我国重质碳酸钙粉体的应用及相关标准解读

我国重质碳酸钙粉体的应用
及相关标准解读
徐鹏金/文
【摘要】重质碳酸钙是一种用途广泛的无机填料，适用于造纸、塑料、涂料、橡胶等工业领域。

本文重点对重质碳酸钙的应用及其相应标准进行了分析，并简要
概述了对应用性能产生影响的几大主要理化指标。

【关键词】重质碳酸钙；应用；标准
以方解石、大理石、白垩、贝壳、石灰石等为原料，经机械粉碎及超细研磨等制取的产品为重质碳酸钙，通常以GCC表示，具有原料来源广、白度高、
吸油值低、适用性好、价格低廉等特点，
是目前应用最广、用量最大的无机非金
属矿物粉体之一。

1.重质碳酸钙主要理化指标对应用性能的影响
根据生产方法的不同，可将碳酸钙粉体分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙，两者的理化性质略有不同，因此应用性能也各有特点。

如造纸中推广中性施胶之后，由于轻质碳酸钙的吸油值高、耗胶量就大、有损施胶效果，而重质碳酸钙则反之；轻质碳酸钙保水性强，在机纸中添加，纸张强度就不及添加重质超细碳酸钙的[1]。

换言之，理化指标对重质
碳酸钙的应用性能具有重大影响。

（1）化学成分[2]
重质碳酸钙的CaO以及盐酸不溶
物、铁、锰、重金属含量等化学成分影
响产品白度、磨耗值、填充材料色泽、
化学稳定性以及在牙膏和食品中应用的
安全性。

（2）粒度大小及其分布
重质碳酸钙按粒径分为粗磨碳酸钙
（＞3μm）、细磨碳酸钙（1～3μm）、
超细碳酸钙（0.5～1μm）[1]。

粒度
大小及其分布影响产品的白度、亮度或
光泽、磨耗值、堆积密度、填充材料力
学性能（强度、断裂伸长率、模量等）
及其成本。

（3）沉降体积或堆积密度
重质碳酸钙的沉降体积为1.2～1.9mL/g。

沉降体积或堆积密度主要影响填充材料的密度。

（4）吸油值
重质碳酸钙由于颗粒大、表面光洁、比表面积小，因此吸油值较低，为-48mL/100g。

吸油值影响重质碳酸钙在填充材料或制品中的分散性和填充树脂体系的加工性能（混合的难易程
度），对于涂料和油墨则影响其分散稳
定性或沉降性能。

(5)水分含量
重质碳酸钙的水分含量主要影响填
充材料或制品的表观性质，过高的水
分含量不仅影响表面改性的效果，还可
能使填充材料或制品的表观质量发生改
变。

(6)其他指标
白度主要影响制品的色泽和亮度；
重质碳酸钙的比表面积为1m2/g，小于
轻质碳酸钙，主要影响吸油值；pH主
要表征重质碳酸钙产品的酸碱性，是影
响填充材料或制品化学稳定性的主要因
素之一[2]。

2.重质碳酸钙的主要应用及其相关标准
中国重质碳酸钙由最初的“双飞粉”、“三飞粉”等少数几种发展到包括细粉、超细粉、表面改性（活性）粉以及造纸用超细浆料产品等几大类十余种不同细度和表面改性活化的专用重质碳酸钙产品，广泛应用于造纸、塑料、
橡胶、涂料、油墨、日用化工、食品等
工业领域中。

目前国外对重质碳酸钙有相应的技
术指标要求。

而我国重质碳酸钙工业
起步较晚，尚未制定国家标准规范该行
业，工业用重质碳酸钙主要参照HG/
T3249-2013标准执行。

表1 世界主要国家重质碳酸钙技术指标[3]
项目国际ISO3262-75日本JIK6223-76西德DIN55918-73法国NFT31-106-72 CaCO
3
％96.0～99.0≥95.0≥98.0≥98.0水分％≤1.0≤1.0≤1.0≤1.0水溶物％≤0.30≤0.30≤0.30≤0.30
盐酸不溶物％/≤0.5≤0.25≤0.5 pH8.0～9.5/8.0～10.08.0～10.5
灼烧减量％42.0～44.042.0～45.043.5～44.543.0～44.5筛余物按各产品粒度级具体确定
表2 填料级碳酸钙的技术指标要求（QB/T2811-2019造纸用碳酸钙）[5]
指标名称单位
重质碳酸钙要求
粉状浆状
钙含量（以干基CaCO
3
计）%≥95.0 D65亮度%≥90.0 pH-≥7.0
粘度mPa·s-≤900盐酸不溶物%≤0.70
粒度分布（≤2.0um）
重力沉降法%35.0～45.063.0～67.0
激光衍射法%30.0～40.060.0～65.0筛余物%≤0.1300
沉降体积mL/g 1.1～1.4
重金属含量a
铅mg/kg≤3.0
砷mg/kg≤1.0比表面积b m2/g-磨耗c mg/m2≤40.0 a仅生产食品包装纸和纸板用填料级碳酸钙考核重金属含量指标。

