目前，功能陶瓷占先進(jìn)陶瓷比例約為75%，而電子陶瓷占功能陶瓷的比例約為80%。受益市場需求增長和政策紅利，電子陶瓷市場規(guī)模穩(wěn)步增長。 高純超細(xì)電子級碳酸鈣，是電子陶瓷生產(chǎn)所需的專用非金屬礦物粉體材料之一。高純超細(xì)碳酸鈣填充在電子陶瓷中，能降低介電常數(shù)對溫度的依賴、改變居里溫度、提高耐電壓和鐵電性能，是用作限流保護(hù)/消磁/啟動/發(fā)熱元件（PTC）、多層獨(dú)石電容器元件（MLCC）、微波元件、壓電/壓敏元器件的優(yōu)質(zhì)填充材料。
電子級高純超細(xì)碳酸鈣
碳酸鈣以傳統(tǒng)造紙、塑料、涂料、橡膠、膠粘劑等應(yīng)用市場為主，這其中也應(yīng)用高純超細(xì)碳酸鈣，不過在電子陶瓷等高端應(yīng)用中的碳酸鈣遍更細(xì)、更純、分散性好、比表面積大。以某企業(yè)對高純碳酸鈣的劃分為例，碳酸鈣含量93.0為工業(yè)級，96.0為特鋼級，98.0為陶瓷級，99.0為熒光級，99.8為光學(xué)級，99.99為高純。按照國家和主管部門頒布的化學(xué)品純度質(zhì)量指標(biāo)，碳酸鈣也可分為，優(yōu)級純99.8%（GR）、分析純99.7%（AR）和化學(xué)純≥99.5%（CP）3種。除此之外，在實(shí)際應(yīng)用中企業(yè)對碳酸鈣純度的要求也各有不同，如醫(yī)藥材料99.0%，電子材料99.5%，化學(xué)試劑99.3%，高純鈣鹽合成99.99%等。從雜質(zhì)方面分析，現(xiàn)國內(nèi)市場碳酸鈣含量大多≤99.9%，主要是雜質(zhì)鐵、鎂、硅（含量300-1500PPm之間）以及重金屬等。
某企業(yè)高純超細(xì)碳酸鈣分類
電子陶瓷用高純碳酸鈣加工工藝
（1）以碳化法
煅燒石灰石得到氧化鈣和窯氣→氧化鈣消化并經(jīng)分離除雜工序得純凈的氫氧化鈣懸濁液→向懸濁液中通入二氧化碳?xì)怏w，加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，碳化至終點(diǎn)，得到符合要求的碳酸鈣漿液→對漿液進(jìn)行脫水、干燥、表面處理，得到碳酸鈣產(chǎn)品。
其中，根據(jù)碳化工藝及設(shè)備不同，碳化法又可分為間歇式碳化法、連續(xù)噴霧碳化法和間歇超重力式碳化法。但由于氫氧化鈣懸浮液pH值較高，凈化過程中很難完全除去金屬雜質(zhì)及硅、未燒盡的石灰石渣點(diǎn)等，若不能從根源上解決由石灰石帶入的雜質(zhì)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響產(chǎn)品很難達(dá)到高純碳酸鈣的要求。因此，碳化法除雜質(zhì)的關(guān)鍵是選用較純的氧化鈣原料，加水消化成氫氧化鈣后，用旋液分離器將雜質(zhì)沉淀除去，然后通入二氧化碳?xì)怏w，產(chǎn)生高純度的沉淀碳酸鈣產(chǎn)品。
（2）化學(xué)合成
復(fù)分解法是以水溶性鈣鹽與水溶性碳酸鹽為原料，并加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，在適宜的條件下發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)后產(chǎn)出具有一定形態(tài)的碳酸鈣。工業(yè)上常用的是精制氯化鈣溶液與碳酸氨混合，或向精制氯化鈣溶液中通入氨氣和二氧化碳，在一定條件下生成碳酸鈣和氯化銨溶液。需要注意的是，此方法制得的碳酸鈣沉淀中吸附較多氯離子，需消耗大量水和生產(chǎn)時間來洗去夾雜的氯離子，且生產(chǎn)過程有大量氨氮廢水排放，對周邊環(huán)境有影響同時增加生產(chǎn)成本。
當(dāng)采用復(fù)分解法時，關(guān)鍵工藝是除去原料中的雜質(zhì)，包括鐵Fe，鉛Pb，砷As，鎂Mg，汞Hg等，這些元素在pH為8～14條件下形成沉淀，生成的沉淀經(jīng)多次過濾和活性炭吸附除去，除去雜質(zhì)后的原料進(jìn)行合成反應(yīng)，得到高純度的沉淀碳酸鈣產(chǎn)品。
技術(shù)研究進(jìn)展
專利方面，秦皇島微晶科技有限公司公布一種4N高純碳酸鈣高純度提純工藝，以含碳酸鈣較多礦石為原料經(jīng)過高溫煅燒、水解反應(yīng)，獲得混合少量鍶離子及其他雜質(zhì)的高純氫氧化鈣，然后向高純氫氧化鈣溶液中通入酸液獲得鈣鹽，再加雙氧水、氨水、氫氧化鈣糊劑進(jìn)一步除雜，形成高純鈣鹽溶液，再加入氨水和二氧化碳?xì)怏w，沉淀、浸泡、離心甩干、干燥，獲得高純碳酸鈣。
湖南皕成科技股份有限公司公布一種超低鎂、低硅活性精石灰的生產(chǎn)方法可以借鑒至碳酸鈣生產(chǎn)工藝中。通過對表面活性劑制備、石灰石原料的預(yù)處理和石灰煅燒等工序分步減少石灰石原料和石灰中的Mg、Si雜質(zhì)含量來制得超低鎂、低硅活性精石灰。其中，氧化鈣≥92%、活性度≥400ml、含硫量≤0.01%、含碳量≤0.02%、MgO≤0.5%、SiO2≤0.8%。
目前國內(nèi)生產(chǎn)電子級高純碳酸鈣的企業(yè)約10余家，如：佛山市松寶電子功能材料有限公司（0.1-0.3μm，比表面積約6m2/g）、北京德科島金科技有限公司、東營市創(chuàng)新世紀(jì)光電材料有限責(zé)任公司、武強(qiáng)縣立車發(fā)光材料有限公司、廊坊鵬彩精細(xì)化工有限公司、上海紅蝶化工有限公司、上海瑞玉光電材料有限公司等；此外，華東理工大學(xué)、山東大學(xué)也有相關(guān)研究。國外方面，日本白石已經(jīng)產(chǎn)出4N~5N碳酸鈣產(chǎn)品，在行業(yè)處于領(lǐng)先地位。
寫在最后
關(guān)于提高碳酸鈣純度，降低雜質(zhì)含量是最主要的途徑。除了文中所述除雜方法，傳統(tǒng)揀選和洗礦都是必備的工藝，可以精準(zhǔn)剔除有雜質(zhì)的礦石以及石灰石表面附著的泥沙。其次，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在重鈣和輕鈣生產(chǎn)中的多段自動除鐵裝置，或磁選機(jī)都可以有效清除量少且細(xì)微的鐵顆粒。
參考來源：粉體網(wǎng)、專利之星等