一、碳酸鈣礦物及巖石方解石：組成為碳酸鈣的礦物名（三方晶系）冰洲石：無色透明的方解石文石、霰（xian）石：礦物名，與方解石同質多像。（斜方晶系，自然界中碳酸鈣僅有方解石和文石兩種結構）石灰巖：以方解石為主要組分的碳酸鹽巖。大理巖：石灰巖或白云巖受接觸或區域變質作用而重結晶的產物。白堊：白色疏松土狀石灰巖，礦物成分是生物泥晶方解石3、冰洲石冰洲石化學組成CaCO3

，常含有錳和鐵；鑒定特征可以從硬度、菱形的解理、淺色、玻璃光澤和遇冷稀HCl酸可以立即起泡的特性，予以鑒定。它和白云石很類似，而且共生在一起。不過白云石要在熱的鹽酸中，才有顯著的氣泡反應。可形成于許多巖石中，主要產出于噴出巖中。

冰洲石的特性（1）透明性。（2）雙折射特性---射入某些透明晶體的光線分裂為兩束，并沿不同方向折射的現象。（3）偏光性---橫波的振動矢量（垂直于波的傳播方向）偏于某些方向的現象。具有偏振現象的光稱為偏振光。（4）顏色的多樣性---冰洲石一般呈無色透明，也有白色、茶色、檸檬色、玫瑰色、天藍色和淡紫色。（5）極完全解理特性---易沿著主菱面體或解理菱面體的平面開裂。大理石大理石是商品名，并非巖石學定義。大理石是天然建筑裝飾石材的一大門類，一般指具有裝飾功能，可以加工成建筑石材或工藝品的已變質或未變質的碳酸鹽巖類。它是由中國云南大理市點蒼山所產的具有絢麗色澤與花紋的石材而得名。大理石泛指大理巖、石灰巖、白云巖、以及碳酸鹽巖經不同蝕變形成的矽卡巖和大理巖等。二、碳酸鈣礦物的主要用途1、冰洲石的用途

（1）光學儀器：偏光顯微鏡、偏振計、偏振光計、光度計、分光光度計、測距儀、旋光測糖儀、比色計、濁度計。（2）生產高純度、高白度重質碳酸鈣。以方解石、石灰石、冰洲石、白堊為原料，采用機械粉碎的方法而生產的碳酸鈣粉末產品。2、方解石與石灰石

巖石名稱方解石白云石粘土礦物石灰巖100－900－10

石灰巖100－900－10

含云石灰巖90－7510－25

白云質石灰巖75－5025－50

含泥石灰巖90－7510－25

泥灰巖75－5025－503、石灰石的用途（1）制造水泥的主要原料，石灰巖與粘土質原料、硅質原料、鐵礦粉等配合，可煅燒成水泥熟料。其用量一般為水泥原料的80％左右。（2）在冶金工業中作熔劑，主要用于冶煉生鐵、鋼和有色金屬的熔劑。（3）化工工業中用于制堿、制造電石、氮肥和磷肥。（4）用于燒制生石灰。（5）用于制造重質碳酸鈣。（6）用于制糖、玻璃、陶瓷、印刷等工業領域。三、碳酸鈣礦物的深加工

碳酸鈣是目前高聚物基復合材料中用量最大的無機填料。碳酸鈣填料的主要優點是原料來源廣泛、價格便宜、無毒性。塑料制品工業中約70%的無機填料是碳酸鈣。3.1碳酸鈣的分類根據碳酸鈣生產方法的不同，可以將碳酸鈣分為輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣和活性碳酸鈣。（1）輕質碳酸鈣：又稱沉淀碳酸鈣，簡稱輕鈣。利用化學合成方法制造的微米級碳酸鈣粉末.

