延伸碳酸钙产业链提升附加值

延伸碳酸钙产业链——

提高产品附加值

何凌赢

碳酸钙产业是以石灰石为主要原料,经过机械破碎、粉磨后，形成干粉或湿粉等工序后，经过分级，形成符合不同粒度要求的产品，适合于造纸、塑料、橡胶、油墨、化学建材、密封材料、日化、食品、药品等诸多领域，所形成的碳酸钙产业链称之为碳酸钙产业。

最早1850年英国伯翰J & ESturge公司已开始用氯化钙和碳酸纳作为原料生产沉淀碳酸钙. 1909年日本白石恒二发明用石灰乳与二氧化碳反应生成沉淀碳酸钙. 1913年美国West Virginia and Paper Company(Weatvaco)采用石灰乳直接碳化的方法生产沉淀碳酸钙投入工业生产.

我国沉淀碳酸钙生产始于1931年.在上海大中华橡胶厂建立了生产碳酸钙工场-------大中华制钙厂

碳酸钙是一种无机化合物，是石灰岩石（简称石灰石）的主要成分，其分子式为CaCO3，相对分子质量为100.09。其中氧化钙（CaO）占56.03%，二氧化碳（CO2）占 43.97%。

目前国内碳酸钙行业从分散小规模向集中大规模高技术

方向发展，签于碳酸钙行业属于资源性强，同时相关产业的高成长性的特点。国内科研机构和高等院校在粉体研究方面正在积极探索和研究相关的应用技术，其主要方向有以下几方面：

1、向纳米碳酸钙方向发展：纳米碳酸钙是把碳酸钙功能从一般填充材料变为功能性材料的质的转换。

2、向超细钙和亚纳米钙方向发展：超细钙和亚纳米钙应用范围正在不断扩大，它可以既起到填充作用又可以部分改善产品的强度和其它性能。目前油墨、高档漆（如汽车漆等）主要使用此类产品。

3、表面处理技术和材料的改进：碳酸钙经表面处理可以提高其在产品中的比例，目前表面改性材料发展很快，特别是偶联剂的研制已对不同产品的使用形成针对性。采用推广塑料门窗是德国、美国、日本等国家的一项“节能国策”，在德国，塑料门窗市场占有率超过60%，美国超过50%，而中国年销量已超过100万吨，但市场占有率不到30%，具有巨大的市场发展空间。

采用得到国际认同的我国首创的超重力法技术生产增韧无机纳米材料，利用我国自行创制的无机/有机纳米复合技术，开发出无机纳米材料增韧增强的PVC纳米复合材料，经过成型加工生产出轻质超韧节能型纳米塑钢门窗，其产品关键性能指标双缺口冲击强度超过60kJ/m2（德国国家标准：40 kJ/m2，按DIN16830标准测试），而生产成本低于原非纳米复合材料体系。项目总体技术水平处于国际领先或先进水平，在无机纳米材料超大规模生

产方面处于国际领先水平。

从生产产品来看，市场前景广阔。一是应用范围广，碳酸钙根据不同档次、不同用途分为30多个品种，广泛应用于塑料、塑钢、橡胶、电缆、造纸、医药、食品、油漆、化工等10个多个领域。同时，随着绿色环保理念的倡导和纳米技术的不断成熟，碳酸钙产业市场空间必将进一步拓宽。二是用量需求大，根据全国碳酸钙协会统计资料显示，我国年生产各类碳酸钙3000万吨以上，其中轻钙1000万吨，生产量和用量位居世界第一。近两年来，全国碳酸钙用量以25%的速度递增，高、中档产品供不应求，需要大量进口。三是产品用途多，一方面，添加碳酸钙可改进制品性能。轻质碳酸钙产品能改变制品加工性能和机械性能，增加表面光滑和耐曲挠性；另一方面，增加碳酸钙填充量。可大幅降低制品成本。近年来，由于塑料、橡胶制品成本显著上升，提高轻钙的填充量可降低成本，提高效益。

从产业发展来看，产业大有可为。发展碳酸钙产业，一是有助于资源转化升值。经过初加工，原材料转化为碳酸钙，产品价值从50元/吨提升到900元/吨，资源优势可迅速转变为经济效益。二是有利于发挥辐射带动作用。开发以碳酸钙为原辅材料的塑料、橡胶油漆等下游产业具有得天独厚的条件，尤其是塑管件、塑钢、鞋底等塑料制品，轻钙添加量达15%以上，可大幅降低生产成本，提高经济效益，对吸引相关配套企业落户具有很强的吸引力。此外，随着轻钙主导产品及其塑料等配套产品快速发展，

