（合肥水泥研究設計院/秦廣超，崔嘯宇，葉衛東，鄧小林）前言
近10年來(lái)，世界重質(zhì)碳酸鈣（簡(jiǎn)稱(chēng)重鈣，GCC）年生產(chǎn)能力迅速增長(cháng)。據Roskill報道， 2007年為7200萬(wàn)噸，其中我國重質(zhì)碳酸鈣達到了1190萬(wàn)噸；2009年重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)已經(jīng)接近9000萬(wàn)噸，其中我國約為1500萬(wàn)噸。產(chǎn)能增加的主要原因是，在造紙業(yè)中，重鈣作為填料和涂布材料的用量大幅增加，造紙技術(shù)也由酸性向中、堿性技術(shù)的過(guò)渡發(fā)展；再者，塑料、橡膠、油漆、涂料、建材等工業(yè)部門(mén)快速發(fā)展也帶動(dòng)重鈣產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。
在滿(mǎn)足下游應用行業(yè)規?；枨蟮倪^(guò)程中，重鈣生產(chǎn)企業(yè)漸漸認識到產(chǎn)品精細化的生產(chǎn)方式更是提高產(chǎn)品市場(chǎng)競爭力，實(shí)現企業(yè)經(jīng)濟效益的最佳途徑。產(chǎn)業(yè)規?；c產(chǎn)品精細化發(fā)展程度已成為衡量一個(gè)國家重鈣工業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一。
如何實(shí)現一個(gè)國家或地區重鈣產(chǎn)業(yè)規?；c產(chǎn)品精細化發(fā)展呢？
本文結合我院多年的重鈣生產(chǎn)實(shí)踐，從重鈣的資源現狀（原料）、生產(chǎn)工藝現狀、市場(chǎng)需求變化等，探討重鈣產(chǎn)業(yè)規?；c產(chǎn)品精細化發(fā)展的有效途徑。
1、資源現狀與利用
重質(zhì)碳酸鈣作為典型的節能、綠色環(huán)保型礦物材料，其用途極其廣泛，也是實(shí)現低碳經(jīng)濟社會(huì )的重要因素。我國是世界上出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)方解石的五大國之一，國內優(yōu)質(zhì)方解石資源主要分布在四川寶興縣/石棉縣、廣西賀州、安徽池州青陽(yáng)縣/宣城涇縣、廣東連州、福建、湖南張家界/來(lái)鳳縣、重慶、湖北五峰縣/黃石、江西永豐/宜春、浙江建德/衢州、河南南陽(yáng)、遼寧海城、吉林、陜西和青海等地。
由于資源分布地域差異，原礦品位也不盡相同，因此生產(chǎn)的重鈣產(chǎn)品用途及應用行業(yè)也有所區別。為了實(shí)現產(chǎn)品精細化生產(chǎn)、實(shí)現企業(yè)經(jīng)濟效益，建議重鈣企業(yè)根據其原料資源的特征，開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足下游使用行業(yè)應用的實(shí)用性特征或功能性重鈣粉體，實(shí)現資源或產(chǎn)品附加值的提升。
盡管我國方解石礦資源豐富，但是優(yōu)質(zhì)資源畢竟有限。在資源的開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，建議重鈣生產(chǎn)企業(yè)結合市場(chǎng)需求及原礦品位差異，盡量合理利用原料（如大塊料與邊角料、碎石料進(jìn)行合理搭配），這樣，既可以解決礦山開(kāi)采造成的資源浪費與污染，又可以實(shí)現企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化。
重鈣產(chǎn)業(yè)規?；c產(chǎn)品精細化的發(fā)展，將有利于解決我國方解石等資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中存在的：（1）資源濫采行為嚴重，“小、散、亂”問(wèn)題普遍存在；（2）資源粗放加工，未得到高附加值有效利用；（3）優(yōu)質(zhì)原礦資源和低端產(chǎn)品外運問(wèn)題突出等問(wèn)題。
2、生產(chǎn)現狀
2.1加工裝備與技術(shù)現狀
重質(zhì)碳酸鈣粉是以天然方解石、大理石、白云石或白堊為原料，經(jīng)機械設備粉磨和分級后達到一定細度的粉狀產(chǎn)品。生產(chǎn)方法有：干法和濕法。
