我國滑石粉能耗狀況分析及控制建議

侯彩紅，張紅林，侯立兵，陳向波，鄭長文

(1.咸陽非金屬礦研究設計院有限公司，陜西 咸陽 712021；2.桂林桂廣滑石開發有限公司，廣西 桂林 541199)

2020年9月22日，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會上首次提出了碳達峰、碳中和目標[1]，強調要把碳達峰碳中和納入生態文明建設整體布局。實現碳達峰碳中和，是對當前國內工業領域的一場生產效率再變革，對于滑石粉企業而言，則是實現綠色發展下的生產技術創新。

本文重點從能源消耗方面闡述了我國滑石行業的現狀，通過對15家滑石粉生產企業的能源消耗進行調查統計和分析，為了便于滑石粉生產企業自查能耗，根據統計數據，歸納總結出滑石粉單位產品綜合能耗限額的等級及計算公式，最后通過不同粒度的能耗對比分析，給出了節能降耗的建議：為了達到節能的效果，滑石生產企業可以根據加工滑石粉粒徑的大小有針對性的選擇雷蒙磨、沖擊磨、環輥磨、立磨、氣流磨等磨粉設備進行磨粉。其中，雷蒙磨適合生產粒徑較大的滑石粉，而氣流磨適合生產粒徑較小的滑石粉。

1 滑石行業基本狀況和存在的問題

1.1 滑石行業基本狀況

我國滑石資源分布廣，但相對集中。全國已有15個省發現有不同儲量和品級的滑石，儲量較大礦床分布于遼寧、山東、廣西、江西、青海五省，占全國滑石儲量的90%以上[2]。滑石質軟、滑膩，具有較高的電絕緣性、隔熱性、高熔點和對油類有較強的吸附性，廣泛應用于造紙、化工、醫藥食品、橡膠、陶瓷、油漆、化妝品、工程塑料等行業[3]。滑石粉作為填料可降低產品成本，也可降低高分子有機物等對環境的污染[4]。

“十三五”期間，我國滑石工業在安全、環保、資源綜合利用等方面提升幅度較大，為“十四五”和今后長期可持續發展奠定了堅實基礎[5]。據不完全統計，2020年，我國滑石出口量約58.0萬t，其中塊狀滑石出口量11.34萬t，滑石粉出口量46.69萬t；2020年，我國滑石進口量約7.4萬t，其中，塊狀滑石進口量2.05萬t，滑石粉進口量5.35萬t。2021年出口數量已經恢復到疫情前的水平，2022年預計會保持2021年的數量水平。2021年進口數量較疫情前減少25.5%，2022年進口有望恢復增長。我國是世界最大的滑石生產國、消費國和出口國，我國的滑石出口到日本、美國、泰國、荷蘭、意大利、韓國、比利時等68個國家和地區[6]。

1.2 滑石行業存在的問題

(1)企業規模小。

滑石企業的規模普遍偏小，“小而全”、“小作坊”式滑石企業仍然存在，且產業集中度低[7]。

(2)加工技術落后。

我國的滑石礦深加工技術及設備有待進一步提高，主要表現在技術自動控制水平低，一些超細粉碎工藝設備及生產線基本上依賴人工經驗操作或控制，產品質量不穩定[8]。滑石粉產品生產工藝流程見圖1。通過對企業各個工序中消耗能源的分析，不僅可以掌握每個工序消耗能源的占比，也可以幫助企業發現有降低能耗的潛力工序，幫助企業進一步明確技術更新關鍵工序、關鍵設備等。

圖1 滑石產品生產工藝流程

(3)單位產品能耗較高。

長期以來，非金屬礦專用加工裝備缺乏系統研究，多采用金屬礦山的采選加工裝備，使得相當多的非金屬礦產品破碎、研磨效率低，過粉碎嚴重，設備處理量小[9]。雖然裝備制造企業不少，但大多規模較小，工藝配套技術較低，缺少能參與國際競爭的集工藝設計、設備制造、工程建設的大型企業。其次，分級設備(尤其是干式分級設備)還存在著單機處理能力低、分級細度和精度低的問題[10]。目前，氣流磨是最主要的超細粉碎設備之一，適用于產品粒度細、粒徑要求高和附加值較大的非金屬礦產品加工，但國產氣流磨缺少小時產量達數噸以上的大型設備，從而造成單位產品能耗比較高[11]。為實現碳達峰與碳中和，應加快產業結構調整，探索低消耗、低排放、高效率的制造工藝和高效回收余熱資源，為滑石企業節能降耗。

