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我国重质碳酸钙产业发展及其粉体装备技术升级

我国重质碳酸钙产业发展及其粉体装备技术升级

1 产能升级

20世纪80年代初,中国重钙产业开始从浙江建德、富阳起步,然后扩展到河南、安徽、四川、广东、广西、湖北、江西等地。全国重钙产能从1985年的约20万t,到1995年的100万t、2000年的400万t、2006年突破1 000万t、2009年逼近1 500万t,而Roskill报道,2009年世界重钙产能刚刚接近9 000万t。据全国重钙产地产能实地调查,2011年度中国重钙总产能约2 000万t,而当年世界重钙总产能约为9 300万t,中国约占当年世界重钙总产能的21.5%。

产能升级的主要原因:①重钙是典型的节能、绿色环保型矿物材料,用途极其广泛;②在造纸业中,使用碳酸钙作为填料和涂布材料的用量大幅增加;③塑料橡胶、油漆涂料、建筑材料等工业部门发展快速的缘故。产能升级的保障:中国是世界上出产优质方解石(或大理石)的五大国之一。产能升级过程中也带来了以下问题:①矿产资源开发与保护统筹不足,资源浪费和破坏现象严重,部分优质矿源过度无序开采;②企业“小而散”,产业集中度低,规模效应差;③行业整体技术水平低,深加工及应用技术与国外还存在一定的差距;④行业管理体系不健全,运行监测体系亟待加强。

        2 产品升级

       产品升级的组成要素:产品结构、产品精细化程度和产品功能化开发,产品结构如树干、产品精细化如树枝、产品功能化如树叶,中国这棵重钙产品“树”正逐渐发育走向成熟。

       (1) 产品结构逐步完善:重钙产业起步到20世纪9 0年代初,产品品种主要以“双飞粉”(2 0 0目)、“三飞粉”(325目)、600目以下产品为主;90年代后,随着分级机的应用,市场上逐渐出现了600~800目、800~1 500目的产品;本世纪初,随着分级机技术的进步,市场上逐渐出现了1 250~2 500目的产品;同时,湿法工艺开始普及,并可以生产2 500目及其以上的龙8娱乐最新网址重重质碳酸钙,湿法产品通常2μm含量达到60%~95%。从此重质碳酸钙粉体产品结构进人迅速完善的时期,逐渐形成金字塔形的产品结构比例。

       (2) 产品精细化程度大大提升:随着龙8娱乐最新网址研磨装备与分级机技术的普及并应用,不仅完善了重钙产品结构,也提升了重钙产品精细化程度,从而改变了国内普通产品剩余、高档产品短缺,在市场上缺乏竞争力的局面。同时,先进的精细化加工工艺也加速了产品精细化程度的提升。

有必要说明一点,精细化并不是单一的粒度龙8娱乐最新网址化,再者重钙并不是只强调粒度指标的粉体材料,作为一种工业中间体,其应用性能是最需要考虑的要素,过分追求颗粒度指标而忽视粉体材料的应用性能是不可取的。精细化是一种有针对性的功能性重钙粉体生产过程。

       (3) 产品功能化有待进一步开发:下游应用行业的功能化需求促进了重钙产品的功能化开发,也为产品功能化开发指明了方向。功能化重钙产品按用途可分为造纸、塑料、橡胶、涂料、牙膏、医药、饲料添加剂、食用等产品,而每种专用产品还可细化,如塑料专用钙还可分为PVC专用钙、PE专用钙、PP专用钙等,其专用产品取决于碳酸钙粒度、晶型及表面改性剂种类等。

碳酸钙产品的用途首先要满足不同用户的粒度及晶型的要求,但同一粒度及晶型的情况,由于表面改性剂的不同,其用途也不同,效果相差很大,经济价值也有较大的悬殊。例如普通钙同牙膏级钙从粒径及晶型上看基本相同,但因原料品味差异大、处理工艺不同,单位价格相差6~8倍。

       在产品功能化开发过程中要做到三点:①选择合适的原料;②生产粒度分布合理的产品,并保证分散性好;③进行适度表面处理,达到专用化及功能化。表面处理的一个指标就是活化度,切记不要过分追求活化度指标。

