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中国碳酸钙行业60年发展历程回顾,有多少人奋斗的身影…

来源:中国粉体技术网 发布:2020-12-26 14:41 浏览:

世界碳酸钙工业化生产已有170年的历史,而中国碳酸钙工业则起步较晚,至今不足100年的时间。但是,依托丰富而优质的石灰石、方解石资源以及广阔的消费市场,中国碳酸钙工业经历了不断进步和成长的几个阶段,逐步发展成为世界碳酸钙产业大国,特别是近十余年一直保持世界碳酸钙生产和消费的第一大国地位,轻质碳酸钙的生产和消费量均达到世界总量的50%以上,重质碳酸钙产量约占世界总量的25%以上。

自1960年以来,中国碳酸钙工业的发展历程大体可划分为3个阶段。

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第1阶段:改革开放前探索前进

中国碳酸钙工业起源于1931年,上海大中华橡胶厂建立了中国第一个生产轻质碳酸钙的工厂——大中华制钙厂。到改革开放前,中国轻质碳酸钙生产企业有50余家,产量约为30万t/a。这一阶段碳酸钙产能缓慢增加,生产技术不断改进,装备水平逐渐提升,新的生产设备不断开发,一些土法装备被更为先进的机械设备所取代,部分实现了机械化生产。

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大中华橡胶厂和大中华制钙厂的广告

1958年,青岛太信化工厂设计制造出第一台回转干燥机,并在山东张店工农化工厂成功使用;1967年,在上海碳酸钙厂、唐山东矿化工厂、黄石化工厂的联合赞助下,北京矿材厂制造出第一台上悬离心机;1969年,重庆松山化工厂首先在碳酸钙生产中使用钢壳机械化立窑;1976年,北京矿材厂成功开发回转化灰机;1978年唐山建华化工厂在碳酸钙生产中第一个推广使用泡沫洗气塔。同时,这一时期新的碳酸钙品种陆续实现国产化。

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1960年山东张店工农化工厂(后改为湖田化工厂、信华化工厂等)首先实现了活性碳酸钙的国产化,当时的商标名称是“白艳华”。在原化工部相关领导的筹划与组织下,碳酸钙行业的第一次全国性行业交流会于1974年6月在浙江菱湖召开,为行业的信息交流提供了平台,大大推动了行业的技术进步。全国42家碳酸钙企业及相关单位的135位代表参加了会议,会上制定了中国第一部碳酸钙部颁标准(hg517—1974《轻质碳酸钙》)。自此,碳酸钙行业由自发发展转为有组织的发展阶段。


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第2阶段:改革开放后蓬勃发展

改革开放后,随着中国经济社会的飞跃式发展,碳酸钙行业也如雨后春笋般蓬勃发展起来。

中国有着丰富而优质的石灰石、方解石、大理石等碳酸钙资源,各地靠山吃山,纷纷发展碳酸钙产业。同时,由于塑料、橡胶、造纸、涂料等下游用户的不断扩张,碳酸钙市场需求跨越式扩大,加之改革开放早期碳酸钙生产技术和资金门槛较低,碳酸钙生产企业的数量和产能呈爆炸式增长态势。

此阶段中国成功跨越为世界第一大碳酸钙生产国,到2014年左右中国碳酸钙生产企业的数量和产能达到高峰,轻质碳酸钙生产企业达510家以上,产能突破1000万t/a,规模已超过美国成为世界第一;重质碳酸钙生产企业超过1000家,产能为2000万t/a以上,约占世界产能的1/4。围绕石灰石、方解石、大理石等碳酸钙资源聚集地形成了十余个碳酸钙生产基地,如河北井陉,山东淄博,河南南召,浙江衢州、建德、常山、长兴,安徽池州、宣城,江西萍乡、永丰、高安、德兴,广东连州、恩平,广西贺州、桂林、来宾,四川宝兴、石棉等。

碳酸钙企业生产规模持续增加,改革开放初期轻质碳酸钙企业年生产能力以0.3万~0.5万t为主,全国达到年产1万t的轻钙生产企业只有7家。到20世纪80年代,当时中国最大的轻钙生产企业唐山东矿化工厂年产能达到5万t;20世纪90年代末,都江堰钙品股份有限公司年产能达到10万t;2005年全国年产轻钙10万t以上的企业已发展到12家;2012年桂林金山化工有限责任公司年产能达到30万t,成为中国最大的轻质碳酸钙生产企业;2013年广西华纳新材料科技有限公司纳米钙(硅酮胶专用)生产能力达30t。