國內干法工藝設備主要有雷蒙磨、高速機械沖擊式粉碎機、氣流磨、球磨機、振動(dòng)磨、環(huán)輥磨機和立式磨等等，其中雷蒙磨主要加工200-400目的粉體產(chǎn)品，配置分級機可加工出800目的產(chǎn)品，但是單機規模??；高速機械沖擊式磨機、氣流磨、振動(dòng)磨主要用于加工800-1500目產(chǎn)品的生產(chǎn)，但是存在能耗高、生產(chǎn)能力小的問(wèn)題，該類(lèi)設備需結合產(chǎn)品市場(chǎng)需求做進(jìn)一步改進(jìn)，或針對市場(chǎng)需求生產(chǎn)具有一定功能的，符合下游應用行業(yè)小批量需求的特征粉體。
我國的雷蒙磨、氣流磨、振動(dòng)磨等國產(chǎn)粉磨設備，在一定程度上、一定時(shí)期內滿(mǎn)足了國內重鈣產(chǎn)品加工的需求，實(shí)現了一定的經(jīng)濟效益。但是，隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)現代化的發(fā)展，以上設備需進(jìn)行技術(shù)革新來(lái)適應現代非礦產(chǎn)業(yè)規?；捌洚a(chǎn)品精細化發(fā)展的市場(chǎng)需求。近年來(lái)，球磨機、環(huán)輥磨等設備也在一定程度上促進(jìn)了我國非礦粉體行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，實(shí)現了一定程度上的產(chǎn)業(yè)規?；彤a(chǎn)品精細化發(fā)展。
干法加工的優(yōu)勢在于：有利于實(shí)現產(chǎn)業(yè)規?；耙欢ǔ潭鹊漠a(chǎn)品精細化；濕法加工的優(yōu)勢在于：有利于實(shí)現較高程度的產(chǎn)品精細化。從實(shí)踐來(lái)看，2500目以下的產(chǎn)品，一般以干法生產(chǎn)為宜；2500~6500目產(chǎn)品，通常以濕法生產(chǎn)為宜。
日本、德國、美國、加拿大等國一直保持重鈣產(chǎn)業(yè)規?；彤a(chǎn)品精細化領(lǐng)域世界先進(jìn)水平的主要原因：首先是其超細粉碎、研磨及精細分級等裝備技術(shù)領(lǐng)先；其二是系統設備合理選型及其工藝設計優(yōu)化組合；其三是先進(jìn)的系統工藝電氣控制系統，確保了系統穩定運行和產(chǎn)品質(zhì)量穩定。簡(jiǎn)而言之，實(shí)現產(chǎn)業(yè)規?；途毣緩交旧隙际遣捎酶咝Ч澞艽笮脱b備與先進(jìn)的生產(chǎn)工藝技術(shù)，例如其規?；a(chǎn)基本上是利用立式磨或球磨機等大型干法研磨裝備技術(shù)與超細分級機組合，而產(chǎn)品精細化基本上是采用大型濕法/干法裝備技術(shù)、改性裝備與超細分級機成套技術(shù)完成。
2.2 產(chǎn)業(yè)規模與產(chǎn)品結構現狀
從世界范圍來(lái)看，美國的超細重鈣年生產(chǎn)能力占各國之首，其次是西歐和日本，而我國近年來(lái)雖然也取得了令人鼓舞的成績(jì)，但與發(fā)達國家相比，還存在較大的差距。
據中國非礦協(xié)會(huì )碳酸鈣專(zhuān)業(yè)委員會(huì )統計，目前中國碳酸鈣加工企業(yè)近千家，其中具有一定規模的重質(zhì)碳酸鈣企業(yè)400余家，年產(chǎn)量 400萬(wàn)噸左右。從企業(yè)生產(chǎn)規?？?，生產(chǎn)能力3 萬(wàn)t/a 以下企業(yè)占50%，5 萬(wàn)t/a 以上企業(yè)不足10%，企業(yè)間沒(méi)有產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟合作發(fā)展之遠景，企業(yè)的規?；獰o(wú)法體現。如我國廠(chǎng)家多、規模小、產(chǎn)品質(zhì)量差；普通產(chǎn)品多，專(zhuān)用產(chǎn)品少；多數廠(chǎng)家設備陳舊，技術(shù)落后，自控水平差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩定。加之國內重質(zhì)碳酸鈣行業(yè)無(wú)序競爭等問(wèn)題的存在，使得我國重鈣企業(yè)生存和發(fā)展舉步維艱。
經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，國內重鈣產(chǎn)品品種也從最初的“雙飛粉”(200目 )、“三飛粉”（325目）發(fā)展到400～2500目等不同規格高檔超細重鈣粉，白度≥90 %，最高可以達到96-97%。從產(chǎn)品結構來(lái)看，200～325目占50％，325～1250目占35％，1250目以上的約占15％，其中經(jīng)過(guò)表面處理的只占到12％左右，明顯看出一半以上為粗粉制品，而精細功能化產(chǎn)品嚴重短缺，產(chǎn)品結構不完善問(wèn)題較為突出。
