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我國重質碳酸鈣產業發展及其粉體裝備技術升級

添加時間:2018年05月20日   【字體大小: 】 關注:705

  1 產能升級

  20世紀80年代初,中國重鈣產業開始從浙江建德、富陽起步,然后擴展到安徽、四川、廣東、廣西、湖北、江西等地。全國重鈣產能從1985年的約20萬t,到1995年的100萬t、2000年的400萬t、2006年突破1 000萬t、2009年逼近1 500萬t,而Roskill報道,2009年世界重鈣產能剛剛接近9 000萬t。據全國重鈣產地產能實地調查,2011年度中國重鈣總產能約2 000萬t,而當年世界重鈣總產能約為9 300萬t,中國約占當年世界重鈣總產能的21.5%。

  產能升級的主要原因:①重鈣是典型的節能、綠色環保型礦物材料,用途極其廣泛;②在造紙業中,使用碳酸鈣作為填料和涂布材料的用量大幅增加;③塑料橡膠、油漆涂料、建筑材料等工業部門發展快速的緣故。產能升級的保障:中國是世界上出產優質方解石(或大理石)的五大國之一。產能升級過程中也帶來了以下問題:①礦產資源開發與保護統籌不足,資源浪費和破壞現象嚴重,部分優質礦源過度無序開采;②企業“小而散”,產業集中度低,規模效應差;③行業整體技術水平低,深加工及應用技術與國外還存在一定的差距;④行業管理體系不健全,運行監測體系亟待加強。

  2 產品升級

  產品升級的組成要素:產品結構、產品精細化程度和產品功能化開發,產品結構如樹干、產品精細化如樹枝、產品功能化如樹葉,中國這棵重鈣產品“樹”正逐漸發育走向成熟。

  (1) 產品結構逐步完善:重鈣產業起步到20世紀9 0年代初,產品品種主要以“雙飛粉”(2 0 0目)、“三飛粉”(325目)、600目以下產品為主;90年代后,隨著分級機的應用,市場上逐漸出現了600~800目、800~1 500目的產品;本世紀初,隨著分級機技術的進步,市場上逐漸出現了1 250~2 500目的產品;同時,濕法工藝開始普及,并可以生產2 500目及其以上的超細重重質碳酸鈣,濕法產品通常2μm含量達到60%~95%。從此重質碳酸鈣粉體產品結構進人迅速完善的時期,逐漸形成金字塔形的產品結構比例。

  (2) 產品精細化程度大大提升:隨著超細研磨裝備與分級機技術的普及并應用,不僅完善了重鈣產品結構,也提升了重鈣產品精細化程度,從而改變了國內普通產品剩余、高檔產品短缺,在市場上缺乏競爭力的局面。同時,先進的精細化加工工藝也加速了產品精細化程度的提升。

  有必要說明一點,精細化并不是單一的粒度超細化,再者重鈣并不是只強調粒度指標的粉體材料,作為一種工業中間體,其應用性能是最需要考慮的要素,過分追求顆粒度指標而忽視粉體材料的應用性能是不可取的。精細化是一種有針對性的功能性重鈣粉體生產過程。

  (3) 產品功能化有待進一步開發:下游應用行業的功能化需求促進了重鈣產品的功能化開發,也為產品功能化開發指明了方向。功能化重鈣產品按用途可分為造紙、塑料、橡膠、涂料、牙膏、醫藥、飼料添加劑、食用等產品,而每種專用產品還可細化,如塑料專用鈣還可分為PVC專用鈣、PE專用鈣、PP專用鈣等,其專用產品取決于碳酸鈣粒度、晶型及表面改性劑種類等。

  碳酸鈣產品的用途首先要滿足不同用戶的粒度及晶型的要求,但同一粒度及晶型的情況,由于表面改性劑的不同,其用途也不同,效果相差很大,經濟價值也有較大的懸殊。例如普通鈣同牙膏級鈣從粒徑及晶型上看基本相同,但因原料品味差異大、處理工藝不同,單位價格相差6~8倍。

  在產品功能化開發過程中要做到三點:①選擇合適的原料;②生產粒度分布合理的產品,并保證分散性好;③進行適度表面處理,達到專用化及功能化。表面處理的一個指標就是活化度,切記不要過分追求活化度指標。