20世纪80年代初,中国重质碳酸钙开始规模化生产,其生产厂家集中在浙江的富阳与建德地区,经过20余年的发展生产规模已从最初的年产几万吨发展到近300万t,主要生产地区已从浙江的建德、富阳扩展到广东、广西、四川、江西、湖南、安徽、江苏、河南、吉林、黑龙江等地,生产企业由几家增加至近200家,产品品种由最初的双飞粉(75μm)、三飞粉(45μm)发展到<38μm、23μm[d(97)=20μm]、18μm[d(97)=16μm]、11μm[d(97)=10μm]和5μm[d(80)≤2μm、d(90)≤2μm],白度≥90%(最高达到96%),已基本满足国内塑料、橡胶、涂料、造纸、油墨、日化、饮料等行业的要求。2013年江西广源化工有限公司重质碳酸钙生产能力达120万t,成为中国最大的重质碳酸钙生产企业。

在活跃的市场需求引领和技术进步推动下,碳酸钙产品新品种不断涌现。产品的功能化、精细化水平快速提升,相应的附加值也得以提高。油墨钙、汽车底盘漆钙、塑料钙、造纸钙、牙膏钙、硅酮胶钙、食品钙、药用钙等高附加值的专用碳酸钙相继开发并投放市场。不同粒度、不同晶型、各种改性处理的碳酸钙满足了不同领域用户的要求。

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土窑

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机械化环保立窑

碳酸钙生产装置的机械化、自动化水平快速提升。石灰窑由土窑变成了机械化环保立窑,人工装卸料变为微机控制、自动装卸料。消化工艺由人工操作、池式化灰升级为笼式、滚筒和槽式自动消化。干燥工艺由地炕燃煤干燥、人工翻动变为燃煤、燃气或蒸汽加热旋转列管、盘式干燥;脱水工艺由沥滤沉降、上悬式离心机升级为全自动刮刀离心机。包装工序由人工操作变为先进的自动包装、码垛。

重质碳酸钙生产装备单机生产能力稳步提升,由1987年第一代雷蒙磨的0.5~5t/h,到1994年高压悬辊磨的1~8t/h、2005年超压梯形磨的1~8t/h、2009年欧版磨的4~20t/h,直至2016年第五代智能欧版磨的10~50t/h,实现了自磨自选,大大提高了产量和生产效率,产品品质不断提高、品种结构渐趋丰富。生产工艺不仅有干法破碎,而且有湿法研磨。干法工艺设备主要是雷蒙机(占70%以上)和高速机械冲击式粉碎机、球磨机、旋磨机、立式磨等。其中雷蒙机主要加工38~75μm的粗粉,配置精细分级机后可加工28、23、18μm等的细粉;高速机械冲击式磨机主要用于加工9~13μm的产品;球磨机与干式精细分级机组合可以加工d(97)=5~10μm的超细粉体。这种gcc加工工艺属连续闭路生产多重分级,循环负荷达300%~500%,单机生产能力大。旋磨机或飓风磨用于加工18~28μm的产品,配以精细分级机后可用于加工11μm以内的产品,单机生产能力为1.5~2.0t/h。

湿法生产工艺在1993年以后才陆续建立,主要用于生产d(60)=2μm和d(90)=2μm的造纸填料和涂料级产品,研磨主要设备是研磨剥片机、搅拌磨和砂磨机等。

这一阶段中国虽已跃升为世界碳酸钙生产第一大国,却远非强国。由于大部分碳酸钙企业基本是依托当地自然资源自发地应时而生、从小到大、从少到多逐步发展起来的,缺乏统一规划,受技术、资金、场地、成本控制等限制,普遍存在产业层次低、资源消耗高、环境污染重、土地和能源集约节约程度低、高端人才匮乏、企业自主创新能力不足等问题。

