“十二五”期间重质碳酸钙产业发展分析

2012-11-14秦广超崔啸宇张新江邓小林

中国非金属矿工业导刊 2012年6期

秦广超，崔啸宇，迟源，张新江，邓小林

（合肥水泥研究设计院，安徽合肥 230051）

世界重质碳酸钙(简称重钙)的生产能力在过去10年以年均增长率5%～8%的速度增长，中国重钙年均增长率约10%[1]。中国重钙生产能力增长虽快，但厂家多、单机生产能力小；产业规模化、产品精加工程度较低，难以满足中高端市场需求。其关键原因是加工装备与技术水平相对落后，深加工设备与技术有待进一步提升[2-3]。

1 非金属矿工业“十二五”发展规划

我国非金属矿工业“十二五”发展规划的基本原则包括：

(1)坚持保护性开发。严格执行国家产业政策和资源保护政策，合理开发利用非金属矿资源，提高资源利用效率。

(2)坚持突出重点。着重抓好经济社会发展急需、市场潜力大的重点矿种，扶持产业快速发展，带动非金属矿工业全面优化升级。

(3)坚持扶优扶强。引导优质要素向专业化、规模化的优势企业和产业基地集聚，促进集聚发展，提高产业集中度。

(4)坚持综合利用。注重低品位、共伴生资源综合利用，加强尾矿等资源梯级利用，积极发展循环经济。

“十二五”期间，碳酸钙产业结构调整的一项主要工作就是加大发展重质碳酸钙的力度，替代一部分轻质碳酸钙的落后产能。这样调整的优势在于：①促进重质碳酸钙企业产业升级——培养具有产业规模化、产品精细化的新兴重钙企业；②重质碳酸钙生产能耗和排放大大减少，将大幅提高国内碳酸钙企业的节能减排水平，提升企业效益和竞争力；③有助于优质矿产资源的合理有效利用，实现经济效益和社会效益的双赢。

我国非金属矿工业“十二五”发展规划和加大重钙产业规模化、产品精细化发展力度的指导思想，将有利于解决我国重钙资源开发利用过程中存在的问题、有利于提升我国重钙产业规模化及产品精细化发展程度。

2 重钙产业现状与发展

2.1 重钙资源现状与利用

重钙的主要矿物成分是方解石。我国是世界上优质方解石(大理石)的主要出产国之一，国内优质方解石资源主要分布在四川、广西、安徽、广东、湖南、湖北、江西、浙江、河南、辽宁、吉林、新疆、陕西和青海等地区。

目前国内重钙资源地普遍存在如下问题：①资源滥采行为严重，“小、散、乱”等问题；②资源粗放加工，深加工程度低，浪费严重；③优质原矿资源和低端产品或制品外运现象严重等。

因此，建议重钙企业抓住非金属矿工业“十二五”发展规划及碳酸钙产业发展调整的契机，结合产品的市场需求及原矿品位差异，合理利用原料，开发出满足下游行业应用特征的功能性重钙粉体，此举既能解决矿山开采造成的废料处理与污染问题，又实现了资源及产品附加值的提升，提高了企业经济效益。

2.2 重钙生产现状

重钙粉体产品的生产方法分为干法和湿法两种。干法加工的优势在于有利于实现产业规模化及一定程度的产品精细化；湿法加工的优势在于有利于实现较高程度的产品精细化、功能化[4]。

从实践来看，2500目以下的产品，一般以干法生产为宜；2500～6500目的产品，通常以湿法生产为宜。目前，世界上规模化企业干法加工多采用立式磨机或球磨机等加工装备与技术，而立式磨干法制粉的规模化、精细化效益更明显；而更进一步的产品精细化多采用湿法(或干法)研磨装备，结合改性装备及技术实现重钙产品的深加工。

