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碳酸鈣 - 一種無機化合物

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碳酸鈣（CaCO₃）是一種無機化合物，俗稱灰石、石灰石、石粉、大理石等。碳酸鈣呈中性，基本上不溶於水，溶於鹽酸。它是地球上常見物質之一，存在於霰石、方解石、白堊、石灰岩、大理石、石灰華等岩石內，亦為動物骨骼或外殼的主要成分。碳酸鈣也是重要的建築材料，工業上用途甚廣。

基本信息

中文名； 碳酸鈣

外文名； Calcium carbonate

別稱； 水垢;石灰石;石灰石粉;酪酸鈣

化學式； CaCO₃

分子量； 100.09

CAS登錄號； 471-34-1

EINECS登錄號； 207-439-9

熔點； 1339℃

沸點； 未知

水溶性； 不溶於水

密度； 2.93 g/mL at 25 °C(lit.)

外觀； 白色固體

應用； 用於造紙、冶金、玻璃、制鹼、橡膠、醫藥、顏料、有機化工等部門

吸潮能力； 有輕微的吸潮能力

電解質； 有強電解質

遮蓋力； 有較好的遮蓋力

酸鹼性； 鹼性

含它的物質； 灰石、石灰石、石粉、大理石

物性數據

1. 性狀：白色微細結晶粉末，無臭無味，能吸收臭氣。

2. 相對密度（g/cm3,25/4℃）：2.6-2.7 （2.710-2.930，重質碳酸鈣）

3. 相對蒸汽密度（g/cm3,空氣=1）：2.5~2.7

4. 熔點（ºC）：1339℃ 825-896.6（分解，輕質碳酸鈣）

5. 沸點（ºC,常壓）：未確定

6. 沸點（ºC,5.2kPa）：未確定

7. 折射率：1.49

8. 閃點（ºF）：138

9. 比旋光度（º）：未確定

10. 自燃點或引燃溫度（ºC）：未確定

11. 蒸氣壓（kPa,25ºC）：未確定

12. 飽和蒸氣壓（kPa,60ºC）：未確定

13. 燃燒熱（KJ/mol）：未確定

14. 臨界溫度（ºC）：未確定

15. 臨界壓力（KPa）：未確定

16. 油水（辛醇/水）分配係數的對數值：未確定

17. 爆炸上限（%,V/V）：未確定

18. 爆炸下限（%,V/V）：未確定

19. 溶解性：可溶於乙酸、鹽酸等稀酸，難溶於稀硫酸，幾乎不溶於水和乙醇。

20. 比熱容（J/（kg·℃））：0.836～0.8951（0～100℃）

21. 線性熱膨脹係數（℃）：11.7×10-6（15～100℃）

存儲方法

1.食品級塑料袋外套編織袋包裝。

2.貯存於陰涼、乾燥通風處。

3.不與毒害化學物品，液體酸類共貯。注意防潮。

合成方法

1.輕質碳酸鈣：

由石灰石生產輕質碳酸鈣包括煅燒、消化、碳化、分理、乾燥、粉碎等工序。原料石灰石中的碳酸鈣含量應在96%以上，含鎂鹽1%左右，含鐵、鋁氧化物在0.5%以下。因此石灰石在使用前要挑選，並破碎至50～150mm。煤要求白煤，首先應破碎至38～50mm的粒度。石灰窯為立窯，連續操作。將煤與石灰石之比為1∶8～1∶11的比例混合好，從頂上加入窯中，於900～1100℃下煅燒。原料從窯頂連續加入，生成的氧化鈣從窯底不斷取出。分解反應生成的二氧化碳經除塵、洗滌、乾燥、壓縮1.送到碳化工序。氧化鈣加到化灰池中，用3～5倍的水進行消化，消化溫度為90℃左右，時間1.5～2h。消化後的石灰乳濃度為10～18°Bé。經過濾除去雜質後放於生漿儲池，攪拌下送至碳化塔中，碳化塔為立式氣體鼓泡反應器。將經過精製的二氧化碳氣體壓縮後，從碳化塔底部引入，通過氣體分布器進入塔內，與石灰乳接觸發生碳化反應。碳化溫度為60～70℃，碳化壓力為0.08MPa左右，碳化反應時間與二氧化碳的濃度，流量及料液容積而不同。碳化終點可用pH值的測定決定，當pH值為7左右時，即為終點。碳化後的碳酸鈣漿料為熟漿，放於熟漿池中，然後用離心機脫水，脫水後的碳化鈣含水在32%至42%之間，稱為濕粉。將濕粉連續地輸入迴轉乾燥爐進行乾燥，乾燥爐出料的物料含水低於0.3%。再經冷卻、粉碎、過篩，即得成品。2.活性碳酸鈣：生產原理與輕質碳酸鈣的生產原理基本相同。不同之處是碳化條件控制嚴格，以生成細微顆粒的碳酸鈣並加入1%～5%的硬脂酸、樹脂酸、木質素或陽離子表面活性劑等進行表面處理，以調整粒子的凝聚狀態並阻止結晶粒子長大。以硬脂酸法為例介紹如下。

