重(zhong)質(zhi)碳(tan)酸(suan)鈣作為目前應用最廣(guang)、用量最大(da)的(de)(de)無機(ji)非(fei)金(jin)屬礦物粉體，其發展(zhan)面臨(lin)三大(da)選擇。2018年(nian)4月21日，市場(chang)調查研究機(ji)構Technavio發布了《北(bei)美碳(tan)酸(suan)鈣市場(chang)概況與預測》報告。報告顯示，在2018—2022年(nian)，北(bei)美碳(tan)酸(suan)鈣市場(chang)分額將(jiang)以5%的(de)(de)年(nian)復合增長率攀(pan)升(sheng)，并(bing)且碳(tan)酸(suan)鈣替代高嶺土(tu)用于造紙行業將(jiang)成為市場(chang)發展(zhan)的(de)(de)一個主要趨勢。目前重(zhong)質(zhi)碳(tan)酸(suan)鈣的(de)(de)生產(chan)方法分為兩種(zhong)——干法和濕(shi)法。

　　2018年(nian)4月21日，市場調(diao)查(cha)研究機構Technavio發布了(le)《北美(mei)碳酸(suan)(suan)鈣市場概況(kuang)與(yu)預測》報告(gao)。報告(gao)顯(xian)示，在2018—2022年(nian)，北美(mei)碳酸(suan)(suan)鈣市場分額(e)將以5%的年(nian)復合增長率攀(pan)(pan)升，并且碳酸(suan)(suan)鈣替代(dai)高嶺土用(yong)于造(zao)紙行業將成為市場發展的一個(ge)主要(yao)趨勢。除此(ci)之外(wai)，碳酸(suan)(suan)鈣作為工業填料(liao)(liao)，其使(shi)用(yong)率和需(xu)求量(liang)(liang)也在逐年(nian)攀(pan)(pan)升，特別(bie)是在顏料(liao)(liao)、涂(tu)料(liao)(liao)、塑料(liao)(liao)、油漆等行業的應(ying)用(yong)越來越廣(guang)泛。此(ci)外(wai)，根據(ju)Roskill(英國羅斯基爾信(xin)息服務有限公司)有關報道，全球碳酸(suan)(suan)鈣總需(xu)求量(liang)(liang)一半以上被亞(ya)洲(zhou)消耗(hao)，其中(zhong)中(zhong)國超過20%。重(zhong)質(zhi)碳酸(suan)(suan)鈣作為目(mu)前(qian)應(ying)用(yong)最廣(guang)、用(yong)量(liang)(liang)最大的無機非金(jin)屬礦物粉體，其發展面臨三大選(xuan)擇。

　　一、干濕法工藝的(de)選擇

　　重質碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)又稱(cheng)作研(yan)(yan)磨(mo)(mo)鈣(gai)(gai)，是用機械方(fang)法粉碎、研(yan)(yan)磨(mo)(mo)天(tian)然方(fang)解石、石灰石等重鈣(gai)(gai)原(yuan)料，使其達到一(yi)定細(xi)度的粉體產(chan)品，在(zai)國際上通常稱(cheng)之為微細(xi)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)。目前重質碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)的生產(chan)方(fang)法分為兩種——干(gan)法和(he)濕法。

　　干法主要(yao)應用(yong)于初(chu)級(ji)研磨，適用(yong)于對顆粒粒徑分布要(yao)求不(bu)高的(de)(de)顆粒生產。濕(shi)法是以粗碎的(de)(de)產品(pin)為原料，加(jia)溶(rong)劑(ji)(ji)及相關的(de)(de)助劑(ji)(ji)進(jin)行再研磨，并可除去礦石里(li)的(de)(de)雜質，細度和純度都得到提高的(de)(de)研磨法。

　　表1 重(zhong)鈣(gai)干濕法工藝優缺點

　　從實踐來看(kan)，1500目(mu)以下的產(chan)品，一般以干(gan)(gan)法(fa)(fa)生(sheng)產(chan)為(wei)主;1500～2500目(mu)產(chan)品可以采(cai)用干(gan)(gan)法(fa)(fa)工(gong)藝(yi)，也(ye)可以采(cai)用濕(shi)法(fa)(fa)工(gong)藝(yi)生(sheng)產(chan)，應(ying)用中(zhong)需有針對性的合(he)理搭配兩種工(gong)藝(yi)產(chan)品配比;2500～6500目(mu)產(chan)品，通常以濕(shi)法(fa)(fa)生(sheng)產(chan)為(wei)宜。

