碳酸鈣產業(是以石灰石為主要原料製作的產品)

碳酸鈣產業是以石灰石為主要原料,經過機械破碎、粉磨后,形成乾粉或濕粉等工序后,經過分級,形成符合不同粒度要求的產品,適合於造紙、塑料、橡膠、油墨、化學建材、密封材料、日化、食品、藥品等諸多領域,所形成的碳酸鈣產業鏈稱之為碳酸鈣產業。

最早1850年英國伯翰J&ESturge公司已開始用氯化鈣和碳酸納作為原料生產沉澱碳酸鈣。1909年日本白石恆二發明用石灰乳與二氧化碳反應生成沉澱碳酸鈣.。1913年美國Wes tVirginiaand Paper Company(Weatvaco)採用石灰乳直接碳化的方法生產沉澱碳酸鈣投入工業生產。我國沉澱碳酸鈣生產始於1931年.在上海大中華橡膠廠建立了生產碳酸鈣工場——-大中華制鈣廠。

定義及起源

碳酸鈣是一種無機化合物,是石灰岩石(簡稱石灰石)的主要成分,其分子式為CaCO,相對分子質量為100.09。其中氧化鈣(CaO)佔56.03%,二氧化碳(CO)佔43.97%。

種類

工業碳酸鈣、食用碳酸鈣、藥用碳酸鈣。

工業碳酸鈣的種類:重質碳酸鈣(重鈣)、活性碳酸鈣(活性鈣)、輕質碳酸鈣(輕鈣)、納米碳酸鈣(納米鈣)。

(1)重質碳酸鈣的含義:重質碳酸鈣又稱研磨碳酸鈣(簡稱GCC),是用機械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白堊、貝殼等而製得。由於它的沉降體積(1.1-1.9mL/g/g)比用化學方法生產的輕質碳酸鈣沉降體積(2.4-2.8mL/g)小,因此被稱為重質碳酸鈣。

活性碳酸鈣的含義:活性碳酸鈣是在普通碳酸鈣的基礎上進行改性而得到的,從而達到在複合材料製品中的填充和改性的雙重目的。這些改性包括對碳酸鈣的結晶形態、粒子大小、粒度分佈及表面性能等方面的改性。以提高其綜合性能。

輕質碳酸鈣的含義:輕質碳酸鈣又稱沉澱碳酸鈣(簡稱PCC),是用化學加工方法製得的。由於它的沉降體積(2.4-2.8mL/g)比用機械方法生產的重質碳酸鈣沉降體積(1.1-1.9mL/g)大,因此被稱為輕質碳酸鈣。

納米碳酸鈣的含義:納米碳酸鈣是以非金屬礦石灰石為原料,採用沉澱法合成納米粉體技術製備的重要無機鹽新產品,粒徑10-100nm,因其粒徑小,活性好,是一種新型無機材料。

(2)規格單位(目數)

重質碳酸鈣:400目、600目、800目、1250目、1500目、2000目、2500目、3000目;

活性重質碳酸鈣:400目、600目、800目、1250目、1500目、2000目、2500目、3000目;

輕質碳酸鈣:1250目;

活性輕質碳酸鈣:1250目;

納米碳酸鈣:80-100nm

納米輕質碳酸鈣:80-100nm

主要用途

橡膠行業:碳酸鈣是橡膠工業中使用量最大大填充劑之一。碳酸鈣大量填充在橡膠之中,可增加其製品的容積,並節約昂貴的天然橡膠,從而大大降低成本。碳酸鈣填入橡膠中,能獲得比純橡膠硫化物更高的抗張強度、撕裂強度和耐磨性。

塑料行業:碳酸鈣在塑料製品中能起到一種骨架作用,對塑料製品尺寸的穩定性有很大作用,還能提高製品的硬度,並提高製品的表面光澤和表面平整性。由於碳酸鈣白度在90%以上,還取代昂貴的白色顏料。

油漆行業:碳酸鈣在油漆行業中的用量也較大,是如在稠漆中用量為30%以上。

水性塗料行業:碳酸鈣在水性塗料行業的用途更為廣泛,能使塗料不沉降,易分散,光澤好等特性,在水性塗料用量為20-60%。

另外,碳酸鈣在造紙工業的重要作用,能保證紙張的強度和白度,且成本較低。在電纜行業產品中,能起一定的絕緣作用。

市場前景

據有關資料分析,到2010年,我國的碳酸鈣市場需求量為:

