我國是世界上碳酸鈣資源大國和生產大國。碳酸鈣是重要的無機粉體材料，廣泛用于塑料、橡膠、造紙、涂料、油墨等行業。近年來，隨著工程技術的進步，使碳酸鈣產品向專業化、精細化發展，這進一步拓展了碳酸鈣的應用領域，創造了新的市場機遇。
行業基本態勢
目前，我國碳酸鈣工業總生產能力達４００萬噸／年，其中沉淀碳酸鈣３００萬噸／年，重質研磨碳酸鈣１００萬噸／年。主要集中地區為河北、山東、江西、安徽、江蘇、上海、浙江、廣西、四川、北京、河南及廣東等省、市、區（基本以生產能力大小排序），除西藏、新疆和青海以外，包括我國臺灣省在內，每個省、市、區都有沉淀碳酸鈣生產廠家。據統計，不包括重質研磨碳酸鈣在內，目前我國各種輕質沉淀超細碳酸鈣生產能力僅占總生產能力的１．０％；各種微細沉淀碳酸鈣生產能力占總生產能力的１．７％。統計結果顯示，在我國碳酸鈣行業中，具有一定技術附加值的沉淀碳酸鈣，在產品結構中僅占７．７％；其中具有高附加價值的品種更是鳳毛麟角，不足總產能的０．５％。
納米碳酸鈣的特點和應用
納米技術是當今世界研究和開發的熱點，但納米技術和材料在我國尚處在起步階段，大部分成果還停留在實驗室里，可以進行產業化的只有少數幾個品種，納米超細碳酸鈣就是其中之一。
碳酸鈣按平均粒徑可分為５個粒度等級：微粒（＞５微米）、微粉（１－５微米）、微細（０．１５－１微米）、超細（０．０２－０．１微米）、超微細（＜０．０２微米）。納米碳酸鈣材料是指顆粒尺寸大小在１－１００微米的超細粉末碳酸鈣。
由于納米碳酸鈣粒子的超細化，其晶體結構和表面電子結構發生變化，產生了普通碳酸鈣所不具備的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應，在磁性、催化性、光熱阻和熔點等方面與常規材料相比顯示出更優越的性能。將其填充在橡膠、塑料中能使制品表面光艷、伸長度大、抗張力高、抗撕力強、耐彎曲、龜裂性良好，是優良的白色補強性填料。在高級油墨、涂料中具有良好的光澤、透明、穩定、快干等特性。
碳酸鈣是塑料工業中用量較大的填充劑。碳酸鈣在塑料中可增加塑料體積、降低產品成本，提高塑料的尺寸穩定性、硬度和剛性，改善塑料的加工性能、提高耐熱性，改進塑料的散光性。塑料行業要求的碳酸鈣平均粒徑一般在０．１－５微米，納米碳酸鈣主要應用于高檔塑料制品。使用納米碳酸鈣都必須經過表面改性提高分散性，以提高其與塑料高分子之間的親和力及撕裂強度。例如，用于汽車內部密封的ＰＶＣ增塑溶膠加入７０納米的碳酸鈣后，可改善塑料母料的流邊性，提高其成型性。納米碳酸鈣作為廉價的納米材料，用作塑料填料具有增韌補強的作用，提高塑料的彎曲強度和彎曲彈性模量，熱變形溫度和尺寸穩定性，同時還賦予塑料滯熱性。目前納米碳酸鈣應用技術最成熟的行業就是塑料工業。
高功能性納米碳酸鈣用于油墨產品中體現出優異的分散性和透明性，極好的光澤和遮蓋力，及優異的油墨吸收性和高干燥性。納米碳酸鈣在樹脂型油墨中作油墨填料，除起到一般油墨填料的作用外，與傳統油墨填料相比，還具有以下優點：穩定性好，光澤度高，不影響印刷油墨的干燥性能，適應性強。