由于輕質碳酸鈣的沉降體積(2.4~2.8mL/g)比重質碳酸鈣的沉降體積(1.1~1.4mL/g)大，故得名為輕質碳酸鈣。輕質碳酸鈣粉體的特點：①顆粒形狀規則，可以視為單分散粉體，但可以是多形狀，如紡錘形、立方形、球形、針狀、鏈形、片狀。這些不同形狀的碳酸鈣粉體可以通過控制反應條件制得；②粒度分布較窄；③粒徑小。（2）重質碳酸鈣：簡稱重鈣。重鈣是利用機械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白堊、貝殼等而制得。重質碳酸鈣粉體的特點：①顆粒形狀不規則，是多分散粉體；②粒徑分布比較寬；③粒徑大。（3）活性碳酸鈣：又稱改性碳酸鈣、表面處理碳酸鈣等，是利用表面改性劑對輕鈣或重鈣進行表面改性而制得。由于經過表面改性劑改性后的碳酸鈣一般具有補強作用，即所謂的“活性”，所以習慣上把改性碳酸鈣稱為活性碳酸鈣。根據組成碳酸鈣原子和離子的排列是否有規律，可以將碳酸鈣分為晶體碳酸鈣和非晶體碳酸鈣。（4）晶體碳酸鈣：根據碳酸鈣晶體結構的不同，可以將晶體碳酸鈣分為方解石型碳酸鈣、文石型碳酸鈣、球霰石型碳酸鈣。方解石和文石是天然碳酸鈣，球霰石則是人工生長的碳酸鈣。3.3重質碳酸鈣的制備（GroundCalciumCarbonate簡稱：GCC）根據重質碳酸鈣生產方法的不同，可以將重質碳酸鈣分為干磨石粉和水磨石粉。干磨重質碳酸鈣顆粒的形狀不規則而且表面粗糙，粒徑分布較寬，粒徑較大，平均粒徑一般為5~10μm。濕磨碳酸鈣具有粒徑分布較集中，最大粒徑細及外形渾圓等優點，可降低對成形網的磨損，并使紙張具有較高的不透明度、平滑度，從而提高了紙張的印刷性能。基于以上特點，濕磨碳酸鈣得到了較普遍的應用和發展。（1）干法工藝首先進行選礦以除去脈石，然后用棒篩或振動篩將石灰石表面的泥沙除去，接著用顎式破碎機或沖擊式破碎機進行粗破碎，再用錘式破碎機、反擊式破碎機或輥式破碎機進行中破碎，若粗破碎產品粒度足夠小，則可省去中間步驟，然后再用雷蒙磨進行粉磨，最后用分級機進行分級，符合粒度要求的粉末作為產品包裝入庫，否則返回磨粉機再次磨粉。（2）濕法工藝將開采出來的碳酸鈣礦石，經粗磨機粉碎和風選后，控制顆粒粒徑約20μm左右(不合格顆粒送回粗磨機繼續粉磨)，然后加水配成60%~65%濃度的碳酸鈣料漿。濕磨機一般數臺串聯使用，通過控制碳酸鈣料漿的流量和停留時間來控制最終產品的粒徑，常用分散劑為聚丙烯酸鹽。（3）聯合工藝

再碳酸化法制備輕質碳酸鈣，目前輕質碳酸鈣主要是采用石灰石煅燒－氧化鈣消化－再碳化的方法生產，主要化學反應如下：

CaCO3熱CO2+CaOCaO+H2OCa(OH)2

Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O

這是輕質碳酸鈣目前生產最主要的方法。輕質碳酸鈣在生產過程中能量消耗較高，價格較高，必須考慮水中離子的含量。

CO2

凈化

原料

煅燒

消化

碳化

脫水

CaO

產品3.5石灰膠凝材料膠凝材料或稱膠結材料。該類材料種類繁多，是一種固體、半固體或液體的礦物材料。加入液體、化學藥劑或加熱，通過物理化學作用，成為漿體，能將散粒材料或纖維材料膠結在一起，成為具有強度的固體。無機非金屬膠凝材料大部分是粉狀材料，它與適量的水或其它溶液混合后，成為可塑性漿體。加入其它物料而成型，經過一系列物理化學變化，逐漸凝結和硬化，最后成為堅固的固體，根據它們的硬化條件可分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。無機膠凝材料有許多優良的性質，是現代建筑工程中不可缺少的材料。

1）氣硬性無機膠凝材料該類材料由單一礦物組成，它們與水拌和后只能在空氣中硬化，并在空氣中繼續硬化并保持強度。它們在水中都有一定的溶解度。因此只適用于不受水作用的場所。常用的氣硬性無機膠凝材料有：石膏、石灰、水玻璃等。2）水硬性無機膠凝材料

