纳米级碳酸钙节能降耗潜力大
□ 河北科技大学 胡庆福 刘宝树 白求恩军医学院 宋丽英
产需量激增
我国纳米级碳酸钙产量增长很快，20世纪末年产量不足10万t，2006年达到30万t，预计到2010年国内纳
米级碳酸钙需求量将达75万t（主要生产企业及生产情况见表1）。
进出口价格差距大
2001～2006年，我国纳米碳酸钙进口量逐年降低，出口量逐年增加，从2002年起出口量超过进口量。详见表
2。
“十五”期间我国纳米碳酸钙进口总量为19.59万t，进口总金额7825万美元，平均单价为400美元/t；出
口总量29.58万t，总金额2895万美元，平均单价为98美元/t。出口量比进口量多10万t，然而却多花费外汇
4934万美元。从进出口单价来看，进口价和出口价都在上升，但进口价格一直居高不下，逐年在提高，而出口价
格也在提高，但速率不快，进口平均价为出口价的4～5倍，自2005年开始进出口价格差距有所缩小。
节能降耗途径多
以石灰石为原料采用碳化法生产纳米级碳酸钙的工艺过程中，存在着温度条件高－低－高－低的不断变化，致
使生产过程需要不断升降温度，造成能量的浪费，企业节能降耗任务艰巨。
1．石灰石煅烧过程节能措施
⑴选择节能型立窑 采用节能立窑代替普通立窑，机械化立窑代替土窑、半机械化立窑，既可保证石灰煅烧质
量，又能节能降耗。
⑵采用气烧窑代替混料式立窑 生产中采用混烧立窑满足不了牙膏级轻质碳酸钙等产品的质量要求，必须采用
气烧窑，且气烧窑石灰活性高，基本无污染，灰渣大大减少，对钙产品生产非常有利。上海华明高技术（集团）有
限公司2004年在江西建立3.5万t/a超细活性碳酸钙生产线，率先采用气烧窑；目前辽宁、浙江等部分企业也采
用了气烧窑。实践证明气烧窑具有以下优点：①石灰活性好，产品白度可提高2%，黑色杂质少；②生产能力大，
产能便于调控，80m3气烧窑可产石灰80t/d，是混烧窑的2倍以上；③停炉、点火灵活方便。但气窑炉存在着对煤
质要求高，运行费用较高，管理、维修难度大等不足。
另外，自1957年奥地利的Wofing公司建造并投产了世界第一座并流蓄热窑以来，在许多国家得到了快速发展。
国外已将其成功引入纳米级碳酸钙生产中，意大利西姆公司采用的单管或双管式蓄热立窑，已被我国太原和上海的
一些企业采用。
⑶余热回收利用 煅烧过程进料一般在预热段进行预热，回收煅烧段高温热气的热量，窑气出窑温度在150～
350℃，而窑气进压缩机时要求温度降到40℃以下，因此需要对窑气进行除尘降温。生产中在立窑出口窑气管至水
洗塔之间管道设夹套，套管中走水，窑气与水进行热交换，以降低窑气温度，提高水温（可用于消化用热水或用于
洗浴等）。
2．碳化过程节能措施
碳化过程是放热过程，反应体系温度升高，而传统上要在低温、低浓反应体系生成纳米级碳酸钙，因此必须采
用冷冻换热，保证入口石灰乳及反应过程保持在20℃以下。河北科技大学等单位采用添加晶形控制剂等手段在常
温或高温、高浓下生产纳米级碳酸钙新工艺，达到节能及提高生产能力的目的。
3．分离与干燥过程节能措施
纳米级碳酸钙生产过程中合成反应是在水中进行的，所得产品需从水中分离出来，并进行干燥获得粉体产品。
对产品进行活化处理，有利于水分脱除；选用先进脱水设备是分离过程节能降耗的重要措施。
纳米碳酸钙由于生产工艺不同、装置各异，因而消耗指标不同，中国无机盐协会钙镁盐分会提出了纳米级碳酸
钙消耗指标建议数值，详见表3。
功能性产品需突破
我国纳米级碳酸钙的生产规模在不断增大，应用领域也不断扩展，正在由橡胶、油墨等行业向塑料、涂料、胶
粘剂、造纸等行业迅速扩展，但是功能性纳米级碳酸钙远远不能满足市场需求，多为国外产品所垄断，例如日本产
的油墨专用OT钙至今还占据我国高端油墨市场。因此，行业企业应在纳米级无机粉体材料应用性能上下功夫，开
