重質(zhì)碳酸鈣，簡稱重鈣，是由天然碳酸鹽礦物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成。是常用的粉狀無機(jī)填料，具有化學(xué)純度高、惰性大、不易化學(xué)反應(yīng)、熱穩(wěn)定性好、在400℃以下不會(huì)分解、白度高、吸油率低、折光率低、質(zhì)軟、干燥、不含結(jié)晶水、硬度低磨耗值小、無毒、無味、無臭、分散性好等優(yōu)點(diǎn)。重質(zhì)碳酸鈣的形狀都是不規(guī)則的，其顆粒大小差異較大，而且顆粒有一定的棱角，表面粗糙，粒徑分布較寬，粒徑較大,平均粒徑一般為1~10μm。重質(zhì)碳酸鈣按其原始平均粒徑（d) 分為：粗磨碳酸鈣（> 3μm) 、細(xì)磨碳酸鈣（1~3μm) 、超細(xì)碳酸鈣（0. 5~1μm重質(zhì)碳酸鈣的粉體特點(diǎn)：a. 顆粒形狀不規(guī)則；b.粒徑分布較寬；c. 粒徑較大。
輕質(zhì)碳酸鈣(Light Calcium Carbonate)又稱沉淀碳酸鈣( Precipitated Calcium Carbonate，簡稱PCC) ，它的化學(xué)式為CaCO3。輕質(zhì)碳酸鈣是用化學(xué)加工方法制得的。由于它的沉降體積(2.4-2.8mL/g)比用機(jī)械方法生產(chǎn)的重質(zhì)碳酸鈣沉降體積(1.1-1.9mL/g)大，因此被稱為輕質(zhì)碳酸鈣。 輕質(zhì)碳酸鈣與所有的強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng)，生成和相應(yīng)的鈣鹽(如氯化鈣CaCl2)，同時(shí)放出二氧化碳。在常溫(25℃)下，輕質(zhì)碳酸鈣在水中的濃度積為8.7/1029、溶解度為0.0014；輕質(zhì)碳酸鈣水溶液的pH值為9.5～10.2；空氣飽和輕質(zhì)碳酸鈣水溶液的pH值為8.0～8.6；輕質(zhì)碳酸鈣無毒、無臭、無刺激性，通常為白色，相對(duì)密度為2.7～2.9；沉降體積2.5ml/g以上，比表面積為5m2/g左右。
輕質(zhì)碳酸鈣與重質(zhì)碳酸鈣不僅在礦物學(xué)特征方面有一定的相似之處，其應(yīng)用領(lǐng)域也有部分重疊，例如5-0.1μm超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣與輕質(zhì)碳酸鈣約在90%的情況下可相互替代。下面將詳細(xì)講述他們的區(qū)別：
1、生產(chǎn)方式不同
重質(zhì)碳酸鈣主要是以方解石、大理石、石灰?guī)r、白堊、漢白玉等天然礦物為原料，經(jīng)機(jī)械粉磨加工得到的粉體材料；
輕質(zhì)碳酸鈣主要是以石灰石為原料，經(jīng)煅燒、消化、碳化、脫水、干燥、分級(jí)等工序得到的粉體材料。
2、 來源方式不同
輕質(zhì)碳酸鈣是化學(xué)合成的碳酸鈣，又稱沉淀碳酸鈣、膠體碳酸鈣或者活性碳酸鈣，甚至可以生產(chǎn)出納米碳酸鈣，簡稱輕鈣。它是將石灰石原料煅燒生成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳，其主要成分氫氧化鈣，通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥和粉碎制得，或者由碳酸納和氯化鈣進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥和粉碎制得。重質(zhì)碳酸鈣簡稱重鈣，是用機(jī)械方法直接粉碎天然的方解石、大理石、白堊、貝殼等制得。
3、 堆積密度不同
