1 國際碳酸鈣市場(chǎng)
最近，全球工業(yè)分析公司（GIA）發(fā)布了全球碳酸鈣市場(chǎng)的綜合報告，碳酸鈣的全球市場(chǎng)預計在2015年之前由于造紙行業(yè)使用碳酸鈣的增加，將達到1.085億噸，主要增長(cháng)為沉淀碳酸鈣（PCC）和納米碳酸鈣。為滿(mǎn)足現有造紙廠(chǎng)不斷增長(cháng)的需求，從基于酸基方法技術(shù)轉換為堿基處理技術(shù)是影響市場(chǎng)增長(cháng)的關(guān)鍵因素。最近幾年在全球范圍內PCC消費的帶動(dòng)下，造紙廠(chǎng)和塑料行業(yè)在數量上逐漸增加，碳酸鈣產(chǎn)量也顯著(zhù)上升，預計亞洲將引領(lǐng)增長(cháng)。另一方面，重質(zhì)碳酸鈣（GCC）將繼續享受從造紙工業(yè)在紙張涂料的應用，以及填料應用。
對碳酸鈣新的市場(chǎng)研究報告指出，在世界范圍內，亞洲-環(huán)太平洋地區是碳酸鈣的最大區域市場(chǎng)。在市場(chǎng)未來(lái)的增長(cháng)，預期由區域市場(chǎng)，如亞太，拉美和中東所驅動(dòng)。拉美市場(chǎng)的碳酸鈣預計后期有3.6％的年增長(cháng)率。 造紙工業(yè)構成的最大市場(chǎng)為GCC，其次是塑料工業(yè)。 GCC繼續享受造紙工業(yè)的需求和在涂料以及填料中的應用。GCC與沉淀碳酸鈣（PCC）和高嶺土競爭不僅存在于造紙工業(yè)中，也在存在于涂料應用中。然而，通過(guò)GCC在高速造紙機上應用，以其高品質(zhì)的性能所賦予的亮度使其優(yōu)于高嶺土。越來(lái)越多地使用GCC作為功能性添加劑和加工助劑，除了作為填料使用外，預期用于許多精細研磨的碳酸鈣的需求會(huì )大大增加。在塑料工業(yè)中，水合氧化鋁和滑石是在更苛刻的應用中優(yōu)選的礦物質(zhì)，GCC也是最常用的填料。在亞洲消費量可能大幅增加，而北美和歐洲將緩慢增長(cháng)。在拉丁美洲，產(chǎn)業(yè)缺少原材料的供應，需求很可能由進(jìn)口石灰石來(lái)維持。
沉淀碳酸鈣(PCC)的全球消費主要集中在亞洲。其他主要地區包括歐洲和北美，分別放置在遠遠的第二位和第三位。向前展望，預計亞洲將引領(lǐng)增長(cháng)，在全球范圍內PCC消費的帶動(dòng)下顯著(zhù)上升，在亞洲，最大的產(chǎn)能總數的70％以上集中在中國。同時(shí)，在歐洲和北美PCC消費預期低迷，主要是由于造紙廠(chǎng)倒閉，需求急劇下降，且由于經(jīng)濟衰退，加劇國內生產(chǎn)商之間競爭的結果。造紙行業(yè)代表世界上最大的PCC終端使用行業(yè)。
2 北美碳酸鈣市場(chǎng)
2.1 國際市場(chǎng)對重鈣（GCC）和輕鈣(PCC)的需求和價(jià)格
國際市場(chǎng)以研磨重鈣（GCC）為主，而輕鈣（PCC）雖然不如重鈣用量大，但是品種較多，從納米鈣到普通鈣，從造紙專(zhuān)用鈣到塑料、橡膠專(zhuān)用鈣應有盡有。除了超細研磨重鈣的價(jià)格比較高之外，普通重鈣價(jià)格都非常低。輕鈣的價(jià)格遠遠高于普通重鈣，輕鈣價(jià)格是重鈣價(jià)格的4-10倍左右。重鈣價(jià)格一般100美元/噸左右，折合人民幣600元/噸左右，輕鈣500美元/噸左右，折合人民幣3000元/噸，遠遠高于國內同類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格。
2012 國際市場(chǎng)填料和顏料用量（MT）
| GCC |
75 |
| PCC |
14 |
| 高齡土 |
10 |
| 其它 |
2 |
GCC，PCC和高嶺土價(jià)格比較，2012年9月（美元/噸）
GCC 英國 涂層 精致品位 出廠(chǎng)價(jià) 103
GCC 英國 無(wú)涂層 出廠(chǎng)價(jià) 75
GCC 美國 粗50-22 μm 離岸 26