塑料工業:重質碳酸鈣的需求量預計將達到22萬噸。

造紙工業:將需要超細重質碳酸鈣60萬噸左右。

橡膠工業:總需求量將達到20萬噸左右。

油漆塗料:需超細重質碳酸鈣6萬噸左右。

膠粘劑和密封劑:將消耗碳酸鈣55萬噸左右,超細活性重質碳酸鈣的用量將達到11萬噸左右。

四大產業基地

[廣東省連州市]連州市礦產資源豐富,碳酸鈣(含晶體狀白理岩)、硅灰石(結構針狀)礦產資源居廣東省絕對優勢地位。其中碳酸鈣儲量達500億噸,硅灰石8000萬噸。品位高、高純白碳酸鈣主要分佈於西江、龍坪、星子、大路邊等鎮。其礦脈延伸達50公里,平均寬度達900米。全市現有礦區10個,採礦口106個。2005年,全市「兩礦」生產加工企業達230多家,全市從事「兩礦」資源開發產業就業人員達到8000多人,年工業總產值達到13億元。佔全市生產總值(GDP)的21%。2005年至今,連州市先後獲「廣東省碳酸鈣之鄉」、「中國碳酸鈣之城」、「中國非金屬礦工業開發示範基地」和中國「863」計劃產業化基地等品牌稱號。目前,連州市已把碳酸鈣和硅灰石產業發展列入連州市「十一五」發展規劃。近年來,連州市為促進山區經濟的發展,吸引更多的企業投資,先後引進了15億元外資在連州市興辦碳酸鈣生產加工企業,現已形成市郊區和西江、龍坪、星子、大路邊四個鎮,五大加工區。碳酸鈣資源型產業也由5年前的粗加工逐步轉向深加工,產品也由單一向系列轉變。產品銷售市場已由珠三角擴大到全國化工生產企業,並推向國際市場。2005年,產品出口率增大,連州市重質碳酸鈣粉體系列產品和硅灰石粉體產品銷往日本、比利時和東南亞部分國家和地區外,國內的上海、福建、廣東等大型化工企業銷量也較大。資源型產業的發展帶動了連州市第三產業和旅遊業的發展,這類產業的興旺也成為連州市舉足輕重的發展產業。

[安徽省池州市]池州市是華東地區非金屬礦產資源擁有量較大的地區之一,非金屬礦產資源不僅儲量大且品質高。池州市是國內唯一的國家級生態經濟示範區。2004年11月安徽省科技廳認定為「安徽省非金屬礦物深加工及應用高新技術產業基地」。2006年10月,中國非金屬礦工業協會認定為「中國非金屬礦產業化發展基地」。池州市方解石資源在全國佔有重要的地位,白度品位高,保有資源儲量5.40億噸,佔全國保有儲量的30%,佔全省的94.7%;潛在資源量5億噸,礦床(區)28個,其中大型1個,中型4個,主要礦床集中在青陽縣南陽鄉、酉華鄉,貴池區、東至縣也有小型方解石礦產資源分佈。我市方解石礦資源完全能滿足今後50年內我市重質碳酸鈣加工產業發展的需求。我國石灰岩資源總量為19~20萬億噸,我市石灰岩資源優勢明顯,保有資源儲量19.68億噸,潛在資源量335億噸,大中型礦床(區)6個,主要集中於貴池區和東至縣的沿江區域。冶金用白雲岩:保有資源儲量12.48億噸,潛在資源量100億噸,礦床(區)22個。其中大型、中型各1個,分別是青陽縣五溪白雲岩礦和東至縣歷山白雲岩礦。該市白雲岩的儲量和品位具有較為明顯的優勢,不僅可以滿足當地發展大型無機鎂鹽化工和耐火材料的長期需求,同時可以在中期內為鋼鐵企業提供大量的冶金用白雲岩礦石。無機鎂鹽生產用白雲岩礦石的品位通常要求含鎂不低於21%,除了CaO以外的雜質含量要求盡量低。本市重要白雲岩礦區的白雲石資源符合化工用白雲岩的基本要求。

