속분무 탄화법이 주로 사용되고 있다. 이 두 공정은 천연 탄산칼슘을 원료로 사용하며 비용이 저렴합니다. 프로세스 흐름은 그림 3-7-4에 나와 있습니다. 주요 반응 과정은 다음과 같습니다.

허난성 비금속 광물 개발 및 활용 지침

그림 3-7-4 나노탄산칼슘 제조 과정

나노탄산칼슘에는 제조반응에서 천연탄산칼슘을 소성 및 소화하여 수산화칼슘을 얻고, 탄산칼슘으로 소성한 가마가스를 정제 및 압축하여 이산화탄소를 얻는다. 따라서 원료의 준비 및 전처리에는 하소, 소화, 정제, 가스 압축 및 기타 링크가 포함됩니다. 원료인 천연탄산칼슘의 품질은 나노탄산칼슘 제품의 품질에 큰 영향을 미치므로 엄격하게 관리되어야 합니다. 품질 표준의 최소 요구 사항은 CaCO3>97%, MgO<1%, SiO2<0.5%, Fe2O3<0.5%, Mn<0.0045%입니다. 또한 소성 및 소화 공정 조건도 수산화칼슘의 활성에 영향을 미쳐 제품 품질에 영향을 미칩니다.

1) 간헐적 탄화법

간헐적 탄화법은 기존의 경질칼슘 제조방법에 더 가깝지만, 경질탄산칼슘을 버블탑에서 반응시키는 반면, 나노미터 단위로 반응시키는 것이 차이점이다. 탄산칼슘의 제조는 일반적으로 교반 반응기에서 수행되며, 교반을 통해 반응 시스템의 물질 전달 및 열 전달 효과가 향상됩니다. 탄화 온도, 이산화탄소 유량, 석회유 농도 등 반응 과정 중 반응 조건을 엄격하게 제어하고 적절한 첨가물을 첨가하는 것이 핵심이다. 첨가제의 주요 기능은 결정 핵생성을 촉진하고 결정 성장을 제어하는 ​​것입니다. 이는 무기 및 유기의 두 가지 범주로 나뉩니다. 무기 첨가제에는 무기산 및 알칼리 토금속 염 등이 포함됩니다. 다양한 조건을 제어함으로써 다양한 결정 형태(사슬형, 바늘형, 구형, 입방체, 플레이크 등)로 입자 크기가 10nm 이상인 다양한 나노탄산칼슘 제품이 제조되었습니다. 간헐 탄화법은 투자가 적고 조작이 간단하며 전환이 용이합니다. 현재 대부분의 나노미터 탄산칼슘이 이 방법으로 생산됩니다. 이 방법의 단점은 생산 효율이 낮고, 제품 입자 크기가 고르지 않으며, 분포 범위가 넓다는 점 등으로 추가적인 개선이 필요합니다.

2) 연속 스프레이 탄화 방법

스프레이 탄화 방법은 중공 원형 압력 노즐의 작용으로 정제된 석회유를 직경 약 0.1mm의 균일한 물방울로 분무하는 것입니다. 탄화탑 상단에서 쏟아져 내려와 탑 하단에서 유입되는 CO2 혼합가스와 역류접촉하여 탄화반응을 진행하여 나노미터 크기의 탄산칼슘을 생성합니다. 분무 탄화탑에서는 액상이 액적 형태로 기상에 분산됩니다. 원자화된 액적은 작고 비표면적이 크기 때문에 기액 접촉이 충분하고 균일하며 반응 중심이 많아 여러 결정핵을 형성하고 기액 접촉 시간이 유사하기 때문에 성장 속도가 빠릅니다. 각 결정핵은 기본적으로 동일하므로 제품 입자 크기가 균일하고 동시에 입자 크기 분포가 좁다는 것을 보장할 수 있습니다. 기체와 액체 단계의 짧은 접촉 시간으로 인해 CaCO3 입자가 침전됩니다. 반응 표면에서 반응물 표면에 쉽게 석출되지 않으며, 재결정, 쌍정 및 2차 결정이 쉽게 생성되지 않습니다. 2차 응집은 생성물의 결정 모양 및 입자 크기를 제어하는 ​​데 도움이 됩니다.

분무 탄화 방법은 일반적으로 2단계 또는 3단계 연속 탄화 공정을 채택합니다. 즉, 석회유를 1단계 탄화탑에서 탄화하여 반응 혼합물을 형성한 후 2단계 탄화탑에서 탄화하여 최종 제품을 얻거나, 이후 3단계 탄화탑에 분사하여 3단계 탄화하여 최종 제품을 얻습니다.

탄화 공정이 단계적으로 진행되기 때문에 결정의 핵생성 및 성장 과정을 단계적으로 제어할 수 있어 간헐 탄화 방식에 비해 제품의 형상 및 입자 크기 제어가 용이합니다.

이 방법은 대규모 투자와 높은 기술적 내용, 어려운 관리가 필요하기 때문에 현재는 거의 사용되지 않습니다.