造紙業是納米碳酸鈣最具開發潛力的市場。納米碳酸鈣目前主要用于特殊紙制品，如女性用衛生巾、嬰兒用尿不濕等。納米活性碳酸鈣作為造紙填料具有以下優點：高蔽光性、高亮度，可提高紙制品的白度和蔽光性；高膨脹性，能使造紙廠使用更多的填料而少用紙漿，大幅度降低原料成本；粒度細小、均勻，對紙機的磨損小，并使生產的紙制品更加均勻、平整；吸油值高，能提高彩色紙的顏料牢固性。
納米碳酸鈣在涂料工業作為顏料填充劑，具有細膩、均勻、白度高、光學性能好等優點。納米級超細碳酸鈣具空間位阻效應，在制漆中，能使配方中密度較大的立德粉懸浮，起防沉降作用。制漆后，漆膜白度增加，光澤高，而遮蓋力卻不降低，這一性能使其在涂料工業被大量推廣應用。
碳酸鈣是橡膠工業中用量最大的填料。橡膠工業是納米碳酸鈣的主要應用市場之一，在日本，占納米碳酸鈣市場銷量的４６．６％。碳酸鈣大量填充在橡膠制品中，可以增加產品的體積，從而節約昂貴的天然橡膠及合成橡膠，降低橡膠制品的成本。添加納米碳酸鈣的橡膠，其硫化膠伸長率、撕裂性能、壓縮變形和耐屈擾性能，都比添加一般碳酸鈣的高。例如，對于ＳＢＲ膠料而言，加入用樹脂酸處理的納米碳酸鈣后，橡膠制品撕裂強度提高４倍以上。
納米碳酸鈣在飼料行業中可作為補鈣劑，增加飼料含鈣量；在化妝品中使用，由于其純度高、白度好、粒度細，可以替代鈦白粉。
納米碳酸鈣生產情況
目前，納米碳酸鈣的工業化生產工藝主要有：間歇鼓泡碳化法、連續噴霧多段碳化法、超重力反應結晶法。
在濕法碳酸鈣的生產中，大多數采用傳統的間歇鼓泡碳化法。生產納米級超細碳酸鈣是在生產輕質碳酸鈣的基礎上，改變碳化工藝（加入添加劑，即結晶控制劑）控制晶型和粒徑，沉淀后經分離、干燥、粉碎、包裝，制得不同晶型、大小均勻的納米級碳酸鈣。這種工藝投資少、操作簡單；但生產效率低，氣液接觸差，碳化時間長。工藝上對碳酸鈣晶體不易控制，產品一次成形顆粒大、粒徑粗且不均勻，還易在反應中產生包裹現象，最終導致產品返堿，影響產品的質量。
與間歇碳化法相比，連續噴霧多段碳化法適應于規模化生產，生產能力大且生產效率高，碳化時間短，產品晶型、粒度容易控制，可制得優質穩定的納米碳酸鈣產品。
超重力技術起源于１９７６年的太空試驗。在太空微重力狀態下，物料分離操作無法完成，從而引起超重力技術的研發，并在２０世紀８０年代得到充分發展。超重力技術產生的離心加速度不僅可以比重力加速度大２－３個數量級，而且可以調節。將超重力技術應用于納米碳酸鈣的生產使這一生產過程發生了革命性的變化。高速旋轉的填料將氫氧化鈣溶液剪切成微細的液滴、液絲和液膜，強大離心力使碳酸鈣微粒一旦形成就迅速脫離氫氧化鈣溶液，無法繼續長大，同時氫氧化鈣溶液和二氧化碳氣體的接觸面積大大增加并迅速更新，使反應速度大大提高。所以超重力技術生產納米碳酸鈣具有以下優點：（１）產品平均粒徑小，可制得平均粒徑為１５－３０納米的超細碳酸鈣；（２）產品粒度分布范圍窄；（３）產品質量穩定；（４）反應速度快，反應時間僅為傳統工藝的１０％一２０％；（５）反應器體積小；（６）易于操作，從開車到穩定生產一般不超過１分鐘；（７）由于不需要使用晶體生長抑制劑，同時產品質量穩定，使生產成本大大降低。目前市場上平均粒徑為２０納米左右的高檔轎車漆用納米碳酸鈣每噸售價高達１萬元，而使用超重力技術生產的產品每噸成本僅２０００元。