3、市場(chǎng)需求與原料選擇
重質(zhì)碳酸鈣作為節能減排、綠色環(huán)保的礦物材料，被廣泛用于塑料、造紙、涂料和橡膠等行業(yè)，其應用優(yōu)勢主要體現于：
1）節省石油資源和能源，對于建設節約型社會(huì )，實(shí)施可持續發(fā)展戰略具有重要意義；
2）重鈣類(lèi)非金屬礦粉體的應用具有環(huán)保特性；
3）降低制品原材料成本，提高制品的市場(chǎng)競爭力；
4）優(yōu)化、改善或者提高材料（特別是塑料、造紙）某些性能；
5）可賦予塑料材料新的功能，而這種功能或效果是直接使用高分子材料所不可能做到的。
從市場(chǎng)應用來(lái)看，美國的超細重鈣年消費量均占各國之首，其次是西歐和日本，而我國重鈣企業(yè)普通產(chǎn)品剩余，專(zhuān)用產(chǎn)品少，滿(mǎn)足不了世界市場(chǎng)及國內高端市場(chǎng)需求，造成花費大量外匯高價(jià)進(jìn)口超細重鈣等。
隨著(zhù)國內下游企業(yè)在高檔產(chǎn)品應用方面對高端重鈣產(chǎn)品需求的增長(cháng)，重鈣產(chǎn)品精細化、功能化發(fā)展問(wèn)題顯得迫切和必然，與發(fā)達國家相比，我國重鈣應用目前還主要是初級產(chǎn)品，而重鈣應用的真正價(jià)值是它的深加工產(chǎn)品，即超細、高純、表面改性產(chǎn)品。當前國際上高端超細重鈣的生產(chǎn)及應用主要集中在美國、西歐和日本等。
重鈣原料的選擇是實(shí)現重鈣產(chǎn)業(yè)規?；彤a(chǎn)品精細化發(fā)展的首要條件之一。在進(jìn)行重鈣精細化開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不僅需要注意白度、純度和細度要求，而且還要求對其粒度分布進(jìn)行生產(chǎn)研究，某些應用場(chǎng)合還對粉體的顆粒形態(tài)做出嚴格要求。因為重鈣粉體的純度、細度、粒度分布及顆粒形狀會(huì )對材料的性能或功能的發(fā)揮有很大影響。同時(shí)結合市場(chǎng)及重鈣加工設備與工藝條件，對原礦的晶型構造、白度、CaCO3、MgO、Fe2O3、Al2O3、鹽酸不溶物等技術(shù)指標進(jìn)行考察，目的是使原料物盡其用，生產(chǎn)符合市場(chǎng)需求的重鈣產(chǎn)品即可。即達到合理利用原礦資源，提高原礦和重鈣產(chǎn)品的附加值，實(shí)現重鈣產(chǎn)品精細化生產(chǎn)的目的。
4、重鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展幾點(diǎn)設想
由上述重鈣產(chǎn)業(yè)現狀可見(jiàn)，目前，我國重鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需解決以下問(wèn)題：（1）單套裝置生產(chǎn)規模普遍偏小、企業(yè)規模小、產(chǎn)業(yè)規?；潭鹊?；（2）加工裝備技術(shù)及工藝與國際一流水平存在一定的差距，尤其是粉碎和分級設備，大型、高效、節能型裝備與技術(shù)應用較少；（3）產(chǎn)品結構單一，高端精細化、功能化產(chǎn)品嚴重缺乏，應用開(kāi)發(fā)也相對滯后，（4）高能耗、高污染等問(wèn)題，造成全行業(yè)的經(jīng)濟效益低下。
因此，結合有關(guān)專(zhuān)家的意見(jiàn)，對重質(zhì)碳酸鈣行業(yè)發(fā)展提出以下設想。
在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，做到“六要”：
一要合理布局。圍繞下游使用行業(yè)的產(chǎn)業(yè)集中度較高的地區布點(diǎn)建廠(chǎng)，同時(shí)企業(yè)分布不能過(guò)于集中，銷(xiāo)售半徑最好控制在500千米以?xún)?，盡可能減少運輸費用；
二要上規模。對下游用戶(hù)來(lái)說(shuō)，大企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、供貨能力、售后服務(wù)均有保障。用戶(hù)更希望與這類(lèi)企業(yè)建立長(cháng)期的合作關(guān)系。因此，企業(yè)大型化是重鈣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。重鈣產(chǎn)業(yè)的整合目標是：在全國建成50-80個(gè)產(chǎn)能在30-50萬(wàn)噸的大型企業(yè)集團，全面提升企業(yè)及產(chǎn)業(yè)競爭力；