나노탄산칼슘은 현재 고무산업에서 충전재와 보강재로 주로 사용되고 있다. 나노탄산칼슘 생산기술이 선진국인 일본에서는 나노탄산칼슘의 46.6%가 고무산업에 사용되고 있다. 나노탄산칼슘을 충전재로 사용한 고무의 가황고무 신율, 인열강도, 압축변형, 굴곡저항은 모두 탄산칼슘을 충전재로 사용한 고무보다 높습니다. 나노 칼슘 탄산칼슘의 충전량은 100%(부피) 이상에 도달할 수 있는 반면, 고무 화합물의 카본 블랙 및 화이트 카본 블랙의 양은 일반적으로 나노 칼슘을 사용하여 50%(부피)에 도달할 수 있습니다. 탄산염은 고무 충진재로서 보강 효과가 있을 뿐만 아니라 비용을 절감할 수 있습니다. 나노탄산칼슘의 모양이 복잡할수록 고무분자와의 결합력은 강해집니다. 강한 것부터 약한 것까지 고무 내 다양한 ​​형태의 나노 탄산칼슘의 강화 특성은 사슬 > 바늘 모양 > 구형 및 입방체입니다. 표면개질 및 활성화된 나노탄산칼슘과 고무분자의 상용성이 증가하여 고무제품의 기계적 강도가 향상됩니다.

나노 탄산칼슘은 플라스틱 충전재로 사용됩니다. 결정 모양은 가소제의 흡수를 줄이기 위해 입방체 또는 구형이어야 하며 표면은 40-100nm로 변형되었습니다. 나노탄산칼슘은 플라스틱 충전재로 사용되며, 보강효과가 있어 플라스틱의 굴곡강도, 굴곡탄성률, 열변형온도 및 치수안정성을 향상시키며, 플라스틱에 열이력을 부여하는 효과도 있습니다.

잉크산업에서 오랫동안 사용되어온 필러(체질안료)로는 수산화알루미늄, 황산바륨, 알루미늄바륨화이트 등이 있다. 잉크산업에서 합성수지바인더의 보급 및 적용으로 이러한 전통적인 잉크필러들은 점차적으로 나노탄산칼슘으로 대체되었습니다. 나노탄산칼슘은 수지계 잉크의 충전재로 사용되며, 일반 잉크충전재의 기능 외에 다음과 같은 장점도 있습니다. 겔화되거나 거칠게 돌아가는 현상이 없으며, 광택이 뛰어나 인쇄 잉크의 건조 성능에 영향을 주지 않습니다.

나노탄산칼슘은 잉크 충전재로 사용되는데, 표면개질 및 활성화 처리가 필요한 결정 형태는 구형 또는 입방체이다. 잉크에 흔히 사용되는 나노탄산칼슘의 두 종류는 다음과 같은 규격을 가지고 있다.

투명 나노탄산칼슘 CaO52.6%, MgO0.2%, Al2O3 및 Fe2O30.2%, 연소시 중량 손실 43.90%; pH 값 8.30, 밀도 2.56g/cm3, 부피 밀도(JIS 방법) 3.60mL/g, 비표면적(BET 방법) 87m2/g

반투명 나노탄산칼슘 MgO0.2%, 기타 산화물 0.2%, 연소시 중량 손실 45.1%, ; 오일 흡수 용량은 26mL/100g이고, 부피 밀도(JIS 방법)는 2.4mL/g이며, 비표면적(BET 방법)은 28m2/g입니다.

나노탄산칼슘은 중요한 무기화학 원료가 됐다. 이미 광둥, 상하이 등지에서는 나노탄산칼슘을 생산하는 국내 제조업체가 있다. 예를 들어, Guangdong Guangping Chemical Industry Co., Ltd.는 중국에서 5kt/a 규모의 나노 탄산칼슘의 초기 제조업체인 냉동 및 간헐적 버블링 탄화 생산 장비를 도입했습니다. , Ltd.는 냉동을 사용하며, 간헐교반 탄화법으로 생산한 나노탄산칼슘 규모는 3kt/a이고, 북경화공 건재공장에서는 냉동 및 간헐적 버블링 탄화법을 사용해 나노탄산칼슘(2kt/a, -100nm)을 생산하고 있다. ) 잉크 등 광동과 상하이에서 생산되는 "Bai Yanhua" 브랜드와 "Huaming" 브랜드 나노 탄산칼슘의 품질 표준은 각각 표 3-7-14와 표 3-7-15에 나와 있습니다. 표 3-7-16은 일본 고무 산업에서 나노탄산칼슘의 사용을 나열합니다.

표 3-7-14 "Bai Yanhua" 브랜드 초미세 활성탄산칼슘 제품의 물리화학적 특성

참고: 비표면적은 BET 방법으로 결정됩니다.