[浙江省衢州市]浙江省衢江區石灰石、方解石資源豐富,已探明儲量達60億噸,佔全省的三分之一,且品位高,雜質少,具有發展碳酸鈣生產的資源優勢。該區碳酸鈣生產企業相對比較集中,全區已有鈣品生產企業203家,2005年實現產值4.1億元,初步形成了以上方鎮為中心的碳酸鈣生產基地,碳酸鈣行業已成為區里的支柱產業之一。同時,該區碳酸鈣生產品種比較多,超細碳酸鈣、造紙用碳酸鈣等高附加值產品已形成一定規模,具有較高的市場佔有率和知名度,發展前景較好。2006年7月18日,經過專家考核組的評估、調研、考核,衢江區正式被中國無機鹽工業協會授予「中國碳酸鈣產業基地」稱號。這為衢江區實施鈣產業特色競爭戰略創造了新的條件,並站到了新的更高的起點。12月28日,由國家超細粉末工程研究中心與衢州金牛碳酸鈣有限公司合作共建的衢州碳酸鈣研發中心正式宣告成立。國家超細粉末工程研究中心衢州碳酸鈣研發中心的成立,有利於引進國家超細粉末工程研究中心的技術力量和先進設備,解決我區碳酸鈣行業共性關鍵技術;有利於提高我區碳酸鈣企業技術創新能力,加強新產品開發,提高產品市場競爭力衢江區政府部門非常重視和支持碳酸鈣這一特色產業的發展,已將其作為優勢產業列入「十一五」發展規劃。全國碳酸鈣行業科技專家組組長劉樹文、中國無機鹽工業協會碳酸鈣分會會長陶連印等專家在評審會上說,碳酸鈣產業是朝陽產業,發展空間很大,相關企業應加大投入,合理節約利用資源,加強環境保護,注意節能降耗,不斷向大型化、集群化、專用化、精細化方面發展,重點開發醫藥、食品、日化級產品及應用領域,把碳酸鈣產業做大做強。

[廣西河池市]建設大化「中國硅都」和羅城硅工業基地,硅年冶鍊能力提高到40萬噸。中國國家地質公園——廣西河池市鳳山縣,是中國方解石(重質碳酸鈣)最主要的生產基地之一。擁有世界上少有的特大型露天礦山,方解石礦產資源豐富,探明儲量在5000多萬噸以上。

發展趨勢

目前國內碳酸鈣行業從分散小規模向集中大規模高技術方向發展,簽於碳酸鈣行業屬於資源性強,同時相關產業的高成長性的特點。國內科研機構和高等院校在粉體研究方面正在積極探索和研究相關的應用技術,其主要方向有以下幾方面:

1.向納米碳酸鈣方向發展:納米碳酸鈣是把碳酸鈣功能從一般填充材料變為功能性材料的質的轉換。

2.向超細鈣和亞納米鈣方向發展:超細鈣和亞納米鈣應用範圍正在不斷擴大,它可以既起到填充作用又可以部分改善產品的強度和其它性能。目前油墨、高檔漆(如汽車漆等)主要使用此類產品。

3.表面處理技術和材料的改進:碳酸鈣經表面處理可以提高其在產品中的比例,目前表面改性材料發展很快,特別是偶聯劑的研製已對不同產品的使用形成針對性。採用推廣塑料門窗是德國、美國、日本等國家的一項「節能國策」,在德國,塑料門窗市場佔有率超過60%,美國超過50%,而中國年銷量已超過100萬噸,但市場佔有率不到30%,具有巨大的市場發展空間。

採用得到國際認同的我國首創的超重力法技術生產增韌無機納米材料,利用我國自行創製的無機/有機納米複合技術,開發出無機納米材料增韌增強的PVC納米複合材料,經過成型加工生產出輕質超韌節能型納米塑鋼門窗,其產品關鍵性能指標雙缺口衝擊強度超過60kJ/m2(德國國家標準:40kJ/m2,按DIN16830標準測試),而生產成本低於原非納米複合材料體系。本項目總體技術水平處於國際領先或先進水平,在無機納米材料超大規模生產方面處於國際領先水平。

市場分析

碳酸鈣是一種主要的無機填料,廣泛用於橡膠、塑料、造紙、塗料、油墨、建材、日用化工、醫藥、食品、飼料等行業,隨著上述行業高速發展,碳酸鈣產品向著粒徑超細化,晶型多樣化及表面改性方向發展,使其既具有填充作用又具有補強性。中國碳酸鈣生產企業260家,輕質碳酸鈣生產能力近2000kt/a,活性鈣200Kt/a,超細鈣50kT/a,每年進口超細活性專用碳酸鈣15.0萬噸以上。

