前言
2021年11月份，作者專訪廣西碳酸鈣產(chǎn)業(yè)化工程院常務副院長童張法教授，他對精品碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展有過一段中肯的概述。
童張法教授認為，要從兩個方面認識精品碳酸鈣。一方面：精品碳酸鈣不止局限于輕鈣(含納米鈣)和重鈣，也包括氧化鈣、氫氧化鈣、復合鈣及下游應用產(chǎn)品。另一方面：精品碳酸鈣不僅是粉體產(chǎn)品的精品化提升，更應該包括下游應用產(chǎn)品的品質(zhì)提升。每種碳酸鈣產(chǎn)品都有屬于核心創(chuàng)新技術帶來的功能，例如傳統(tǒng)重鈣的超細化和改性化、氧化鈣的高活性和超細化等等，應該是輕鈣、重鈣并舉，輕鈣、重鈣復合應用。他強調(diào)，目前行業(yè)聚焦最多的還是在改性領域，也應該多考慮產(chǎn)業(yè)鏈和終端產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程的整體技術含量提升，更適合下游產(chǎn)業(yè)應用的多功能碳酸鈣才是精品碳酸鈣[1]。 
“十四五”期間，我國非金屬礦產(chǎn)品需求處于“傳統(tǒng)領域提質(zhì)增量、新興領域加快拓展、需求與供給有效促進”的需求增長機遇期。日化、造紙、涂料、冶金、橡塑等傳統(tǒng)基礎工業(yè)領域產(chǎn)業(yè)升級對高性能非金屬礦原輔材料的需求將有較大增長。農(nóng)業(yè)農(nóng)村、環(huán)境治理、新能源、電子信息、功能填料等新興領域?qū)ΦV物功能材料的需求具有極大的市場潛力，將是非金屬礦行業(yè)新的增長極。
“十三五”期間，碳酸鈣2016年產(chǎn)量為3000萬噸，2020年為6700萬噸，其年復合增長率為22.2%，在12種廣泛應用的非金屬礦物材料中排名第一，其市場需求處于穩(wěn)定增長狀態(tài)[7]。
目前，國內(nèi)精品碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展處在“奮起直追”的狀態(tài)，相較于國外的歐米亞、美國特礦、日本白石、英格瓷等發(fā)展較為成熟的企業(yè)，國內(nèi)以廣源化工、科隆粉體、鑫泰鈣業(yè)、四川億欣等為代表的企業(yè)正在不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，不斷縮小產(chǎn)品品質(zhì)上的差距。
1、歐米亞生物降解塑料用碳酸鈣
在生物降解塑料中，PLA或PHA一般會和聚己二酸丁二醇酯(PBAT)或淀粉混合，傳統(tǒng)的無機礦物填料通常水分含量高，具有吸濕性，在水解敏感聚合物擠出過程中容易導致聚合物鏈降解。Omya Smartfill通過對水分的嚴格控制，大大降低了PLA樹脂加工過程中的降解可能性。據(jù)歐米亞官網(wǎng)介紹，Omya Smartfill可用于PLA，填充量可高達40%，在增加手感硬度和伸長率的同時，降低配方的總成本[10]。
OmyaSmartfill制備的800μm厚度PLA片材測試數(shù)據(jù)
2、歐米亞土壤調(diào)理劑用碳酸鈣
使用碳酸鈣調(diào)理酸性土壤，并補充農(nóng)作物鈣營養(yǎng)，最終達到提升農(nóng)作物品質(zhì)和產(chǎn)量的目的，這是非常有價值的應用。據(jù)歐米亞官網(wǎng)介紹，Calciprill產(chǎn)品能在土壤中迅速崩解，隨水或雨水進入到土壤間隙，通過土壤間隙擴散到整個土壤根系表層。Calciprill中的CaO當量高達53%，在酸性土壤中遇水反應后游離出的自由鈣離子(Ca2+)可快速被農(nóng)作物的根系吸收，進而有效解決作物因缺鈣造成的生理性病害，強壯植株，提升作物品質(zhì)和產(chǎn)量[10]。
10min歐米亞碳酸鈣土壤調(diào)理劑崩解
憑借調(diào)理酸性土壤和補充作物鈣營養(yǎng)的優(yōu)勢，Calciprill可以廣泛應用于各種不同水果、蔬菜和其他農(nóng)作物上，比如柑橘、甘蔗、葡萄、蘋果、水稻等等。
3、美國特礦紙板用碳酸鈣