該類材料由多種礦物組成，這些礦物多以復鹽的形態存在。它們與適量的水拌和后，不僅能在空氣中硬化，而且能在水中長期保持和提高其強度。常用的水硬性膠凝材料有：硅酸鹽水泥和其它各種品種的水泥。1）石灰的熟化生石灰吸收水分后，放出熱量（15.5kCa），熟化成熟石灰Ca(OH)2，粉狀的熟石灰稱為消石灰，漿狀稱為石灰漿或淋灰。將生石灰制成熟石灰或石灰漿的工藝過程稱石灰的消化。石灰的熟化隨溫度的升高而加速，但石灰的溶解隨著溫度的升高而降低。溫度℃0102030405060708090100120150溶解度1.401.331.251.161.070.970.880.790.710.630.580.310.17

因此，熟化生石灰的溫度最好控制在100℃左右，并應強力攪拌，以加速石灰熟化。生石灰熟化物產出的熱量必須使之散失，如熟化溫度達到547℃以上時Ca(OH)2會部分脫水，在石灰顆粒表面形成密實薄膜，阻止水分進入顆粒內部，同時又加速水分蒸發而影響石灰熟化。

2）熟化石灰的方法生石灰加水熟化后如立即使用，由于熟化極不完全，在制品中仍吸收水分逐漸熟化，體積膨脹，會使制品局部產生隆起和開裂，甚至崩潰。為了消除這種危害，熟化的石灰須放14天左右才能使用，這個期間稱為陳伏期。在陳伏期間，熟化石灰應采取措施使之與空氣隔絕，以免碳化變質。熟化石灰的方法，根據石灰的使用條件，通常有消石灰熟化法和石灰漿熟化法。

①消石灰熟化法：將塊灰熟化成石灰粉，即消石灰。通常采用噴淋法，將小塊生石灰平鋪在能吸收水分的地上，厚約20cm噴淋水一次，然后每加鋪一層噴淋水一次，直至5~7層。噴淋后應用砂或土或其它物料加以覆蓋，防止水分過量蒸發，使石灰充分熟化，也阻止了它的碳化。

消石灰至陳伏期即可使用。消石灰多用于拌制石灰混凝土（石灰、粘土、砂石或爐灰）和灰土（石灰、粘土等）。

②石灰漿熟化法為了便于施工和提高熟石灰的質量，多將生石灰直接熟化成乳狀的石灰漿儲存起來使用。由生石灰熟化石灰漿較用熟石灰制得石灰漿多。這是因為熟石灰顆粒已經聚成較大的團塊，遇水不易再分散成細小顆粒。直接用生石灰熟化成石灰漿時則生成極細微的微粒，能高度分散在水中，所產漿量高，塑性好。熟化石灰漿的過程是在地面上砌一方形化灰池和在地面下設一儲漿坑，化灰池設有帶鐵絲網（孔徑3mm）的閘門通至儲漿坑。將石灰在化灰池中熟化成稀薄乳狀石灰漿，通過閘門流入儲漿坑中，石灰漿中的微細雜質沉于儲漿坑底，尚未熟化的顆粒仍繼續熟化，多余水分自坑壁滲入土壤中，石灰漿逐漸濃縮成石灰膏，經過陳伏即可使用。石灰膏主要用于調制砂漿。

③熟石灰的硬化

熟石灰的硬化過程不同于其它無機膠凝材料，而是石灰漿中水分逐漸蒸發和被砌體吸收，使Ca(OH)2溶液飽和而析出晶體，同時物料間水膜逐漸減薄，增大了分子間的引力，使石灰漿密度逐漸增大；析出的Ca(OH)2晶體與其它物料顆粒交錯凝結成一個整體，從而硬化產生強度。析出的Ca(OH)2晶粒在潮濕環境中還能吸收空氣中的CO2形成CaCO3使其強度進一步提高。

但是，制品表面的CaCO3會形成形成致密的薄膜，阻止CO2進入制品內部及防止制品內部水分析出。使石灰硬化時間增長。為提高石灰硬化速度，可適當提高環境溫度或摻用石膏、硅酸鹽水泥等其它膠凝材料。