超細碳酸鈣在歐美等發達國家的消費佔全部輕鈣產品的一半,而且專業化率很高。目前中國塑料加工量在12000kt/a,碳酸鈣大約需1300kt/a以上;中國紙張需要量達到45000kt/a。中國鎮江、常熟、江陰、浙江、寧波及天津等地正在建設幾十萬噸級的造紙廠,碳酸鈣總量需求將達到3000kt/a,塗料、橡膠等行業碳酸鈣需求量也很大,其潛在市場更大。根據目前市場需求及預測,超細碳酸鈣近期需求約500kt/a,使用量呈年均20%遞增,有廣闊的市場前景。

簡單生產工藝

輕質碳酸鈣比重質碳酸鈣生產流程長,三廢排放多,排放量大,能源消耗高。而重鈣對礦石的要求較高,但污染及耗能較少。由於重鈣的節能環保特點,近年來國外一直注重發展重鈣技術。他們一是採用立式磨或球磨機等大型干法研磨裝備技術與多級超細分級機組合,而產品精細化基本上是採用大型濕法裝備技術或超細分級機技術,實現了產品的超細粉碎、研磨及精細分級;二是實現了系統設備合理選型及其工藝設計優化組合;三是採用了先進的系統工藝電氣控制系統,確保了系統穩定運行和產品質量穩定。隨著重鈣加工設備和分級技術的進步,多種滿足塑料、造紙等主要下游產業的精細碳酸鈣產品紛紛問世,使重鈣已經取代了90%以上的輕鈣市場。相對於國外發達國家和地區,我國重鈣產業的發展則有著較大的差距。

目前國內的輕鈣產能已佔全球產能的50%左右,而重鈣的產能僅佔全球的14%,中國將在今後將重心傾向於更加環保、節能的重鈣。既能減少對環境的影響也能大大加強企業競爭力。結合我縣發展情況,應該站在高起點上面,利用有限的資源創造更多的價值,大力發展重鈣產業。

重質碳酸鈣生產方法

A乾粉生產工藝:首先將採石場運來的石灰石用破碎機對石灰石進行粗破碎,再用粉磨機械粉碎得到細石灰石粉,最後用篩選機械對磨粉進行分級,符合粒度要求的粉末作為產品包裝入庫,否則返回磨粉機再次磨粉。

採用干法生產工藝一般只能生產普通重質碳酸鈣,對於超細重質碳酸鈣技術上可行,但生產成本太高,經濟上不可行,所以超細重質碳酸鈣一般採用濕法生產工藝來生產。

B濕法生產工藝:先將干法生產出來的細粉製成懸浮液置於磨機內進一步粉碎,經脫水、乾燥后就製成超細重質碳酸鈣。濕法生產除了對設備的要求較高以外還需要很好的研磨助劑和研磨介質。

發展前景

①從生產產品來看,市場前景廣闊:

一是應用範圍廣。碳酸鈣根據不同檔次、不同用途分為30多個品種,廣泛應用於塑料、塑鋼、橡膠、電纜、造紙、醫藥、食品、油漆、化工等10個多個領域。同時,隨著綠色環保理念的倡導和納米技術的不斷成熟,碳酸鈣產業市場空間必將進一步拓寬。

二是用量需求大。據有關資料顯示,我國年生產各類碳酸鈣1000萬噸以上,其中輕鈣600萬噸,生產量和用量僅次於美國,位居世界第二。近兩年來,全國碳酸鈣用量以25%的速度遞增,高、中檔產品供不應求,需要大量進口。

三是產品用途多。一方面,添加碳酸鈣可改進位品性能。輕質碳酸鈣產品能改變製品加工性能和機械性能,增加表面光滑和耐曲撓性;另一方面,增加碳酸鈣填充量。可大幅降低製品成本。近年來,由於塑料、橡膠製品成本顯著上升,提高輕鈣的填充量可降低成本,提高效益。

②從產業發展來看,產業大有可為。發展碳酸鈣產業:

一是有助於資源轉化升值。經過初加工,原材料轉化為碳酸鈣,產品價值從40元/噸提升到500元/噸,資源優勢可迅速轉變為經濟效益。

二是有利於發揮輻射帶動作用。高安市引進開發以碳酸鈣為原輔材料的塑料、橡膠油漆等下游產業具有得天獨厚的條件,尤其是塑管件、塑鋼、鞋底等塑料製品,輕鈣添加量達15%以上,可大幅降低生產成本,提高經濟效益,對吸引相關配套企業落戶具有很強的吸引力。此外,隨著輕鈣主導產品及其塑料等配套產品快速發展,也可帶動採掘、運輸、餐飲業的同步發展。