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碳酸钙在环保中的作用
一、碳酸钙是什么？
碳酸钙是一种无机化合物，化学式为CaCO₃，是石灰石、大理石等的主要成分。碳酸钙通常为白色晶体，无味，基本上不溶于水，易与酸反应放出二氧化碳。它是地球上常见物质之一，存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内，亦为某些动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙也是重要的建筑材料，工业上用途甚广。
二、碳酸钙的主要用途
（一）实验室用途
1、在生物 “提取绿叶中的色素”实验里，研磨时加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。
碳酸钙在制备CaO、Ca(OH)2、NaOH时有应用：将碳酸钙高温煅烧，生成氧化钙和二氧化碳（此反应得到的氧化钙可作干燥剂），将制备的氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙可以和碳酸钠反应制备烧碱。
2、碳酸钙与盐酸（一般为稀盐酸）反应可以制备二氧化碳（产物氯化钙溶液可标化皂液）。
3、除此之外还可以验证和测定有机化合物反应中的卤素，水分析，验证磷，用氯化铵分解硅酸盐，准备氯化钙溶液以标准化肥皂溶液等。
（二）工业用途
碳酸钙是用途极广的宝贵资源石灰石作为矿物原料的商品名称。石灰岩在人类文明史上，以其在自然界中分布广、易于获取的特点而被广泛应用。作为重要的建筑材料有着悠久的开采历史，在现代工业中，石灰石是制造水泥、石灰、电石的主要原料，是冶金工业中不可缺少的熔剂灰岩，优质石灰石经超细粉磨后，被广泛应用于造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造中。据不完全统计，水泥生产消耗的石灰石和建筑石料、石灰生产、冶金熔剂，超细碳酸钙消耗石灰石的总和之比为1∶3。石灰岩是不可再生资源，随着科学技术的不断进步和纳米技术的发展，石灰石的应用领域还将进一步拓宽。
1、用于塑料生产
碳酸钙被广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）等树脂之中。添加碳酸钙对提高改善塑料制品某些性能以扩大其应用范围有一定作用，在塑料加工中它们可以减少树脂收缩率，改善流变态，控制粘度。还能起到以下作用：
（1）提高塑料制品尺寸的稳定性；
（2）提高塑料制品的硬度和刚性；
（3）改善塑料加工性能；
（4）提高塑料制品的耐热性；
（5）改进塑料的散光性；
（6）可使制品具有某些特殊性能；
（7）降低塑料制品成本。
2、用于食品工业
在食品工业中可作为添加剂使用。如，可用于各种饲料添加剂，含钙量达55.6％以上，无有害成分。可作补钙剂，吸收率可达39%，仅次于果酸钙，可溶于胃酸，已成为剂型最多、应用最多的补钙剂。
3、用于建筑业
可用做塑料厂，橡胶厂，涂料厂，防水材料厂的原料及内外墙粉刷。具有高纯度、高白度、无毒、无臭、细油质低、硬度低的特点。大理石也是重要的、可用于房屋建造的建筑材料。
4、用于化工制造业
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目的可用于牙膏膏体，肥皂。白度在94度以上。800目的可用于橡胶，电缆，pvc，白度在94度以上。也可用于制造光学钕玻璃原料等。
5、用于精细陶瓷材料
碳酸钙可用于制备高温稳定、电介质、热传导率低、微孔和高度纯净的陶瓷材料。例如在火花塞制备中广泛使用的白色导体，以及重要的精细陶瓷材料，如半导体材料、氧化铝和珐琅颜料等。
6、用于矿物填料和磨料
工业用的碳酸钙还可以用作矿物填料和磨料。在化工和建筑材料生产中，碳酸钙可以替代一些昂贵的材料，如白铅矿、滑石和滑石粉等。在磨料中，碳酸钙的颗粒表面可以与磨料基质相互作用，增强磨料的耐磨性和磨削效率，以提高磨料的效率和耐用性。
7、用于营养补充剂
市面上的大部分钙片的主要成分为碳酸钙。碳酸钙需要随餐服用。碳酸钙由于含有碳酸的关系，容易在酸性环境下产生二氧化碳，对于胃酸分泌较差或正在使用胃酸抑制剂者，则不适合服用 。
