1、重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀
重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)技術(shù)主要涉及選礦、礦石破碎、磨粉和超細(xì)粉碎或超細(xì)磨粉以及表面改性等。由于方解石資源豐富，CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥97%的優(yōu)質(zhì)方解石資源量較為豐富。目前中國重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)中一般只進(jìn)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(jī)，第二段采用錘式或反擊式破碎機(jī)。在原礦塊度較小和磨粉機(jī)給料粒度較粗時(shí)， 也可以采用一段錘式破碎機(jī)或反擊式破碎機(jī)。
1.1 細(xì)磨與超細(xì)磨
目前，d97≥5 mm 的重質(zhì)碳酸鈣主要采用干法生產(chǎn)，設(shè)備包括改進(jìn)型雷蒙磨（懸輥磨或擺式磨粉機(jī)）、輥磨機(jī)（包括壓輥磨/立磨、環(huán)輥磨等）以及球磨機(jī)等。
d97≤5 mm 的超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣一般采用干法生產(chǎn)工藝，部分采用濕法研磨+干燥工藝。干法生產(chǎn)主要采用筒式球磨+分級機(jī)、輥磨機(jī)（包括帶內(nèi)分級的環(huán)輥磨、立磨/壓輥磨）、干法攪拌磨+分級機(jī)等。d97≤5 mm， 尤其是d90≤2 mm 的造紙涂料級超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣漿料一般采用濕法生產(chǎn)， 主要設(shè)備為攪拌磨與砂磨機(jī)。
球磨機(jī)+分級機(jī)生產(chǎn)線主要用于生產(chǎn)d97=5～43mm的重質(zhì)碳酸鈣細(xì)粉和超細(xì)粉，特點(diǎn)是連續(xù)閉路生產(chǎn)、多段分級、循環(huán)負(fù)荷大（300%～500%）、單機(jī)生產(chǎn)能力較大。該生產(chǎn)線自20 個(gè)世紀(jì)90 年代中后期開始采用， 是當(dāng)今世界大型超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)線的主要生產(chǎn)技術(shù)之一。
環(huán)輥磨是近10年在中國重質(zhì)碳酸鈣領(lǐng)域應(yīng)用最廣的一種細(xì)磨與超細(xì)磨設(shè)備，特點(diǎn)是粉碎比大，單位產(chǎn)品能耗較低。內(nèi)設(shè)或外置精細(xì)分級機(jī)可生產(chǎn)d97≤10 mm 的超細(xì)產(chǎn)品， 產(chǎn)品細(xì)度可以在d97=5～40 mm 之間調(diào)節(jié)；最合適的產(chǎn)品粒度范圍為d97=10～30 mm。該設(shè)備自2005 年應(yīng)用以來，經(jīng)過不斷改進(jìn)其單機(jī)生產(chǎn)能力不斷提高， 以生產(chǎn)d97=10 mm 產(chǎn)品為例，生產(chǎn)能力由最初的500 kg/h 提高到現(xiàn)在的3 500 kg/h；單位產(chǎn)品能耗不斷下降， 由最初的約200 kW·h/t 降低到現(xiàn)在的100 kW·h/t 左右。
輥壓磨（立式輥壓磨/滾輪磨）是重質(zhì)碳酸鈣細(xì)磨和超細(xì)磨的主要大型設(shè)備之一。其特點(diǎn)是粉碎比大，最合適的產(chǎn)品粒度范圍為d97=15～45 mm，外置精細(xì)分級機(jī)后可生產(chǎn)d97≤10 mm 的超細(xì)產(chǎn)品；產(chǎn)品粒形較好，吸油值較低，特別適合生產(chǎn)不飽和聚酯基復(fù)合材料（人造石）用重質(zhì)碳酸鈣填料，而且單位產(chǎn)品能耗和磨耗較低。
濕法超細(xì)研磨技術(shù)主要用于生產(chǎn)d90≤2 mm 及d97≤2 mm 的造紙涂料（漿料）級產(chǎn)品以及d60≤2 mm的超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣（干燥后用做塑料填料）。一般采用一段或二段連續(xù)超細(xì)研磨工藝流程。主要由濕式攪拌研磨機(jī)或砂磨機(jī)及相應(yīng)的儲(chǔ)罐和泵組成。
由于中國造紙市場對超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣漿料需求量的持續(xù)攀升，2000 年以來重質(zhì)碳酸鈣濕法超細(xì)研磨的產(chǎn)業(yè)規(guī)模成長迅速， 設(shè)備大型化的步伐不斷加快。2000年前，超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣漿料主要使用80～500 L的攪拌磨或研磨剝片機(jī)；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(fā)出8 000 L 立式攪拌磨；目前已經(jīng)開發(fā)出12 000 L 的立式攪拌磨。
單機(jī)生產(chǎn)能力（d90≤2 mm，以干量計(jì)）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(chǎn)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(zhì)碳酸鈣和超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣最主要的深加工技術(shù)之一，近10年來，表面改性產(chǎn)品的需求量以每年12%以上的速度增長。重質(zhì)碳酸鈣的表面改性主要采用有機(jī)包覆和復(fù)合改性方法。有機(jī)包覆改性是以有機(jī)物，如硬脂酸及其鹽、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、水溶性高分子等為表面包覆/改性劑，對重質(zhì)碳酸鈣粉體進(jìn)行包覆使之改性的方法。目前，干法改性是重質(zhì)碳酸鈣的主流工藝，除非采用濕式超細(xì)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(tài)下或干燥后在表面改性設(shè)備中進(jìn)行分散， 同時(shí)加入配置好的表面改性劑， 在一定溫度下進(jìn)行表面改性的工藝。2000年之前，由于市場需求量較小，重質(zhì)碳酸鈣的表面改性主要采用間歇式的高速攪拌機(jī)， 這種間歇式表面改性設(shè)備難以滿足大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)和節(jié)能環(huán)保的要求。因此，隨著市場對表面改性產(chǎn)品需求量的快速增長和對產(chǎn)品質(zhì)量均勻性、穩(wěn)定性等要求的提高，企業(yè)逐漸用連續(xù)粉體表面改性設(shè)備（如SLG 型連續(xù)粉體表面改性機(jī)） 替代間歇式表面設(shè)備。