三要靠近資源地。新建項目選址最好靠近資源豐富且易開(kāi)采的地區，以及勞動(dòng)力成本較低、環(huán)境容量較大的地區，以便最大限度地降低成本，增強企業(yè)競爭力；
四要采用先進(jìn)工藝技術(shù)。目前我國重鈣工藝技術(shù)五花八門(mén)，能耗相差較大。因此，企業(yè)在選擇工藝技術(shù)時(shí)，一定要多調查比較，選擇那些技術(shù)先進(jìn)且實(shí)用，能耗低、環(huán)境友好的工藝技術(shù)與設備。否則，不僅會(huì )影響企業(yè)的效益和競爭力，還可能因能耗與污染物排放達不到越來(lái)越嚴格的節能減排與環(huán)保要求而遭到淘汰?？梢灶A測，能耗和環(huán)保問(wèn)題，將是今后重鈣企業(yè)做大做強必須首先解決的問(wèn)題；
五要嚴格項目審批。雖然方解石資源是我國最豐富的無(wú)機礦物資源之一，但碳酸鈣含量在95%以上的優(yōu)質(zhì)礦儲藏并不多，僅分布在四川、廣西、廣東、安徽等少數地區。因此，各地在批建碳酸鈣項目時(shí)，一定要從嚴審批，切忌四處布點(diǎn)，搞重復建設；
六要多生產(chǎn)適銷(xiāo)對路的產(chǎn)品。碳酸鈣粉體的最大優(yōu)勢，是其良好的填充性和低廉的價(jià)格。除特殊產(chǎn)業(yè)外，微粒碳酸鈣、微粉碳酸鈣和微細碳酸鈣的細度已經(jīng)完全可以滿(mǎn)足塑料加工、橡膠、電線(xiàn)電纜、涂料、煤化工、飼料添加劑等領(lǐng)域的要求，無(wú)需加工成納米級碳酸鈣。因為微粒越細，加工工藝越復雜，工序越多，能耗越高，企業(yè)生產(chǎn)成本越高。因此，碳酸鈣企業(yè)要摒棄前幾年熱炒納米概念的陋習，安心做好適銷(xiāo)對路的產(chǎn)品。這類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)含量高，特色鮮明，附加值高，既避免了同質(zhì)化競爭，又能獲得較好收益。
在產(chǎn)品及其加工技術(shù)發(fā)展方面做得“一提升、二開(kāi)發(fā)”：
重鈣現有加工裝備與技術(shù)水平的提升，即針對2500目以下重鈣現有加工技術(shù)中較普遍存在的產(chǎn)品粒度分布寬泛、團聚現象嚴重、生產(chǎn)過(guò)程能耗較高等共性問(wèn)題開(kāi)展研究，找出相應的解決辦法。
重鈣深加工技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，即開(kāi)展超細重鈣、高純重鈣、活性重鈣等的工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，并以重鈣深加工產(chǎn)品的系列化、精細化、專(zhuān)門(mén)化等為目標，開(kāi)展與之相匹配的深加工技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)等。
重鈣深加工產(chǎn)品應用技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，即在開(kāi)展重鈣產(chǎn)品在傳統應用領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的同時(shí)，開(kāi)展優(yōu)質(zhì)重鈣在玩具塑料、電器塑料、牙膏、食用包裝紙等方面的應用研究開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步開(kāi)展重鈣在高級建材、裝飾品、醫用材料、生物傳導、光電材料等新領(lǐng)域中的應用開(kāi)發(fā)，并探索其作為吸附劑、抑制劑等在環(huán)境保護領(lǐng)域中的應用研究開(kāi)發(fā)等。
5、節能型裝備與先進(jìn)加工工藝技術(shù)相結合
目前超細重鈣實(shí)現產(chǎn)業(yè)規?；彤a(chǎn)品精細化生產(chǎn)的主流工藝有兩種：一是立式磨+二次或三次分級、二是球磨機+一次或二次分級。
近年來(lái)，國內科研院所及相關(guān)企業(yè)在探索非礦產(chǎn)業(yè)規?；彤a(chǎn)品精細化發(fā)展之路時(shí)，目光開(kāi)始轉向高效、節能型的裝備與技術(shù)，例如立式磨或球磨機裝備及其配套技術(shù)，實(shí)踐也漸漸說(shuō)明，該類(lèi)裝備與技術(shù)可以作為實(shí)現重鈣產(chǎn)業(yè)規?；彤a(chǎn)品精細化發(fā)展的有效途徑。