三、超细碳酸钙的应用市场
1、橡胶加工业
碳酸钙是橡胶加工业中应用最早、用量的填料。它不仅可以增加制品体积，节约昂贵的天然橡胶和降低成本，而且还可以改进橡胶的加工性能。添加了超细碳酸钙的橡胶制品，其硫化胶拉长率、抗撕裂性能、压缩变形和耐屈挠性能，都明显好于添加一般碳酸钙的制品。此外，超细碳酸钙还具有良好的补强和增白作用，可制得透明和半透明的橡胶制品。应用于橡胶加工业的超细碳酸钙，颗粒越细，与橡胶互相浸润的比表面积越大，从而使碳酸钙颗粒分散越来越困难，特别是以下的超细碳酸钙，由于表面能的增大，在橡胶混炼时容易生热而引起粘辊。因此，在应用中欲使其发挥真正的优势，克服不足，在共混时配方设计要调整，组分搭配要合理，共混时加料顺序和操作温度要优化，或通过选择其他适宜的助分散剂，来提高共混及分散效果。此外，橡胶用超细碳酸钙，其吸油值越高，则碳酸钙对橡胶的浸润性和补强性越好。通过应用发现，在不同晶形的超细碳酸钙中，以链锁状超细碳酸钙对橡胶的补强效果。
2、塑料加工业
塑料加工业是我国超细碳酸钙的用户之一，也是应用技术较成熟的领域。超细碳酸钙在增加塑料制品体积，降低成本，提高稳定性、硬度和刚度，改进塑料的加工性能、提高其耐热性，改进塑料的散光性、抗擦伤性、平滑度和对缺口抗冲击强度的增韧效果及混炼过程中的粘流性等方面，都具有明显的效果。通过应用发现，塑料专用超细碳酸钙以立方体晶形的应用效果。一般说来，立方体晶形的产品吸油值较低，链锁状晶形产品吸油值较高。塑料加工需要使用增塑剂，碳酸钙吸油值高，吸收增塑剂的量也大，塑料的加工性能就会变差。用于塑料填充的超细碳酸钙，要选用合适的表面处理剂和相应的活化方式，以提高产品的分散性，防止二次凝聚。由于颗粒凝聚，碳酸钙产品的实际颗粒的粒径远大于原生粒子的粒径，而在塑料加工时混炼剪切力有限，凝聚不容易打散，势必引起局部缺陷，其应用效果反而不及普通活性碳酸钙来得好。
3、造纸工业
世界造纸工业的重心正向亚洲转移，而中国则是亚洲发展潜力的市场。随着国内造纸行业的施胶技术由酸性施胶向中性施胶的转变，超细碳酸钙将逐步取代价格较贵的高岭土，成为高档品的理想填料。超细碳酸钙颗粒细小、均匀，对纸机的磨损小。超细碳酸钙的填入不但降低了成本，同时也提高了纸张的强度、白度、不透明度和平整光滑性，还赋予纸张良好的折曲性、柔软性，以及对油墨和水良好的吸收性。在卷烟纸、杂志纸、字典纸、新闻纸、书籍纸中，碳酸钙的填充量达5-30%。在定量涂布纸、无光泽铜板纸等特殊纸制品中，超细碳酸钙填料甚至高达80%以上。在美国、日本，一些大型超细碳酸钙厂就建在大型纸厂的旁边。其超细碳酸钙浆料无需活化处理，也无需脱水干燥，用管道直接输送到纸厂与纸浆直接混合均匀，生产成本大大降低。在我国也有类似的“卫星厂”开始投产使用，并在不断兴建。不同类型的纸张对碳酸钙晶形、料径的要求有所不同，以纺锤体形应用较为普遍。目前国内造纸工业中，微细碳酸钙应用较多，超细碳酸钙应用较少。但可以预见，几年后中国的造纸工业将成为超细碳酸钙的用户之一。
4、油墨工业
印刷油墨市场要求高性能的超细碳酸钙。超细碳酸钙用于油墨产品中，表现出优异的分散性、透明性、极好的光泽和遮盖力、优异的油墨吸收性和干燥性。用于油墨的超细碳酸钙必须经过活化处理，晶形为球形或立方形。
5、涂料工业
涂料工业中，超细碳酸钙不仅可作为增白的优质颜料，降低成本，提高涂料油漆的光泽，提高产品的光泽度、干燥性和遮盖力，同时还具有补强作用。用超细碳酸钙取代价格较贵的钛白粉，完全可以达到相同的效果。
6、保健食品与饲料工业
只要控制超细碳酸钙中铅、砷等对人和动物有害元素的含量，超细碳酸钙作为一种钙源添加剂可用于保健食品与饲料工业，具有质优价廉易于吸收等特点，目前已经在奶粉等方面进行应用研究，潜力较大。
7、日化与医药工业
超细碳酸钙可用作高档化妆品、香皂、洗面奶、儿童牙膏等日化产品的填料。在制药工业中，超细碳酸钙是培养基中的重要成份和钙源添加剂，作为微生物发酵的缓冲剂而应用于抗生素的生产，在止痛药和胃药中也起一定的药理作用。随着我国经济持续快速增长、碳酸钙微细化和表面活性技术的进步以及相关行业对提升产品质量档次的需要，超细碳酸钙行业必将在我国得到空前的发展。
四、碳酸钙在环保行业中具有重要的作用
