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碳酸钙发展新材料全产业链解析

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-05-13  来源:非金属矿开发与应用  浏览次数:43
核心提示:碳酸钙新材料主要产品为改性塑料制品、橡胶制品、木塑制品、人造岗石、密封胶、石头纸、油墨、油漆涂料等。
 

碳酸钙作为日常工业生产中重要的非金属矿物类基础原料,处于产业链的最前端,有“工业粮食”之称,与国民经济和生活密切相关,是发展新兴产业和高新技术的重要支撑材料。碳酸钙新材料主要产品为改性塑料制品、橡胶制品、木塑制品、人造岗石、密封胶、石头纸、油墨、油漆涂料等。

一、分类及应用


碳酸钙主要分为工业碳酸钙、食用碳酸钙、药用碳酸钙。工业碳酸钙又分为重质碳酸钙(重钙)、活性碳酸钙(改性钙)、轻质碳酸钙(轻钙)、纳米碳酸钙(纳米钙)。广泛应用于造纸、塑料、涂料、橡胶、油墨、化学建材、粘接剂和密封材料、饲料、日化、食品、药品等诸多领域,也可用作膳食补充剂和抗酸剂,是目前应用最广、用量最大的无机非金属矿物粉体。


纳米碳酸钙是20世纪80年代运用纳米技术加工发展而成的一种新型轻质碳酸钙产品,粒径通常在20~100 nm之间。由于碳酸钙粒子的超细化,其晶体结构和表面电子结构发生变化,产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应,且粒径细而均匀、分布窄、比表面积大、表面活性及分散性好、表面能高,使其在实际使用中体现了很多普通碳酸钙材料所不具备的更加优异的性能,用途更为广泛。如可广泛大量应用于注塑、挤出、PVC型材、管材、汽车涂料、密封胶、粘结剂涂料、油墨、橡胶等行业,碳酸钙产品的附加值得到很大提高,因此,纳米碳酸钙粉体技术,很快引起了世界各国的普遍关注。


重质碳酸钙是方解石,经简单机械加工的产物,它是优良的填充剂和性能改良剂,即是用途广泛的无机盐填料之一,也是当今高新技术中的重要填料,特白重质碳酸钙(简称重钙)白度95含钙98.5,广泛用于塑料、橡胶、涂料、建材、造纸、纺织品、密封剂、印刷、油墨、制革、日化用品、食品、饲料、药品等产品中的填充剂、添加剂、补强剂、改性剂及增白剂,以节约母料、增容增量、降低成本。发达国家对碳酸钙的需求量很大,品种也很多。相对来说,我国在这方面还很落后,低端产品竞争激烈,高端产品还具有很大的发展潜力。

重质碳酸钙的形状都是不规则的,其颗粒大小差异较大,表面粗糙,粒径分布较宽,粒径较大,平均粒径一般为1~10μm。在目前的国际市场上,最优质的重质碳酸钙颗粒是德国和日本生产的,平均粒径在1μm左右。国内厂家少有能解决纳米级颗粒材料生产过程中的颗粒团聚效应和如此细度产品的改性问题。经过表面改性的人重质碳酸钙具有更好的性能, 又由于其具有原料来源广、白度高、吸油值低、适用性好、价格低等特点,因此比轻钙适用更广泛,其替代轻钙趋势明显菏泽石炭纪科技有限公司实现突破生产的重质碳酸钙颗粒指标:D90=0.4μm,D50=0.1μm,是目前世界上“唯一”可以量产的纳米级颗粒材料,且物理法生产,颗粒比表面积大,白度高,分散性极好,克服了粒子团聚,材料制造水平达到了行业领先,填补空白。



碳酸钙晶须是继纳米碳酸钙之后的又一种新型无机填充材料。1995年碳酸钙晶须工业化生产最早在日本实现,目前日本、美国和英国在超细碳酸钙的研究、制造、应用方面处于国际领先地位。虽然我国从80年代着手施行超细碳酸钙的研究,2005年河北科技大学研发的针型(晶须) 纳米碳酸钙工业化制备新技术通过了技术鉴定,为我国碳酸钙晶须的工业化生产打下了良好的基础,但到现在与世界先进水准还有非常大差距,国内还未见大规模生产的报道,产业化发展不足,只有一些小型企业进行工业化生产。目前国际市场上的碳酸钙晶须主要厂家是日本的丸尾碳酸钙公司,但据公开资料显示丸尾公司也量产不出如此高长径比的晶须材料(如下图,显微镜下呈长针状)菏泽石炭纪公司应用自主技术生产出一种新型高长径比碳酸钙晶须,长径比高于50,处于全球领先独创地位,在碳酸钙晶须技术上取得重大突破。