國外納米碳酸鈣生產及市場較為成熟。日本在納米碳酸鈣生產技術、產品開發、應用方面處于國際領先地位。２０世紀５０年代日本開始工業化生產納米碳酸鈣；現在有紡綞形、立方形、針形、鎖鏈形等納米碳酸鈣產品及改性產品５０多種。目前，納米碳酸鈣已經在橡膠、塑料、油墨、造紙、涂料等行業廣泛應用。美國生產及應用側重于造紙、涂料，英國側重于高檔涂料應用。
我國于２０世紀８０年代初開始研制和生產納米碳酸鈣，８０年代末實現工業化生產。國內納米碳酸鈣的研究開發單位主要有北京化工大學、華東理工大學、中科院合肥固體物理研究所和天津化工研究院。其中華東理工大學、中科院合肥固體物理研究所和天津化工研究院都采用傳統沉淀工藝，可制得平均粒徑為８０—１００納米的碳酸鈣。
北京化工大學開發成功超重力法納米碳酸鈣生產技術后，由于其具有傳統方法不可比擬的優越性，國內已有多家企業先后建起了超重力法納米碳酸鈣生產線。由于超重力法納米碳酸鈣生產技術在國際市場具有較強的競爭力，預計未來幾年我國納米碳酸鈣的生產及出口將有較大增長。
發展前景看好
納米碳酸鈣主要用于高檔轎車漆、油墨、塑料、橡膠制品及高檔衛生巾等方面。據估計，１９９９年發達國家納米碳酸鈣消費量約為４０萬噸，其中塑料制品是最大的消費領域，消費量超過２０萬噸。預計未來幾年，納米碳酸鈣在發達國家的消費量將以年均１０％以上的速度增長，２００５年消費量可望達到７０萬噸。
納米碳酸鈣在我國產業化后，其應用也得到了高速發展。隨著我國經濟的快速增長，納米碳酸鈣的消費量將會以更快的速度增長。
在塑料制品中填加納米碳酸鈣，不僅能起補強作用，還可以提高制品的絕緣性能。在發達國家，納米碳酸鈣已在中高檔塑料制品中普遍使用，特別是在ＰＶＣ電纜料中用量很大。我國這一市場剛剛打開，用量較少，但增長很快。隨著我國化學建材質量新標準的實施，塑料管材、塑鋼門窗等塑料制品對強度等性能的要求將大大提高，對納米碳酸鈣的需求也將迅速增長。預計到２００５年，我國納米碳酸鈣在塑料制品中的消費量將達到５萬噸。
1998年我國油墨產量約為１５萬噸，其中高檔油墨產量約５萬噸，消費納米超細碳酸鈣約５０００噸。預計２００５年我國高檔油墨消費納米超細碳酸鈣將達到ｌ萬噸。
納米碳酸鈣還應用于高檔衛生巾。我國適齡婦女大約３億人，衛生巾潛在總需求量５００億片。目前我國衛生巾市場主要集中在城市，并以國外品牌為主。納米超細碳酸鈣主要是生產半成品時使用。國產主要衛生巾品牌是福建恒安集團的“安而樂”，預計２００５年納米碳酸鈣在衛生巾領域的消費量將達到１萬噸。
1998年我國轎車產量達到５０．７萬輛，國產轎車需轎車漆約１．５萬噸，需納米超細碳酸鈣約３０００噸。預計到２００５年，我國轎車產量將達到１３０萬輛，需轎車漆約４萬噸，需納米超細碳酸鈣約８０００噸。
納米碳酸鈣在橡膠制品中的消費潛力很大，目前我國納米碳酸鈣在橡膠制品中的年用量接近１０００噸，預計２００５年在橡膠補強劑市場的消費量將達到５０００噸。
由上可見，我國塑料、油墨、特殊紙制品、轎車漆、橡膠等行業對納米碳酸鈣有很大的需求量。僅這幾個主要行業對納米碳酸鈣的需求量到２００５年就將增加到８萬噸以上，而且隨著納米碳酸鈣產品質量的提高，生產成本的不斷下降，新的應用領域的開拓，納米碳酸鈣將具有更為廣闊的市場前景。