鎂石灰和高鎂石灰的熟化速度、硬化速度和產漿量都小于鈣石灰。但MgO熟化時可吸收石灰碳化時所析出的水分，能加速制品的干燥和增加制品的后期強度。石灰漿有較多的可塑性，干燥時收縮性很大，使用時必須摻用砂子或其它物料（摻用量最多不超過石灰重量的5倍）以防制品開裂，并增加制品內部孔隙，從而加速制品的碳化。熟石灰1:3砂漿28天后其抗壓強度為6kg/cm2。3.5.2水硬性石灰制造石灰原料中如含有8~20%的粘土雜質時，在煅燒過程中會生成較多的低鈣硅酸鹽、鋁酸鹽等水硬性物質，使石灰帶有水硬性，稱為水硬性石灰。石灰的水硬性通常以水硬系數表示：

m介于1.7~4.5的為強水硬性石灰，介于4.5~9的為弱水硬性石灰，大于9為氣硬性石灰。小于1.7的為水硬性膠凝材料。水硬性石灰的燒制方法基本與氣硬性石灰相同，只是粘土雜質中的Al2O3、Fe2O3起著溶劑作用，降低煅燒溫度至900~1100℃，但需嚴格控制，如過火和欠火都成為廢品。在這溫度中CaO與上述雜質結合成低鈣復鹽，充填與CaO的孔隙中，使石灰結構緊密，并且有水硬性。其化學活性隨水硬性增加而降低。水硬性石灰含有大量氣硬性石灰，這部分性質與氣硬性石灰完全相同。其水硬性部分基本與硅酸鹽水泥相同，因此使用這種石灰，熟化時加水不能過早和過多，更不能制成石灰漿備用。熟化水硬性石灰的用水量只為理論用水量的1.5倍，相當于石灰重量的10~15%。這部分水主要是供氣硬性石灰吸收，使用時再加水分制成石灰膏。水硬性較強的石灰稱為強水硬性石灰，硬化較快，在空氣中養護3~5天后即可置于水中，強度較高。弱水硬性石灰，須在空氣中養護2~3星期才能置于水中，強度比較低。

碳酸鈣是用量最大、使用范圍最廣的一種無機填料。碳酸鈣主要應用于橡膠、塑料、建材、紙張、涂料、油漆、醫藥、食品、飼料、牙膏、化妝品、油墨等的生產、加工和應用中。碳酸鈣最主要的作用就是增加產品的體積、降低生產成本

（1）填料碳酸鈣在造紙中的應用造紙用碳酸鈣可分為填料、底涂、面涂三類。根據造紙機和涂布機車速每一類又分高、中、低車速產品。碳酸鈣作為造紙填料賦予紙張以下性能和操作性：提高紙張不透明度，提高紙張白度，改進紙張平滑度和平整性，改善紙張適印性，提高紙張柔軟性，提高紙張的尺寸穩定性，減輕樹脂干擾，提高紙張書寫性，提高紙張耐久性，改善紙張透氣度，提高印刷速度，節約纖維、降低成本，適用中性施膠、假中性施膠。

（2）填料碳酸鈣在塑料中的應用在塑料改性技術中使用非金屬礦物填料作為填充劑和改性劑使用，不僅可以顯著降低塑料制品的成本，而且可以有效地改善塑料的性能，如提高硬度和剛度，減小收縮率，提高尺寸穩定性；改進塑料的加工性能、提高其耐熱性、改進塑料的散光性、抗擦傷性、平滑度；同時對缺口抗沖擊強度的增韌效果及混煉過程中的粘流性等方面都具有明顯的效果。使用碳酸鈣作填料的塑料制品有：①塑料編織袋、紡織布和打包帶；②塑料地板、地板革等鋪地材料；③人造革及合成革；④鈣瓦楞箱；⑤聚氯乙烯管材、異型材；⑥塑料薄膜；⑦工業配套零部件；⑧電纜護套料，占已經市場化的塑料產品種類的一半以上。（3）填料碳酸鈣在涂料中的應用涂料工業中有機物的揮發問題主要是釋放甲醛、苯、二甲苯和芳烴化合物，其它還有重金屬鹽類。現代醫學已經確認這些物質對人體有害，且能致癌。因而環保的要求正推動涂料工業減少使用揮發性溶劑，大力強調使用水基涂料取代有機溶劑涂料。因而環保的要求正推動涂料工業減少使用揮發性溶劑，大力強調使用水基涂料取代有機溶劑涂料。由于超細重鈣白度高、吸油量低、微細粒子具有很高的空間位阻能力，再加上價廉易行，重鈣已經成為世界涂料工業的第一大填料。在歐洲，涂料工業消耗重鈣的數量達70萬t/a，美國也要每年使用20~25萬t。隨著水基涂料比例的加大，重鈣的用量將會進