1、重質碳酸鈣生產技術現狀
重質碳酸鈣的生產技術主要涉及選礦、礦石破碎、磨粉和超細粉碎或超細磨粉以及表面改性等。由于方解石資源豐富，CaCO3質量分數≥97%的優質方解石資源量較為豐富。目前中國重質碳酸鈣生產中一般只進行簡單的洗礦和人工揀選。
礦石破碎一般采用兩段， 第一段主要采用顎石破碎機，第二段采用錘式或反擊式破碎機。在原礦塊度較小和磨粉機給料粒度較粗時， 也可以采用一段錘式破碎機或反擊式破碎機。
1.1 細磨與超細磨
目前，d97≥5 mm 的重質碳酸鈣主要采用干法生產，設備包括改進型雷蒙磨（懸輥磨或擺式磨粉機）、輥磨機（包括壓輥磨/立磨、環輥磨等）以及球磨機等。
d97≤5 mm 的超細重質碳酸鈣一般采用干法生產工藝，部分采用濕法研磨+干燥工藝。干法生產主要采用筒式球磨+分級機、輥磨機（包括帶內分級的環輥磨、立磨/壓輥磨）、干法攪拌磨+分級機等。d97≤5 mm， 尤其是d90≤2 mm 的造紙涂料級超細重質碳酸鈣漿料一般采用濕法生產， 主要設備為攪拌磨與砂磨機。
球磨機+分級機生產線主要用于生產d97=5～43mm的重質碳酸鈣細粉和超細粉，特點是連續閉路生產、多段分級、循環負荷大（300%～500%）、單機生產能力較大。該生產線自20 個世紀90 年代中后期開始采用， 是當今世界大型超細重質碳酸鈣生產線的主要生產技術之一。
環輥磨是近10年在中國重質碳酸鈣領域應用最廣的一種細磨與超細磨設備，特點是粉碎比大，單位產品能耗較低。內設或外置精細分級機可生產d97≤10 mm 的超細產品， 產品細度可以在d97=5～40 mm 之間調節；最合適的產品粒度范圍為d97=10～30 mm。該設備自2005 年應用以來，經過不斷改進其單機生產能力不斷提高， 以生產d97=10 mm 產品為例，生產能力由最初的500 kg/h 提高到現在的3 500 kg/h；單位產品能耗不斷下降， 由最初的約200 kW·h/t 降低到現在的100 kW·h/t 左右。
輥壓磨（立式輥壓磨/滾輪磨）是重質碳酸鈣細磨和超細磨的主要大型設備之一。其特點是粉碎比大，最合適的產品粒度范圍為d97=15～45 mm，外置精細分級機后可生產d97≤10 mm 的超細產品；產品粒形較好，吸油值較低，特別適合生產不飽和聚酯基復合材料（人造石）用重質碳酸鈣填料，而且單位產品能耗和磨耗較低。
濕法超細研磨技術主要用于生產d90≤2 mm 及d97≤2 mm 的造紙涂料（漿料）級產品以及d60≤2 mm的超細重質碳酸鈣（干燥后用做塑料填料）。一般采用一段或二段連續超細研磨工藝流程。主要由濕式攪拌研磨機或砂磨機及相應的儲罐和泵組成。
由于中國造紙市場對超細重質碳酸鈣漿料需求量的持續攀升，2000 年以來重質碳酸鈣濕法超細研磨的產業規模成長迅速， 設備大型化的步伐不斷加快。2000年前，超細重質碳酸鈣漿料主要使用80～500 L的攪拌磨或研磨剝片機；2002 年前后開始采用1 500 L 攪拌磨；2003 年使用3 000 L 立式攪拌磨；2005 年使用5 000 L 立式攪拌磨；2010 年已開發出8 000 L 立式攪拌磨；目前已經開發出12 000 L 的立式攪拌磨。
單機生產能力（d90≤2 mm，以干量計）由1995 年的300 kg/h、2000 年的500 kg/h、2003 年的1 000 kg/h、2005 年的2 000 kg/h，提高到2013 年的5 000 kg/h 以上；單位產品能耗由1995 年約250~300 kW·h/t、2000 年180~300 kW·h/t、2003 年120~150kW·h/t、2009 年的90~110kW·h/t、降至2012 年的70~90 kW·h/t。
1.2 表面改性