(1)产业层次总体偏低。企业数量多、产能分散,轻质碳酸钙单个企业平均产能不足2万t/a,重质碳酸钙生产厂家更多,每个资源集聚地基本上都有200~300家企业,而单个企业产能规模普遍低于5万t/a。单机规模小、产业集中度低、污染源过多等企业结构性问题突出。总体来看,龙头企业不强,骨干企业不多,其示范、引领和带动效应严重偏低。行业整体处于要素驱动、外延增长发展模式。与科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化要求差距较大。

(2)产品档次低,存在同质低价竞争现象。轻钙大多数企业的碳酸钙产品为通用型产品,处于产业链的前端,没有品牌优势和定价权,大多数产品售价在500~700元/t,属于低档次、低附加值的产品。企业间产品雷同,未能实现错位发展,同质低价竞争现象时有发生。高端、高附加值、专用碳酸钙产品产量较低。重钙65%的产品为中低端产品,普通产品产能过剩8%~12%,而且产品同质化现象严重,产品种类单一,多为普通产品,个性化产品缺乏,产品结构完善程度远低于世界先进水平。优矿未能优用,资源优势与经济优势间未能有效切换。

(3)生产方式总体陈旧落后。虽然在政府的引导和组织下碳酸钙企业经历了几次整治提升,在立窑卸料抑尘、碳化及干燥尾气“白烟”消除、废水循环利用等方面有了明显改善与提升。但是,大多数企业仍存在技术装备陈旧落后、企业间明面技术雷同、自动控制和信息化水平低下等问题。生产现场管理粗放,车间卫生及劳动保护不到位,无组织粉尘排放严重,特别是破碎、灰乳精制、离心脱水、产品包装等工序现场环境较差。生产工艺和装备的落后导致高能耗、高污染、高排放以及产品档次低且不稳定等问题。

(4)企业创新能力不足,行业可持续发展乏力。大多数碳酸钙企业没有自己的技术和产品研发能力,行业自主创新能力急需增强;新产品研发相对滞后,产品技术含量较低。技术创新、产品创新和管理创新能力薄弱。

(5)环境保护、能耗指标压力大。由于生产工艺和技术装备落后,加之管理粗放,带来较大的环境压力。经济社会发展与生态环境保护未能实现良性互动。虽经多年的整治提升环境状况有所改善,但无组织粉尘排放仍较为严重,废水超标排放时有发生,超限超载带来的道路交通设施破损问题突出,“渣滓洞”、“白公馆”、“白头山”、“牛奶河”等时常见诸报道,这些碳酸钙生产带来的环境问题给当地群众的生产、生活带来严重困扰。另外,各地工业能耗指标有限,再考虑全面推行的二氧化碳减排与排放交易政策,碳酸钙产业必需改变粗放式、外延式发展的老路,走内涵式发展之路。

综上所述,碳酸钙产业整体整顿改造、提档升级势在必行、呼之欲出。

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第3阶段:新时代提档升级

2014年以后中国经济发展进入新常态,整体经济从高速增长转为中高速增长,经济结构不断优化升级,从要素和投资驱动转为创新驱动。2015年10月党的十八届五中全会提出创新、协调、绿色、开放、共享发展理念。以此为背景碳酸钙行业发展开始进入新阶段,各碳酸钙产业集聚地政府纷纷出台政策、编织规划,对碳酸钙行业进行大规模的整顿改造、提档升级。

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2015年起浙江衢州、建德、常山、长兴,广西兴业、来宾,河北井陉、唐山,山东淄博,河南南召等地贯彻生态优先、绿色发展理念,纷纷启动大规模的碳酸钙产业整顿和发展规划。以壮士断腕、刮骨疗毒的勇气大幅度淘汰落后产能,促进产业集聚;设置规模、技术、投资、环保等方面的准入门槛,提高产业层次,倒逼企业摆脱粗放式、要素依赖的发展模式,走向内涵式、创新驱动的发展新路;推广先进、节能、环保的技术和装备,提升产品质量的同时改善生态环境。