也可带动采掘、运输、餐饮业的同步发展。

现在，随着重钙生产技术的提高，产品质量不可同日而语，可以光明正大提倡“轻重掺混”。这样做有什么好处？一是实现了节能减排，能耗和“三废”排放大大减少；二是改善了产品的粒径，更能满足用户要求；三是提高了产品白度，用户更欢迎；四是降低了产品吸油值，这样在塑料工业应用中可以减少增塑剂的用量，这是用户所希望的。因此，我们要进一步倡导“轻重并举”的方针，轻钙企业要上重钙生产线，要大力开发“轻重掺混”技术，从根本上提升碳酸钙行业节能减排水平。工艺上实行“轻重并举”，一是规范机械立窑生产工艺，全面推行自动布料、自动卸料密闭鼓风、窑前封闭，全方位减少粉尘排放。二是推广高效离心机装备，减少废水排放。三是规范灰乳精制工艺，石灰的利用率大大提高。特别是采用大陈化池，多层振动筛精制工艺，不仅降低了电耗，而且也消除了渣泥膏带来的污染。四是生产操作环境和各个排放口能密闭的全部密闭，安装脉冲布袋除尘器，煤炭进棚，料渣入仓，装料进池，出入车辆清洁，配备应急池，生产环境有了明显改善。五是推广余热利用，引用烟道气作干燥热源。六是对碳化、干燥尾气安装喷淋除尘。七是对厂区周边进行绿化。

目前，国外先进的重钙生产企业已实现产业规模化和精细化，基本上都是采用高效节能型的大型装备与先进工艺。例如，国外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

技术与超细分级机组合，而产品精细化基本上是采用大型湿法装备技术或超细分级机技术完成。而我国重钙生产企业与国外相比，仍存在一定的差距，主要表现在：一是企业规模小，产业规模化程度低；二是产品精加工程度低，精细化产品短缺，产品不能满足市场要求；三是加工装备与技术水平低，深加工设备与技术落后，主流设备还是雷蒙磨、气流磨、振动磨等落后设备，不少企业处于粗放式加工状态，粉尘污染严重。因此，我国重钙企业在技术装备、节能减排方面的发展空间巨大。大家知道,塑料都是

用石油或煤炭外加高电耗来生产的，对塑料加工行业来说，节约合成树脂消耗量就是最大的节能。而碳酸钙是塑料制品中的填料，在保证质量的前提下，增加碳酸钙用量就可大幅度减少合成树脂用量，达到节能的目的。目前根据塑料制品的不同用途，酸钙的添加比例最高可达到60％～70％。如河南省少林重型机器有限

公司针对我国重钙企业在技术装备、节能减排方面的发展空间，专项研制开发方解石SLVTM超细微粉磨机。该磨机集粉磨、选粉、烘干功能于一体。由于它与球磨、雷蒙磨等其他粉磨设备相比具有高效节能、粉磨效果高、磨耗小、烘干功能具备，产品粗细度调整方便、粒度均匀、化学成分容易控制、噪音低、粉尘少、

金属磨耗小、操作简单、易损件更换方便、系统工艺流程简单、占地面积小、综合经济效益好等优点。所以超细磨越来越得到粉体加工行业的重视，并在碳酸钙、石英、荧石、方解石、膨润土、电解石、滑石、高岭土、伊利石、磷矿石、石膏粉、锆英砂、氧

化锌、金属硅等项目已得到广泛应用。 SLVTM微粉超细磨机是消化吸收国外技术设计的新型设备，它通过带有压力的磨辊滚压在旋转磨盘上的物料（0～15mm）,进行碾磨达到相应的细度（325～3000目）。主要技术体现在磨辊、磨盘与物料的充分接触及分级系统的分级精密度。相同供矿条件和产品粒径细度条件下，产量是现有雷蒙磨机的三倍；相同供矿条件和产量要求下，细度超过三环中速磨粉机500目以上；相同供矿条件、细度、产量要求下，电耗是气流对撞粉碎机的50%。该机是目前科技含量最高、产量效率最强、节能降耗最明显的首选产品，超越了湿式搅拌磨机的细度指标。适用于冶金、化工、造纸、涂料、陶瓷、陶粒砂、氧化铝、耐火材料等非金属矿行业粉体材料的超细粉磨。SLVTM型微粉超细磨机的产品优点：

1、运行成本低：粉磨效率高、电耗低，和球磨机、雷蒙磨等其他粉磨设备相比减少了40-50%的耗电量。磨耗少、辊套、衬板用特殊材质，使用寿命长，减少了产品的金属污染，降低了运行成本，可装备有外部循环装置，能进一步降低电力消耗，提高产品精度。

2、建设费用低：微粉超细磨机和球磨系统相比占地面积可减少约50%，建设费用减少约70%，由于集破碎、干燥、粉磨、分级输送于一体，系统简单，因此建设费用低廉。

3、运行容易可靠：装备有自动控制装置，可实现远程控制，操作简单容易。装备有防止辊套和磨盘衬板之间直接接触装置和减震弹簧，不会出现破坏性剧烈震动。

4、维修方便：通过检修油缸滑动车架，辊套、耐磨内环在很短时间就能更换。

5、公害少：振动小噪音低，系统属负压运行，无粉尘外溢。

6、产品质量稳定：物料在磨内停留时间短，易于对产品粒

度及化学成分的检测和控制，本机带有高精度分级机，对325目至3000目产品进行分级，分级精度高，切割粒精准，产品质量

稳定。

7、保证外在加入铁含量比例最小化：内部接触面和分级机

叶轮、管道采用隔绝耐磨保护，磨环、磨辊采用超硬抗压耐磨材料，几乎没有外在铁。

整套方解石超细粉末系统最终产量21t/h，耗电40度/吨。该生产线是目前最节能，介质磨耗小，最终产品活性最高，科技自动化水平最高的微粉生产线。目前已广泛应用超细粉末的生产。

