我国滑石粉能耗状况分析及控制建议

侯彩红，张红林，侯立兵，陈向波，郑长文

(1.咸阳非金属矿研究设计院有限公司，陕西 咸阳 712021；2.桂林桂广滑石开发有限公司，广西 桂林 541199)

2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会上首次提出了碳达峰、碳中和目标[1]，强调要把碳达峰碳中和纳入生态文明建设整体布局。实现碳达峰碳中和，是对当前国内工业领域的一场生产效率再变革，对于滑石粉企业而言，则是实现绿色发展下的生产技术创新。

本文重点从能源消耗方面阐述了我国滑石行业的现状，通过对15家滑石粉生产企业的能源消耗进行调查统计和分析，为了便于滑石粉生产企业自查能耗，根据统计数据，归纳总结出滑石粉单位产品综合能耗限额的等级及计算公式，最后通过不同粒度的能耗对比分析，给出了节能降耗的建议：为了达到节能的效果，滑石生产企业可以根据加工滑石粉粒径的大小有针对性的选择雷蒙磨、冲击磨、环辊磨、立磨、气流磨等磨粉设备进行磨粉。其中，雷蒙磨适合生产粒径较大的滑石粉，而气流磨适合生产粒径较小的滑石粉。

1 滑石行业基本状况和存在的问题

1.1 滑石行业基本状况

我国滑石资源分布广，但相对集中。全国已有15个省发现有不同储量和品级的滑石，储量较大矿床分布于辽宁、山东、广西、江西、青海五省，占全国滑石储量的90%以上[2]。滑石质软、滑腻，具有较高的电绝缘性、隔热性、高熔点和对油类有较强的吸附性，广泛应用于造纸、化工、医药食品、橡胶、陶瓷、油漆、化妆品、工程塑料等行业[3]。滑石粉作为填料可降低产品成本，也可降低高分子有机物等对环境的污染[4]。

“十三五”期间，我国滑石工业在安全、环保、资源综合利用等方面提升幅度较大，为“十四五”和今后长期可持续发展奠定了坚实基础[5]。据不完全统计，2020年，我国滑石出口量约58.0万t，其中块状滑石出口量11.34万t，滑石粉出口量46.69万t；2020年，我国滑石进口量约7.4万t，其中，块状滑石进口量2.05万t，滑石粉进口量5.35万t。2021年出口数量已经恢复到疫情前的水平，2022年预计会保持2021年的数量水平。2021年进口数量较疫情前减少25.5%，2022年进口有望恢复增长。我国是世界最大的滑石生产国、消费国和出口国，我国的滑石出口到日本、美国、泰国、荷兰、意大利、韩国、比利时等68个国家和地区[6]。

1.2 滑石行业存在的问题

(1)企业规模小。

滑石企业的规模普遍偏小，“小而全”、“小作坊”式滑石企业仍然存在，且产业集中度低[7]。

(2)加工技术落后。

我国的滑石矿深加工技术及设备有待进一步提高，主要表现在技术自动控制水平低，一些超细粉碎工艺设备及生产线基本上依赖人工经验操作或控制，产品质量不稳定[8]。滑石粉产品生产工艺流程见图1。通过对企业各个工序中消耗能源的分析，不仅可以掌握每个工序消耗能源的占比，也可以帮助企业发现有降低能耗的潜力工序，帮助企业进一步明确技术更新关键工序、关键设备等。

图1 滑石产品生产工艺流程

(3)单位产品能耗较高。

长期以来，非金属矿专用加工装备缺乏系统研究，多采用金属矿山的采选加工装备，使得相当多的非金属矿产品破碎、研磨效率低，过粉碎严重，设备处理量小[9]。虽然装备制造企业不少，但大多规模较小，工艺配套技术较低，缺少能参与国际竞争的集工艺设计、设备制造、工程建设的大型企业。其次，分级设备(尤其是干式分级设备)还存在着单机处理能力低、分级细度和精度低的问题[10]。目前，气流磨是最主要的超细粉碎设备之一，适用于产品粒度细、粒径要求高和附加值较大的非金属矿产品加工，但国产气流磨缺少小时产量达数吨以上的大型设备，从而造成单位产品能耗比较高[11]。为实现碳达峰与碳中和，应加快产业结构调整，探索低消耗、低排放、高效率的制造工艺和高效回收余热资源，为滑石企业节能降耗。