b、c比表面积、磨耗为参考指标，不作为产品合格与否的判断依据。

2.1造纸行业用重质碳酸钙
自推广中性施胶技术以来，碳酸钙就开始大量应用于造纸行业中，代替木浆和其他颜料，改善纸张的光亮度、
不透性、空隙度、松密度等。

重质碳酸
钙在造纸中主要用于铜版纸、涂布白纸
板等的涂料和填料以及新闻纸、印刷书
写纸、字典纸、传票纸、卷烟纸等的填
料。

通常铜版纸造纸用重质碳酸钙原料
2.3塑料行业用重质碳酸钙
塑料-塑料母料用重质碳酸钙粉要求矿石结构为大结晶方解石，碳酸钙含量98％，白度92以上，要求细度
1250～7000目，高加热后白度不变。

碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作
用，对塑料制品尺寸的稳定性有很大作
用，还能提高制品的硬度，并提高制品
的表面光泽和表面平整性。

由于碳酸钙
为325目，白度要求92以上，碳酸钙含量大于98％。

白板纸等造纸纸浆用重质碳酸钙细度1250目以上，白度要求92以上，碳酸钙含量98％[4]。

2020年4月1日，QB/T2811-2019造纸用碳酸钙代替QB/T2811-
2006造纸研磨碳酸钙正式实施。

依据
标准，造纸用碳酸钙按产品用途分为填
料级碳酸钙、涂布级碳酸钙。

其中填料
级碳酸钙包括重质碳酸钙（研磨碳酸钙）
和轻质碳酸钙（沉淀碳酸钙），涂布级
碳酸钙包括底涂碳酸钙和面涂碳酸钙。

此外，造纸用碳酸钙按产品形式可分为：
粉状碳酸钙、膏状碳酸钙和浆状碳酸钙。

表3 涂布级碳酸钙的技术指标要求（QB/T2811-2019造纸用碳酸钙）[5]
指标名称单位
要求
底涂重质碳酸钙
面涂碳酸钙
重质碳酸钙轻质碳酸钙
钙含量（以干基CaCO
3
计）%≥95.0
D65亮度%≥88.0≥89.0 pH-8.5～10.58.0～12.0粘度mPa·s≤650≤500≤650盐酸不溶物%≤0.70≤0.50吸油值g/100g-34.0～36.050.0～52.0
粒度分布（≤2.0um）
重力沉降法%65.0±2.097.0±2.0≥98.5激光衍射法%60.0±2.092.0±1.0≥93.0筛余物%≤0.1000
重金属含量a 铅mg/kg≤3.0砷mg/kg≤1.0
比表面积b m2/g-10.00～20.00磨耗c mg/m2≤30.0
a仅用于食品包装纸生产的涂布碳酸钙考核重金属含量指标。

b、c比表面积、磨耗为参考指标，不作为产品合格与否的判断依据。

2.2橡胶行业用重质碳酸钙
在橡胶中主要用于胶带、胶鞋、橡胶杂品、耐磨胶管、绝缘胶布等，可以增加制品的容积，从而节约昂贵的橡胶用量以降低成本。

另外，重质碳酸钙填
入橡胶中能获得比纯橡胶更高的撕裂强
度、抗拉强度、耐磨性，大大减少橡胶
的硫化时间，调节稠度，是一种优质无
毒性环保材料[6]。

橡胶用重质碳酸钙粉：
要求细度800～5000目，白度90以上，
碳酸钙含量大于96％。

表4 橡胶工业用重质碳酸钙技术要求（HG/T3249.4-2013）[7]
指标项目
Ⅰ型
2000目
Ⅱ型
1500目
Ⅲ型
1000目
Ⅳ型
800目
Ⅴ型
600目
Ⅵ型
400目
碳酸钙（以干基计）w/% ≥95.095.095.095.095.095.0白度≥9493.593.5939391
细度粒度
D50/um ≤ 2.5 3.0 3.5 4.5--
D97/um ≤ 6.08.011.013.0--通过率（45um）----9797
吸油值/（g/100g） ≤393737353330比表面积/（cm2/g） ≥ 5.0 3.2 2.5 2.0 1.5-活化度w/% ≥9590
盐酸不溶物w/% ≤0.250.5
105℃挥发物w/% ≤0.5
铅（Pb）w/% ≤0.0010
六价铬[Cr(Ⅵ)]w/% ≤0.0005
汞（Hg）w/% ≤0.0001
砷（As）w/% ≤0.0002
镉（Cd）w/% ≤0.0002
注：制造高压锅或电气密封圈用控制铅、六价铬、汞、砷、镉五项有害金属指标。

