在可降解塑料方面:碳酸钙填充在可降解塑料,第一促进降解,碳酸钙颗粒增大树脂分子间的距离,消减高分子链段的作用力,阻碍大分子自由基的再交联,促进光降解引发的自由基断链反应,加速生物降解塑料的降解;第二易分解,掩埋潮湿环境,碳酸钙能发生化学溶蚀,它被一些无机营养型微生物作为碳源直接利用;第三降低黏度,提高流动性,表面处理后的碳酸钙提高降解塑料黏度,提高材料的流动性,降低能耗。
7.2.2泾县碳酸钙产品路线及下游发展战略规划
(1)泾县碳酸钙产品在下游产业中的应用及其作用
泾县碳酸钙粉体产品可以在塑料、橡胶、涂料、造纸、膜材料等领域大量应用,所起到的作用也各不相同。基本情况如下:
1)在普通塑料制品、橡胶制品、人造石材、涂料、造纸、腻子等材料中起到填充增量、降低成本、增加刚性的作用。
2) 在石头纸、透气膜、特种塑料制品、石木地板、牙膏、香等材料中做功能材料,具有增量、透气、遮光、软磨料、阻燃等作用。
3) 球形碳酸钙粉体可以降低塑料制品加工阻力,有利于粉末涂料提高性能和降低成本。
4)环保领域,用于型煤配料脱硫、烟气脱硫、中和酸性废水。
5)复合钛白粉——碳酸钙作为廉价白色载体。
6)2020年疫情,让口罩、防护服大卖。其中防护服中大量添加重质碳酸钙。
7)在可降解塑料中做功能材料,具有促进降解、易分解、降低黏度、提高流动性等作用。
(2)泾县碳酸钙产品及下游发展战略规划
根据泾县碳酸钙资源特点及其下游产业发展特点,重点产品及下游战略规划见表7-1。
表7-1 碳酸钙重点产品及下游战略规划表
产业板块 产品 应用领域 发展选择
粉体板块 重质碳酸钙 造纸、涂料、饲料、建材 重点发展
轻质碳酸钙 造纸、硅酮胶、汽车底盘漆、油墨等 择机发展
活性碳酸钙 塑钢门窗、PVC电缆料 、高级涂料等 适度发展
下游板块 塑料 实木地板、可降解塑料、塑料母粒 重点发展
橡胶 日常生活、文体活动和医疗卫生等 酌情发展
造纸 各类纸张等 酌情发展
涂料 装备涂料等 酌情发展
食品 食品级碳酸钙如碱性剂、增补剂等 重点发展
钙基新材料 复合钛白粉、环境材料等 重点发展
7.3产业发展目标
2021-2025是我国十四五规划的执行之年,也是碳酸钙产业发展的关键之年。根据前期泾县碳酸钙产业方面的发展情况和相关行业的发展趋势分析,泾县五年内规划的各项指标见表7-2。
表7-2 泾县碳酸钙产业规划目标(2021-2025)
类别 指标 2025年 类别
经济指标 工业总产值(亿元) 50 预期性
利税(亿元) 5 预期性
规模目标 方解石、石灰石开采量(万吨) >300 约束性
重质碳酸钙(万吨) >250 约束性
活性钙(万吨) 100 预期性
塑料母粒(万吨) 15 预期性
石木地板(万m2) 500 预期性
碳酸钙/二氧化钛复合材料(万吨) 10 预期性
食品级碳酸钙(万吨) 5 预期性
可降解塑料(万吨) 10 预期性
新增直接或间接就业人数 1000 预期性
就业目标 年产值大于1亿数量 5 约束性
企业规模目标 省部级研发中心数量 2 预期性
研发中心 固体废弃物综合处置率 100% 约束性
综合利用
及环保目标 工业废水循环利用率 100% 约束性
工业废气排放合格率 100% 约束性
矿山生态环境恢复治理率 100% 约束性
7.4碳酸钙相关产品的应用及加工工艺
碳酸钙(CaCO₃)是一种无机化合物,俗称灰石、方解石、石灰石、石粉、大理石等,主要产出产品为重质碳酸钙、轻质碳酸钙及碳酸钙晶须等。碳酸钙呈中性,基本上不溶于水,溶于盐酸。它是地球上常见物质之一,存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内,亦为动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙相关产品应用和加工工艺如下。
7.4.1重质碳酸钙应用及加工工艺
(1)重质碳酸钙应用
重质碳酸钙也简称为“重钙”,通常用作填料,广泛用于人造地砖、橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨、电缆、建筑用品、食品、医药、纺织、饲料、牙膏等日用化工行业,作填充剂起到增加产品体积、降低生产成本的作用。
(2)重质碳酸钙加工工艺
重质碳酸钙的生产工艺流程有两种。干法生产工艺流程:首先用破碎机进行粗破碎,并通过喷淋擦洗或手选从采石场运来的原矿石去除矿石比面附着的杂质矿物,再用磨粉设备进行研磨或者超细研磨(研磨设备可以在球磨机、环辊磨、雷蒙磨、立式磨等设备中根据产品细度、粒度分布、颗粒形貌、产量等指标优化选择,同时考虑能耗指标和单台套产量指标,以及自动化程度和粉尘、噪声控制水平),近年来部分企业采用超细分级机对产品进行二次分级以求达到更好的应用性能和经济效益。有特殊需求的企业还会进行表面改性处理(改性剂一般用硬脂酸、铝酸脂、硅烷等药剂,用量在0.1%-2.0%之间),产品质量合格后进入成品仓,之后按要求进行包装入库,化验出厂。
湿法生产工艺流程:国内湿法研磨重质碳酸钙的企业较少。常规细度的产品主要是造纸厂将200-400目碳酸钙粉进场后,经过与水混合调浆(加分散剂调节浓度并搅拌均匀,消除界面张力),然后用介质搅拌磨进行超细研磨,研磨至d90<2微米时,产品浆料直接作为抄纸纸浆原料打入纸浆搅拌槽中。由于造纸工艺对重质碳酸钙粉的使用不需要干燥环节,所以成本可以接受,广为应用。
单独生产湿法重质碳酸钙粉的,则主要以d90<2微米甚至更细的产品。如果配以珠磨机,则可以生产d90<100nm的纳米级产品。超细研磨后,如果需要进行表面改性处理,则尽量采用湿法表面改性。之后过滤、干燥、打散,包装,入库。
7.4.2活性钙应用及加工工艺
(1)活性钙应用
为了提高碳酸钙粉体与塑料、橡胶、胶粘剂、涂料、油墨等应用体系的相容性和干燥状态下的分散性,碳酸钙粉体经常需要进行表面改性处理。通过在碳酸钙粉体表面包覆各类改性药剂,来提高粉体的疏水性、亲水性、和有机聚合物体系的相容性和偶联性等方面的性能。