2.2.1 加工装备与技术现状

干法工艺设备主要有雷蒙磨、高速机械冲击式粉碎机、气流磨、球磨机、振动磨、环辊磨机和立式磨等等，其中雷蒙磨主要加工200～500目的粉体产品，配置二次分级机可加工出1250目的产品，但是单机规模小；高速机械冲击式磨机、气流磨、振动磨主要用于加工800～1500目的产品，但是存在能耗高、生产能力小的问题，该类设备需结合产品市场需求做进一步改进，或针对市场需求生产具有一定功能的，符合下游应用行业小批量需求的特征粉体[5]。

客观地说，雷蒙磨、气流磨、振动磨等国产粉磨设备，在一定程度上、一定时期内满足了国内重钙产品加工的需求，实现了一定的经济效益。但是，随着产业现代化的发展，以上设备需进行技术革新来适应现代重钙产业规模化及产品精细化发展的市场需求。近年来，球磨机、环辊磨等设备也在一定程度上促进了我国重钙等非金属矿粉体行业的技术进步与发展，实现了一定程度上的产业规模化和产品精细化发展，而立式磨技术是近年来重钙加工发展的一个新技术，从实践来看，在达到产业规模化的前提下，具有高效节能的效果和适合重钙产品精细化发展的优势。

国家在“十二五”发展规划中明确要求：加快技术进步。研发关键技术，发挥骨干企业、科研院所的科技创新作用。在非金属矿资源地及产业集聚地建立专业化研发中心，着力突破非金属矿物制品关键制备及应用技术，开发适应下游产业需要的精细化产品；开发专用装备，即开发大型、高效、节能且保护非金属矿物结构，满足非金属矿开采和加工特殊要求的专业化设备和成套装备。

2.2.2 产业规模与产品结构现状

据统计，2011年中国重钙总产能约为1900万t，世界重钙总产能约为9300万t，中国占世界重钙总产能的20.43%。年均增长速度达到10%以上，而世界重钙年均增长速度维持在5%左右。近年来，中国重钙的产能增加的主要原因是：①作为填料和涂布材料的用量大幅增加，特别是造纸技术由酸性向中、碱性技术的发展；②塑料、橡胶、油漆、涂料、建材等工业部门的快速发展也带动重钙产业迅猛发展。

下游行业的规模化需求带动了重钙企业规模化程度的提升，但产品结构仍然不够理想，具体为：200～325目占50%，325～1250目占35%，1250目以上的约占15%，其中经过表面处理的只占到12%左右。由此可见，精细化、功能化产品严重短缺，产品结构不完善问题较为突出[6]。

目前中国碳酸钙加工企业近千家，从产业规模来看，其年生产能力均超过10万t；从产品结构角度来说，产品结构相对完善，同时可以生产一定程度的功能化、精细化产品。该类型企业数量只占总企业数的5%左右，而其产业规模占国内重钙企业的30%。再者，国内企业缺乏产业联盟合作发展之愿景，企业的规模化效应无法体现。

“十二五”发展规划中明确要求：推进结构调整，加快产品升级换代，推进非金属矿物精深加工，开发专用化、功能化品种；提高产业集中度，鼓励优势骨干大型企业集团通过联合重组等形式，整合上下游产业，延伸产业链，尽快做强做大。严格行业准入，淘汰资源消耗高、环境污染重、不符合安全生产要求的企业，促进产业集聚升级。

2.3 重钙市场应用与需求

重质碳酸钙作为节能减排、绿色环保的矿物材料，由于其特殊的物理化学性质，以及价格低、原料广、无毒性等特点而广泛地用于造纸、塑料、橡胶、油漆涂料、胶粘剂和密封剂以及建材等行业，特别是时下大力倡导低碳经济，碳酸钙的应用领域和消费量必将更加宽广和快速增长。