近年来我国碳酸钙工业快速发展，但耗能高、污染大的问题仍未解决，而且企业往往重生产改进轻应用研究，高附加值市场亟待开拓。如何通过技术升级来降低纳米碳酸钙生产成本和污染排放，如何发展绿色技术、提升企业竞争力？作者认为：首先要从炉窑改进入手，轻质碳酸钙生产主要能源消耗是白煤（焦）、烟煤（气）和电，能源消耗费用约占普通碳酸钙生产

成本的55%，在纳米碳酸钙生产成本中的比例平均超过65%。碳酸钙生产炉窑是关键。在轻质碳酸钙生产过程中，石灰石煅烧是产品质量和节能降耗的关键环节。它不仅关系到生石灰生产本工序的能耗指标，同时直接涉及到整个工艺过程能耗中心——碳化过程的能耗高低。目前国内相当多的企业仍采用砖混结构的立窑。土立窑虽然投资少，但能耗高，吨碳酸钙消耗白煤在180~200千克。对此，有的企业对土立窑实施了密闭鼓风增高缩径技术改造，收到了较好的效果，煤耗降低了30%。比较先进的企业采用了机械化程度较高、结构较为完善的钢壳立窑。专家指出，要做好石灰石煅烧工序的节能降耗工作，除了鼓励有条件的企业引进先进技术，消化吸收、改进发展外，当务之急是如何采取措施改进大多数企业混料窑的工艺条件和完善混料窑的机械结构，以较少的投资、较快的进度实现低消耗。此外，注重余热利用和进行节能改造也是行之有效的方法。

二要从表面改性入手，由于碳酸钙产品价格低廉又具有良好的补强性、抗冲击性使其性价比优势十分明显，成为塑料、橡胶、涂料等产业降低成本、提高产品竞争力的首选填料和辅料。但因产品分散性问题，在某些领域的应用受到了一定的限制。通过表面处理，提升分散性，进而拓展应用领域，应是一条较好的出路。现在碳酸钙企业大部分还在沿用最早的活性碳酸钙表面处理技术，用偶联剂与硬脂酸对轻质碳酸钙的表面进行活化。随着高新技术的发展，有个别的碳酸钙企业在改变原来加工活性碳酸钙的

配方，出现了复合改性的活性碳酸钙，可增加活性碳酸钙的填加量，降低活性碳酸钙使用企业的生产成本。活性碳酸钙是用表面活性剂进行表面活化的碳酸钙。用表面活性剂处理碳酸钙时。由于碳酸钙是无机物，它和表面活性剂的亲水基有很大的亲和力，它们之间进行类似化学键这样的化学结合，亲油基就定向于碳酸钙微粒的表面形成一层单分子膜。这就是活性碳酸钙生产的基本原理，这样处理过的填料已由亲水性变为亲油性，对树脂一类的有机物，有良好的亲和力。除一般应用外，碳酸钙造纸应用近年来进入人们的视野。碳酸钙纸是一种可塑性循环利用的新型纸膜，具有无毒、防水、防霉、抗虫蛀、不易破碎和可降解等特性。广泛用于各种包装、图书及书写行业。据相关数据显示，每吨碳酸钙纸产品可节省木材1.6立方米，整个生产过程无需用水，不产生废气、废水和废渣，单位能耗仅为传统造纸工艺的2/3，对于解决“白色污染”、保护生态环境、发展循环经济和构建和谐社会都将产生深远影响。

第三要走校企联合之路，技术方向明确了，该如何攻关呢？高校拥有包括人才和技术在内的大量科研资源，企业有实际的生产需要和较好的资金保障。就我国国情而言，校企联合无疑是促进碳酸钙产业发展的一条捷径。目前也已经有付诸实践的地区。广西壮族自治区碳资源十分丰富，但产业发展潜力尚未充分挖掘，还有很大的发展空间。为加快推进碳酸钙产业化发展，现任中共十八届中央委员，十二届全国政协副主席，曾是广西壮族自治区

主席马飚在一次碳酸钙产业专题工作会议上表示，要成立广西碳酸钙产业化工程院，以校企联办的方式，集中各方面科研力量，加大技术攻关。要引导企业成立碳酸钙研发中心，加大对重点企业的扶持。要开展碳酸钙资源勘探普查，摸清家底，分类整理。要鼓励多样化发展，深度延长碳酸钙产业链。

广西碳酸钙产业化工程院成立后将制定和实施产业重大技术决策和技术方案建设，规划技术发展路线和产品结构，实现技术创新目标，工艺技术和设备整改。将开展碳酸钙应用技术研究，立足于市场，为碳酸钙应用客户提供完善的技术解决方案，为稳定和提高碳酸钙产品的品质和产量，降低生产成本等方面发挥重要作用。工程院的建立有望成为我国碳酸钙行业校企联合攻关的典范。