2005 年以來，SLG 型連續(xù)粉體表面改性機(jī)已成為重質(zhì)碳酸鈣干法表面改性的主流設(shè)備， 表1 所示為該設(shè)備的工業(yè)機(jī)型和主要技術(shù)參數(shù)。
 復(fù)合改性是采用物理或化學(xué)方法在重質(zhì)碳酸鈣超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣粉體中均勻混合或在顆粒表面覆另一種無機(jī)粉體的表面改性方法， 如在重質(zhì)碳鈣中復(fù)合氫氧化鎂或氫氧化鋁， 這種改性重質(zhì)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(zhì)碳酸鈣的表面改性與細(xì)磨或超細(xì)磨同步進(jìn)行， 即在細(xì)磨和超細(xì)磨過程中添加表面改性劑，在同一設(shè)備中同時(shí)完成重質(zhì)碳酸鈣的細(xì)磨/超細(xì)磨和表面改性。例如，用于不飽和聚酯基復(fù)合材料（人造石）的重質(zhì)碳酸鈣填料的表面改性就是在立式輥磨機(jī)細(xì)磨過程中完成的。
2 發(fā)展趨勢
2.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢
2000 年以來，中國重質(zhì)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(dá)到約1 000 萬t。預(yù)計(jì)“十二五”末重質(zhì)碳酸鈣的市場需求量（不包括脫硫和飼料用重質(zhì)碳酸鈣）將超過1 600 萬t/a。
中國重質(zhì)碳酸鈣行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營將逐步由分散型向集約型發(fā)展， 具有資源優(yōu)勢的地區(qū)或企業(yè)將通過政府引導(dǎo)、資本運(yùn)作、重組及聯(lián)盟方式形成地區(qū)性和跨區(qū)域的大企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)， 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(zhì)碳酸鈣主產(chǎn)區(qū)已初步完成了企業(yè)重組優(yōu)化， 企業(yè)數(shù)量大幅度減少，人均生產(chǎn)效率顯著提升。
2.2 技術(shù)發(fā)展趨勢
重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是大型化、功能化以及智能化，這是重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)集約化、穩(wěn)定化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化或?qū)Ｓ没约疤岣呱a(chǎn)效率、降低能耗、磨耗和降低生產(chǎn)成本之必然要求，也是市場需求量顯著增大和節(jié)約高聚物基復(fù)合材料中樹脂用量對生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的必然要求。大型化主要是單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力將持續(xù)增大。
生產(chǎn)線大型化將帶動(dòng)大型粉碎設(shè)備、大型分級設(shè)備（特別是干式精細(xì)分級設(shè)備）、表面改性設(shè)備（特別是連續(xù)表面改性設(shè)備）以及相應(yīng)的干燥、包裝等設(shè)備的發(fā)展。從“十二五”末開始，中國將建成越來越多的年產(chǎn)20 萬t 以上的單條重質(zhì)碳酸鈣和超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)線和年產(chǎn)5 萬t 以上的單條干法表面改性活化重質(zhì)碳酸鈣和超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)線。
功能化是指產(chǎn)品的應(yīng)用性能將適應(yīng)市場的需求不斷優(yōu)化，是提升重質(zhì)碳酸鈣應(yīng)用性能和價(jià)值的增值技術(shù)。提升重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品功能性的主要加工技術(shù)是表面改性和精細(xì)分級。表面改性降低了產(chǎn)品的吸油值、改善了重質(zhì)碳酸鈣與有機(jī)樹脂的相容性和在樹脂中的分散性，可以增大重質(zhì)碳酸鈣的填充量和減少或節(jié)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(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的主要生產(chǎn)技術(shù)之一。精細(xì)分級技術(shù)可以提高重質(zhì)碳酸鈣在油墨、涂料等領(lǐng)域中的應(yīng)用性能，是專用重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的重要生產(chǎn)技術(shù)之一。
智能化是指生產(chǎn)管理和控制的優(yōu)化，生產(chǎn)線控制的智能化將是未來碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢之一。大型化生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量可靠和穩(wěn)定化要求的提高，人工成本的不斷上升和技術(shù)工人的稀缺，將推動(dòng)重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)線控制智能化的持續(xù)發(fā)展。
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