2 滑石企业能耗现状和数据分析

2.1 滑石企业能耗现状

据研究，滑石粉的产品种类和用途与粒径相关，如塑料用滑石粉、橡胶用滑石粉、涂料用滑石粉、油漆用滑石粉的普遍粒径在3～74µm，根据GB/T 15341-2012《滑石》[12]和GB/T 15342-2012《滑石粉》[13]标准中滑石和滑石粉的产品分类，结合加工厂生产实际情况，单位滑石粉产品综合能耗粒度分为：粒度≥74µm、74µm＞粒度≥38µm、38µm＞粒度≥19µm、19µm＞粒度≥10µm、10µm＞粒度≥5µm、粒度＜5µm六种。目前, 滑石粉的粉碎加工根据产品的粒度大小大体分为：破碎(产物粒度35～lmm)、磨矿或磨粉(产物粒度1 000～10µm)及超细粉碎或超细磨(产物粒度10～0.1µm)3个层次。每一层次还可以细分为几个不同的作业段，如破碎可以分为粗破碎、细破碎；磨矿可以分为粗磨(830～75µm)和细磨(≥45µm)。各个不同粉碎和分级层次所应用的设备不同[14]。

调研滑石粉生产企业21家，由于6家生产企业能耗数据离散性较大，且数据可信度较差，为取得有效合理的滑石粉生产能耗水平，最终对所采用的数据进行了预筛选，剔除了概率极低的能耗数据，以获得合理的能耗数据范围，最终统计结果为15家生产企业的数据(表1)。

表1 滑石粉单位产品能源消耗调研数据汇总

2.2 滑石企业能耗数据分析

(1)生产粒度≥74µm滑石粉：国内15家滑石粉企业能源消耗主要集中在5.5～7.0kgce/t，其中，15家单位产品能源消耗≤7.0kgce/t，占比达71.43%；10家单位产品能源消耗≤6.5kgce/t，占比达47.62%；5家单位产品能源消耗≤6.0kgce/t，占比达23.81%。据统计，大多数滑石企业采用雷蒙磨进行磨粉。

(2)生产74µm＞粒度≥38µm滑石粉：国内15家滑石企业能源消耗主要集中在12～13.5kgce/t，其中，15家单位产品能源消耗≤13.5kgce/t，占比达71.43%；11家单位产品能源消耗≤13kgce/t，占比达52.38%；6家单位产品能源消耗≤12.5kgce/t，占比达28.57%。据统计，大多数滑石企业采用雷蒙磨设备进行磨粉。

(3)生产 38µm ＞粒度 ≥ 19µm 滑石 粉：国内15家滑石粉企业能源消耗主要集中在15～17kgce/t，其中，15家单位产品能源消耗≤17kgce/t，占比达71.43%；10家单位产品能源消耗≤16.5kgce/t，占比达47.62%；5家单位产品能源消耗≤16kgce/t，占比达23.81%。据统计，大多数滑石企业采用冲击磨或立磨进行磨粉。

(4)生产19µm＞粒度≥10µm滑石粉：15家滑石粉企业能源消耗主要集中在19～21kgce/t，其中，15家单位产品能源消耗≤21kgce/t，占比达71.43%；10家单位产品能源消耗≤20.5kgce/t，占比达47.62%；5家单位产品能源消耗≤20kgce/t，占比达23.81%。据统计，大多数滑石企业采用冲击磨、环辊磨或立磨、气流磨进行磨粉。

(5)生产10µm＞粒度≥5µm滑石粉：15家滑石粉企业能源消耗主要集中在110～160kgce/t，其中，15家单位产品能源消耗≤160kgce/t，占比达71.43%；10家单位产品能源消耗≤140kgce/t，占比达47.62%；5家单位产品能源消耗≤120kgce/t，占比达23.81%；据统计，大多数滑石企业采用立磨或气流磨进行磨粉。

(6)生产粒度＜5µm滑石粉：15家滑石粉企业能源消耗主要集中在180～210kgce/t，其中，15家单位产品能源消耗≤210kgce/t，占比达71.43%；10家单位产品能源消耗≤195kgce/t，占比达47.62%；5家单位产品能源消耗≤180kgce/t，占比达23.81%。据统计，大多数滑石企业采用气流磨进行磨粉。

