中国重质碳酸钙的规模化生产始于20世纪80年代初期 , 最初的生产厂家大多集中于浙江的富阳和建德地区 。经过20多年的发展 , 生产规模已从最初的年产几万吨增大到2006年的逾500×104t 。主要生产地区已从浙江建德、富阳扩展到安徽、广东、广西、四川、湖南、江苏、山东、湖北、江西、辽宁、吉林、黑龙江等地;生产企业由最初的几家增加至目前的300余家;产品品种从最初的“双飞粉”(200目)、“三飞粉”(325目)发展到400目(<38μm)、600目(d97=20μm)、800目(d97=16μm)、1250目(d97=10μm)和2500目(d97=5μm) , 以及d80≤2μm、d90≤2μm、d97≤2μm等产品;产品已能基本满足国内塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、日化、饲料等应用领域的要求 。其发展速度和发展规模已超过轻质碳酸钙 。
一、生产与应用
2006年国内重质碳酸钙的总产量达到约510×104t , 较上年增长10%以上 , 其中1250目(d97=10μm)以上的超细重质碳酸钙约200×104t , 约占总产量的40% 。主要应用领域是塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、胶粘剂、日化等 , 其中推动重质碳酸钙产量持续快速增长的主要因素是造纸、塑料制品工业需求的显著增长 。
塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场 , 2006年消费量达到约200×104t;特别值得一提的是 , 2006年活性碳酸钙的产量显著增长 , 在塑料型材、各种管道、塑料薄膜、电缆等用途中广泛使用超细活性碳酸钙[1] 。造纸行业是碳酸钙需求增长最快的行业之一 , 该领域2006年消费非金属矿物填料和颜料约500×104t , 其中重质碳酸钙约190×104t , 比上年增长15%左右;其中约有90×104t左右的重质碳酸钙用作造纸填料 , 其余用作纸张的涂料[2] 。2006年重质碳酸钙在涂料和油墨中的消费量约25×104t[3];橡胶消费量约15×104t;牙膏消费量约30×104t;其他约40×104t 。2006年 , 国内碳酸钙出口量达到120878 t , 比2005年(74281 t)增加46597 t , 增长62% 。
二、加工技术
(一)粉碎分级
国内重质碳酸钙的生产工艺主要有干法和湿法两种 。
1.干法
干法工艺设备主要是球磨机、辊磨机(包括滚轮磨、环辊磨、雷蒙磨等)、振动磨等 。其中球磨机与精细分级机组合不仅可以加工d975~10μm的超细粉体 , 而且可以根据用户要求在325~2500目之间进行调节 。这种重质碳酸钙加工工艺的特点是连续闭路生产、多段分级、循环负荷大(300%~500%)、单机生产能力较大 , 是国内外大型超细重质碳酸钙生产厂的首选工艺设备 。辊磨机主要用于加工200~1000目的细粉 , 配置精细分级机后可加工出1250目以上的超细粉产品[4] 。
环辊磨是近两年在超细重质碳酸钙领域广泛应用的一种中小型超细粉碎设备 。其特点是工艺简单 , 粉碎比大 , 单位产品能耗较低 。给料粒度≤20mm;内设分级装置 , 产品细度可以在d978~20μm之间调节;单机产量600~1800 t/h;能耗(d97=10μm)≤100 kW·h/t 。
滚轮磨的特点是单机生产能力大 , 用于方解石生产GCC产量可达5~10 t/h;而且内置分级机 , 产品细度可以在d978~30μm之间调节 。
在重质碳酸钙的生产中 , 特别是在超细重质碳酸钙的生产 , 精细分级设备是必须的工艺设备之一 。其目的是:①控制产品细度及其粒度分布 。②将合格的细粒级产品及时分出 , 防止其过磨 , 提高粉碎作业的效率;后一点对于球磨机来说是至关重要的 。正是因为有了精细分级机及时地将合格细粒级产品分出 , 显著提高了球磨机的研磨粉碎效率 , 才有球磨机在该领域的广泛应用 。
目前我国主要的工业型分级机有QF-5A型微细分级机、FQZ型超细分级机、MSS型精细分级机、ATP单轮分级机、ATP型多轮分级机 。这些分级机基本上都与粉磨机配套使用 , 其分级粒径可以在d973~20μm的范围内调节 。依分级机规格或尺寸的不同 , 单机生产能力从数百千克/时到5000 kg/h 。
自1985年以来 , 干法分级技术取得了显著进展 。1985年最先进的精细分级机的产品细度d97<10μm;1992年 , d97<6μm;2000年 , d97<3.5μm;2002年 , d97<2.5μm , 生产能力(d97≤10μm , GCC) 。1985年单机生产能力500 kg/h;1990年 , 1000 kg/h;1995年 , 2000 kg/h;2000年 , 4000 kg/h;2005年 , 7000 kg/h 。国产的大型精细分级机有LHB型涡轮式精细分级机组、FJW500×6超细分级机 。
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