“十二五”期間重質碳酸鈣產業發展分析

秦廣超，崔嘯宇，遲 源，張新江，鄧小林

（合肥水泥研究設計院，安徽 合肥 230051）

世界重質碳酸鈣(簡稱重鈣)的生產能力在過去10年以年均增長率5%～8%的速度增長，中國重鈣年均增長率約10%[1]。中國重鈣生產能力增長雖快，但廠家多、單機生產能力小；產業規模化、產品精加工程度較低，難以滿足中高端市場需求。其關鍵原因是加工裝備與技術水平相對落后，深加工設備與技術有待進一步提升[2-3]。

1 非金屬礦工業“十二五”發展規劃

我國非金屬礦工業“十二五”發展規劃的基本原則包括：

(1)堅持保護性開發。嚴格執行國家產業政策和資源保護政策，合理開發利用非金屬礦資源，提高資源利用效率。

(2)堅持突出重點。著重抓好經濟社會發展急需、市場潛力大的重點礦種，扶持產業快速發展，帶動非金屬礦工業全面優化升級。

(3)堅持扶優扶強。引導優質要素向專業化、規模化的優勢企業和產業基地集聚，促進集聚發展，提高產業集中度。

(4)堅持綜合利用。注重低品位、共伴生資源綜合利用，加強尾礦等資源梯級利用，積極發展循環經濟。

“十二五”期間，碳酸鈣產業結構調整的一項主要工作就是加大發展重質碳酸鈣的力度，替代一部分輕質碳酸鈣的落后產能。這樣調整的優勢在于：①促進重質碳酸鈣企業產業升級——培養具有產業規模化、產品精細化的新興重鈣企業；②重質碳酸鈣生產能耗和排放大大減少，將大幅提高國內碳酸鈣企業的節能減排水平，提升企業效益和競爭力；③有助于優質礦產資源的合理有效利用，實現經濟效益和社會效益的雙贏。

我國非金屬礦工業“十二五”發展規劃和加大重鈣產業規模化、產品精細化發展力度的指導思想，將有利于解決我國重鈣資源開發利用過程中存在的問題、有利于提升我國重鈣產業規模化及產品精細化發展程度。

2 重鈣產業現狀與發展

2.1 重鈣資源現狀與利用

重鈣的主要礦物成分是方解石。我國是世界上優質方解石(大理石)的主要出產國之一，國內優質方解石資源主要分布在四川、廣西、安徽、廣東、湖南、湖北、江西、浙江、河南、遼寧、吉林、新疆、陜西和青海等地區。

目前國內重鈣資源地普遍存在如下問題：①資源濫采行為嚴重，“小、散、亂”等問題；②資源粗放加工，深加工程度低，浪費嚴重；③優質原礦資源和低端產品或制品外運現象嚴重等。

因此，建議重鈣企業抓住非金屬礦工業“十二五”發展規劃及碳酸鈣產業發展調整的契機，結合產品的市場需求及原礦品位差異，合理利用原料，開發出滿足下游行業應用特征的功能性重鈣粉體，此舉既能解決礦山開采造成的廢料處理與污染問題，又實現了資源及產品附加值的提升，提高了企業經濟效益。

2.2 重鈣生產現狀

重鈣粉體產品的生產方法分為干法和濕法兩種。干法加工的優勢在于有利于實現產業規模化及一定程度的產品精細化；濕法加工的優勢在于有利于實現較高程度的產品精細化、功能化[4]。

從實踐來看，2500目以下的產品，一般以干法生產為宜；2500～6500目的產品，通常以濕法生產為宜。目前，世界上規模化企業干法加工多采用立式磨機或球磨機等加工裝備與技術，而立式磨干法制粉的規模化、精細化效益更明顯；而更進一步的產品精細化多采用濕法(或干法)研磨裝備，結合改性裝備及技術實現重鈣產品的深加工。

2.2.1 加工裝備與技術現狀

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、振動磨、環輥磨機和立式磨等等，其中雷蒙磨主要加工200～500目的粉體產品，配置二次分級機可加工出1250目的產品，但是單機規模小；高速機械沖擊式磨機、氣流磨、振動磨主要用于加工800～1500目的產品，但是存在能耗高、生產能力小的問題，該類設備需結合產品市場需求做進一步改進，或針對市場需求生產具有一定功能的，符合下游應用行業小批量需求的特征粉體[5]。