　　二、加工(gong)裝備(bei)的選擇

　　對于干濕兩(liang)種(zhong)方法在(zai)工業生(sheng)產中已(yi)有相對應的、成熟的生(sheng)產設備。

　　干法工藝設備

　　對于初粉碎的干法生產，相應的加工設備種類繁多，有：空氣分級磨、氣流磨粉機、干式攪拌磨、立式磨粉機、沖擊式輥輪磨、振動磨和球磨機等(deng)。這些(xie)設備再配上成(cheng)熟的(de)研(yan)磨工藝和分級機配合(he)，組成(cheng)了超微加工系統(tong)，即(ji)可生產較高質量的(de)超微重鈣粉。

　　如今，重鈣朝著功能化、規模化、超微化的方向發展，而適用于規模化生產重鈣的設備主要有空氣分級磨、干(gan)式攪拌磨和沖(chong)擊式輥輪(lun)磨機。

　　空(kong)氣分級磨的(de)(de)應用最廣泛(fan)，它(ta)屬于生產400目以下(xia)的(de)(de)重(zhong)鈣產品的(de)(de)設(she)備。投(tou)資小、生產效率(lv)高。但是它(ta)生產的(de)(de)重(zhong)鈣顆粒較粗，遠遠低于其它(ta)設(she)備生產產品的(de)(de)細度。

　　干(gan)式攪拌磨(mo)，在(zai)干(gan)法生(sheng)(sheng)產碳酸鈣中其研磨(mo)效率較高和研磨(mo)顆粒(li)細，如果其研磨(mo)得到的物料經過分級后，可生(sheng)(sheng)產粒(li)度(du)1250目以上的超微粉(fen)體產品(pin)。不過其缺點(dian)是(shi)單機生(sheng)(sheng)產能(neng)力較小，大規模生(sheng)(sheng)產投資大。

　　沖擊式(shi)輥(gun)(gun)輪(lun)磨機(簡稱沖擊式(shi)磨)屬于(yu)碾(nian)壓(ya)粉(fen)(fen)碎(sui)(sui)，它(ta)在單位(wei)時間(jian)內產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)細粉(fen)(fen)量偏少。它(ta)的(de)優點是采用液(ye)壓(ya)方(fang)式(shi)進行施壓(ya)于(yu)磨輥(gun)(gun)，產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)碾(nian)壓(ya)壓(ya)力很大，因此粉(fen)(fen)碎(sui)(sui)效(xiao)果好，可用于(yu)粉(fen)(fen)碎(sui)(sui)硬度高的(de)物料。它(ta)一(yi)般以(yi)用來生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)1000目(mu)以(yi)下的(de)產(chan)品(pin)，生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)中對沖擊式(shi)磨進行了改進，可直接生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)600目(mu)一(yi)250目(mu)產(chan)品(pin)。它(ta)如干式(shi)攪拌(ban)磨一(yi)樣，產(chan)品(pin)經過(guo)分級(ji)后，加(jia)入沖擊式(shi)輥(gun)(gun)輪(lun)磨機再次研磨可以(yi)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)1250目(mu)以(yi)上(shang)的(de)產(chan)品(pin)。

　　常見干法(fa)工藝裝(zhuang)備系統(tong)有(you)：

　　(1)球(qiu)磨(mo)-分級機(ji)多種(zhong)規格產品(pin)粉磨(mo)系統;

　　(2)空氣分級磨混合振動磨-分級機組合(he)粉(fen)磨系統(tong);

　　(3)氣流磨-分級機組合系統;