3 滑石企业综合能耗限额等级和单位产品能耗计算

3.1 滑石企业综合能耗限额等级

依据2013年颁布的GB/T 12723《单位产品能源消耗限额编制通则》[15]的规定，按80%企业能达到的水平确定综合能耗限定值。以粒度≥74µm为例，71.43%的企业所能达到的水平确定现有滑石粉企业生产粒度≥74µm滑石粉单位产品能耗限定值，最终确定限定值为≤7.0kgce/t。由于在调研过程中发现能耗≤6.5kgce/t的几家企业能耗数据离散性不大，因此，以47.62%的企业所能达到的水平确定新建、改建和扩建滑石粉企业生产粒度≥74µm滑石粉单位产品能耗的准入值，最终确定准入值为≤6.5kgce/t。1级能耗指标的设置是为了突出企业生产技术的先进性，以23.81%的企业所能达到的水平确定滑石粉企业生产粒度≥74µm滑石粉单位产品能耗的1级水平，最终确定能耗1级为≤6.0kgce/t。根据数据综合分析，滑石粉单位产品综合能耗限额等级见表2。

生产滑石粉产品的现有企业，其单位产品能耗限定值应满足表2中3级要求；生产滑石粉产品的新建、改建和扩建企业，其单位产品能耗准入值应满足2级要求。

表2 滑石粉单位产品综合能耗限额等级

3.2 滑石粉单位产品能耗计算

从滑石粉单位产品能源消耗试验验证结果来看，每种粒径的等效系数差别不大，综合考虑，最终选择粒度≥74µm中1级的6.0就基准系数1，即P1为1.0；74µm＞粒度≥38µm的等效系数为2.1，即P2为2.1；38µm＞粒度≥19µm的等效系数为2.7，即P3为2.7；19µm＞粒度≥10µm的等效系数为3.3，即P4为3.3；10µm＞粒度≥5µm的等效系数为20，即P5为20；粒度＜5µm的等效系数为30.0，即P6为30.0。滑石粉单位产品综合能耗按如下公式计算：

式中：

e—报告期内滑石粉单位产品综合能耗(kgce/t)；

E—报告期内滑石粉生产总能耗(kgce)，按统计范围规定统计；

P1—报告期内生产的粒度≥74µm的符合GB/T 15342标准的合格滑石粉产品的产量(t)；

P2—报告期内生产的粒度＜74µm、≥38µm的符合GB/T 15342标准的合格滑石粉产品的产量(t)；

P3—报告期内生产的粒度＜38µm、≥19µm的符合GB/T 15342标准的合格滑石粉产品的产量(t)；

P4—报告期内生产的粒度＜19µm、≥10µm的符合GB/T 15342标准的合格滑石粉产品的产量(t)；

P5—报告期内生产的粒度＜10µm、≥5µm的符合GB/T 15342标准的合格滑石粉产品的产量(t)；

P6—报告期内生产的粒度＜5µm的符合GB/T 15342标准的合格滑石粉产品的产量(t)。

4 结论和建议

(1)滑石粉生产企业可根据产品不同粒径的等效系数，分别计算滑石粉单位产品综合能耗。

(2)滑石粉产品的现有生产企业，建议其单位产品能耗限定值应≤7.0kgce/t；滑石粉产品的新建、改建和扩建企业，建议其单位产品能耗准入值≤6.5kgce/t。

(3)若滑石企业生产粒度≥38µm滑石粉建议采用雷蒙磨进行磨粉；生产38µm＞粒度≥19µm滑石粉建议采用冲击磨或立磨进行磨粉；生产19µm＞粒度≥10µm滑石粉建议采用冲击磨、环辊磨或立磨、气流磨进行磨粉；生产10µm＞粒度≥5µm滑石粉建议采用立磨或气流磨进行磨粉；生产粒度＜5µm滑石粉建议采用气流磨进行磨粉。

(4)鼓励滑石加工企业加强节能技术创新和技术改造，采用高效的节能工艺、技术、设备(产品)，从而进一步提高滑石粉行业的整体水平。