解疑答惑|要想死得快就上纳米钙？新观点来了！

一、导语

       在石灰产业链中，作为氧化钙（生石灰）深加工及产业链延伸的重要产品纳米碳酸钙在中国已实现工业化，产量不断增加，高档产品不断投放市场，满足了国内外两大市场需求。

       与普通碳酸钙相比，纳米碳酸钙有着特殊的晶体结构、表面电子结构，且具有优异的量子尺寸效应及表面效应，在化工、催化、光学、磁性、电学等领域应用广泛。近年我国纳米级碳酸钙市场规模持续扩张，特别是在2023年开始，国内纳米碳酸钙项目建设火力全开，年产20万吨以上的项目多达数十个，甚至湖北省有年产300万吨项目开工建设。

       然而，进入2024年，我国碳酸钙行业整体形势不及往年，产品价格同比下降25%左右，每吨降低50-100元，平均售价700-850元。其中，纳米碳酸钙年产量约180万吨，平均售价1750-2800元/吨；进入2025年，国内纳米碳酸钙企业已经达到约80~100家，主要分布广西、江西、广东、福建、安徽、浙江、江苏、湖北、湖南、山东等地，年产能约300-500万吨，主要用于涂料、塑料、橡胶、胶粘剂、造纸、油墨、油漆、化妆品以及医药和食品等领域。

        然而，虽然产能达到了300-500万吨，但是，实际产能确只在180~200万吨范围徘徊，而且市场竞争激烈，不乏出现一些企业别有用心的恶意商业攻击，有时候甚至是颠倒黑白的。而且，“要想死得快就上纳米钙”的声音再次不绝于耳，到底真相如何，笔者近期通过走访及综合了一些网络声音对此进行了总结，同时从产品基本概念、生产工艺、技术关键点、用户应用及市场发展策略进行了综述，重点对在国家“双碳”政策背景下，碳酸钙生产工艺将被赋予的新功能、及新产业做了介绍。

二、纳米钙的基本概念及定义

1、关于纳米碳酸钙的定义

      纳米碳酸钙是20世纪80年代运用纳米技术加工发展而成的一种新型超微细粉体材料，粒径通常在10～100 nm之间。其粒子具有粒径小、比表面积大等显著特点。换言之，纳米级尺寸才是区分纳米碳酸钙与普通碳酸钙的核心要素，至于“加不加重钙？”“加多少重钙？”等产品组成成分或者说是工艺技术方面的问题，则显然不是其是否是纳米碳酸钙的关键所在。

2、关于纳米碳酸钙的粒度表征

       由于纳米碳酸钙颗粒间的强自吸附特性，纳米颗粒的团聚体是不可避免的，单分散体系非常少见，二者差异很大。对于纳米材料体系的粒度表征，首先要分清是对颗粒的一次粒度（原始粒子）还是对二次粒度（团聚体）进行分析。事实上，这恰恰是纳米材料表征手段复杂性的原因所在。现将三种常见的纳米碳酸钙产品粒度表征方法，列表简要对比如下：

       在纳米碳酸钙生产和应用实践中，BET法测得的比表面积是十分重要的实用化质量指标，其大小与晶体粒径密切相关，可间接反映纳米碳酸钙颗粒的大小。比表面积越大，粒径越小，反之亦然。

  三、关于纳米碳酸钙的中国制造

       针对当前应用比较广泛的国内纳米碳酸钙产品，其制造技术，从碳化关键工艺上去区分，主要是以下几个流派在主导：

“传统流派”：

       其主要核心技术力量为化工部在80年代就开始主导实施的以国内轻质碳酸钙工业设计为主兼具开发纳米钙技术的技术团队，为我国纳米碳酸钙研究的*早者，于20世纪80年代初天津化工研究院开始研究纳米碳酸钙，采用低温、间歇鼓泡碳化法成功研制出超细碳酸钙，并与北京化工建材厂合作建立油墨级超细碳酸钙工业化生产线。

       其主要技术专家团队由化工部命名“碳酸钙行业专家”主导实施，其中，以“教授高工、化工部碳酸钙行业全国专家顾问组组长、中国无机盐协会钙镁盐分会常务副会长、秘书长刘助增先生为主要奠基人。发展过程中，刘助增教授于2009年在河北省唐山市与唐山宏霸机械厂、唐山金泉冶化科技产业集团旗下唐山市丰南区金泉冶金能源新技术开发有限公司等单位在河北省唐山市合作成立了“碳酸钙工艺设计公司”，并担任总经理，设计轻质碳酸钙、纳米钙生产线，技术团队包括：高级工程师、原唐山建华化工厂厂长，原化工部碳酸钙行业全国专家顾问组成员，中国无机盐工业协会钙镁盐分会专家组专家綦春瑞；高级工程师，原北京化工建材厂总工程师，中国无机盐工业协会钙镁盐分会副秘书长、专家组专家沈锦祥;高级工程师、原唐山东矿化工厂厂长、原化工部碳酸钙行业全国专家顾问组成员蒋伯耕等行业资深专家，以多年生产经验及新产品开发科研成果，有多项被行业公认并已经普遍采用的新技术和新设备，在国内及国外设计承建了60余条轻质碳酸钙及纳米钙生产线，通过自主研发和技术积累与创新及传承，为我国早期碳酸钙行业的发展作出了积极的贡献。目前，在中国无机盐工业协会领导下的中国无机盐工业协会钙镁盐分会为国内唯一的的行业组织。