（1）膠的配製取4.5kg36°Bé的氫氧化鈉，加入70℃熱水40kg，攪拌為溶液。將15kg硬脂酸和40kg水加熱溶解後，在攪拌下緩緩加入上述配製的鹼液中，生成硬脂酸鈉。然後，再加入6kg太古油。將溶液調至中性，再加水至總重量為162kg。此膠量可供3t成品表面處理。

（2）施膠操作在生產輕質碳酸鈣的過程中，從石灰石煅燒到碳化的所有設備及操作均適用於活性碳酸鈣的生產。將碳化後所生成的碳酸鈣漿狀物放入熱漿池中，在攪拌下，緩緩加入上述配製好的硬脂酸鈉太古油膠液。每噸產品加膠量54kg，要求成品中含酯量為0.5%。加完膠後繼續攪拌一段時間，使物料充分混合。（3）後處理施膠後的碳酸鈣經離心脫水後，置於乾燥器內，先經自然或常溫通風風乾，使含水量降至10%～15%，再於80℃下烘乾，使含水量在0.5%以下。然後先過24目篩、再過100目篩，即得成品。重質碳酸鈣：首先將含有CaCO3在90%以上的白石在旋轉式破碎機中進行粗粉碎，使大塊岩石被破碎至能通過76mm的篩網。然後在錘式粉碎機，旋轉錘式磨、鼠籠式粉碎機或搗碎機、旋輥磨、硬磨機或輪碾機中進行細粉碎，使CaCO3破碎到能通過100目的篩網。最後再經附有粉碎收集器和真空管的雷蒙德真空磨或礫磨機進行粉化。再經空氣分離，即利用反作用旋轉或多葉導向板依靠離心分離作用除去過大尺寸的粒料。所得物料經篩選分級即得成品。反應方程式：

3.碳酸鈣晶須製法：預先在Ca(OH)2漿料加入1～2μm的針狀碳酸鈣晶須和磷酸類化合物，再通入CO2氣體得到碳酸鈣晶須。或將工業生石灰進行消化後，在一定濃度的氯化鎂溶液中，再通入二氧化碳氣體進行氣液反應，經脫水、乾燥得到碳酸鈣晶須。

4.超細輕質碳酸鈣製法：通常採用石灰乳碳酸化法生產超細輕質碳酸鈣。石灰石經過煅燒分解為生石灰和二氧化碳。生石灰消化生成石灰乳。再向石灰乳中通入二氧化碳，進行碳酸化反應產生碳酸鈣，向碳酸鈣漿液中加入表面處理劑，進行粒子表面處理。然後，依次進行過濾、乾燥、粉碎和篩分等工藝過程得到產品。重質碳酸鈣：(1).粉碎法：將白石（天然石灰石）先在顎式破碎機中粗碎，使其塊度達40-60mm，再用提升機提升至雷蒙粉碎機進行粉碎。用鼓風機將已粉碎之半成品吹至旋風分級器，進行分級。粗品返回粉碎機進行再加工。合格產品經旋風分離器分離即得產品。超細碳酸鈣：(2)研磨法：濕磨鈣的原料是重質碳酸鈣或白度＞93°過、含鈣量＞98%的方解石，經配料、濕磨、壓濾、燒乾、包裝得。(3).沉澱法：石灰石經高溫煅燒生成氧化鈣和二氧化碳，將石灰水消化得氫氧化鈣，石灰乳經分級後與淨化的二氧化碳反應，碳化結晶時加入結晶控制劑，以控制結晶型，或加入乳化劑和表面處理劑，使活性劑與剛生成的微細碳酸鈣顆粒表面均勻覆蓋，碳化結晶後再經離心脫水、乾燥、分級、包裝製得。反應方程式：