客觀地說，雷蒙磨、氣流磨、振動磨等國產粉磨設備，在一定程度上、一定時期內滿足了國內重鈣產品加工的需求，實現了一定的經濟效益。但是，隨著產業現代化的發展，以上設備需進行技術革新來適應現代重鈣產業規模化及產品精細化發展的市場需求。近年來，球磨機、環輥磨等設備也在一定程度上促進了我國重鈣等非金屬礦粉體行業的技術進步與發展，實現了一定程度上的產業規模化和產品精細化發展，而立式磨技術是近年來重鈣加工發展的一個新技術，從實踐來看，在達到產業規模化的前提下，具有高效節能的效果和適合重鈣產品精細化發展的優勢。

國家在“十二五”發展規劃中明確要求：加快技術進步。研發關鍵技術，發揮骨干企業、科研院所的科技創新作用。在非金屬礦資源地及產業集聚地建立專業化研發中心，著力突破非金屬礦物制品關鍵制備及應用技術，開發適應下游產業需要的精細化產品；開發專用裝備，即開發大型、高效、節能且保護非金屬礦物結構，滿足非金屬礦開采和加工特殊要求的專業化設備和成套裝備。

2.2.2 產業規模與產品結構現狀

據統計，2011年中國重鈣總產能約為1900萬t，世界重鈣總產能約為9300萬t，中國占世界重鈣總產能的20.43%。年均增長速度達到10%以上，而世界重鈣年均增長速度維持在5%左右。近年來，中國重鈣的產能增加的主要原因是：①作為填料和涂布材料的用量大幅增加，特別是造紙技術由酸性向中、堿性技術的發展；②塑料、橡膠、油漆、涂料、建材等工業部門的快速發展也帶動重鈣產業迅猛發展。

下游行業的規模化需求帶動了重鈣企業規模化程度的提升，但產品結構仍然不夠理想，具體為：200～325目占50%，325～1250目占35%，1250目以上的約占15%，其中經過表面處理的只占到12%左右。由此可見，精細化、功能化產品嚴重短缺，產品結構不完善問題較為突出[6]。

目前中國碳酸鈣加工企業近千家，從產業規模來看，其年生產能力均超過10萬t；從產品結構角度來說，產品結構相對完善，同時可以生產一定程度的功能化、精細化產品。該類型企業數量只占總企業數的5%左右，而其產業規模占國內重鈣企業的30%。再者，國內企業缺乏產業聯盟合作發展之愿景，企業的規模化效應無法體現。

“十二五”發展規劃中明確要求：推進結構調整，加快產品升級換代，推進非金屬礦物精深加工，開發專用化、功能化品種；提高產業集中度，鼓勵優勢骨干大型企業集團通過聯合重組等形式，整合上下游產業，延伸產業鏈，盡快做強做大。嚴格行業準入，淘汰資源消耗高、環境污染重、不符合安全生產要求的企業，促進產業集聚升級。

2.3 重鈣市場應用與需求

重質碳酸鈣作為節能減排、綠色環保的礦物材料，由于其特殊的物理化學性質，以及價格低、原料廣、無毒性等特點而廣泛地用于造紙、塑料、橡膠、油漆涂料、膠粘劑和密封劑以及建材等行業，特別是時下大力倡導低碳經濟，碳酸鈣的應用領域和消費量必將更加寬廣和快速增長。

從市場應用來看，國內外下游企業對高端重鈣產品的需求日益增長，重鈣產品精細化、功能化發展問題顯得迫切和必然，與發達國家相比，我國重鈣應用目前還主要是初級產品，而重鈣應用的真正價值是它的深加工產品，即超細、高純、表面改性產品。當前國際上高端超細重鈣的生產及應用主要集中在美國、西歐和日本等，而我國重鈣普通產品剩余，專用產品少，滿足不了世界市場及國內高端市場需求，造成大量高價進口超細重鈣產品的局面。

由于世界經濟的逐漸好轉，造紙、塑料等碳酸鈣主要消費行業開始復蘇。在過去的20年里，造紙業使用重鈣已從1981年占總產量的9%增加到2005年的50%，以年增長率8%左右的速度增長。特別在亞洲，新的造紙廠多采用高亮度的無木紙漿造紙，需要重鈣做高亮度的涂布料。重鈣用于造紙涂布，可使紙張亮度好、涂布均勻、摩擦度低等。