特種礦物公司(SMI)的Albafil®沉淀碳酸鈣(PCC)代表了一組經(jīng)濟型纖維替代品，可提高濕壓效率，減少干燥機蒸汽需求，并允許在濕纖維網(wǎng)內(nèi)進行更多粘合。因此，Albafil®PCC通過減少卷筒紙斷裂和更快的機器速度為造紙商提供了更高的生產(chǎn)率，同時顯著提高了紙張質(zhì)量[9]。
Albafil®PCC的粒徑和形狀也比研磨碳酸鈣(GCC)和白堊具有優(yōu)異的光學性能。Albafil®PCC的窄粒徑分布，加上其棱柱形的形狀，為高礦物含量的堿性紙生產(chǎn)出最佳填料。其較小的平均粒徑能更有效地散射光線，從而產(chǎn)生更不透明，更明亮的片材[9]。
4、日本白石涂料和油墨用碳酸鈣
碳酸鈣應用于涂料和油墨，能使漆膜光澤清晰、持久，使油墨的印刷色調(diào)優(yōu)雅、均勻，碳酸鈣良好的半透明性、光澤度和流動性還能降低涂料和油墨成本。目前日本在中國銷售較多的是白艷華O和DD，它們用于油墨能改善其流動性、透明度和光澤，其中白艷華O為透明性較好的納米碳酸鈣，白艷華DD為半透明性的納米碳酸鈣[2]。
白石用于涂料和油墨的納米碳酸鈣
5、日本白石密封膠和粘合劑用碳酸鈣
用于密封膠和粘合劑的納米碳酸鈣的粒子尺寸穩(wěn)定性好、分散均勻，可提供密封劑良好的彈性、防水性、氣密性、流變性，是理想的密封材料。日本在中國銷售的主要品種為白艷華CCR、白艷華CC，CCR的加工性能和膠的伸長率好，強度一般;而CC的強度好，可用于結(jié)構(gòu)膠[2]。
白石用于密封膠和粘合劑的納米碳酸鈣
6、廣源化工濕法球磨活性納米碳酸鈣
廣源化工濕法球磨的活性納米碳酸鈣產(chǎn)品，對于云石膠、乳膠漆等具有更好的遮蓋力；與普通碳酸鈣產(chǎn)品相比，使用該納米碳酸鈣的油墨制品的細膩程度增加；對于壓延膜制品，能在一定程度上提高復合材料的力學性能，產(chǎn)品的白度、硬度等指標；對于粉末涂料，具有更好的遮蓋力，由于吸油量大，需要的樹脂量需要調(diào)整；可以讓油墨更加細膩，滿足檔次較高的油墨的要求[8]。
1、高附加值碳酸鈣材料綠色制備成套技術及產(chǎn)業(yè)化[3]
1.1需求與痛點
碳酸鈣產(chǎn)業(yè)面臨產(chǎn)品細度及分布差、活化度低、吸油值高、白度低、能耗高、球形化少，技術成套不足等共性難題。該項目實現(xiàn)了人造石、硅酮膠等行業(yè)專用的高附加值碳酸鈣材料制備技術跨越式發(fā)展，產(chǎn)能達120萬噸/年，打破了國外高端碳酸鈣產(chǎn)品及制品壟斷。
1.2技術創(chuàng)新亮點
(1)開發(fā)了一種新型超細碳酸鈣立磨機，解決了細度及分布可控難題。設計了PLC編程控制的自動給料、逐排噴吹脈沖、氣動蝶閥鎖風等技術集成的立磨機制粉系統(tǒng)，解決了細度及分布波動難題。
(2)發(fā)明了二硫化鉬等復合的潤滑材料技術，提高了設備運行穩(wěn)定性、降低了能耗。發(fā)明了四羧酸類熒光增白劑技術，提升了白度，穩(wěn)定了活化度和吸油值。
(3)開發(fā)了聚馬來酸酐、硬脂酸等復合改性劑，活化度提升3%、吸油值≤15g/100g。
(4)發(fā)明了超重力碳化法制備球形化碳酸鈣，提高了球形化。
(5)發(fā)明了活性碳酸鈣晶須、碳酸鈣基螯合吸附劑技術，提高了制品強度、韌性和對重金屬吸附率。
(6)開發(fā)了高溫霧化連續(xù)混合、內(nèi)增壓高效篩分系列裝置及高溫霧化控制關鍵技術，實現(xiàn)了改性劑與粉體自動連續(xù)充分反應與混合，提高了產(chǎn)品活化度。
(7)開發(fā)了廢料無害化處理技術和安全規(guī)范，系統(tǒng)解決了綠色制備安全生產(chǎn)難題。
1.3技術經(jīng)濟指標
d97細度10-46μm可調(diào)且分布可控，活化度≥91%，吸油值≤15g/100g，白度≥94，噸電耗降低5%。
2、干法超微細窄粒徑重質(zhì)碳酸鈣制備技術[4]
2.1需求與痛點
突破行業(yè)無法通過干法工藝工業(yè)化生產(chǎn)D97<3umCaCO3的技術瓶頸，該成果將雅安當?shù)卮罄硎V山開采的尾礦、加工大理石建材時的棄渣以及長年開采和加工所形成的廢棄料做為原料之一，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)重鈣粉體產(chǎn)品，解決生產(chǎn)過程中廢氣污染問題，同時實現(xiàn)資源綜合利用。
2.2技術創(chuàng)新亮點