重鈣與輕鈣最明顯的區(qū)別就在于產(chǎn)品的堆積密度不同，重鈣產(chǎn)品的堆積密度較大，一般為0.8-1.3g/cm3；而輕鈣產(chǎn)品的堆積密度較小，多為0.5-0.7g/cm3；一些納米碳酸鈣產(chǎn)品的堆積密度甚至更低，可達(dá)到0.28g/cm3左右。由產(chǎn)品的包裝體積也可以粗略分辨出重鈣和輕鈣產(chǎn)品，一般重鈣產(chǎn)品多為25kg/包，產(chǎn)品包裝體積較小，而同等質(zhì)量的輕鈣產(chǎn)品包裝體積明顯較大，一些納米碳酸鈣產(chǎn)品還采用15kg/包或20kg/包的包裝。
4、白度大小不同
由于重鈣產(chǎn)品相對(duì)雜質(zhì)較多，因此產(chǎn)品白度一般為89%-93%，只有極少數(shù)的產(chǎn)品能達(dá)到95%。而輕鈣產(chǎn)品因?yàn)榛瘜W(xué)合成制成，去除了很多雜質(zhì)，產(chǎn)品純凈度高，因此白度多為92%-95%，部分產(chǎn)品可以達(dá)到96%-97%，這也是輕鈣產(chǎn)品多用于高檔或淺色制品填充的主要原因。
5、沉降體積不同
沉降體積是單位質(zhì)量的碳酸鈣在100mL水中振蕩并靜置3h后所具有的體積。沉降體積越大說明產(chǎn)品粒度越小、密度越輕、產(chǎn)品檔次越高。重質(zhì)碳酸鈣的沉降體積為1.1～1.4mL/g；輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積為2.4～2.8mL/g，納米輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積為3.0～4.0mL/g。
6、比表面積不同
碳酸鈣的平均粒徑與其比表面積有著內(nèi)在的聯(lián)系，可通過其比表面積的大小來較準(zhǔn)確地判斷平均粒徑的大小。普通重質(zhì)碳酸鈣的比表面積一般為1m 2 /g左右，重質(zhì)微細(xì)碳酸鈣比表面積為1.45～2.1m 2 /g；普通輕質(zhì)碳酸鈣的比表面積一般為5m 2 /g左右，輕質(zhì)微細(xì)碳酸鈣比表面積為27～87m 2 /g。
7、水分含量不同
重鈣產(chǎn)品水分一般為0.2%-0.3%，水分含量比較低同時(shí)也較為穩(wěn)定，一些高檔的重鈣產(chǎn)品水分甚至可以達(dá)到0.1%左右。普通輕鈣產(chǎn)品水分0.3%-0.8%，有時(shí)會(huì)有一定的波動(dòng)不太穩(wěn)定。傳統(tǒng)上重、輕鈣的區(qū)分就是用水份儀器測試水分，水分大到接近1%就是輕鈣，小到0.1%以下為重鈣。
碳酸鈣粒徑的測定可以用粒度分析儀。
8、吸油值不同
在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)填料都用吸油值這項(xiàng)指標(biāo)來大致預(yù)測填料對(duì)樹脂的需求量，即吸油值對(duì)選擇填料具有重要的指導(dǎo)意義。重質(zhì)碳酸鈣由于顆粒大、表面光潔、比表面積小，因此吸油值較低，一般為40-60mL/100g左右；輕質(zhì)碳酸鈣顆粒微細(xì)、表面較粗糙，比表面積大，因此吸油值較高，一般為60-90mL/100g左右。
9、粒徑大小不同
重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的粒徑為0.5~45μm不等，按其原始平均粒徑（d）分為：粗磨碳酸鈣（>3μm）、細(xì)磨碳酸鈣（1-3μm）、超細(xì)碳酸鈣（0.5-1μm）。產(chǎn)品粒徑越小價(jià)格越高，目前尚無工業(yè)化生產(chǎn)的納米級(jí)重質(zhì)碳酸鈣，只是在一些微細(xì)鈣產(chǎn)品中含有極少量粒徑為100nm左右的顆粒。