GCC 美國 中等22-10μm FOB 105
GCC 美國 3μm的 未經(jīng)處理的 FOB 185
GCC 美國 硬脂酸包覆 1.1-0.7μm FOB 400
GCC 美國 無(wú)涂層 1.1-0.7μm FOB 290
PCC 英國 涂 出廠(chǎng)價(jià) 550
PCC 英國 無(wú)涂層 出廠(chǎng)價(jià) 550
PCC 美國 PCC 精（0.4-1.0μm） 表面處理 離岸價(jià)375 |
2.2 北美碳酸鈣市場(chǎng)變化趨勢
（1）北美GCC和PCC市場(chǎng)
North America: Trade in calcium carbonate by country, 2001 to 2011 (000t)1
Exports（出口）
| 2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
2011 |
|
| Canada |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1 |
27 |
43 |
28 |
2 |
1 |
| Mexico |
22 |
42 |
63 |
66 |
83 |
72 |
53 |
31 |
20 |
19 |
12 |
| USA |
70 |
77 |
72 |
91 |
92 |
96 |
87 |
115 |
112 |
161 |
158 |
| Subtotal |
93 |
120 |
136 |
158 |
177 |
169 |
167 |
189 |
160 |
182 |
171 |
Imports（進(jìn)口）
| Canada |
62 |
82 |
108 |
126 |
141 |
137 |
119 |
122 |
94 |
118 |
118 |
| Mexico |
11 |
10 |
8 |
12 |
13 |
10 |
10 |
8 |
6 |
8 |
8 |
| USA |
101 |
76 |
36 |
30 |
29 |
37 |
61 |
74 |
59 |
44 |
50 |
| Subtotal |
174 |
168 |
152 |
168 |
183 |
184 |
190 |
204 |
159 |
170 |
176 |
從出口表可以看出，加拿大和墨西哥出口量都非常小，只有美國出口量比較大，并且呈上升趨勢。但是和中國比相差甚遠。從進(jìn)口表可以看出加拿大每年需要進(jìn)口大量的碳酸鈣，因為加拿大木材豐富，造紙工業(yè)對碳酸鈣的需求非常大，進(jìn)口量呈逐年上升趨勢。美國和墨西哥基本持平。
（2）2011北美終端用戶(hù)對GCC和PCC使用所占比例
| 造 紙 |
39% |
| 塑 料 |
18% |
| 粘 合 劑 |
10% |
| 顏 料 |
7% |
| 橡 膠 |
6% |
| 其 它 |
20% |
從上表看出，北美碳酸鈣主要用于造紙行業(yè)，占39%，因為北美的森林覆蓋率非常高，造紙業(yè)很發(fā)達。其次是塑料，占18%，再次粘合劑和密封劑，占10%。
（3）2011年北美GCC終端用戶(hù)市場(chǎng)分配比例（%）
| 造 紙 |
32 |
| 塑 料 |
20 |
| 粘 合 劑 |
11 |
| 顏 料 |
8 |
| 橡 膠 |
6 |
| 其 它 |
23 |
重鈣主要用在造紙行業(yè)，占32%，其次用在塑料行業(yè)，占20%，粘合劑占11%。
（4）2011年北美PCC終端用戶(hù)市場(chǎng)分配比例（%）
| 造 紙 |
73 |
| 塑 料 |
7 |
| 粘 合 劑 |
2 |
| 顏 料 |
4 |
| 橡 膠 |
7 |
輕鈣主要用在造紙行業(yè)，占73%，遠遠超過(guò)重鈣所占比例。塑料行業(yè)僅占7%，遠不如重鈣的20%，粘合劑只有2%，也不如重鈣的11%多。
（5）GCC和PCC用在造紙工業(yè)上的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