(1)開發(fā)原料預均化工藝技術
采用“平鋪直取”的工藝路線，由堆料機把進來的原料連續(xù)按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊和相同厚度的料層。通過圓堆取料機進行預均化處理后，將原料的均化系數(shù)提高到98%以上。
(2)干法超細研磨技術及多級串聯(lián)分級技術
針對碳酸鈣粉體研磨工藝特點設計的立式四輥磨機及多頭分級機，通過“2次粗粉回磨+2研磨+2次分級”，解決現(xiàn)有非金屬礦干法超細粉碎、研磨工藝設備單機產(chǎn)能低、能耗高、產(chǎn)品粒徑分布不穩(wěn)定等難題。出磨粉體粒度控制在D97=23μm以下，超微細粉含量高、質(zhì)量穩(wěn)定。
(3)DCS集成控制系統(tǒng)
針對現(xiàn)有傳統(tǒng)生產(chǎn)線自動化不足的問題，將生產(chǎn)線各個工藝流程設備通過DCS系統(tǒng)集于一體，對其各生產(chǎn)工藝設備實現(xiàn)分散控制、集中監(jiān)視和操作、智能控制、故障診斷、自動生成報表、歷史記錄和曲線，從而達到對生產(chǎn)線設備安全運行狀態(tài)控制、參數(shù)智能調(diào)節(jié)控制、車間無人化、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可控功能。
3、具有降解性高填充碳酸鈣母粒的開發(fā)[5]
3.1需求與痛點
項目通過無機粉體(納米級活性碳酸鈣)與高分子合成樹脂高度相容技術，開發(fā)出以高含量碳酸鈣填充合成樹脂的石塑母粒產(chǎn)品，克服傳統(tǒng)石油基塑料、生物降解材料的局限性，不僅具有通用塑料產(chǎn)品性能，還具有大幅降低塑料制品中石油基原材料使用量、可光降解等優(yōu)良特性，品定位是代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料原材料成為今后薄膜級、中空吹塑級等終端制品的生產(chǎn)原料，可大幅減少石油資源、林木資源的消耗。
3.2項目主要研究內(nèi)容
(1)具有集成降解功能的碳酸鈣高填充母粒研究(碳酸鈣≥75%)。
(2)組配物擠出工藝，螺桿結(jié)構(gòu)及組配方式。
(3)具有可控降解功能的實現(xiàn)。
3.3技術創(chuàng)新亮點
(1)將多種高分子材料與無機粉體均勻混合，形成宏觀相容、微觀分相混合物，實現(xiàn)無機粉體與高分子材料高強度相容的改性材料。在薄膜應用中可以使最終膜材中碳酸鈣含量大于50%，且力學性能仍能滿足國標要求。
(2)對擠出設備螺桿結(jié)構(gòu)進行改造與重新組配，適應于碳酸鈣高填充物料擠出造粒，提高了分散與共混效果。
(3)母粒具有環(huán)保屬性，將光降解、熱氧降解等多種降解技術集成在“石頭造”石塑母粒改性材料上，使以石塑母粒產(chǎn)品為主要原材料生產(chǎn)的物品在自然遺棄、垃圾填埋、集中焚燒等多種應用和處理環(huán)境中實現(xiàn)降解功能。此外，降解周期有一定的可控性，從原材料角度根本解決有機高分子材料引起的“白色污染”問題。
3.4應用情況
該項目產(chǎn)品可廣泛應用于吹膜、注塑、吸塑等領域。該項目產(chǎn)品重點應用于各類塑料包裝袋、農(nóng)用地膜、一次性餐具、塑料瓶裝容器等，從通用塑料領域發(fā)力逐步拓展應用范圍，隨著石塑規(guī)模的不斷擴大，生產(chǎn)線組建能力提升，石塑制品將越來越多樣化。
2021年12月，廣西壯族自治區(qū)發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化廳、自然資源廳、生態(tài)環(huán)境廳4部門聯(lián)合印發(fā)了《廣西碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，明確了碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的整體規(guī)劃及具體目標[6]。
1、確立五個目標實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[6]