       “广平流派”：通过对日本白石公司先进碳化工艺的引进吸收、放大改造，其显著特点是碳化塔外形“高挑”，便于低浓度氢氧化钙乳浊液与高浓度二氧化碳气体充分接触，原生产品具有一次粒径小、粒径分布窄的显著特点，比表面积可以做到30㎡/g，是严格意义上的纳米级沉淀碳酸钙。

应用优势：技术成熟，产品适应中高端应用领域，尤其在对分散性和补强性能要求较高的场景（如高端塑料、橡胶制品）中表现出色。

       “学院流派”：由华东理工大学自主研发，其碳化塔的显著特点是外形“矮胖”，碳化反应过程中，反应物浓度高、反应时间长，原生产品粒径较大，比表面积普遍只能做到12-14㎡/g。该流派技术主要在浙江、江西等几家企业落地。

       应用优势：产品更适合中国塑料加工现状，尤其在PVC-U制品领域，其较大粒径的特性反而有助于解决高比表面积产品分散性差的问题，成为特定应用场景的优选。

国际主流技术流派：

        日本工艺：以汽提式反应釜为核心，注重陈化工艺，表面处理剂多采用皂粒，产品晶型规整、吸油值低，广泛应用于食品、陶瓷、工程塑料等领域。  

欧美工艺：采用高剪切反应釜，一般不设陈化步骤，表面处理剂以硬脂酸为主，产品在涂料、油墨等领域的应用较为突出。

       这些流派的差异主要体现在碳化工艺设计、产品粒径控制及应用适配性上，不同流派的技术不断融合与创新，推动了纳米碳酸钙在更多领域的应用拓展。

 四、关于“要想死得快就上纳米钙”说法起源

       该说法起源于纳米钙产品在应用初期在PVC-U制品领域存在的一些问题以及以重钙掺假式生产方式而起。

       关于在PVC-U制品领域的应用理论上讲，填料颗粒的粒径越小，其填充增容改性的聚合物制品的有关物理性能亦会越好。然而，具体到PVC-U制品领域，受制于下游企业设备精度不高、生产效率要求高、填充量较大、树脂分子量分布较宽等诸多客观存在，2005年左右，采用日本工艺思路布局生产工艺的纳米钙生产企业，不得不面对一个现实问题：高比表面积产品在聚合物熔体中很难得到有效分散，挤出效率极低，制品性能也受到一定影响。应用的受限，加之纳米碳酸钙企业固定资产投入特别巨大，碳酸钙行业一度就有了“要想死得快，就做纳米钙”的投资高压线。2008年前后，通过嘉兴王店部分注塑企业，通过与纳米碳酸钙源头厂家上下游反复联合试验论证，为广平流派纳米钙企业寻求到一条解决上述问题的有效途径：在活化反应前，复配部分湿法砂磨重钙浆液，调和纳米碳酸钙产品粒径，使得产品分散性显著提高。需要特别说明的是，该部分方解石粉须与原生纳米浆液多次在溶液状态下充分混合，并协同经历活化、压滤、烘干、解聚等所有后续工序，其显性制造成本并不会因为方解石粉的加入而降低，绝不是通常意义上所理解的，在产成品端与重钙进行简单共混，即所谓“A+B”掺假式混合。后续的应用和研究，大家得出一个经验性的结论120-200纳米的产品更适合国内塑料行业应用。这样的话，产品粒径本身相对较粗的“学院流派”产品就不会面临这个问题了，其“天然缺陷”在PVC-U制品应用领域反倒成了“先天优势”。这是一种幸运，也是一个机遇。

五、关于“要想死得快就上纳米钙”说法新解

      上述叙述从纳米钙发展历史和技术特征及存在的问题对“要想死得快就上纳米钙”（以下简称“说法”）言论从历史的角度进行了阐述，那么，近期对业界重新流传该“说法”又有何成因？笔者通过咨询石灰产业学会副会长（第八届轮值会长）、碳能（金泉）产业研究院院长（兼）刘玉泉，刘院长针对该现象进行了解答，提出的一些“新解”值得与大家交流，以下以对话方式整理供参考：