5.稱取100g優質大理石粉末，慢慢溶解於600mL 12%的稀鹽酸中，得到CaCl2溶液，繼續往此溶液中加入5g大理石粉末，攪拌後靜置數小時後，再加入Ca（OH）2約30g至溶液呈鹼性，放在水浴上加熱30min，有沉澱生成時，將沉澱過濾除掉，再次加熱濾液，一邊攪拌一邊加入176g碳酸銨，析出沉澱，繼續加熱至沉澱完全析出，自然冷卻，抽濾，用少量水洗滌數次後放置於200℃的乾燥器中乾燥。

6.將工業品碳酸鈉用蒸餾水溶解成密度為1.2的溶液，靜置，過濾，以除去鈣、鎂雜質，經檢驗合格後，備用。將化學純氯化鈣用蒸餾水溶解成密度為1.15～1.18的溶液，邊攪拌邊緩慢加到上述碳酸鈉溶液中，保持碳酸鈉稍過量，進行反應：

靜置、過濾、離心甩干。用蒸餾水洗滌至Cl- 、SO42- 離子含量符合要求，離心甩干，於110℃烘至半干，敲碎，再烘至無水分。

7.將1份硝酸鈣 （ 分析純）用2份蒸餾水溶解，過濾，濾液備用，用4份蒸餾水溶解1份碳酸銨 （ 化學純） ，過濾，在攪拌下，慢慢加到已加熱到60℃的硝酸鈣水溶液中：

當反應完成後，靜置，使沉澱完全，傾出溶液，抽濾，用蒸餾水慢慢地洗至NO3-離子含量經檢驗格，於110℃下乾燥，得試劑碳酸鈣。若採用高純級的硝酸鈣和碳酸銨，採用電導水，可按此法，在電爐上或烘箱內除去水分後，於220℃恆溫3～4h，即得光譜純碳酸鈣。

8.重質碳酸鈣主要採用置換法。將一定濃度的氯化鈣溶液加入至一定濃度的碳酸鈉溶液中,進行置換反應,再經沉澱、分離、乾燥、粉碎、過篩而得。

9.天然碳酸鈣主要採用粉碎法。將含碳酸鈣在9 0%以上的天然白石礦,經粗碎、細碎、過篩而得。

主要用途

1.輕質碳酸鈣可作為膨鬆劑、麵粉處理劑、抗結劑、酸度調節劑、營養強化劑、固化劑等。我國規定可用於需添加膨化劑的各類食品及膠姆糖膠基，按GMP。也可用於麵粉改良劑，最大使用量為0.03%；乳粉7.5～18g/kg；豆奶粉、豆粉4～20g/kg；軟飲料0.4～3.4g/kg；藕粉6～8g/kg；即食早餐穀物製品2～7g/kg。FDA（184.1192,2000）不做限制性規定，按GMP。本品作膨鬆劑使用時多與其他品種配合使用，與碳酸氫鈉、明礬等復配得到的膨鬆劑，遇熱則緩慢地釋出二氧化碳，使食品產生均勻、細膩的膨鬆體，可提高糕點、麵包、餅乾的品質。此外還有強化鈣的作用，碳酸鈣顆粒越小越易吸收。在日本，輕質碳酸鈣用作膨鬆劑，一般食品中用量為1%。

2.用作飼料營養強化劑。

3.碳酸鈣晶須是橡膠工業和塑料工業中使用最早，用量最大的填充劑之一。在橡膠工業中，廣泛用於膠管、膠板、膠布、膠鞋及醫療製品中，是降低製品成本的良好填料。在塑料工業中，主要用於軟聚氯乙烯複合物，塑料溶膠及玻璃纖維增強聚酯複合物等方面，如電線外皮、人造革及其他壓出壓延製品，一般用量為20份左右。在鈣塑材料中也有大量應用，如硬聚氯乙烯管材，板材等。另外，本品還廣泛用於造紙、塗料、油墨工業及日用化工產品中。

4.與一般粒狀碳酸鈣相比，碳酸鈣晶須表現出顯著的增強、增韌作用。 碳酸鈣晶須可用於增強塑料、橡膠。如用作聚酰胺、聚碳酸酯、熱塑性聚酯、ABS、PP等樹脂的增強改性劑，在降低成本的同時，還可以改善產品的彎曲強度、尺寸穩定性、熱穩定性能。在造紙工業用作高檔紙張填料，這種紙張可作為難燃紙用於室內裝飾等方面。碳酸鈣晶須無毒，是石棉的理想替代品，可代替石棉用作摩擦材料，製造汽車剎車片等摩擦材料。