  3 裝備與工藝優化組合

  在探討裝備與工藝優化之前,先來解釋一個問題即不同地區生產的產品之所以品質不同,有以下三個方面的原因:一是礦石的質量,臺灣的礦石質量確實優于國內某些地區;二是加工裝備先進與否,臺灣多采用立式磨、濕法磨及分級機等性能先進的裝備;三是加工工藝方式,基本采用立式磨+二次(或三次)分級工藝,結合濕法磨及精細化、改性組合深加工工藝。

  再者,Omya、Imerys等世界著名碳酸鈣公司一直保持其產業規模化和產品系列化、精細化的主要原因有:首先是采用的研磨及精細分級裝備技術領先;其次是系統設備選型合理、工藝技術組合創新;其三是先進的自動控制系統,確保了系統穩定生產和產品質量穩定。

  因此,要實現中國重鈣產業規模化和產品精細化深入發展,國內重鈣企業有必要借鑒臺灣企業、Omya、Imerys等世界著名碳酸鈣公司的成功經驗,采用高效節能大型裝備與先進的生產工藝技術,例如其規模化生產基本上是利用立式磨或球磨機等大型干法研磨裝備技術與超細分級機組合,而產品精細化采用大型濕法/干法裝備技術、改性裝備與超細分級機等成套深加工技術完成。

  3.1 加工裝備的選擇

  從實踐應用來看,單臺/套裝備一般都能適應某一區間產品的生產,很難實現所有產品的經濟生產,因此在裝備的選擇過程中應該結合周邊市場需求,確立主機設備及其工藝方案,原則上要求:①主機設備選型能夠滿足當地產業技術的先進性;②主機設備選型和工藝方案是否滿足節能環保的要求;③能否滿足與深加工裝備技術的有效銜接,形成裝備與工藝組合系統,完成重鈣粉體產品系列化、規模化、功能化生產。

  從未來重鈣粉體的市場應用來看,多臺套裝備與技術優化組合工藝將是規模化、功能化重鈣企業的主要路線。

  3.2 干濕法工藝的選擇

  干法工藝的優勢:有利于實現產業規模化及一定程度的產品精細化;濕法加工的優勢:有利于實現較高程度的產品精細化。從實踐來看,1 500目以下的產品,一般以干法生產為主;1 500~2 500目產品可以采用干法工藝,也可以采用濕法工藝生產,應用中需有針對性的合理搭配兩種工藝產品配比;2 500~6 500目產品,通常以濕法生產為宜。根據干濕法工藝的優勢分析可見,產品需求是裝備及其工藝選擇的根本所在。

  3.3 立式磨+二次(三次)分級與濕法磨工藝組合

  立式磨或立式磨+二次分級、三次分級工藝作為非金屬礦粉體干法超細加工技術的主要進展之一,該工藝較為適宜于600~2 500目超細重鈣粉體的規模化生產,其最明顯的優勢在于節能。但是該工藝也存在二次分級下品如何處理及2 500目以上功能化、超微細化產品如何實現的問題。因此在實踐過程中,提出立式磨+二次分級+三次分級與濕法磨組合工藝。

  該工藝可以適應現代市場對精細化產品的規模化需求,首先利用立式磨出品的325~800目的產品,適應市場對普通重鈣粉的需求,這樣充分發揮了立式磨的規模化和節能優勢;其次采用超細分級設備對部分325~800目產品進行二次、三次分級,生產800~2500目的中高檔精細粉,適應市場中高端需求,這樣充分發揮了分級設備的精細分級和節能優勢;對于分級下品采用濕法磨等設備進行精細研磨及功能化開發,生產2 500~6 500目的超微細功能性粉體,滿足市場高端需求。這樣即實現了重鈣產業規模化產品精細化(功能化),又完善了產品結構。

  4 結語

  我國重鈣產業及其裝備技術的升級換代,推進了重鈣產業規模化,產品系列化、專用化、功能化開發應用的發展進程。

  “十二五”期間,借助“大力發展節能、環保型重質碳酸鈣產業,替代部分落后產能”的產業政策支持,分析解決重鈣產業升級中出現的新問題、新現象,再憑借優良的礦產資源和升級換代的大型節能裝備與先進工藝技術,我國重鈣產業將迎來新一輪的發展升級契機。

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