2 滑石企業能耗現狀和數據分析

2.1 滑石企業能耗現狀

據研究，滑石粉的產品種類和用途與粒徑相關，如塑料用滑石粉、橡膠用滑石粉、涂料用滑石粉、油漆用滑石粉的普遍粒徑在3～74μm，根據GB/T 15341-2012《滑石》[12]和GB/T 15342-2012《滑石粉》[13]標準中滑石和滑石粉的產品分類，結合加工廠生產實際情況，單位滑石粉產品綜合能耗粒度分為：粒度≥74μm、74μm＞粒度≥38μm、38μm＞粒度≥19μm、19μm＞粒度≥10μm、10μm＞粒度≥5μm、粒度＜5μm六種。目前, 滑石粉的粉碎加工根據產品的粒度大小大體分為：破碎(產物粒度35～lmm)、磨礦或磨粉(產物粒度1 000～10μm)及超細粉碎或超細磨(產物粒度10～0.1μm)3個層次。每一層次還可以細分為幾個不同的作業段，如破碎可以分為粗破碎、細破碎；磨礦可以分為粗磨(830～75μm)和細磨(≥45μm)。各個不同粉碎和分級層次所應用的設備不同[14]。

調研滑石粉生產企業21家，由于6家生產企業能耗數據離散性較大，且數據可信度較差，為取得有效合理的滑石粉生產能耗水平，最終對所采用的數據進行了預篩選，剔除了概率極低的能耗數據，以獲得合理的能耗數據范圍，最終統計結果為15家生產企業的數據(表1)。

表1 滑石粉單位產品能源消耗調研數據匯總

2.2 滑石企業能耗數據分析

(1)生產粒度≥74μm滑石粉：國內15家滑石粉企業能源消耗主要集中在5.5～7.0kgce/t，其中，15家單位產品能源消耗≤7.0kgce/t，占比達71.43%；10家單位產品能源消耗≤6.5kgce/t，占比達47.62%；5家單位產品能源消耗≤6.0kgce/t，占比達23.81%。據統計，大多數滑石企業采用雷蒙磨進行磨粉。

(2)生產74μm＞粒度≥38μm滑石粉：國內15家滑石企業能源消耗主要集中在12～13.5kgce/t，其中，15家單位產品能源消耗≤13.5kgce/t，占比達71.43%；11家單位產品能源消耗≤13kgce/t，占比達52.38%；6家單位產品能源消耗≤12.5kgce/t，占比達28.57%。據統計，大多數滑石企業采用雷蒙磨設備進行磨粉。

(3)生產 38μm ＞粒度 ≥ 19μm 滑石 粉：國內15家滑石粉企業能源消耗主要集中在15～17kgce/t，其中，15家單位產品能源消耗≤17kgce/t，占比達71.43%；10家單位產品能源消耗≤16.5kgce/t，占比達47.62%；5家單位產品能源消耗≤16kgce/t，占比達23.81%。據統計，大多數滑石企業采用沖擊磨或立磨進行磨粉。

(4)生產19μm＞粒度≥10μm滑石粉：15家滑石粉企業能源消耗主要集中在19～21kgce/t，其中，15家單位產品能源消耗≤21kgce/t，占比達71.43%；10家單位產品能源消耗≤20.5kgce/t，占比達47.62%；5家單位產品能源消耗≤20kgce/t，占比達23.81%。據統計，大多數滑石企業采用沖擊磨、環輥磨或立磨、氣流磨進行磨粉。

(5)生產10μm＞粒度≥5μm滑石粉：15家滑石粉企業能源消耗主要集中在110～160kgce/t，其中，15家單位產品能源消耗≤160kgce/t，占比達71.43%；10家單位產品能源消耗≤140kgce/t，占比達47.62%；5家單位產品能源消耗≤120kgce/t，占比達23.81%；據統計，大多數滑石企業采用立磨或氣流磨進行磨粉。