5.是橡膠的填充料，可使橡膠色澤光艷、伸長率大、拉伸強度高、耐磨性能良好。還用作人造革、電線、聚氯乙烯、塗料、油墨和造紙等工業的填料。用於生產微孔橡膠時，可使其發泡均勻。

6.用作分析試劑，如作基準試劑。發射光譜分析中樣品助熔劑、揮發性助劑。還用作硅單晶切片膠、厚膜電容材料、光學玻璃及醫藥工業原料。

7.用作塑料、紙張、橡膠、塗料、油墨等的白色填充劑，為應用最廣的填充劑之一。其價格低廉，來源廣泛，相對密度小，除具有增量作用外，還可改善加工性能及製品的性能。在膠黏劑製造中，可用作環氧膠、尼龍密封膠、氯丁密封膠等的填充劑。在某些軟質聚氯乙烯中，有熱穩定作用，可減少熱穩定劑用量。用於聚氯乙烯糊可作為黏度調節劑。用於電線包皮、人造革等可提高製品的色調穩定性。日化行業中用作製造牙膏、牙粉等的原料。醫藥上用作胃和十二指腸潰瘍病的制酸劑及酸中毒時的解毒劑。農業上用作乳牛飼料添加劑及抗菌劑。工業廢氣處理中用於去除含硫廢氣中的SO2。水處理中用作工業廢水的中和劑及絮凝劑。油毛氈生產中用作防黏劑。葡萄酒釀造中用於消除酸味，還用作製造火柴、鉛筆、蠟筆、保溫材料、電焊條等的填料。

8. 用於製造香粉、粉餅、水粉、胭脂等原料,製造粉類化妝品時用作香精混合劑,還主要用於牙膏作摩擦劑,屬牙膏用的硬性磨料。

系統編號

CAS號：471-34-1

MDL號：MFCD00010906

EINECS號：207-439-9

RTECS號：FF9335000

BRN號：8008338

安全信息

風險術語

R36/38:Irritating to eyes and skin. 刺激眼睛和皮膚。

安全術語

S26:In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.不慎與眼睛接觸後，請立即用大量清水沖洗並徵求醫生意見。

S37/39:Wear suitable gloves and eye/face protection戴適當的手套和護目鏡或面具。

毒理學數據

急性毒性：LD50：6450mg/Kg（大白鼠經口），對眼睛有強烈刺激作用，對皮膚有中度刺激作用。

分子結構數據

暫無

計算化學數據

1、 疏水參數計算參考值（XlogP）：

2、 氫鍵供體數量：0

3、 氫鍵受體數量：3

4、 可旋轉化學鍵數量：0

5、 互變異構體數量：

6、 拓撲分子極性表面積（TPSA）：63.2

7、 重原子數量：5

8、 表面電荷：0

9、 複雜度：18.8

10、 同位素原子數量：0

11、 確定原子立構中心數量：0

12、 不確定原子立構中心數量：0

13、 確定化學鍵立構中心數量：0

14、 不確定化學鍵立構中心數量：0

15、 共價鍵單元數量：2

生態學數據

該物質對環境基本沒有危害，但未經政府許可，勿將其倒入水中。

性質與穩定性

1.輕質碳酸鈣：無定形粉末，無味，無臭。稍有吸濕性，在乾燥的空氣中穩定，遇酸分解。重質碳酸鈣：白色粉末，無臭無味。在空氣中穩定。幾乎不溶於水，在含有銨鹽或三氧化二鐵的水中微溶解。遇稀醋酸、稀鹽酸等發生泡沸而溶解，加熱放出二氧化碳並生成氧化鈣。其活性比普通碳酸鈣大，具有補強性。活性碳酸鈣：易分散於膠料之中，可提高補強性。碳酸鈣有輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣及膠體碳酸鈣之分。輕質碳酸鈣粒度約為5μm。2.碳酸鈣晶須屬於文石型結構，白色粉末。針狀或纖維狀單晶。是一種分散性好、尺寸均勻的纖維狀物質。晶須的長徑比為20～30，熔點759℃。強度高、隔熱性能好，與樹脂相容性好。

3.碳酸鈣有方解石、文石、球霰石三種同質異形體。天然石灰石几乎完全是方解石。用化學方法製得的是無色結晶粉末，幾乎不溶於水。