碳酸钙在环保行业中发挥着重要的作用，成为一种绿色选择和污染治理助手。其天然、无毒的特性以及广泛的应用使其成为环保行业的首选材料。主要体现在以下方面：
1、在水处理中的应用；
① 调节水质硬度
碳酸钙是常见的水质硬度成分之一。水中的硬度物质主要由钙离子和镁离子组成。当水中钙离子和镁离子的含量较高时，水质就会变硬。碳酸钙可以与水中的钙离子和镁离子结合形成较为稳定的团簇化合物，减轻硬水的影响，使水质软化，不仅使水质更佳，也能防止水垢对管道、设备等带来的不良影响。
② 调节pH值
水的pH值是指水中氢离子浓度的大小，它直接影响水的性质和作用。碳酸钙能够中和酸性物质，减少酸度对水的腐蚀作用，同时也可以去除水中的异味、颜色和有害杂质等。
③ 去除氟、铬、铁等金属离子
在饮用水中含氟量超标会对人体健康造成影响，而含铬和铁的水会导致水的颜色变黄，气味难闻等。碳酸钙可以吸附水中的氟、铬和铁离子，从而减少这些离子对人体健康和水环境的影响。
④ 缓解水垢、防止管路堵塞
水中含有大量的钙和镁离子，这些离子在水中会聚集形成不易溶解的化合物，从而形成水垢。碳酸钙可以将这些离子与CO2结合而形成易溶解的碳酸盐，减少管道、设备等的水垢，保护设备和设施的正常运行。
⑤ 提高水利用效率
通过添加碳酸钙可以提高农业灌溉水利用效率，由于碳酸钙能够减少土壤中的盐分含量，促进真菌和细菌的繁殖，增加土壤肥力，改善土壤性质，从而提高了灌溉水利用效率和作物产量。
2、在废水处理中的应用；
① 吸附有机物
碳酸钙能够吸附废水中的大量有机物，如苯酚、苯乙烯等。它具有良好的吸附性能，可以减少有机物对废水中其它污染物的影响，从而达到净化水环境的目的。
② 吸附重金属离子
废水中含有的重金属离子对水环境和人体健康都有不利影响，而碳酸钙能够吸附废水中的重金属离子如镉离子、铝离子等，有助于减少重金属离子的含量。
③ 沉淀废水中的有机质
碳酸钙可以与废水中的有机质结合形成团簇沉淀，使废水中的有机质得到去除。同时，通过控制沉淀的条件和速度，可以有效地控制有机质的浓度。
④ 沉淀重金属离子
碳酸钙可以与废水中的重金属离子结合形成沉淀，从而达到去除重金属离子的目的。这种方法是目前应用较多的废水处理方法之一，优点是工艺简便，成本较低。
3、烟气脱硫；
在火力发电厂、钢铁厂等工业领域，烟气中含有大量的二氧化硫，这是造成酸雨的主要原因。碳酸钙作为脱硫剂，可以与二氧化硫反应生成硫酸钙，从而实现烟气脱硫，减少二氧化硫的排放。
4、土壤修复；
碳酸钙可以中和土壤中的酸性物质，提高土壤的pH值，改善土壤的酸性环境，促进植物生长。
碳酸钙还可以与土壤中的重金属离子发生反应，生成不溶性的碳酸盐沉淀，降低重金属在土壤中的迁移性和生物可利用性，减轻重金属对土壤和地下水的污染。
5、固体废弃物处理；
碳酸钙可以作为填埋场的覆盖材料，减少垃圾渗滤液的产生，降低对环境的污染。
在某些固体废弃物的资源化利用过程中，碳酸钙可以作为添加剂或稳定剂，改善废弃物的物理和化学性质，提高其利用价值。
6、节能减排；
碳酸钙的广泛应用有助于减少化学药剂的使用量，降低废水处理和烟气脱硫等过程的能耗和成本。
通过使用碳酸钙进行土壤修复和废弃物处理，可以减少对自然资源的开采和消耗，降低环境负荷。
7、降低CO2排放；
碳酸钙是一种富含碳元素的矿物，通过加工提取可以制成多种产品。其中，用于生产造纸、塑料、橡胶等化工产品，可以替代一些高污染的原料，降低CO2的排放，减轻大气污染。
8、用于建筑材料；
碳酸钙可以用于制作填充料和建筑材料，如墙板、地砖、天花板等。这些材料不仅具有良好的隔声和隔热效果，而且可再生材料的使用可以减少建筑垃圾的产生，降低对环境的影响。
9、替代硅藻土。
碳酸钙具有很好的吸附空气湿度和气味的能力，可以用于制作环保性能更好的空气净化器和家具内填充材料。作为硅藻土的替代品，碳酸钙不仅环保，而且价格相对便宜，有很大的市场前途。
综上所述，碳酸钙在环保行业中具有重要的作用，不仅可以用于水处理、废水处理、烟气脱硫等环保治理过程，还可以用于土壤修复、固体废弃物处理、节能减排、降低CO2排放、建筑材料和替代硅藻土等领域，为环保事业做出了重要贡献。碳酸钙是一种具有广泛用途和环保优势的矿物，已经被广泛应用于各个领域。未来，随着环保意识的增强和技术的进步，碳酸钙的应用前景将会更加广阔。
