碳酸鹽礦物是目前最具工業(yè)應(yīng)用價值的礦石資源之一，其中以鈣、鎂碳酸鹽礦物分布最為廣泛，另有少量的錳、鋅、銅、鑼等碳璇酸鹽礦物，在我國工業(yè)體系中占據(jù)十分重要的位置，尤其以碳酸鈣的開采和應(yīng)用最為廣泛。碳酸鈣資源主要有石灰石、方解石、大理石、白云石、白堊、珊瑚及貝殼等，其中以石灰石蘊(yùn)藏最多。碳酸鈣資源在我國分布廣泛，尤其在我國華北地區(qū)、四川、安徽、云南、廣西、貴州等地蘊(yùn)藏星巨大且品質(zhì)優(yōu)越。
我國石灰?guī)r資源儲備量大，據(jù)《中國礦產(chǎn)資源報告2019》顯示，全國已查明的水泥用灰?guī)r儲量達(dá)到了1432.37億t，資源相對集中，基本可以滿足當(dāng)前的生產(chǎn)需求，但隨著部分地區(qū)對石灰?guī)r資源需求的持續(xù)擴(kuò)大，局部地區(qū)將會出現(xiàn)資源短缺或無儲備可采的現(xiàn)象。據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2019年全國累計水泥產(chǎn)量超過23億13，同比增長6.90%，累計消耗石灰?guī)r約28億以上。按此開采趨勢，我國已探明的具備經(jīng)濟(jì)開采價值的石灰?guī)r資源將于2030年耗盡。
1、碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.1國外碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
由于造紙、涂料、塑料、橡膠等材料工業(yè)的快速發(fā)展，市場對重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)(納米)碳酸鈣等碳酸鈣產(chǎn)品需求量越來越大。世界碳酸鈣的生產(chǎn)能力在過去10年以年均增長率5%-8%的速度增長。據(jù)中國粉體網(wǎng)統(tǒng)計，2011年，世界碳酸鈣產(chǎn)量約1億t，其中重質(zhì)碳酸鈣超過800萬t，輕質(zhì)碳酸鈣超過1700萬t;2015年世界碳酸鈣產(chǎn)量超1.1億t，其中重質(zhì)碳酸鈣可達(dá)9000萬t，而中國重質(zhì)碳酸鈣約為1500萬t;2019年全球碳酸鈣產(chǎn)量達(dá)到1.2億以上。
目前，碳酸鈣主要生產(chǎn)國有中國、日本、美國和歐洲等國家，據(jù)恒洲博智化工&新材料研究中心2017年11月整理數(shù)據(jù)顯示，2016年中國的碳酸鈣產(chǎn)量占比已達(dá)到32.19%，并且仍有進(jìn)—步上升空間。
1.2國內(nèi)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
中國碳酸鈣產(chǎn)量及消費(fèi)呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，2008—2018年，兩者年均增長率均在10%以上。2018年我國碳酸鈣總產(chǎn)量達(dá)3550萬噸，重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)量達(dá)2300萬噸，其中食品、藥品級碳酸鈣約占10%;輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)量超過1200萬噸，其中活性碳酸鈣約占15%，超紐納米碳酸鈣約占20%。我國碳酸鈣消費(fèi)結(jié)構(gòu)中塑料、造紙、涂料和橡膠四項約占碳酸鈣消費(fèi)總量的85%左右，特別是造紙行業(yè)為碳酸鈣的需求最大的應(yīng)用領(lǐng)域，2018年中國造紙行業(yè)消耗了1003多萬噸碳酸鈣，占比近三分之一。目前我國碳酸鈣原料主要生產(chǎn)地有廣西賀州、浙江建德、廣東連州、安徽池州、浙江雷州、河北井陘、河南南召、江西永豐、湖南臨武、四川寶興等，整體來看，碳酸鈣行業(yè)集中度非常低，企業(yè)規(guī)模普遍較小。2018年我國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)區(qū)域結(jié)構(gòu)分布圖所示，華東、華南和華北地區(qū)是我國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)主要的消費(fèi)區(qū)場。
1.3國內(nèi)外碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程