　　(4)沖擊式攪拌磨-分(fen)級機組合(he)粉磨系統。

　　球磨機 + 分(fen)級(ji)機(ji)生(sheng)產(chan)(chan)線主要用于生(sheng)產(chan)(chan) d97=5～43mm的(de)重(zhong)質碳酸鈣細(xi)粉和超微(wei)粉，特點是連續閉路生(sheng)產(chan)(chan)、多(duo)段(duan)分(fen)級(ji)、循環負(fu)荷大( 300%～500% )、單機(ji)生(sheng)產(chan)(chan)能力較(jiao)大。隨著沖擊(ji)式(shi)磨干法粉磨與精細(xi)分(fen)級(ji)技術(shu)在重(zhong)鈣行業得到推廣應用，近年來沖擊(ji)式(shi)磨+二(er)次分(fen)級(ji)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝技術(shu)成為重(zhong)鈣加工(gong)(gong)(gong)(gong)企業的(de)首選技術(shu)，工(gong)(gong)(gong)(gong)藝流程(cheng)如圖(tu)1所示。其既滿足了重(zhong)鈣產(chan)(chan)業規模化、精細(xi)化加工(gong)(gong)(gong)(gong)的(de)要求，又符合國家節能減排政策的(de)要求，該工(gong)(gong)(gong)(gong)藝技術(shu)將有助于深化重(zhong)鈣產(chan)(chan)業裝備技術(shu)升(sheng)級(ji)。

　　濕法工藝設備

　　濕法超微研(yan)磨(mo)(mo)(mo)設備大(da)體分為(wei)三種(zhong)：球磨(mo)(mo)(mo)機(ji)、攪拌磨(mo)(mo)(mo)和(he)砂(sha)磨(mo)(mo)(mo)機(ji)。后兩種(zhong)都是在球磨(mo)(mo)(mo)機(ji)的(de)基礎上發(fa)展(zhan)起來的(de)，它們的(de)共同特點是利(li)用研(yan)磨(mo)(mo)(mo)介質之間(jian)的(de)碰撞、剪切、擠(ji)壓和(he)摩擦原理破碎物料(liao)，因此三者都屬于以研(yan)磨(mo)(mo)(mo)介質研(yan)磨(mo)(mo)(mo)物料(liao)的(de)設備。

　　常(chang)見濕法工藝裝備系統有(you)：

　　(1)臥式(shi)磨串并聯組合系統;

　　(2)沖擊式磨(mo)單機(ji)開路粉磨(mo)系統;

　　(3)沖擊式磨多機串聯粉磨系統。

　　濕法超微(wei)(wei)研(yan)磨技術主要(yao)用于(yu)生產 d90 ≤2 mm 及(ji)d97 ≤2 mm 的造紙(zhi)涂料(liao)(漿料(liao))級產品(pin)以及(ji) d60 ≤2 mm的超微(wei)(wei)重質碳酸鈣(干燥后用做(zuo)塑料(liao)填料(liao))。

　　超微(wei)濕法攪(jiao)拌磨機是隨(sui)著現代材料科學(xue)技術的進步而發(fa)展起來的。近年來的研究表明：濕法工藝中，在微(wei)細介質磨機中添加(jia)粉(fen)碎助劑可制備亞微(wei)米甚(shen)至納米超微(wei)粉(fen)體。

　　砂磨(mo)機克服了(le)(le)攪拌磨(mo)機存在的研(yan)磨(mo)介(jie)質分(fen)布不均勻的缺點，使研(yan)磨(mo)介(jie)質與物料充分(fen)的接觸，減(jian)小了(le)(le)研(yan)磨(mo)介(jie)質之(zhi)間的摩擦，降(jiang)低了(le)(le)磨(mo)損，提(ti)高了(le)(le)研(yan)磨(mo)效率。研(yan)磨(mo)粒度可達到10nm。

　　近年來(lai)(lai)，國(guo)內科(ke)研(yan)院所及(ji)生(sheng)(sheng)產(chan)企(qi)業(ye)(ye)在探索(suo)重鈣(gai)產(chan)業(ye)(ye)轉型升級發展(zhan)時，目光(guang)開始轉向(xiang)高效(xiao)、節能的(de)沖擊式磨以及(ji)二次或(huo)三次分級與多(duo)級濕法磨機組合集成工(gong)藝，該工(gong)藝不僅是實現產(chan)業(ye)(ye)規模(mo)化、產(chan)品功能化生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)有效(xiao)途徑，也是未來(lai)(lai)重鈣(gai)產(chan)業(ye)(ye)轉型升級、深層次發展(zhan)的(de)創新型工(gong)藝，可為培育具有國(guo)際競爭力(li)的(de)重鈣(gai)產(chan)業(ye)(ye)企(qi)業(ye)(ye)集團奠定產(chan)業(ye)(ye)技(ji)術基礎(chu)。