1、问：作为行业专家，您对上述“说法”有何见解？

       答：首先，需要说明的是，我虽然在石灰、冶金、化工等行业从业了35年有余了，在碳酸钙行业也在2010年开始与刘助增专家团队合作、共事多年，但是与他们这些真正行业专家相比，我只是一个“小学生”，所以，我从技术角度无法妄加评论，但是，我也见证了这个行业的发展历程，可以从行业发展和其它的视角的讲一些我个人或许不成熟的看法。

       首先，该“说法”是碳酸钙行业内的投资警示语，源于2005年前后纳米碳酸钙生产面临的技术瓶颈和市场困境。当时采用日本工艺的纳米钙产品因高比表面积导致分散性差、生产效率低下，叠加设备投入巨大，使企业面临严重亏损风险。2008年后通过复配湿法砂磨重钙改善分散性才缓解该问题。而从当前行业发展数据显示，虽然2024年我国纳米碳酸钙市场规模达到了45.61亿元，但技术门槛高、竞争激烈，仍需警惕产能过剩风险。特别是从目前的产能来看，“水分”很大，虽然数据显示国内纳米碳酸钙企业已经达到约80~100家或更多，但是，真正能够持续生产且产品销售稳定的企业近10年一直是在30家左右，还包括日本的两家企业。国内大部分所谓“纳米钙”企业都没有实现量产或者没有生产出来合格纳米产品。

2、问：经过调研，发现有很多纳米钙生产线闲置停产，是什么原因？

       答：目前国内纳米钙产能虽然号称300~500万吨，实际产能确仅为180万吨左右，从数据看就知道有多少生产线不在生产序列。而且，所为“闲置”的生产线，一般都是自始至终就没有生产过“纳米钙”产品，原因一般有原料问题、技术问题等，更多的是为了响应一些地方政府号召而建或者为了矿山资源开发而特别设定的，这些生产线设定之初就不是为生产而定的，而且数量还很多。而“停产”的生产线主要原因还是技术、工艺不过关或产品定位不清晰盲目上马造成的。

3、问：纳米钙产品有哪些核心特性值得重视？

       答：我个人认为，如果说粒度是粉体的“体型”，形貌是“姿态”，那么比表面积就是决定其“反应能力”的核心指标。与常规的轻质碳酸钙产品相比，纳米钙产品的“比表面积”是关键，它是纳米钙在应用时产生“活性”的关键。在纳米材料领域，比表面积是衡量粉体“活性潜力”的黄金标准和化学反应的“数字战场”。而且，比表面积的“质量”比“数量”更重要。某纳米碳酸钙企业的测试表明，比表面积从15㎡/g增至30㎡/g时，粉体的表面能从65mJ/m飙升至128mJ/m，直接导致颗粒团聚倾向增加200%。

       所以，未来粉体材料的竞争将聚焦“表面调控”能力。某前沿材料公司开发的“核壳结构粉体”，通过在纳米颗粒表面包覆2nm厚的活性层，使比表面积利用率从45%提升至82%；而“分级孔隙材料”则通过微孔-介孔-大孔的协同作用，实现了传质效率与活性位点的完美平衡。这些创新背后，是材料工程师对“表面-界面”科学的深刻理解——在原子尺度上设计粉体的“接触面”，就能在宏观尺度上定义产品性能。当我们能像建筑师设计建筑一样精确控制粉体的比表面积和孔隙结构时，材料性能的极限将被重新书写。

4、问：与重质碳酸钙相比纳米钙的“比表面积”有何区别？

       答：重质碳酸钙的比表面积为1m²/g左右，纳米钙，顾名思义就是尺寸在纳米级别的钙物质。它的独特之处在于其超小的体积和超大的比表面积：1克纳米钙的展开面积可达400平方米，颗粒直径仅为头发丝的千分之一，表面原子占比高达30%。所以，同样是1g粉体，纳米碳酸钙的比表面积是重质碳酸钙的100倍。这种特殊的结构让纳米钙具备了普通钙无法比拟的活性和渗透性。

5、问：纳米钙产品是否还有发展前景，有哪些产品值得关注？

       答：以目前所提的这个“说法”为背景来看，该说法既有“警示”的作用，也有“偏颇”一面，与“说法”正好相反的是，我国的纳米碳酸钙产品在中国已实现工业化，产量不断增加，高档产品不断投放市场，满足了国内外两大市场需求。中国无机盐工业协会专家委员会对中国纳米级碳酸钙部分企业产品进行的晶型、粒度分布和比表面积测试结果，共有6种产品应用效果好，有的品种已达到国际先进水平。其中包括:塑料专用纳米碳酸钙；油墨专用纳米碳酸钙；CC-5纳米碳酸钙；CC纳米碳酸钙；CCR纳米碳酸钙；SCC-3纳米碳酸钙等。尤其是功能性产品远远不能满足市场需求，因此中国纳米级碳酸钙要发展必须走功能化之路。从事纳米级材料的研究者和生产企业均应在纳米级无机粉体材料的应用性能上下功夫，开发出功能性、专用纳米级无机功能材料。

       但这些研究不够系统，尤其是在产品开发方面与国外还有相当大的差距。目前，我国的纳米碳酸钙的生产能力虽然已大大提高，但由于生产技术、产品应用、生产成本和市场销售等诸多因素的限制，加上一些生产厂家鱼目混珠，以微米级产品代替纳米级产品，致使我国的纳米碳酸钙生产行业出现了不良的发展势头，也为今后的发展埋下了隐患。

6、问：从投资角度看，应该注意什么?