行業基本態勢
目前，我國碳酸鈣工業總生產能力達４００萬噸／年，其中沉淀碳酸鈣３００萬噸／年，重質研磨碳酸鈣１００萬噸／年。主要集中地區為河北、山東、江西、安徽、江蘇、上海、浙江、廣西、四川、北京、河南及廣東等省、市、區（基本以生產能力大小排序），除西藏、新疆和青海以外，包括我國臺灣省在內，每個省、市、區都有沉淀碳酸鈣生產廠家。據統計，不包括重質研磨碳酸鈣在內，目前我國各種輕質沉淀超細碳酸鈣生產能力僅占總生產能力的１．０％；各種微細沉淀碳酸鈣生產能力占總生產能力的１．７％。統計結果顯示，在我國碳酸鈣行業中，具有一定技術附加值的沉淀碳酸鈣，在產品結構中僅占７．７％；其中具有高附加價值的品種更是鳳毛麟角，不足總產能的０．５％。
納米碳酸鈣的特點和應用
納米技術是當今世界研究和開發的熱點，但納米技術和材料在我國尚處在起步階段，大部分成果還停留在實驗室里，可以進行產業化的只有少數幾個品種，納米超細碳酸鈣就是其中之一。
碳酸鈣按平均粒徑可分為５個粒度等級：微粒（＞５微米）、微粉（１－５微米）、微細（０．１５－１微米）、超細（０．０２－０．１微米）、超微細（＜０．０２微米）。納米碳酸鈣材料是指顆粒尺寸大小在１－１００微米的超細粉末碳酸鈣。
由于納米碳酸鈣粒子的超細化，其晶體結構和表面電子結構發生變化，產生了普通碳酸鈣所不具備的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應，在磁性、催化性、光熱阻和熔點等方面與常規材料相比顯示出更優越的性能。將其填充在橡膠、塑料中能使制品表面光艷、伸長度大、抗張力高、抗撕力強、耐彎曲、龜裂性良好，是優良的白色補強性填料。在高級油墨、涂料中具有良好的光澤、透明、穩定、快干等特性。
碳酸鈣是塑料工業中用量較大的填充劑。碳酸鈣在塑料中可增加塑料體積、降低產品成本，提高塑料的尺寸穩定性、硬度和剛性，改善塑料的加工性能、提高耐熱性，改進塑料的散光性。塑料行業要求的碳酸鈣平均粒徑一般在０．１－５微米，納米碳酸鈣主要應用于高檔塑料制品。使用納米碳酸鈣都必須經過表面改性提高分散性，以提高其與塑料高分子之間的親和力及撕裂強度。例如，用于汽車內部密封的ＰＶＣ增塑溶膠加入７０納米的碳酸鈣后，可改善塑料母料的流邊性，提高其成型性。納米碳酸鈣作為廉價的納米材料，用作塑料填料具有增韌補強的作用，提高塑料的彎曲強度和彎曲彈性模量，熱變形溫度和尺寸穩定性，同時還賦予塑料滯熱性。目前納米碳酸鈣應用技術最成熟的行業就是塑料工業。
高功能性納米碳酸鈣用于油墨產品中體現出優異的分散性和透明性，極好的光澤和遮蓋力，及優異的油墨吸收性和高干燥性。納米碳酸鈣在樹脂型油墨中作油墨填料，除起到一般油墨填料的作用外，與傳統油墨填料相比，還具有以下優點：穩定性好，光澤度高，不影響印刷油墨的干燥性能，適應性強。
造紙業是納米碳酸鈣最具開發潛力的市場。納米碳酸鈣目前主要用于特殊紙制品，如女性用衛生巾、嬰兒用尿不濕等。納米活性碳酸鈣作為造紙填料具有以下優點：高蔽光性、高亮度，可提高紙制品的白度和蔽光性；高膨脹性，能使造紙廠使用更多的填料而少用紙漿，大幅度降低原料成本；粒度細小、均勻，對紙機的磨損小，并使生產的紙制品更加均勻、平整；吸油值高，能提高彩色紙的顏料牢固性。