白度在92以上，还可以取代昂贵的白色颜料[8]。

HG/T3249.3-2013标准中将塑料
工业用重质碳酸钙分为两类：Ⅰ类为普
通塑料工业用重质碳酸钙；Ⅱ类为经表
面处理制得的塑料工业用重质碳酸钙。

表5 普通塑料工业用重质碳酸钙技术要求（HG/T3249.3-2013）[9]
指标项目
Ⅰ型
2500目
Ⅱ型
2000目
Ⅲ型
1500目
Ⅳ型
1250目
Ⅴ型
1000目
Ⅵ型
800目
一等品合格品一等品合格品一等品合格品一等品
合格
品
一等品合格品一等品合格品
碳酸钙（以干基计）
w/%≥
96.094.096.094.096.094.096.094.096.094.096.094.0
白度≥949294929392939293929291
粒度D50/um ≤ 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 D97/um ≤ 5.5 6.08.09.011.013.0
吸油值/（g/100g） ≤403735353330比表面积/（cm2/g）≥ 5.5 5.0 3.0 3.0 2.5 2.0 105℃挥发物w/% ≤0.5
铅（Pb）w/% ≤0.0005
六价铬[Cr(Ⅵ)]w/%≤0.0003
汞（Hg）w/% ≤0.0002
砷（As）w/% ≤0.0002
镉（Cd）w/% ≤0.0002
表6 经表面处理制得的塑料工业用重质碳酸钙技术要求（HG/T3249.3-2013）[9]
指标项目
Ⅰ型
2500目
Ⅱ型
2000目
Ⅲ型
1500目
Ⅳ型
1250目
Ⅴ型
1000目
Ⅵ型
800目
一等品合格品一等品
合格
品
一等品合格品一等品合格品一等品
合格
品
一等品
合格
品
碳酸钙（以干基计）w/%
≥
95.093.095.093.095.093.095.093.095.093.095.093.0
白度≥949294929392939293929291粒度
D50/um ≤ 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
D97/um ≤ 5.5 6.08.09.011.013.0活化w/%≥度959095909590959095909590吸油值/（g/100g） ≤403735353330
比表面积/（cm2/g）≥ 5.5 5.0 3.2 3.0 2.5 2.0 105℃挥发物w/% ≤0.5
铅（Pb）w/% ≤0.0005
六价铬[Cr(Ⅵ)]w/%≤0.0003
汞（Hg）w/% ≤0.0002
砷（As）w/% ≤0.0002
镉（Cd）w/% ≤0.0002
2.4油漆涂料用重质碳酸钙
碳酸钙白度较高，吸油值低，可减少乳液需要量，既降低乳胶漆的成本，又起到骨架作用，提高涂膜厚度、硬度、耐磨性，同时，超细化的重质碳酸钙还具有很强的空间位隔能力，应用于涂料中可以充分发挥钛白粉的遮盖力作用，
减少钛白粉的添加量[10]。

油漆-乳胶漆用重质碳酸钙细
度600～1250目，高档油漆甚至使
用重钙细度3000～6000目，白度大
于95，碳酸钙含量96％；水性涂料用
重质碳酸钙细度600～5000目，白度
95，碳酸钙含量96％。