GCC缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
高填充量，較低的亮度和不透明度
在等效負載水平 （但對GCC的強度負荷較高更少的不利影響抵消）
更好的運行性能，保水性和更好的排水（高機速）
加入裝運化學(xué)分散劑成本
在某些情況下，高的耐磨損性能
良好的施膠效率，陰離子電荷
無(wú)殘留
較低的運輸成本（高固體含量高達78%）
PCC缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
可用于分散劑，如果現場(chǎng)有衛星工廠(chǎng)，成本更低的大型水面利于上漿。
較高的不透明度，亮度和體積的產(chǎn)生。
偏三角面體和文石形態(tài)。
強度降低，由于細顆?？障逗屠w維對纖維的鍵合干擾。
由于生產(chǎn)過(guò)程中較高的水分保持，低磨損，降低了生產(chǎn)速度，與粒子對相關(guān)表排水問(wèn)題不利運行，未反應的微量生石灰有害于紙質(zhì)量/運行性能，并會(huì )導致問(wèn)題。
總之，重鈣和輕鈣各有特點(diǎn)，但是高質(zhì)量的紙張對輕鈣的需求量越來(lái)越大。
3 北美碳酸鈣生產(chǎn)
3.1 美國沉淀碳酸鈣（PCC）生產(chǎn)方法
PCC以多種鈣原料為原料，有若干生產(chǎn)方法：
（1）碳化過(guò)程
（2）索爾維法
（3）石灰—純堿工藝
（4）Calcitech過(guò)程
（5）填料回收過(guò)程
在美國北部大量使用的生產(chǎn)路線(xiàn)是碳化過(guò)程，碳化過(guò)程也是最直接、最常用的方法，這與中國的生產(chǎn)原料和生產(chǎn)方法基本相同。
使用生石灰（氧化鈣）和二氧化碳（CO2），購買(mǎi)或制造，煅燒高純石灰石生產(chǎn)高純度石灰，因此高品位石灰石是必需的。高品質(zhì)的石灰石受資源限制，PCC工廠(chǎng)可經(jīng)濟地在有資源區建立。
3.2 PCC衛星生產(chǎn)工藝
衛星工廠(chǎng)使用了與碳化過(guò)程類(lèi)似的方法進(jìn)行碳酸化，但二氧化碳由另外一個(gè)來(lái)源，通常由造紙廠(chǎng)提供。CO2由造紙廠(chǎng)生產(chǎn)蒸汽的煙道氣或從車(chē)間回收系統提供。 現場(chǎng)PCC設備的經(jīng)濟可行性在很大程度上取決于它的尺寸和造紙廠(chǎng)氣體的CO2含量。
3.3 美國碳酸鈣工廠(chǎng)的特點(diǎn)
美國碳酸鈣生產(chǎn)工廠(chǎng)的設備自動(dòng)化程度較高，環(huán)保標準控制嚴，能量回收充分，綜合利用程度高，往往碳酸鈣廠(chǎng)只是綜合化工廠(chǎng)的一個(gè)分廠(chǎng)。美國工廠(chǎng)品種齊全，有從納米到十幾微米各種粒徑的碳酸鈣，有各種專(zhuān)用碳酸鈣，各種包覆碳酸鈣。
特點(diǎn)：1、自動(dòng)化程度高；2、環(huán)保，節能；3、品種齊全
PCC碳酸鈣工廠(chǎng)
原石灰石是首先篩選和洗滌以除去雜質(zhì)，并送入立式石灰豎窯預熱，煅燒和冷卻操作。該過(guò)程通過(guò)自動(dòng)控制生產(chǎn)生石灰和二氧化碳氣體。然后是水合石灰在批式反應器中進(jìn)行，工藝：水化，過(guò)篩，去石灰雜質(zhì)，線(xiàn)漿，然后進(jìn)一步處理達到設計要求的工藝條件。在反應器中進(jìn)行碳化。從石灰窯出來(lái)的CO2氣體經(jīng)冷卻和洗滌，并進(jìn)入分批式反應器。要求的條件是保持在反應器中可以獲得不同等級的沉淀碳酸鈣。這種漿料進(jìn)一步洗滌，過(guò)濾、干燥，得到的沉淀碳酸鈣細粉。
本文作者：張星辰（石家莊學(xué)院 化工學(xué)院，石家莊，050035）
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