納米碳酸鈣在涂料工業作為顏料填充劑，具有細膩、均勻、白度高、光學性能好等優點。納米級超細碳酸鈣具空間位阻效應，在制漆中，能使配方中密度較大的立德粉懸浮，起防沉降作用。制漆后，漆膜白度增加，光澤高，而遮蓋力卻不降低，這一性能使其在涂料工業被大量推廣應用。
碳酸鈣是橡膠工業中用量最大的填料。橡膠工業是納米碳酸鈣的主要應用市場之一，在日本，占納米碳酸鈣市場銷量的４６．６％。碳酸鈣大量填充在橡膠制品中，可以增加產品的體積，從而節約昂貴的天然橡膠及合成橡膠，降低橡膠制品的成本。添加納米碳酸鈣的橡膠，其硫化膠伸長率、撕裂性能、壓縮變形和耐屈擾性能，都比添加一般碳酸鈣的高。例如，對于ＳＢＲ膠料而言，加入用樹脂酸處理的納米碳酸鈣后，橡膠制品撕裂強度提高４倍以上。
納米碳酸鈣在飼料行業中可作為補鈣劑，增加飼料含鈣量；在化妝品中使用，由于其純度高、白度好、粒度細，可以替代鈦白粉。
納米碳酸鈣生產情況
目前，納米碳酸鈣的工業化生產工藝主要有：間歇鼓泡碳化法、連續噴霧多段碳化法、超重力反應結晶法。
在濕法碳酸鈣的生產中，大多數采用傳統的間歇鼓泡碳化法。生產納米級超細碳酸鈣是在生產輕質碳酸鈣的基礎上，改變碳化工藝（加入添加劑，即結晶控制劑）控制晶型和粒徑，沉淀后經分離、干燥、粉碎、包裝，制得不同晶型、大小均勻的納米級碳酸鈣。這種工藝投資少、操作簡單；但生產效率低，氣液接觸差，碳化時間長。工藝上對碳酸鈣晶體不易控制，產品一次成形顆粒大、粒徑粗且不均勻，還易在反應中產生包裹現象，最終導致產品返堿，影響產品的質量。
與間歇碳化法相比，連續噴霧多段碳化法適應于規模化生產，生產能力大且生產效率高，碳化時間短，產品晶型、粒度容易控制，可制得優質穩定的納米碳酸鈣產品。
超重力技術起源于１９７６年的太空試驗。在太空微重力狀態下，物料分離操作無法完成，從而引起超重力技術的研發，并在２０世紀８０年代得到充分發展。超重力技術產生的離心加速度不僅可以比重力加速度大２－３個數量級，而且可以調節。將超重力技術應用于納米碳酸鈣的生產使這一生產過程發生了革命性的變化。高速旋轉的填料將氫氧化鈣溶液剪切成微細的液滴、液絲和液膜，強大離心力使碳酸鈣微粒一旦形成就迅速脫離氫氧化鈣溶液，無法繼續長大，同時氫氧化鈣溶液和二氧化碳氣體的接觸面積大大增加并迅速更新，使反應速度大大提高。所以超重力技術生產納米碳酸鈣具有以下優點：（１）產品平均粒徑小，可制得平均粒徑為１５－３０納米的超細碳酸鈣；（２）產品粒度分布范圍窄；（３）產品質量穩定；（４）反應速度快，反應時間僅為傳統工藝的１０％一２０％；（５）反應器體積小；（６）易于操作，從開車到穩定生產一般不超過１分鐘；（７）由于不需要使用晶體生長抑制劑，同時產品質量穩定，使生產成本大大降低。目前市場上平均粒徑為２０納米左右的高檔轎車漆用納米碳酸鈣每噸售價高達１萬元，而使用超重力技術生產的產品每噸成本僅２０００元。