发出功能性、专用纳米级碳酸钙等无机功能材料，并不断改进工艺，降低生产过程中的能源消耗，促进我国纳米级
碳酸钙行业不断做大做强。
表1 我国纳米级碳酸钙主要生产企业及生产情况 万t/a
生产企业 产能 产品粒径/?滋m 碳化方法 技术来源
北京化工建材厂 0.45 40~60 低温、间歇、鼓泡 天津化工研究院
广东广平化工实业有限公司 1.50 40~60 低温、间歇、鼓泡 引进日本技术
0.30 15~30 低温、间歇、超重力 北京化工大学
湖南资江氮肥厂 0.50~1.50 40~80 常温、连续、喷雾 河北科技大学
上海耀华纳米科技有限公司 5.0 30~50 低温、间歇、搅拌 意大利西姆公司
上海卓越纳米材料有限公司 0.70 20~100 低温、间歇、搅拌 华东理工大学
上海建材集团新材料公司 0.70 — 低温、间歇、搅拌 华东理工大学
5.0 20~100 低温、间歇、搅拌 意大利西姆公司
顺德梅林化工有限公司 0.80 — 低温、间歇、鼓泡 —
福建永安市跃发轻钙有限公司 0.15 — 低温、间歇、鼓泡 —
江苏如皋市中和化工集团 0.20 — 低温、间歇、鼓泡 —
浙江菱化集团有限公司 0.10 — 低温、间歇、鼓泡 —
广东省恩平市嘉维化工实业有限公司5.0 40~80 低温、间歇、鼓泡 —
内蒙古蒙西高新材料有限公司 0.30 15~30 低温、间歇、超重力 北京化工大学
四川白皎化工厂 0.10 — 低温、间歇、鼓泡 —
安徽铜陵化工集团公司 0.30 — — 中科院合肥分院
杭州先进碳酸钙化工有限公司 1.50 — 低温、间歇、鼓泡 —
通海县化肥厂 0.30 15~30 低温、间歇、超重力 北京化工大学
山西兰花科技创业有限公司 1.50 40~60 低温、间歇、搅拌 华东理工大学
四川都江堰钙品股份有限公司 0.30 — 低温、间歇、鼓泡 —
山西芮城泰华新纳米材料公司 1.50 15~30 低温、间歇、超重力 北京化工大学
山西太原化工股份有限公司 2.0 20~100 低温、间歇、搅拌 意大利西姆公司
河南科力新材料有限公司 1.0～10.0 40～100 低温间歇高剪切 东北大学
陕西咸阳海洋纳米材料有限公司 10.0~100.0 30～60 低温膜分散微结构反应器 清华大学
吉林长春大力纳米技术开发有限公司10.0 <100 仿生矿化原位合成 吉林大学
表2 近年我国纳米碳酸钙进出口统计 万t
年份 进口量 进口金额 平均单价 出口量 出口金额 平均单价
/万美元 /美元·t-1 /万美元 /美元·t-1
2001 4.22 1529.2 362.4 3.51 263.2 75.0
2002 3.85 1485.9 385.9 4.41 366.0 83.0
2003 3.72 1545.7 415.5 6.06 539.3 89.0
2004 4.07 1655.1 406.6 8.17 796.4 97.5
2005 3.73 1609.1 431.4 7.43 930.0 125.2
2006 3.73 1461.4 391.8 12.09 1472.1 121.8
表3 中国纳米级碳酸钙原料机动力消耗建议（讨论稿） kg/t
项目 鼓泡式 搅拌式 喷雾式 超重力 轻钙
合格 先进 合格 先进 合格 先进 合格 先进 合格 先进
石灰石 1400 1300 1400 1300 1400 1300 1400 1400 1350 1250
白煤 140 130 140 130 140 130 140 140 140 120
干燥煤 300 250 400 350 350 300 400 350 135 100
电/kWh·t-1 300 280 450 320 300 280 710 600 140 120
水/m3·t-1 15 10 25 20 13 11 13 11 8 5