二、碳酸钙新材料产业链图


碳酸钙新材料上游是大理石、石灰石、钟乳石、方解石、冰洲石、研磨分级等设备。碳酸钙新材料下游应用于塑料、建筑涂料、油漆、造纸、橡胶、油墨、颜料、粘胶剂、密封胶、日化、牙膏、食品、医药、航天科技等领域和行业。此外,随着汽车、打印机在国内的普及,新型城镇化的快速推进,国内市场对汽车底盘漆、高档油墨、新型密封材料、装饰墙纸等产品的需求将会大幅增加,这些都为碳酸钙新材料行业发展提供了广阔的市场空间。



三、发展现状及趋势


当前碳酸钙产品竞争领域主要集中在轻质碳酸钙与纳米碳酸钙领域中,表面改性纳米碳酸钙作为纳米碳酸钙产品中技术含量最高的产品之一,更是各国产业布局中的重点。
我国拥有丰富而优质的石灰岩、方解石等资源以及广阔的消费市场,近年来,一直保持着世界碳酸钙生产和消费第一大国地位,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。


围绕碳酸钙资源矿产地,我国逐步形成了广西贺州、江西永丰、浙江建德、河南南召、广东连州、浙江衢州、安徽池州、河北井陉、湖南临武、四川雅安等多个碳酸钙产业基地。但受资源、技术、资金、场地、成本控制等限制,相比国外欧米亚、英格瓷、邱博等龙头企业,我国本土碳酸钙企业规模普遍较小,生产技术落后,产业层次低,自主创新不足,竞争力不强,主要为中低端填料级产品,在高端专用化、功能化产品方面发展不足,仍不是碳酸钙产品强国。


随着我国经济逐步走向高质量绿色化发展轨道,高端碳酸钙产品在塑料、橡胶、涂料、造纸等行业的需求量将会急剧增加,碳酸钙产业具有旺盛的发展前景。碳酸钙产业逐步由低端的初加工产品向高端的纳米碳酸钙、超微细碳酸钙、医用级和食品级碳酸钙产品方向发展;同时功能化、专用化的碳酸钙产品也是今后碳酸钙产品发展的方向。部分企业已经以研究开发功能化、高性能化产品为抓手,逐步向高端市场渗透,菏炭科纳米颗粒复合材料系列产品就是专用于塑料、造纸、橡胶改性增强的填料。

四、碳酸钙产业发展思路


中国碳酸钙产业长期处于要素驱动、外延增长发展模式,资源、能源消耗和环境污染严重,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。今后几年,在外部政策调整和内部竞争压力的双重驱动下,碳酸钙行业发展模式将逐步向创新驱动转变,将依靠科技进步、运用先进装备和技术、借助产业园区,向规模化、集约化、低能耗、低排放方向发展。

经过长期的治理整顿、兼并重组,特别是近5年来的整治提升,很多小、散、乱、污企业被淘汰出局,产业集聚度已经显著提高。应按照“减少矿业权,延伸产业链,提高附加值”的发展思路,瞄准、对接引进一批高端钙基新材料企业,同时依托、本地优质、具有潜力的企业,充分发挥优质的矿产资源优势,推进钙基原材料精深加工,由低端开采粗加工向纳米钙、活性钙、食品级以及药品级等高端钙基新材料产业方向转型,聚焦高端涂料、密封胶、改性塑料制品、摩擦材料、食品药品等钙基材料下游产业,引进一批优质企业,着力构建高端钙基新材料全产业链,不断推进高端钙基新材料产业向绿色精深加工和终端应用方向发展。



要从碳酸钙产业链头做到善待资源,坚持绿色开采、集约利用、优化配给、梯级利用;链中碳酸钙产品生产工艺及装备做到绿色化、智能化、规模化;链尾做到精细化、专用化、功能化及系列化。同时,加大政府引导及支持力度,加强企业与企业、企业与科研院所的强强联合,充分发挥优势,相信我国的碳酸钙行业发展未来可期。

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