綜上所述，預計世界碳酸鈣市場的需求將繼續增長，對來自中國生產的低附加值碳酸鈣的需求仍然看好，對高檔產品的需求殷切，國際市場價格將保持在目前的價位上略有上揚。

在“十二五”期間，中國碳酸鈣生產廠家應該自律，不再低價競銷低附加值的低檔產品，研發高附加值產品以替代進口，綜合考慮通貨膨脹因素、勞動力和運輸成本的增加，中國重質碳酸鈣的市場價格將會進一步上揚，縮短與世界市場碳酸鈣價格水平的差距。

2.4 重鈣產業發展設想

根據重鈣產業現狀分析可見，目前我國重鈣產業發展急需解決以下問題：①單套裝置生產規模普遍偏小、企業規模小、產業規模化程度低；②加工裝備技術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、節能型裝備與技術應用較少；③產品結構單一，高端精細化、功能化產品嚴重缺乏，應用開發也相對滯后；④高能耗、高污染等問題突出[7]。

在非金屬礦工業“十二五”發展規劃中明確提出了碳酸鈣產業發展方向：①重點提高行業集約化程度，提高裝備水平，降低單位產品能耗；②支持安徽池州、浙江長興、四川寶興等資源條件好的地區建設碳酸鈣加工基地，發展系列化超細、改性碳酸鈣功能填料。

深入分析我國重鈣產業發展現存的問題，結合非金屬礦工業“十二五”發展規劃及有關專家的意見，對重鈣產業發展提出以下設想。

(1)在產業發展方面，做到“六要”。

一要合理布局。圍繞下游使用行業的產業集中度較高的地區布點建廠，同時企業分布不能過于集中，銷售半徑最好控制在500km以內，盡可能減少運輸費用。

二要上規模。對下游用戶來說，大型企業的產品質量、供貨能力、售后服務均有保障，企業大型化是重鈣產業的發展趨勢。重鈣產業的整合目的是全面提升企業及產業競爭力。

三要靠近資源地。新建項目選址最好靠近資源豐富且易開采的地區，以及勞動力成本較低、環境容量較大的地區，以便最大限度地降低成本，增強企業競爭力。

四要采用先進工藝技術。企業在選擇工藝技術時，一定要多調查比較，選擇那些技術先進且實用，能耗低、環境友好的工藝技術與設備，來保障企業的長期效益和競爭力。

五要嚴格項目審批。各地在批建碳酸鈣項目時，一定要從嚴審批，切忌四處布點、搞重復建設。

六要多生產適銷對路的產品。碳酸鈣粉體的最大優勢，是其良好的填充性和低廉的價格。除特殊產業外，微粒碳酸鈣、微粉碳酸鈣和微細碳酸鈣的細度已經完全可以滿足塑料加工、橡膠、電線電纜、涂料、煤化工、飼料添加劑等領域的要求，無需加工成納米級碳酸鈣。

(2)在產品及其加工技術發展方面，做到“一提升、二開發”。

重鈣現有加工裝備與技術水平的提升。針對2500目以下重鈣現有加工技術中較普遍存在的產品粒度分布寬泛、團聚現象嚴重、生產過程能耗較高等共性問題開展研究，找出相應的解決辦法。

重鈣深加工技術研究開發。開展超細重鈣、高純重鈣、活性重鈣等的工程技術研究開發，并以重鈣深加工產品的系列化、精細化、專門化等為目標，開展與之相匹配的深加工技術的研究開發等。

重鈣深加工產品應用技術研究開發。在開展重鈣產品在傳統應用領域研究開發的同時，開展優質重鈣在玩具塑料、電器塑料、牙膏、食用包裝紙等方面的應用研究開發，進一步開展重鈣在高級建材、裝飾品、醫用材料、生物傳導、光電材料等新領域中的應用開發，并探索其作為吸附劑、抑制劑等在環境保護領域中的應用研究開發等。

3 大型節能裝備與先進工藝示范工程

3.1 示范性工程要求與產業發展

我國非金屬礦工業“十二五”發展規劃中，關于示范性工程有如下簡述。

(1)關鍵技術裝備開發工程。

工程目標：掌握核心制備技術，開發節能型專業裝備，建設產業化示范生產線。主要內容：以研發能力強的企業、科研院所為主導，以示范項目為支撐，選擇優勢非金屬礦種，開發深加工關鍵技術及裝備，在重點企業或專業基地建設精細化、高水平非金屬礦及加工制品產業化示范生產線。