表面改性是重質碳酸鈣和超細重質碳酸鈣最主要的深加工技術之一，近10年來，表面改性產品的需求量以每年12%以上的速度增長。重質碳酸鈣的表面改性主要采用有機包覆和復合改性方法。有機包覆改性是以有機物，如硬脂酸及其鹽、鋁酸酯偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、水溶性高分子等為表面包覆/改性劑，對重質碳酸鈣粉體進行包覆使之改性的方法。目前，干法改性是重質碳酸鈣的主流工藝，除非采用濕式超細研磨工藝，一般很少采用濕法改性。
干法改性工藝是粉體在干的狀態下或干燥后在表面改性設備中進行分散， 同時加入配置好的表面改性劑， 在一定溫度下進行表面改性的工藝。2000年之前，由于市場需求量較小，重質碳酸鈣的表面改性主要采用間歇式的高速攪拌機， 這種間歇式表面改性設備難以滿足大規模穩定生產和節能環保的要求。因此，隨著市場對表面改性產品需求量的快速增長和對產品質量均勻性、穩定性等要求的提高，企業逐漸用連續粉體表面改性設備（如SLG 型連續粉體表面改性機） 替代間歇式表面設備。
2005 年以來，SLG 型連續粉體表面改性機已成為重質碳酸鈣干法表面改性的主流設備， 表1 所示為該設備的工業機型和主要技術參數。
 復合改性是采用物理或化學方法在重質碳酸鈣超細重質碳酸鈣粉體中均勻混合或在顆粒表面覆另一種無機粉體的表面改性方法， 如在重質碳鈣中復合氫氧化鎂或氫氧化鋁， 這種改性重質碳酸鈣粉體用于電纜填料，除了原有的功能外，還具有阻燃功能。
也有部分重質碳酸鈣的表面改性與細磨或超細磨同步進行， 即在細磨和超細磨過程中添加表面改性劑，在同一設備中同時完成重質碳酸鈣的細磨/超細磨和表面改性。例如，用于不飽和聚酯基復合材料（人造石）的重質碳酸鈣填料的表面改性就是在立式輥磨機細磨過程中完成的。
2 發展趨勢
2.1 產業發展趨勢
2000 年以來，中國重質碳酸鈣的年平均需求量以每年10%以上的速度增長，2010 年其需求量已達到約1 000 萬t。預計“十二五”末重質碳酸鈣的市場需求量（不包括脫硫和飼料用重質碳酸鈣）將超過1 600 萬t/a。
中國重質碳酸鈣行業的生產經營將逐步由分散型向集約型發展， 具有資源優勢的地區或企業將通過政府引導、資本運作、重組及聯盟方式形成地區性和跨區域的大企業或企業集團， 這是資源高效利用之必然。目前，浙江長興、浙江建德、廣西賀州等重質碳酸鈣主產區已初步完成了企業重組優化， 企業數量大幅度減少，人均生產效率顯著提升。
2.2 技術發展趨勢
重質碳酸鈣產業技術的主要發展趨勢是大型化、功能化以及智能化，這是重質碳酸鈣生產集約化、穩定化、結構優化或專用化以及提高生產效率、降低能耗、磨耗和降低生產成本之必然要求，也是市場需求量顯著增大和節約高聚物基復合材料中樹脂用量對生產技術發展的必然要求。大型化主要是單條生產線的生產能力將持續增大。
生產線大型化將帶動大型粉碎設備、大型分級設備（特別是干式精細分級設備）、表面改性設備（特別是連續表面改性設備）以及相應的干燥、包裝等設備的發展。從“十二五”末開始，中國將建成越來越多的年產20 萬t 以上的單條重質碳酸鈣和超細重質碳酸鈣生產線和年產5 萬t 以上的單條干法表面改性活化重質碳酸鈣和超細重質碳酸鈣生產線。
功能化是指產品的應用性能將適應市場的需求不斷優化，是提升重質碳酸鈣應用性能和價值的增值技術。提升重質碳酸鈣產品功能性的主要加工技術是表面改性和精細分級。表面改性降低了產品的吸油值、改善了重質碳酸鈣與有機樹脂的相容性和在樹脂中的分散性，可以增大重質碳酸鈣的填充量和減少或節約填充高分子材料中樹脂的用量，具有巨大的市場需求，是專用重質碳酸鈣產品的主要生產技術之一。精細分級技術可以提高重質碳酸鈣在油墨、涂料等領域中的應用性能，是專用重質碳酸鈣產品的重要生產技術之一。
智能化是指生產管理和控制的優化，生產線控制的智能化將是未來碳酸鈣生產技術的主要發展趨勢之一。大型化生產和產品質量可靠和穩定化要求的提高，人工成本的不斷上升和技術工人的稀缺，將推動重質碳酸鈣生產線控制智能化的持續發展。
?歡迎進入【粉體論壇】
|