       3 装备与工艺优化组合

       在探讨装备与工艺优化之前,先来解释一个问题即不同地区生产的产品之所以品质不同,有以下三个方面的原因:一是矿石的质量,台湾的矿石质量确实优于国内某些地区;二是加工装备先进与否,台湾多采用立式磨、湿法磨及分级机等性能先进的装备;三是加工工艺方式,基本采用立式磨+二次(或三次)分级工艺,结合湿法磨及精细化、改性组合深加工工艺。

再者,Omya、Imerys等世界著名碳酸钙公司一直保持其产业规模化和产品系列化、精细化的主要原因有:首先是采用的研磨及精细分级装备技术领先;其次是系统设备选型合理、工艺技术组合创新;其三是先进的自动控制系统,确保了系统稳定生产和产品质量稳定。

       因此,要实现中国重钙产业规模化和产品精细化深入发展,国内重钙企业有必要借鉴台湾企业、Omya、Imerys等世界著名碳酸钙公司的成功经验,采用高效节能大型装备与先进的生产工艺技术,例如其规模化生产基本上是利用立式磨或球磨机等大型干法研磨装备技术与龙8娱乐最新网址分级机组合,而产品精细化采用大型湿法/干法装备技术、改性装备与龙8娱乐最新网址分级机等成套深加工技术完成。

       3.1 加工装备的选择

       从实践应用来看,单台/套装备一般都能适应某一区间产品的生产,很难实现所有产品的经济生产,因此在装备的选择过程中应该结合周边市场需求,确立主机设备及其工艺方案,原则上要求:①主机设备选型能够满足当地产业技术的先进性;②主机设备选型和工艺方案是否满足节能环保的要求;③能否满足与深加工装备技术的有效衔接,形成装备与工艺组合系统,完成重钙粉体产品系列化、规模化、功能化生产。

       从未来重钙粉体的市场应用来看,多台套装备与技术优化组合工艺将是规模化、功能化重钙企业的主要路线。

       3.2 干湿法工艺的选择

       干法工艺的优势:有利于实现产业规模化及一定程度的产品精细化;湿法加工的优势:有利于实现较高程度的产品精细化。从实践来看,1 500目以下的产品,一般以干法生产为主;1 500~2 500目产品可以采用干法工艺,也可以采用湿法工艺生产,应用中需有针对性的合理搭配两种工艺产品配比;2 500~6 500目产品,通常以湿法生产为宜。根据干湿法工艺的优势分析可见,产品需求是装备及其工艺选择的根本所在。

       3.3 立式磨+二次(三次)分级与湿法磨工艺组合

       立式磨或立式磨+二次分级、三次分级工艺作为非金属矿粉体干法龙8娱乐最新网址加工技术的主要进展之一,该工艺较为适宜于600~2 500目龙8娱乐最新网址重钙粉体的规模化生产,其最明显的优势在于节能。但是该工艺也存在二次分级下品如何处理及2 500目以上功能化、超微细化产品如何实现的问题。因此在实践过程中,提出立式磨+二次分级+三次分级与湿法磨组合工艺,流程如下图所示。


该工艺可以适应现代市场对精细化产品的规模化需求,首先利用立式磨出品的325~800目的产品,适应市场对普通重钙粉的需求,这样充分发挥了立式磨的规模化和节能优势;其次采用龙8娱乐最新网址分级设备对部分325~800目产品进行二次、三次分级,生产800~2500目的中高档精细粉,适应市场中高端需求,这样充分发挥了分级设备的精细分级和节能优势;对于分级下品采用湿法磨等设备进行精细研磨及功能化开发,生产2 500~6 500目的超微细功能性粉体,满足市场高端需求。这样即实现了重钙产业规模化产品精细化(功能化),又完善了产品结构。

       4 结语

       我国重钙产业及其装备技术的升级换代,推进了重钙产业规模化,产品系列化、专用化、功能化开发应用的发展进程。

       “十二五”期间,借助“大力发展节能、环保型重质碳酸钙产业,替代部分落后产能”的产业政策支持,分析解决重钙产业升级中出现的新问题、新现象,再凭借优良的矿产资源和升级换代的大型节能装备与先进工艺技术,我国重钙产业将迎来新一轮的发展升级契机。


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