(2)高端產品發展工程。

工程目標：以戰略性新興產業需求為牽引，加快發展高性能非金屬礦制品，培育新的增長點。主要內容：以大企業為主導，采用產業聯盟等形式，鼓勵下游產業向非金屬礦物領域延伸整合。

(3)綠色安全示范基地工程。

工程目標：推進尾礦綜合利用和綠色產品開發，構建和諧示范區。主要內容：選擇典型礦區或生產基地，推廣使用先進技術，優化礦山開采，開展廢棄物資源化應用開發。加強尾礦治理，加大選礦尾礦的綜合利用與產業化開發，開發生態環保節能新產品，發展循環經濟，著力節能減排，推動以資源節約型、環境友好型為特征的綠色安全示范基地建設。

近年來，國內科研院所及相關企業在探索非金屬礦產業規模化和產品精細化發展之路時，目光開始轉向高效、節能型的裝備與技術，例如立式磨或球磨機裝備及其配套技術。實踐也逐漸證明，該類裝備與技術可以作為實現重鈣產業規模化和產品精細化發展的有效途徑。

3.2 立式磨工藝

立式磨或立式磨+二次分級、三次分級工藝作為非金屬礦粉體干法超細加工技術的主要進展之一，符合國家節能減排工作的要求。

立式磨和球磨是兩種不同的技術路線。首先，立式磨是采用碾壓、剪切原理，達到粒度要求的顆粒能及時隨氣流帶走，從而避免了過研磨情況，達到節能目的。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。再者，根據立式磨的粉碎原理，可以滿足生產微觀結構形態破壞性小、污染小的產品生產。立式磨的最大特點是電耗方面優于球磨，較球磨機工藝，可節電25%左右，同時其加工產品流動性好、粒度分布更合理。

國內超細立式磨目前的技術現狀是可以大規模一次性生產325～1000目產品，但技術仍需改進。從節能、規模化及一定程度的精細化生產重鈣微粉的角度看，立式磨+二次分級工藝較為適宜于600～2500目超細重鈣粉體的規模化生產，其最明顯的優勢在于節能。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、超微細化產品如何實現的問題。因此在實踐過程中，提出以下立式磨+二次分級與濕法磨組合工藝，流程如下圖所示。

為了適應現代市場對精細化產品的需求，首先利用立式磨生產的325～800目的產品，適應市場對普通重鈣粉的需求，這樣充分發揮了立式磨的規模化和節能優勢；其次采用超細分級設備對部分325～800目產品進行二次或三次分級，生產1000～2500目的中高檔精細粉，適應市場中高端需求，這樣充分發揮了分級設備的精細分級和節能優勢。對于分級下品則采用濕法磨等設備進行精細研磨，生產2500～6500目的超微精細粉體，滿足高端需求。這樣即實現了重鈣產業規模化及產品精細化，又完善了產品結構。

4 結語

立式磨+二次分級+濕法磨的重鈣加工工藝作為近年來干法超細粉碎與精細加工技術的主要進展之一，是實現重鈣產業規模化和產品精細化的有效途徑之一。

借助“十二五”期間政策大力推進碳酸鈣產業結構調整的契機，大力發展節能、環保型重質碳酸鈣產業，替代部分落后產能將具有重要意義。憑借優良的原礦資源和大型節能裝備與先進工藝技術，走重鈣產業規模化與產品精細化發展之路才是長久之計。

[1]秦廣超,崔嘯宇,葉衛東,等.重質碳酸鈣產業規模化與產品精細化發展探討[J].中國粉體技術,2011(S1):140-144.

[2]王懷宇.世界碳酸鈣生產消費與國際貿易[J].中國非金屬礦工業導刊,2011(1):56-59.

[3]祖占良,鄭水林.重質碳酸鈣生產技術現狀與發展趨勢[J].中國粉體技術,2011(S1):13-16.

[4]張湛.非金屬礦精細加工是鏈接國家七大新興戰略產業的必由之路[J].中國非金屬礦工業導刊,2012(1):1-4.

[5]鄭水林.非金屬礦粉體加工技術現狀與發展[J].中國非金屬礦工業導刊,2007(4):3-6,29.

[6]秦廣超,遲源,李金榮,等.立式磨在非金屬礦粉體規模化精細化生產中的應用進展[J].中國非金屬礦工業導刊,2011(1):31-34.

[7]秦廣超,楊晶晶,李曉光,等 從重鈣類白色非礦粉體應用談其加工設備新進展[J].中國粉體技術,2009(S1):167-171.