國外納米碳酸鈣生產及市場較為成熟。日本在納米碳酸鈣生產技術、產品開發、應用方面處于國際領先地位。２０世紀５０年代日本開始工業化生產納米碳酸鈣；現在有紡綞形、立方形、針形、鎖鏈形等納米碳酸鈣產品及改性產品５０多種。目前，納米碳酸鈣已經在橡膠、塑料、油墨、造紙、涂料等行業廣泛應用。美國生產及應用側重于造紙、涂料，英國側重于高檔涂料應用。
我國于２０世紀８０年代初開始研制和生產納米碳酸鈣，８０年代末實現工業化生產。國內納米碳酸鈣的研究開發單位主要有北京化工大學、華東理工大學、中科院合肥固體物理研究所和天津化工研究院。其中華東理工大學、中科院合肥固體物理研究所和天津化工研究院都采用傳統沉淀工藝，可制得平均粒徑為８０—１００納米的碳酸鈣。
北京化工大學開發成功超重力法納米碳酸鈣生產技術后，由于其具有傳統方法不可比擬的優越性，國內已有多家企業先后建起了超重力法納米碳酸鈣生產線。由于超重力法納米碳酸鈣生產技術在國際市場具有較強的競爭力，預計未來幾年我國納米碳酸鈣的生產及出口將有較大增長。
發展前景看好
納米碳酸鈣主要用于高檔轎車漆、油墨、塑料、橡膠制品及高檔衛生巾等方面。據估計，１９９９年發達國家納米碳酸鈣消費量約為４０萬噸，其中塑料制品是最大的消費領域，消費量超過２０萬噸。預計未來幾年，納米碳酸鈣在發達國家的消費量將以年均１０％以上的速度增長，２００５年消費量可望達到７０萬噸。
納米碳酸鈣在我國產業化后，其應用也得到了高速發展。隨著我國經濟的快速增長，納米碳酸鈣的消費量將會以更快的速度增長。
在塑料制品中填加納米碳酸鈣，不僅能起補強作用，還可以提高制品的絕緣性能。在發達國家，納米碳酸鈣已在中高檔塑料制品中普遍使用，特別是在ＰＶＣ電纜料中用量很大。我國這一市場剛剛打開，用量較少，但增長很快。隨著我國化學建材質量新標準的實施，塑料管材、塑鋼門窗等塑料制品對強度等性能的要求將大大提高，對納米碳酸鈣的需求也將迅速增長。預計到２００５年，我國納米碳酸鈣在塑料制品中的消費量將達到５萬噸。
1998年我國油墨產量約為１５萬噸，其中高檔油墨產量約５萬噸，消費納米超細碳酸鈣約５０００噸。預計２００５年我國高檔油墨消費納米超細碳酸鈣將達到ｌ萬噸。
納米碳酸鈣還應用于高檔衛生巾。我國適齡婦女大約３億人，衛生巾潛在總需求量５００億片。目前我國衛生巾市場主要集中在城市，并以國外品牌為主。納米超細碳酸鈣主要是生產半成品時使用。國產主要衛生巾品牌是福建恒安集團的“安而樂”，預計２００５年納米碳酸鈣在衛生巾領域的消費量將達到１萬噸。
1998年我國轎車產量達到５０．７萬輛，國產轎車需轎車漆約１．５萬噸，需納米超細碳酸鈣約３０００噸。預計到２００５年，我國轎車產量將達到１３０萬輛，需轎車漆約４萬噸，需納米超細碳酸鈣約８０００噸。
納米碳酸鈣在橡膠制品中的消費潛力很大，目前我國納米碳酸鈣在橡膠制品中的年用量接近１０００噸，預計２００５年在橡膠補強劑市場的消費量將達到５０００噸。
由上可見，我國塑料、油墨、特殊紙制品、轎車漆、橡膠等行業對納米碳酸鈣有很大的需求量。僅這幾個主要行業對納米碳酸鈣的需求量到２００５年就將增加到８萬噸以上，而且隨著納米碳酸鈣產品質量的提高，生產成本的不斷下降，新的應用領域的開拓，納米碳酸鈣將具有更為廣闊的市場前景。