       答：如果是具有多年从事碳酸钙生产和管理经验的工程技术和高级管理人员或者具有对纳米级碳酸钙应用领域熟悉，并具有开拓市场能力的人员；具有一定的经济实力；具有原辅材料等优势可以考虑投资，如果没有这些优势，投资应慎重。而且，拟建规模必须根据市场需求而定，一些新方法、新技术、新设备开发应经中试、工业化生产装置逐步放大及较长期连续运转后，才可扩大规模。

7、问：从石灰产业总体发展角度看，纳米碳酸钙钙发展瓶颈在哪里？

       答：我认为，排出技术工艺因素外，“规模”是纳米钙碳酸钙的发展瓶颈，比如：中国石灰（氧化钙）产量是3.2亿吨，未来5-10年内保守产量也在2.8亿吨左右，而且这个数量是产量不是“产能”，与纳米钙的“有产能无产量”现象正好相反，而且纳米钙产量按照每年200万吨*高产量计算还不到氧化钙产量的1%，就是包括国内所有的轻质碳酸钙产量也就是在1500~2000万吨范围，也仅占氧化钙产量的5%左右，可见，从规模上讲两者是无法比拟的，这也是近几年有很多所为“资本”蜂拥而上纳米钙生产线又纷纷折戟沉沙退场转战石料矿产及石灰（氧化钙）的原因，也是此次“说法”中“死得快”当下的现实状况。而且纳米钙产业投资按照产能投资强度计算至少是氧化钙（石灰窑生产石灰）投资的8~10倍，投资巨大，显然其领域不是普通投资者能够轻易涉足的。

8、问：在国家“双碳”政策背景下，如何发展碳酸钙行业？

       答：从“碳减排”、“碳利用”角度看，轻质碳酸钙包括纳米钙生产工艺是*好的方式，其生产工艺核心就是利用石灰窑生产氧化钙产生的二氧化碳（CO₂）尾气进行“碳化”而生产轻质碳酸钙的，是完全的“零碳排”生产方式，这也是轻质碳酸钙生产不再被国家列为“限制”类的重要原因。但是，正如刚才所述的产量问题，面对另外95%庞大产能的氧化钙（生石灰）产能如何实现“碳减排”才是重点。

       目前，随着产业链的不断完善和扩展，碳酸钙生产工艺将被新的产业赋予“新功能”，比如：我们与石灰产业学会合作创办的“碳能（金泉）产业研究院”就是深耕该领域的技术团队，其主要技术力量就是来自于2009年刘助增教授在唐山成立的“碳酸钙工艺设计公司”，早在2018年就开始专注该领域并进行了深度研究，成功的把轻质碳酸钙生产核心工艺中的“碳化”转变为“碳转化”，一个“转”字把二氧化碳回收后从中间过渡载体转变为功能性产品和矿化产品，技术路线包括：路线一：生产液体、固体的工业级和食用级二氧化碳、CO电化学直接转化生产甲酸、甲醇、合成气、乙烯及保温材料等产品，特别是“合成气”技术尤为关键，可以在石灰生产过程中直接回收并原位转化CO为CO（煤气）并作为燃料直接用于生产。路线二：利用轻质碳酸钙生产闲置设备中的部分工艺设备进行碱性工业固废（如钢渣、电石渣、粉煤灰、磷石膏等）的CO矿化技术，凭借“固废资源化”与“碳永久封存”的双重价值，突破了传统矿化原料（天然矿石）成本高、预处理复杂的瓶颈，成为当前CCUS（碳捕集、利用与封存）体系中*具产业化潜力的技术之一。

       六、结语

        通过调研，我们或许应该明白，只有落后的企业没有落后的行业，所谓的“生与死”是个体行为结果，与一个行业的发展并无直接关联，也即所谓的“事在人为”，不以一个企业的成败而评价整个行业。

从长远看，随着市场对纳米碳酸钙性能要求的不断提高，我们必须走循环经济、可持续发展之路，综合利用清洁化生产、使企业向着大型化，产品功能化、精细化方向发展，采用新工艺、新设备，根据市场要求研发新产品，从而满足不断变化的市场需求。