普通輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的粒徑一般為0.5~15μm，納米碳酸鈣粒徑一般為20~200nm。輕質(zhì)碳酸鈣按其原始平均粒徑（d）可分為：微粒碳酸鈣（>5μm）、微粉碳酸鈣（1-5μm）、微細(xì)碳酸鈣（0.1-1μm）、超細(xì)碳酸鈣（0.02-0.1μm）、超微細(xì)碳酸鈣（<0.02μm）。
10、 味道不同
輕鈣因石灰石煅燒后去除掉很多雜質(zhì)一般來說白度較高，純度也較高，但國產(chǎn)有的輕鈣因?yàn)檠趸}反應(yīng)不完全，殘留有石灰味道，如果用于食品行業(yè)，如填充餅干則會(huì)有嗆人的味道，而重鈣沒有。另外，過多的氧化鈣會(huì)造成產(chǎn)品在水性體系偏堿性或者PH值不好調(diào)節(jié)，導(dǎo)致成品不穩(wěn)定。此外，兩者的磷酸含量不同，輕鈣中有時(shí)為了調(diào)整PH值處于合理范圍需要加入少量磷酸，而重鈣則沒有。
11、顆粒形狀不同
用高倍顯微鏡看，重鈣產(chǎn)品由于采用機(jī)械粉碎和分級(jí)，顆粒形態(tài)一般多為立方體、多棱體、長方體等不規(guī)則形態(tài)，具體見圖1所示。對(duì)于不同的重鈣加工方法，碳酸鈣的微觀形狀不同，例如用擂蒙磨加工的碳酸鈣為紡錘形，用氣流磨加工的碳酸鈣為顆粒形。
普通輕鈣的顆粒較為規(guī)則，在充分分散開來的情況下通常呈紡錘形，具體見圖2所示。對(duì)于輕質(zhì)碳酸鈣，合成產(chǎn)品的顆粒形狀是可以人為控制的，可以在碳化過程中加入控制劑來實(shí)現(xiàn)控制。目前開發(fā)的控制劑有無機(jī)酸、無機(jī)堿、有機(jī)酸（氨基酸）、醇類、糖類、蛋白質(zhì)和特殊結(jié)構(gòu)的生物聚合物，例如用雙親水嵌段聚合物PEG-b-PMAA在不同濃度和不同PH值下可以分別制成菱形、花生形、長棒形、球形和啞鈴性外觀的碳酸，再如用樹枝形聚合物聚天冬氨酸可以制成螺旋形狀碳酸，又如加入陰離子右旋糖苷可以獲得球形碳酸鈣。
12、晶型不同
對(duì)于重質(zhì)碳酸鈣不同產(chǎn)地碳酸鈣具有固定的晶形，破碎和細(xì)化不會(huì)改變晶型，一般方解石重鈣為六方晶型、大理石重鈣為立方晶型。對(duì)于輕質(zhì)碳酸鈣，在具體碳化制備過程中，三種晶型碳酸鈣以不同比例同時(shí)出現(xiàn)，要想得到單一純凈的某一晶型，就要控制成型過程。輕質(zhì)碳酸鈣的三種晶型為：
12.1 方解石晶型
這是碳酸鈣最穩(wěn)定的晶型，屬于六方晶系，通常條件下礦物碳酸鈣都以此種晶型存，具有此類晶型的碳酸鈣遮蓋力大、白度高、純度好、耐熱、耐腐蝕、耐化學(xué)穩(wěn)定。
12.2 文石晶型
常溫下是碳酸鈣亞穩(wěn)定晶型，屬于斜方晶系，具有此類晶型的碳酸鈣長徑比高，常用于聚合物的補(bǔ)強(qiáng)復(fù)合材料。
12.3 球霰石晶型
是碳酸鈣最不穩(wěn)定的晶型，只有在有機(jī)質(zhì)材料中會(huì)有少量存在，并在短時(shí)間內(nèi)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為方解石晶型或文石晶，具有此類晶型的碳酸鈣對(duì)生物的生命和健康起著非常重要的作，研究發(fā)現(xiàn)樹枝狀聚合物電介質(zhì)和某些低分子量聚合物電介質(zhì)可以促進(jìn)穩(wěn)定的球霰石晶型生成。
13、 流動(dòng)性不同
從流動(dòng)性上考慮，輕質(zhì)碳酸鈣的微觀結(jié)構(gòu)為紡錘形狀，它的流動(dòng)性不如重質(zhì)碳酸鈣好，一般加入量超過25份就嚴(yán)重影響流動(dòng)性，而重質(zhì)碳酸鈣為顆粒狀，可以促進(jìn)流動(dòng)性，加入量不受限，在PVC管材配方中如果碳酸鈣添加超過25份，如果從流動(dòng)性上考慮最好選用重質(zhì)碳酸鈣。