从市场应用来看，国内外下游企业对高端重钙产品的需求日益增长，重钙产品精细化、功能化发展问题显得迫切和必然，与发达国家相比，我国重钙应用目前还主要是初级产品，而重钙应用的真正价值是它的深加工产品，即超细、高纯、表面改性产品。当前国际上高端超细重钙的生产及应用主要集中在美国、西欧和日本等，而我国重钙普通产品剩余，专用产品少，满足不了世界市场及国内高端市场需求，造成大量高价进口超细重钙产品的局面。

由于世界经济的逐渐好转，造纸、塑料等碳酸钙主要消费行业开始复苏。在过去的20年里，造纸业使用重钙已从1981年占总产量的9%增加到2005年的50%，以年增长率8%左右的速度增长。特别在亚洲，新的造纸厂多采用高亮度的无木纸浆造纸，需要重钙做高亮度的涂布料。重钙用于造纸涂布，可使纸张亮度好、涂布均匀、摩擦度低等。

综上所述，预计世界碳酸钙市场的需求将继续增长，对来自中国生产的低附加值碳酸钙的需求仍然看好，对高档产品的需求殷切，国际市场价格将保持在目前的价位上略有上扬。

在“十二五”期间，中国碳酸钙生产厂家应该自律，不再低价竞销低附加值的低档产品，研发高附加值产品以替代进口，综合考虑通货膨胀因素、劳动力和运输成本的增加，中国重质碳酸钙的市场价格将会进一步上扬，缩短与世界市场碳酸钙价格水平的差距。

2.4 重钙产业发展设想

根据重钙产业现状分析可见，目前我国重钙产业发展急需解决以下问题：①单套装置生产规模普遍偏小、企业规模小、产业规模化程度低；②加工装备技术及工艺与国际一流水平存在一定的差距，尤其是粉碎和分级设备，大型、高效、节能型装备与技术应用较少；③产品结构单一，高端精细化、功能化产品严重缺乏，应用开发也相对滞后；④高能耗、高污染等问题突出[7]。

在非金属矿工业“十二五”发展规划中明确提出了碳酸钙产业发展方向：①重点提高行业集约化程度，提高装备水平，降低单位产品能耗；②支持安徽池州、浙江长兴、四川宝兴等资源条件好的地区建设碳酸钙加工基地，发展系列化超细、改性碳酸钙功能填料。

深入分析我国重钙产业发展现存的问题，结合非金属矿工业“十二五”发展规划及有关专家的意见，对重钙产业发展提出以下设想。

(1)在产业发展方面，做到“六要”。

一要合理布局。围绕下游使用行业的产业集中度较高的地区布点建厂，同时企业分布不能过于集中，销售半径最好控制在500km以内，尽可能减少运输费用。

二要上规模。对下游用户来说，大型企业的产品质量、供货能力、售后服务均有保障，企业大型化是重钙产业的发展趋势。重钙产业的整合目的是全面提升企业及产业竞争力。

三要靠近资源地。新建项目选址最好靠近资源丰富且易开采的地区，以及劳动力成本较低、环境容量较大的地区，以便最大限度地降低成本，增强企业竞争力。

四要采用先进工艺技术。企业在选择工艺技术时，一定要多调查比较，选择那些技术先进且实用，能耗低、环境友好的工艺技术与设备，来保障企业的长期效益和竞争力。

五要严格项目审批。各地在批建碳酸钙项目时，一定要从严审批，切忌四处布点、搞重复建设。

六要多生产适销对路的产品。碳酸钙粉体的最大优势，是其良好的填充性和低廉的价格。除特殊产业外，微粒碳酸钙、微粉碳酸钙和微细碳酸钙的细度已经完全可以满足塑料加工、橡胶、电线电缆、涂料、煤化工、饲料添加剂等领域的要求，无需加工成纳米级碳酸钙。

(2)在产品及其加工技术发展方面，做到“一提升、二开发”。

重钙现有加工装备与技术水平的提升。针对2500目以下重钙现有加工技术中较普遍存在的产品粒度分布宽泛、团聚现象严重、生产过程能耗较高等共性问题开展研究，找出相应的解决办法。