當(dāng)前碳酸鈣產(chǎn)品競爭領(lǐng)域主要集中在輕質(zhì)碳酸鈣與納米碳酸鈣領(lǐng)域中，表面改性納米碳酸鈣作為納米碳酸鈣產(chǎn)品中技術(shù)含量最高的產(chǎn)品之一，更是各國產(chǎn)業(yè)布局中的重點(diǎn)。最早在1850年，英國伯翰斯特奇公司就已采用復(fù)分解法生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣，但該方法產(chǎn)品價格十分昂貴。1909年日本白石恒二發(fā)明了石灰乳和二氧化碳碳化生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣，尤其在1925年采用硬脂酸鈉進(jìn)行表面改性的產(chǎn)品"白艷華，推進(jìn)了輕質(zhì)碳酸鈣在橡膠、塑料、有機(jī)高分子領(lǐng)域的應(yīng)用，大大拓展了輕質(zhì)碳酸鈣的應(yīng)用市場，如今日本碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)具備生產(chǎn)不同粒度、不同表面改性的碳酸鈣產(chǎn)品高達(dá)50多種，在產(chǎn)品研發(fā)上處于國際領(lǐng)先地位171。美國特種礦物有限公司(SMI)是美國、也是全球最大的輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)商，其下衛(wèi)星式工廠超過100多家，直接在造紙廠內(nèi)建造輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)線，產(chǎn)品無需過濾、干燥、包裝，通過管道直接通入紙漿中混合攪拌，既提高了紙張的質(zhì)量又能降低生產(chǎn)成本。英國、意大利、德國等歐洲發(fā)達(dá)國家則在生產(chǎn)碳酸鈣的不同領(lǐng)域有各自優(yōu)勢，如英國在高檔涂料和汽車塑鈣上具備優(yōu)勢，意大利西姆公司(CIM)在石灰窯、消化裝置、包裝上享譽(yù)全球。
相對國外，我國輕質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣起步較晚，國內(nèi)碳酸鈣企業(yè)最早起步于1931年一上海大中華制鈣廠，自1980年后，從開始的引進(jìn)西方和日本生產(chǎn)線到自主研制，從生產(chǎn)單一品種的輕質(zhì)碳酸鈣到進(jìn)軍納米碳酸鈣，逐漸在高端碳酸鈣市場上逐漸占有一席之地。截止至2014年，我國輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)量早已突破1000萬tf年，超越美國成為全球第一，但在納米碳酸鈣領(lǐng)域，尤其在高端油墨、塑料、橡膠產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域納米碳酸鈣仍深度依賴進(jìn)口。據(jù)中國海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2019年中國碳酸鈣進(jìn)口數(shù)量為49113t，同比增長3%，我國在高端納米鈣領(lǐng)域存在較大缺口。為了彌補(bǔ)此前布局缺口，一批大型納米碳酸鈣項目正在籌備之中，或剛進(jìn)入投產(chǎn)階段，如四川金頂年產(chǎn)20萬i納米碳酸鈣項目、廣西遠(yuǎn)大建材年產(chǎn)5萬鈉米碳酸鈣項目、廣西雙成建材年產(chǎn)10萬t納米碳酸鈣項目，項目建成投產(chǎn)后將有效引導(dǎo)我國逐步緩解對高端納米碳酸鈣產(chǎn)品的進(jìn)口依賴程度。
2、碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題
由于我國的石灰?guī)r開采和碳酸鈣加工企業(yè)基本是自發(fā)地從小到大、從少到多逐步發(fā)展起來的，據(jù)《MINERAL COMMODITY SUMMARIES 2020》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年我國氧化鈣產(chǎn)量占比世界總產(chǎn)量69.76%，儼然是碳酸鈣產(chǎn)品生產(chǎn)大國，但受資源、技術(shù)、資金、場地、成本控制等限制，很多企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)落后，存在產(chǎn)業(yè)層次低、資源消耗高、環(huán)境污染重、土地和能源集約節(jié)約程度低、高端人才匱乏、企業(yè)自主創(chuàng)新能力不足等諸多問題仍不是碳酸鈣產(chǎn)品生產(chǎn)強(qiáng)國。作者從多年來所從事碳酸鈣產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)、工藝及裝備開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)得出目前我國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)面臨的主要問題如下:
(1)碳酸鈣資源配給不合理
許多地區(qū)優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r資源豐富，但大多數(shù)被生產(chǎn)低端水泥及冶金溶劑用氧化鈣的大型企業(yè)掌控，導(dǎo)致大量優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r資源被低附加值利用，造成巨大浪費(fèi)。許多新興的輕質(zhì)(納米)碳酸鈣企業(yè)無法分配或購買到優(yōu)質(zhì)的石灰?guī)r原料，這大大限制了高端碳酸鈣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，無法發(fā)揮優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r資源的優(yōu)勢。
(2)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不完善
企業(yè)數(shù)星多、規(guī)模小、單企產(chǎn)能低，據(jù)統(tǒng)計，除生產(chǎn)活性氧化鈣外，輕質(zhì)碳酸鈣及納米碳酸鈣企業(yè)規(guī)模目前大多為10萬噸左右的產(chǎn)能，規(guī)模較小，缺乏成規(guī)模、上水平的示范性企業(yè)和項目。目前在建和在產(chǎn)的企業(yè)產(chǎn)品均為石灰石骨料及氧化鈣等產(chǎn)品，主要用于建材、水泥、冶金等行業(yè)，同質(zhì)競爭嚴(yán)重，屬于低層次、低附加值的產(chǎn)品，生產(chǎn)過程能耗高、污染重，抗市場風(fēng)險能力弱。
(3)生產(chǎn)技術(shù)水平落后
大部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理、生產(chǎn)工藝和裝備落后，自動控制和信息化水平低下。生產(chǎn)工藝和裝備的落后導(dǎo)致高能耗、高污染、高排放，以及產(chǎn)品質(zhì)量低且不穩(wěn)定等問題嚴(yán)重。另外，碳酸鈣企業(yè)沒有建立產(chǎn)學(xué)研用"合作機(jī)制及相應(yīng)的研發(fā)機(jī)構(gòu)，絕大多數(shù)企業(yè)沒有研發(fā)部門，自主創(chuàng)新能力急需增強(qiáng);新工藝新裝備、新產(chǎn)品研發(fā)相對滯后，產(chǎn)品技術(shù)含量低下;尚未有自己的高新科技品牌，知名度和影響范圍還較為有限。
小結(jié)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)提出高質(zhì)量健康發(fā)展，高端碳酸鈣產(chǎn)品在塑料、橡膠、涂料、造紙等行業(yè)的需求量將會急劇增加，今后很長一段時間內(nèi)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)具有旺盛的發(fā)展前景。但從2019年開始，全球經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)增速降緩，全球技術(shù)和產(chǎn)品同質(zhì)化導(dǎo)致全球市場競爭強(qiáng)烈，高端碳酸鈣產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)及裝備國外限制更為嚴(yán)格，這對需求高端碳酸鈣產(chǎn)品的企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，但這也是給我國的高端碳酸鈣產(chǎn)品行業(yè)提供了機(jī)遇，國產(chǎn)的高檔納米碳酸鈣、超微細(xì)碳酸鈣、醫(yī)用級和食品級碳酸鈣產(chǎn)品的開發(fā)必將加快進(jìn)度;同時功能化、專用化的碳酸鈣產(chǎn)品也是今后碳酸鈣產(chǎn)品發(fā)展的方向;另外改良碳酸鈣粉體性質(zhì)的新型表面活性劑開發(fā)也是碳酸鈣產(chǎn)業(yè)亟需攻克的難題。
參考來源：
田健，等：我國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展與資源梯級高值高效利用思考，湖北大學(xué)
中國粉體網(wǎng)