控制總量、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、科技創(chuàng)新、綠色發(fā)展五個方面著手，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，到2025年，超細重質(zhì)碳酸鈣和改性重質(zhì)碳酸鈣占重質(zhì)碳酸鈣比重達到60%以上，改性輕質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣占輕質(zhì)碳酸鈣比重達到60%以上。塑料、包裝、涂料、建材以及食品級、藥品級碳酸鈣產(chǎn)品的比例大幅提高。
在產(chǎn)業(yè)協(xié)同方面，到2025年，碳酸鈣配套礦山機械制造業(yè)、技術研發(fā)、檢驗檢測、商務會展、金融服務、人才資源等高附加值的配套產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，形成上下游銜接、制造業(yè)和服務業(yè)融合、高水平高附加值的碳酸鈣完整產(chǎn)業(yè)鏈。
在科技創(chuàng)新方面，高端碳酸鈣裝備制造、改性材料、下游應用等關鍵技術有重大突破，碳酸鈣高新技術企業(yè)新增10家以上，新建自治區(qū)級創(chuàng)新平臺3個以上。
2、大力發(fā)展下游應用產(chǎn)業(yè)
塑料：重鈣、輕鈣、納米重鈣、超細/納米輕鈣、改性功能填料、塑料母粒、復合鈦白粉、可降解塑料制品。
涂料：重鈣、輕鈣、納米重鈣、超細/納米輕鈣、改性功能填料、環(huán)保建筑涂料、道路標線涂料、防石漆涂料、汽車涂料、高檔木漆。
造紙：重鈣、輕鈣、超細重鈣、超細輕鈣—造紙。
醫(yī)藥食品：納米重鈣、超細/納米輕鈣、氫氧化鈣、糖、牙膏、化妝品。
建筑材料：重鈣、人造崗石/木塑制品、木塑門窗、新型建筑模板、改性功能填料、納米重鈣、超細/納米輕鈣、PVC建材、PVC型材、管材。
從產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的發(fā)展趨勢看，“品質(zhì)”和“應用”是精品碳酸鈣產(chǎn)業(yè)的兩大核心關鍵詞。結(jié)合本文中國內(nèi)外碳酸鈣產(chǎn)品的綜述情況可知，只有實現(xiàn)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量和精品化發(fā)展，讓產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)具備強力支撐下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力，才是碳酸鈣產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的目標。從目前的產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、應用需求、技術水平、企業(yè)規(guī)模等角度來衡量，精品碳酸鈣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正處在蓄力“向上”的階段。
導讀
童張法教授認為，要從兩個方面認識精品碳酸鈣。一方面：精品碳酸鈣不止局限于輕鈣(含納米鈣)和重鈣，也包括氧化鈣、氫氧化鈣、復合鈣及下游應用產(chǎn)品。另一方面：精品碳酸鈣不僅是粉體產(chǎn)品的精品化提升，更應該包括下游應用產(chǎn)品的品質(zhì)提升。每種碳酸鈣產(chǎn)品都有屬于核心創(chuàng)新技術帶來的功能，例如傳統(tǒng)重鈣的超細化和改性化、氧化鈣的高活性和超細化等等，應該是輕鈣、重鈣并舉，輕鈣、重鈣復合應用。他強調(diào)，目前行業(yè)聚焦最多的還是在改性領域，也應該多考慮產(chǎn)業(yè)鏈和終端產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程的整體技術含量提升，更適合下游產(chǎn)業(yè)應用的多功能碳酸鈣才是精品碳酸鈣[1]。
當前發(fā)展精品碳酸鈣的形勢
國內(nèi)外精品碳酸鈣產(chǎn)品
國內(nèi)精品碳酸鈣技術成果
廣西規(guī)劃性發(fā)展精品碳酸鈣
結(jié)語