　　圖2　干濕法集成工藝及(ji)其產(chan)品結構(gou)設計

　　三、重鈣產(chan)品結構的選擇

　　產(chan)品需(xu)求是(shi)裝備及其工藝選擇的根本(ben)所(suo)在。學者(zhe)對2010—2014年重鈣產(chan)業進行了調(diao)研，發現中高端(duan)功(gong)能化(hua)、個性化(hua)專(zhuan)用(yong)產(chan)品短缺(que)，造成產(chan)品結(jie)構問題凸顯。

　　新常(chang)態下，下游應用行業對重(zhong)鈣(gai)粉(fen)體產品功能性提出了(le)更(geng)多(duo)個性化要求(qiu)。重(zhong)鈣(gai)的附加值(zhi)提升(sheng)，關鍵(jian)是(shi)它的深加工產品——精(jing)細(xi)、高純、表面改性等(deng)個性化產品。

　　表(biao)面改(gai)性是重(zhong)質碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)和(he)超微重(zhong)質碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)最主(zhu)要的(de)深加工(gong)技術之一(yi)，近(jin)10a來，表(biao)面改(gai)性產品的(de)需求量以每(mei)年12%以上的(de)速度增長。重(zhong)質碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)的(de)表(biao)面改(gai)性主(zhu)要采(cai)用(yong)有機包覆和(he)復合改(gai)性方法(fa)。目前，干法(fa)改(gai)性是重(zhong)質碳(tan)酸(suan)(suan)鈣(gai)的(de)主(zhu)流(liu)工(gong)藝，除(chu)非(fei)采(cai)用(yong)濕(shi)式超微研(yan)磨工(gong)藝，一(yi)般很少(shao)采(cai)用(yong)濕(shi)法(fa)改(gai)性。

　　值得一(yi)提(ti)的是(shi)，精細(xi)化(hua)(hua)并(bing)不是(shi)單一(yi)的粒(li)(li)度超微化(hua)(hua)，再者重(zhong)鈣(gai)并(bing)不是(shi)只(zhi)強調(diao)粒(li)(li)度指標的粉體材料(liao)，作為(wei)一(yi)種工業(ye)中間體，其應用性(xing)能(neng)是(shi)最需(xu)要考慮的要素，過(guo)分追求顆粒(li)(li)度指標而忽視粉體材料(liao)的應用性(xing)能(neng)是(shi)不可取的。精細(xi)化(hua)(hua)是(shi)一(yi)種有針對性(xing)的功能(neng)性(xing)重(zhong)鈣(gai)粉體生產(chan)過(guo)程。

　　小結

　　中(zhong)國(guo)重(zhong)質(zhi)(zhi)碳(tan)酸鈣由最初的(de)“雙飛粉(fen)”、“三飛粉(fen)”等(deng)少數幾(ji)種(zhong)發(fa)展(zhan)到包括細(xi)粉(fen)、超微粉(fen)、表面(mian)改性(活(huo)性)粉(fen)以及造(zao)紙(zhi)用(yong)超微漿料產品(pin)(pin)等(deng)幾(ji)大類十余種(zhong)不同細(xi)度和表面(mian)改性活(huo)化的(de)專用(yong)重(zhong)質(zhi)(zhi)碳(tan)酸鈣產品(pin)(pin)。由最初74μm和d97=45μm為(wei)主的(de)細(xi)粉(fen)發(fa)展(zhan)到超微粉(fen)、超微活(huo)性粉(fen)。國(guo)產重(zhong)質(zhi)(zhi)碳(tan)酸鈣將(jiang)與世界上發(fa)達國(guo)家差距逐漸縮小(xiao)。隨著重(zhong)質(zhi)(zhi)碳(tan)酸鈣粉(fen)磨設備和技(ji)術的(de)發(fa)展(zhan)，各種(zhong)新型(xing)專用(yong)重(zhong)質(zhi)(zhi)碳(tan)酸鈣產品(pin)(pin)將(jiang)會不斷出現，行業(ye)前景不可限量。

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