(6)生產粒度＜5μm滑石粉：15家滑石粉企業能源消耗主要集中在180～210kgce/t，其中，15家單位產品能源消耗≤210kgce/t，占比達71.43%；10家單位產品能源消耗≤195kgce/t，占比達47.62%；5家單位產品能源消耗≤180kgce/t，占比達23.81%。據統計，大多數滑石企業采用氣流磨進行磨粉。

3 滑石企業綜合能耗限額等級和單位產品能耗計算

3.1 滑石企業綜合能耗限額等級

依據2013年頒布的GB/T 12723《單位產品能源消耗限額編制通則》[15]的規定，按80%企業能達到的水平確定綜合能耗限定值。以粒度≥74μm為例，71.43%的企業所能達到的水平確定現有滑石粉企業生產粒度≥74μm滑石粉單位產品能耗限定值，最終確定限定值為≤7.0kgce/t。由于在調研過程中發現能耗≤6.5kgce/t的幾家企業能耗數據離散性不大，因此，以47.62%的企業所能達到的水平確定新建、改建和擴建滑石粉企業生產粒度≥74μm滑石粉單位產品能耗的準入值，最終確定準入值為≤6.5kgce/t。1級能耗指標的設置是為了突出企業生產技術的先進性，以23.81%的企業所能達到的水平確定滑石粉企業生產粒度≥74μm滑石粉單位產品能耗的1級水平，最終確定能耗1級為≤6.0kgce/t。根據數據綜合分析，滑石粉單位產品綜合能耗限額等級見表2。

生產滑石粉產品的現有企業，其單位產品能耗限定值應滿足表2中3級要求；生產滑石粉產品的新建、改建和擴建企業，其單位產品能耗準入值應滿足2級要求。

表2 滑石粉單位產品綜合能耗限額等級

3.2 滑石粉單位產品能耗計算

從滑石粉單位產品能源消耗試驗驗證結果來看，每種粒徑的等效系數差別不大，綜合考慮，最終選擇粒度≥74μm中1級的6.0就基準系數1，即P1為1.0；74μm＞粒度≥38μm的等效系數為2.1，即P2為2.1；38μm＞粒度≥19μm的等效系數為2.7，即P3為2.7；19μm＞粒度≥10μm的等效系數為3.3，即P4為3.3；10μm＞粒度≥5μm的等效系數為20，即P5為20；粒度＜5μm的等效系數為30.0，即P6為30.0。滑石粉單位產品綜合能耗按如下公式計算：

式中：

e—報告期內滑石粉單位產品綜合能耗(kgce/t)；

E—報告期內滑石粉生產總能耗(kgce)，按統計范圍規定統計；

P1—報告期內生產的粒度≥74μm的符合GB/T 15342標準的合格滑石粉產品的產量(t)；

P2—報告期內生產的粒度＜74μm、≥38μm的符合GB/T 15342標準的合格滑石粉產品的產量(t)；

P3—報告期內生產的粒度＜38μm、≥19μm的符合GB/T 15342標準的合格滑石粉產品的產量(t)；

P4—報告期內生產的粒度＜19μm、≥10μm的符合GB/T 15342標準的合格滑石粉產品的產量(t)；

P5—報告期內生產的粒度＜10μm、≥5μm的符合GB/T 15342標準的合格滑石粉產品的產量(t)；

P6—報告期內生產的粒度＜5μm的符合GB/T 15342標準的合格滑石粉產品的產量(t)。

4 結論和建議

(1)滑石粉生產企業可根據產品不同粒徑的等效系數，分別計算滑石粉單位產品綜合能耗。

(2)滑石粉產品的現有生產企業，建議其單位產品能耗限定值應≤7.0kgce/t；滑石粉產品的新建、改建和擴建企業，建議其單位產品能耗準入值≤6.5kgce/t。

(3)若滑石企業生產粒度≥38μm滑石粉建議采用雷蒙磨進行磨粉；生產38μm＞粒度≥19μm滑石粉建議采用沖擊磨或立磨進行磨粉；生產19μm＞粒度≥10μm滑石粉建議采用沖擊磨、環輥磨或立磨、氣流磨進行磨粉；生產10μm＞粒度≥5μm滑石粉建議采用立磨或氣流磨進行磨粉；生產粒度＜5μm滑石粉建議采用氣流磨進行磨粉。

(4)鼓勵滑石加工企業加強節能技術創新和技術改造，采用高效的節能工藝、技術、設備(產品)，從而進一步提高滑石粉行業的整體水平。