HG/T3249.2-2013将涂料工业用
重质碳酸钙分为两类：Ⅰ类为普通涂料
工业用重质碳酸钙；Ⅱ类为经表面处理
制得的涂料工业用活性重质碳酸钙。

表7 普通涂料工业用重质碳酸钙技术要求（HG/T3249.2-2013）[11]
指标项目
Ⅰ型
3000目
Ⅱ型
2000目
Ⅲ型
1500目
Ⅳ型
1000目
Ⅴ型
800目
优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品一等品合格品
碳酸钙（以干基
计）w/%≥
98.096.094.098.096.094.098.096.094.098.096.094.096.094.0
白度≥9694.5919694.5919594919594919391
粒度D50/
um≤
2.0 2.5
3.0
4.0 4.5 D97/
um≤
5.0
6.08.011.013.0
吸油值/
（g/100g）≤
4037373533比表面积/（m2/
g）≥
6.0 5.0 3.2 2.5 2.0
铅（Pb）
w/%≤
0.0010
六价铬[Cr(Ⅵ)]
w/%≤
0.0005
汞（Hg）
w/%≤
0.0002
砷（As）
w/%≤
0.0002
镉（Cd）
w/%≤
0.0002
表8经表面处理制得的涂料工业用活性重质碳酸钙技术要求（HG/T3249.2-2013）[11]
指标项目
Ⅰ型
3000目
Ⅱ型
2000目
Ⅲ型
1500目
Ⅳ型
1000目
Ⅴ型
800目
优等品一等品
合格
品
优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品一等品合格品
碳酸钙（以干基
计）w/%≥
96.595.093.096.595.093.096.595.093.096.595.093.095.093.0
白度≥9694.5919694.5919594919594919391活化度w/%≥9593-9593-9593-9593-9593
粒度D50/
um≤
2.0 2.5
3.0
4.0 4.5 D97/
um≤
5.0
6.08.011.013.0
吸油值/
（g/100g）≤
3735333330比表面积/（m2/
g）≥
6.0 5.0 3.2 2.5 2.0铅（Pb）w/%≤0.0010
六价铬[Cr(Ⅵ)]
w/%≤
0.0005
汞（Hg）w/%≤0.0002
砷（As）w/%≤0.0002
镉（Cd）w/%≤0.0002
2.5其他行业用重质碳酸钙[4]
碳酸钙在建筑行业中的混凝土中有重要作用，不仅可以降低生产成本，还可以增加产品的韧性和强度。

干粉砂浆用重质碳酸钙要求325目，白度要求92％，碳酸钙含量96％。

碳酸钙用于防火天花板可以提高产品的白度和亮度，而且防火性能也会增加。

防火天花板用重质碳酸钙要求600目，白度要求95％，碳酸钙含量
98.5％。

人造大理石用重质碳酸钙要求
325目，白度要求95％，碳酸钙含量
98％。

纯净无杂色碳酸钙可以用在地板砖
行业，用来增加产品的白度和拉力，
改善产品的韧性，降低生产成本。

地
板砖重质碳酸钙要求400目，白度要求
95％，碳酸钙含量98％。

纯净无杂质碳酸钙可以增加饲料
中钙含量，提升饲料品质。

饲料行业
用重质碳酸钙要求325目，白度要求
95％。

碳酸钙含量99％。

碳酸钙在牙膏中主要用作磨擦剂和
酸中和剂。

牙膏用重质碳酸钙要求白度
94%，碳酸钙含量98%。

结语
随着科学研究的不断深入，重质碳酸钙应用范围不断扩大，耗用量大大增加，根据我国各工业发展比例关系，预计在2020～2025年间，我国重质碳酸钙系列产品年需量将达到800～1000万t。

而重质碳酸钙应用的真正价值是
它的深加工产品。

重质碳酸钙产品正朝
着超细化、超纯化、表面改性及复合化
方向高速发展。

与此同时，为解决碳酸
钙行业标准与行业快速发展不太匹配的
问题，相关碳酸钙标准正在起草商定，
如《塑料和涂料工业用重质碳酸钙》。

我国碳酸钙行业也正朝着标准化高质量
发展。

参考文献：
[1]张德，杨海涛，沈上越.轻质碳酸钙与重质碳酸钙比较[J].非金属矿，2001(S1):27-28.
[2]郑水林.重质碳酸钙生产技术现状与趋势[J].无机盐工业，2015，47(05):1-3.
[3]唐桂新，张宗国，蒋宗辰.浅析贺州市重质碳酸钙产业发展现状及应用前景[J].轻工科技，2019，35(05):116-117.
[4]苏宁等.广东翔龙科技股份有限公司可行性研究报告[R].合肥:合肥水泥研究设计院有限公司，2018:17-24.
[5]QB/T2811-2019，造纸用碳酸钙[S].
[6]温旺林.重质碳酸钙粉体除杂增白实验研究[D].吉林大学，2019.
[7]HG/T3249.4-2013，橡胶工业用重质碳酸钙[S].
[8]马亚梦等.我国重质碳酸钙产业现状及发展建议[J].矿产保护与利用，2015(03):71-75.
[9]HG/T3249.3-2013，塑料工业用重质碳酸钙[S].
[10]张启连，林建辉.广西“十三五”优质碳酸钙保障程度分析[J].无机盐工业，2017，49(03):1-5.
[11]HG/T3249.2-2013，涂料工业用重质碳酸钙[S].。