5.1 球磨機工藝
目前，球磨+超細分級機的工藝路線(xiàn)比較成熟，球磨機的大型化中國處于國際先進(jìn)水平，超細分級裝備的大型化發(fā)展也比較成功，較國外相比差距較小。該工藝技術(shù)和裝備可以滿(mǎn)足非礦規模生產(chǎn)600-2500目產(chǎn)品的要求，對大于2500目以上產(chǎn)品的可以生產(chǎn)，但是噸產(chǎn)品能耗會(huì )很高，產(chǎn)品顆粒缺陷較濕法加工工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品多。
同時(shí)，球磨機配分級機的工藝路線(xiàn)因球磨機的研磨效率比較低，過(guò)研磨現象嚴重，所以造成粉磨電耗較高，這是其最大的弱點(diǎn)。
下面列舉安徽某公司球磨機+分級機生產(chǎn)線(xiàn)工藝流程，具體如圖1所示：
圖1 安徽某公司重鈣生產(chǎn)工藝流程示意圖
立式磨或立式磨+二次分級、三次分級工藝作為非礦粉體干法超細加工技術(shù)的主要進(jìn)展之一，符合國家節能減排工作的要求。
立式磨加二次、三次分級工藝在我國臺灣省、東南沿海及內地已經(jīng)得到推廣應用，也促進(jìn)了這些地區重鈣產(chǎn)品精細化發(fā)展。馬來(lái)西亞、印尼和日本等國家早在八十年代就普遍采用立式磨加二次、三次分級生產(chǎn)技術(shù)，而且立式磨在這些地區的應用領(lǐng)域涉及重鈣、白云石、葉臘石和重晶石等非礦行業(yè)。
立式磨和球磨是兩種不同的技術(shù)路線(xiàn)。首先，立式磨是采用碾壓、剪切原理，可以即時(shí)將達到粒度要求的顆粒隨氣流帶走，從而避免了球磨機的過(guò)研磨情況，從而達到了節能的目的。其次，立式磨集細碎、粉磨、烘干（如果需要）、分級、輸送功能于一身，工作效率較高，節能效果顯著(zhù)。再者，根據立式磨的粉碎原理，可以滿(mǎn)足生產(chǎn)微觀(guān)結構形態(tài)破壞性?。幢３衷系念w粒原有形貌）、污染?。ズ男。┑漠a(chǎn)品生產(chǎn)。立式磨的最大特點(diǎn)是電耗方面優(yōu)于球磨，較球磨機工藝，可節電25%左右，同時(shí)其加工產(chǎn)品流動(dòng)性好、粒度分布更合理。
國內超細立式磨目前的技術(shù)現狀是，可以大規模一次性生產(chǎn)325-1000目產(chǎn)品，但技術(shù)仍需改進(jìn)。從節能、規?；耙欢ǔ潭鹊木毣a(chǎn)重鈣微粉的角度看，立式磨+二次分級工藝完全可以適應600-2500目超細重鈣粉體的規?；a(chǎn)，其最明顯的優(yōu)勢在于節能。但是該工藝仍然存在二次分級下品如何處理及2500目以上功能化、超微細化產(chǎn)品如何實(shí)現的問(wèn)題。因此在實(shí)踐過(guò)程中，提出以下立式磨+二次分級與濕法磨組合工藝，流程如圖2所示：
圖2 立式磨工藝及其產(chǎn)品結構設計
6、結語(yǔ)
重鈣產(chǎn)業(yè)規?；c產(chǎn)品精細化加工的實(shí)現，必須借助于優(yōu)良的原礦資源和大型節能裝備與先進(jìn)工藝，做到合理選型和優(yōu)化工藝相結合，同時(shí)針對市場(chǎng)需求情況確定具體的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。
據中國無(wú)機鹽工業(yè)協(xié)會(huì )獲悉，“十二五”期間將推進(jìn)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)結構調整的一個(gè)措施，就是大力發(fā)展重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)，替代部分輕質(zhì)碳酸鈣的落后產(chǎn)能。國家政策的支持也預示著(zhù)重鈣產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)大跨越發(fā)展的春天。
同時(shí)看到，立式磨+二次分級+濕法磨的重鈣加工工藝作為近年來(lái)干法超細粉碎與精細加工技術(shù)的主要進(jìn)展之一，也是實(shí)現重鈣產(chǎn)業(yè)規?；彤a(chǎn)品精細化的有效途徑之一。
(廈門(mén)非金屬礦加工與應用技術(shù)交流會(huì ),發(fā)表于中國粉體技術(shù)雜志） |