重钙深加工技术研究开发。开展超细重钙、高纯重钙、活性重钙等的工程技术研究开发，并以重钙深加工产品的系列化、精细化、专门化等为目标，开展与之相匹配的深加工技术的研究开发等。

重钙深加工产品应用技术研究开发。在开展重钙产品在传统应用领域研究开发的同时，开展优质重钙在玩具塑料、电器塑料、牙膏、食用包装纸等方面的应用研究开发，进一步开展重钙在高级建材、装饰品、医用材料、生物传导、光电材料等新领域中的应用开发，并探索其作为吸附剂、抑制剂等在环境保护领域中的应用研究开发等。

3 大型节能装备与先进工艺示范工程

3.1 示范性工程要求与产业发展

我国非金属矿工业“十二五”发展规划中，关于示范性工程有如下简述。

(1)关键技术装备开发工程。

工程目标：掌握核心制备技术，开发节能型专业装备，建设产业化示范生产线。主要内容：以研发能力强的企业、科研院所为主导，以示范项目为支撑，选择优势非金属矿种，开发深加工关键技术及装备，在重点企业或专业基地建设精细化、高水平非金属矿及加工制品产业化示范生产线。

(2)高端产品发展工程。

工程目标：以战略性新兴产业需求为牵引，加快发展高性能非金属矿制品，培育新的增长点。主要内容：以大企业为主导，采用产业联盟等形式，鼓励下游产业向非金属矿物领域延伸整合。

(3)绿色安全示范基地工程。

工程目标：推进尾矿综合利用和绿色产品开发，构建和谐示范区。主要内容：选择典型矿区或生产基地，推广使用先进技术，优化矿山开采，开展废弃物资源化应用开发。加强尾矿治理，加大选矿尾矿的综合利用与产业化开发，开发生态环保节能新产品，发展循环经济，着力节能减排，推动以资源节约型、环境友好型为特征的绿色安全示范基地建设。

近年来，国内科研院所及相关企业在探索非金属矿产业规模化和产品精细化发展之路时，目光开始转向高效、节能型的装备与技术，例如立式磨或球磨机装备及其配套技术。实践也逐渐证明，该类装备与技术可以作为实现重钙产业规模化和产品精细化发展的有效途径。

3.2 立式磨工艺

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超细加工技术的主要进展之一，符合国家节能减排工作的要求。

立式磨和球磨是两种不同的技术路线。首先，立式磨是采用碾压、剪切原理，达到粒度要求的颗粒能及时随气流带走，从而避免了过研磨情况，达到节能目的。其次，立式磨集细碎、粉磨、烘干(如果需要)、分级、输送功能于一身，工作效率较高，节能效果显著。再者，根据立式磨的粉碎原理，可以满足生产微观结构形态破坏性小、污染小的产品生产。立式磨的最大特点是电耗方面优于球磨，较球磨机工艺，可节电25%左右，同时其加工产品流动性好、粒度分布更合理。

国内超细立式磨目前的技术现状是可以大规模一次性生产325～1000目产品，但技术仍需改进。从节能、规模化及一定程度的精细化生产重钙微粉的角度看，立式磨+二次分级工艺较为适宜于600～2500目超细重钙粉体的规模化生产，其最明显的优势在于节能。但是该工艺仍然存在二次分级下品如何处理及2500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，提出以下立式磨+二次分级与湿法磨组合工艺，流程如下图所示。

为了适应现代市场对精细化产品的需求，首先利用立式磨生产的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；其次采用超细分级设备对部分325～800目产品进行二次或三次分级，生产1000～2500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。对于分级下品则采用湿法磨等设备进行精细研磨，生产2500～6500目的超微精细粉体，满足高端需求。这样即实现了重钙产业规模化及产品精细化，又完善了产品结构。