표 3-7-15: '화밍(Huaming)' 브랜드 초미세 활성탄산칼슘 제품의 물리화학적 특성

표 3-7-16: 나노탄산칼슘의 예시 일본 고무 제품에 사용되는 나노탄산칼슘은 우리나라에서 10여종 이상 생산되고 있으며, 이는 고무, 플라스틱, 잉크 및 기타 산업에 널리 사용됩니다. 기능성 품종도 적고 제품 수도 적어 국내 시장 수요를 충족시키기에는 턱없이 부족하다. 자동차 페인트, 잉크, 고무, 플라스틱, 코팅 및 기타 산업 분야의 나노탄산칼슘 수요 전망에 따르면 2005년까지 소비량은 50,000톤에 이를 것으로 예상됩니다. 현재 국내 10~50nm 탄산칼슘은 주로 수입에 의존하고 있으며, 1999년에만 수입량이 10,000톤에 이르렀다. 우리나라에서 생산되는 나노탄산칼슘의 다양성, 생산량, 품질을 가능한 한 빨리 국제적인 선진 수준으로 끌어올리기 위해 일부 연구 기관, 연구소 및 대학에서는 수많은 실험 연구를 수행했으며 일부 연구 결과도 있습니다. 국제적인 선도적인 수준에 도달했으며 산업 구현에 들어갔습니다. 예를 들어 북경화공대학에서는 초중탄화법을 이용해 나노탄산칼슘을 생산하고 있으며, 제품 입자크기는 30nm 이하이다.

4. 경질탄산칼슘(경질탄산칼슘, 초크분말)

경질탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로 밀도가 2.71~2.91g 정도 되는 백색의 가벼운 분말이다. / cm3, 굴절률 1.65, 입자 크기 범위 1.0~16μm, 비표면적 5~25m2/g, 물과 알코올에 용해되기 어렵습니다.

경질칼슘의 제조과정은 연속탄화법을 이용한 나노탄산칼슘의 제조과정과 유사하며, 그 과정의 흐름은 그림 3-7-5와 같다. 원료는 석회석이며 탄산칼슘 >98%, 산화마그네슘 ≤1%, 철 및 산화알루미늄 <0.5%가 필요합니다. 먼저 석회석을 파쇄하여 50~150mm 크기의 노재로 만들고, 화이트카본을 38~50mm 크기로 파쇄한다. 석탄:석회석 비율은 1:(8-11)입니다. 900~1100°C로 계산하고, 소성생석회를 3~5배의 물로 소화시킨다. 소화온도는 약 90°C이다. 하소에 의해 분해된 CO2 가스는 가스탱크에서 정제된 후 탄화탑으로 보내집니다. 소화된 석회유는 여과되어 불순물을 제거한 후 탄화탑으로 들어가 탄화 온도는 60~70°C, 탄화 압력은 7.84×104Pa이다. 탄화 후, 원심 탈수 후 얻은 습윤분말을 회전건조로(또는 기타 건조설비)에서 건조시킨 후 냉각, 분쇄, 건조과정을 거쳐 수분함량을 0.3% 이하로 감소시킨 완제품을 얻을 수 있습니다. 그리고 체질. 반응 과정은 다음과 같습니다:

CaCO3→CaO+CO2,

CaO+H2O→Ca(OH)2,

Ca(OH)2+CO2→ CaCO3+H2O.

그림 3-7-5 침강성 탄산칼슘 생산 공정 흐름

현재 전국에는 경질칼슘 제조업체가 300개가 넘고 연간 생산량이 200만 톤에 달한다. 제조업체는 전국의 모든 성, 도시, 자치구에 위치하고 있으며 그 중 허베이, 쓰촨, 산둥이 상대적으로 집중되어 있으며 국가 총 생산량의 약 2/3를 차지합니다.

경질 칼슘은 주로 고무, 플라스틱, 잉크, 종이 및 기타 산업에 사용됩니다. 경질칼슘의 산업기준은 표 3-7-17에, 표면개질된 경질칼슘의 기준은 표 3-7-18과 같다. 엔지니어링 플라스틱 및 제지 산업의 중성 사이징, 페인트, 잉크, 고무, 생활 화학 및 기타 산업의 발전으로 탄산칼슘 산업은 필연적으로 생산량이 증가할 뿐만 아니라 다양화, 전문화, 산업화될 것입니다. 기능화 방향으로의 개발. 입자의 미세화, 구조의 복잡화, 표면 활성화는 탄산칼슘 산업의 주요 발전 방향이다. 입자가 미세할수록 표면 활성이 높아지며, 고급 코팅에 사용하면 강화 특성이 향상되고, 잉크에 사용하면 투명성이 향상됩니다.

플라스틱 산업에서의 경질칼슘 적용 사례는 표 3-7-19~표 3-7-21과 같다.

표 3-7-17 공업용 침강탄산칼슘(HG2226-91)의 기술요구사항

①은 공장실사 결과이다.

표 3-7-18 공업용 활성침전탄산칼슘 품질기준(외상 : 백색분말)(HG/T2567-94)

표 3-7-19 PVC 특수형상

표 3-7-20 폴리우레탄 연질폼

표 3-7-21 폴리프로필렌 포장 테이프(APP 재질)

주요 참고자료

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