经过近5年的整治提升,我国碳酸钙产业总体上实现了脱胎换骨式的蜕变。

(1)产业集聚度大幅提高,龙头企业的自身实力和示范带动作用大大加强,涌现出了桂林金山新材料有限公司、常州碳酸钙有限公司、德兴市龙圣碳酸钙有限公司等轻质碳酸钙生产龙头企业,江西广源化工有限责任公司、广西贺州市科隆粉体有限公司、四川贡嘎雪新材料股份有限公司、浙江钦堂钙业有限公司等重质碳酸钙生产龙头企业,广西华纳新材料科技有限公司、恩平燕怡新材料有限公司、连州市凯恩斯纳米材料有限责任公司等纳米碳酸钙生产龙头企业。

(2)新技术、新装备不断开发。轻钙生产智能环保型立窑、全自动刮刀离心机全面推广,大型盘式干燥机、机器手自动化装包、码垛机成功应用;重钙引进、推广了德国、法国进口以及中国台湾和内地生产的超细重钙干法/湿法生产线、改性复合生产线,全行业自动化计量、智能化物流管理系统初步引入,生产逐步走向自动化、智能化。

(3)产品质量和附加值明显提升。近年来中国碳酸钙进口量基本维持在3万~5万t/a,而出口量却稳步提升,由2011年的7.97万t/a升高到2019年的12.13万t/a。同时出口价格逐步提高,进出口价格比由2011年的2.85稳步下降至2020年的0.78。以2019年为临界点,出口价格超越进口价格,表明中国碳酸钙产品质量、附加值和价格正在日益得到国际市场的认可,逐步走出低端锁定,从一个侧面反映出中国正在稳步迈向碳酸钙生产强国。

(4)资源与能源利用率显著增强。轻质碳酸钙吨产品石灰石消耗由1.40t降至1.25t左右;先进环保型机立窑的推广使煤石配比由1:8降低到1:13,最好的企业达到1:16;吨石灰实耗煤由125k-降至120kg,干燥耗煤由85kg降低到80kg,全行业节省煤耗15%左右;重钙的矿石利用率达到83%~90%。

(5)废水基本实现了零排放;燃气锅炉安装了低氮燃烧器;碳化和干燥工序安装了冷凝装置,消除生产过程中产生的水蒸气(俗称“白烟”);重钙和轻钙生产过程的原料破碎、石灰窑、出灰、烘干、筛分包装、装车外运等工序全部安装了高效脉冲布袋除尘装置,粉尘达标排放。环境污染状况得到有效遏制,基本实现清洁绿色生产。

但从技术角度看,目前中国轻质碳酸钙生产还存在以下主要问题:

1)单线规模总体偏小,轻质碳酸钙以3万t/a和5万t/a生产线为主,单线10万t/a生产线较少;

2)自动化、智能化生产初步引入,但总体推广率偏低,部分生产单元自控技术瓶颈未完全突破,亟需与目前新型的5g通信技术、物联网技术深度融合;

3)连续化生产于20世纪80年代即被提出和尝试,但目前还没有成熟、稳定的连续化轻质碳酸钙工业化装置;

4)适应于大规模生产的大型装备配套能力不足,单线10万t/a生产线基本由小型生产装备累加而得;

5)精细化、功能化产品占比仍偏低,新产品开发能力明显不足。

整体来看,中国碳酸钙工业经历探索前进、蓬勃发展、提档升级3个阶段的发展取得巨大成就,目前已跃居世界第一大碳酸钙生产国和消费国,并正在稳步迈向碳酸钙生产强国。由改革开放初期的遍地开花逐渐走向集聚布局、集约化发展;由粗放式、要素依赖的发展模式走向内涵式、创新驱动的发展新路;由靠消耗资源、污染环境为代价的不可持续发展逐步走向生态优先的绿色发展之路;在技术装备上由原始的作坊式生产发展到目前的现代化企业;产品质量和品种数量可基本满足下游用户需求。

但是必须指出,中国碳酸钙产业整体上来看与科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化要求仍有较大差距。今后应进一步优化产业结构和布局、加大基础研究和工程技术开发、建立和落实准入门槛、培育知名品牌、积极推进“两化融合”,以进一步稳固和提升中国碳酸钙生产大国和强国的地位。


(本文发布于“中国粉体技术网”,来源:刘宝树,郝志刚,马永山,等.中国碳酸钙行业60年发展历程回顾及趋势分析[j].无机盐工业,2020,52(10):37-43.,如有侵权请联系删除)


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