14、價(jià)格不同
重質(zhì)碳酸鈣的加工主要是通過機(jī)械破碎、研磨的方法實(shí)現(xiàn)的；輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)是通過化學(xué)反應(yīng)沉淀后制取的，后者比前者的工藝復(fù)雜的多，要求也相應(yīng)嚴(yán)格的多，因此同等粒徑的重質(zhì)碳酸鈣要比輕質(zhì)碳酸鈣便宜30%左右，如果性能允許可選擇重質(zhì)碳酸鈣更經(jīng)濟(jì)便宜。
15、 改性功能不同
重、輕碳酸鈣兩者改性效果區(qū)分有細(xì)微區(qū)別，重質(zhì)碳酸鈣對(duì)拉伸強(qiáng)度較好，而輕質(zhì)碳酸鈣對(duì)沖擊強(qiáng)度和剛性較好，一般用輕鈣的塑料表面更光滑一些，而且密度會(huì)低一些；使用重鈣塑料加工流動(dòng)性要好一些，而且粒徑較小的重鈣填充塑料性能也較好。
16、礦物經(jīng)濟(jì)學(xué)對(duì)比
粉體制備成本：常規(guī)成本相當(dāng)，處于同一競爭水平，但若附加環(huán)境管制成本和資源浪費(fèi)率，輕質(zhì)碳酸鈣擴(kuò)展成本則高于重質(zhì)碳酸鈣；
環(huán)境平衡度：重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)除噪聲外，無“三廢”排放，環(huán)境易協(xié)調(diào)和管制；輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)排放“三廢”，特別有燃燒廢氣，環(huán)境總平衡度低。
資源利用率：重質(zhì)碳酸鈣易于礦產(chǎn)資源綜合利用，輕質(zhì)碳酸鈣憑借化學(xué)加工能力不易控制礦產(chǎn)資源合理利用率。
17、應(yīng)用性能
在應(yīng)用過程中，重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品主要用于造紙、橡膠和塑料等行業(yè)，填充量一般較大，主要作為體積填料，降低應(yīng)用產(chǎn)品的制造成本。輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品相對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域較廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樗芰稀⑾鹉z、涂料、膠黏劑、卷煙紙、油墨等，以體積填充為主，而納米碳酸鈣產(chǎn)品在應(yīng)用過程中往往作為改性或補(bǔ)強(qiáng)等功能性填料使用，填充量一般較少。
?。?）造紙：造紙中推廣中性施膠之后，碳酸鈣需求量劇增，但輕質(zhì)碳酸鈣由于吸油值高、耗膠量大，有損施膠效果；另外，輕質(zhì)碳酸鈣保水性強(qiáng)，在機(jī)紙中添加，紙張強(qiáng)度相對(duì)于重質(zhì)碳酸鈣來說較差。但對(duì)于在生產(chǎn)卷煙紙來說，輕質(zhì)碳酸鈣則優(yōu)于重質(zhì)碳酸鈣。
（2）塑料：普通輕質(zhì)碳酸鈣由于吸油值高，在某些塑料中添加顯得太輕，混煉有一定困難，增加添加量較困難，只能作一般性的增量劑。因此，在塑編制品、管材、注塑或中空制品中，普遍使用重質(zhì)碳酸鈣。
?。?）橡膠：輕質(zhì)碳酸鈣由于粒徑小、沉降體積大，可以增加橡膠體積，改善橡膠硫化性能、起半補(bǔ)強(qiáng)或補(bǔ)強(qiáng)作用。
?。?）其他：在建筑涂料、膩?zhàn)?、氈層包裝、飼料等方面，由于較粗的粒徑就滿足需要，因此，主要采用重質(zhì)碳酸鈣。
