中国纳米碳酸钙行业现状及发展展望

中国纳米碳酸钙行业现状及发展展望
摘要：纳米碳酸钙行业发展迅猛，但受到技术相对落后的制约，行业整体缺乏规模效应，经济效益不高。

加快工艺和装备技术的发
展速度，缩小与国际大公司之间的差距，加快行业集约化发展，
形成有发展后劲的几家具有较大规模的龙头企业。

关键词：纳米碳酸钙、行业发展、技术
一、对国内纳米碳酸钙行业的调查
目前国内纳米碳酸钙企业约有40余家，其中主要分布在广东、广西、江苏、安徽、浙江、江西等。

其中广东省约占全国总量的70%，规模较大的企业仅一家嘉维化工有限公司，年产量达到10万吨左右（主要以低端产品为主），除此之外再没有5万吨以上的企业，一般在1～3万吨左右居多，全国纳米碳酸钙总产量约80万吨/年，在纳米碳酸钙产品中又分为不同档次，主要根据应用行业和产品粒径的大小分类。

现在国内一些高档的纳米碳酸钙还需要通过进口日本、美国及欧洲的产品，进口产价格是国内产品价格的2～3倍，价格最高的是上世纪初始建的日本白石株式会社的产品,价格为11000元/吨，主要用于高档胶印油墨作为填充料，油墨专用的纳米碳酸钙国内最好的也只能买到4000元/吨；其次是美国苏威公司产品6000元/吨，主要用于建筑用硅酮密封胶内填充，而与之相对应的国内产品只能作为中档产品,价格一般在1600～3000元/吨，最好的也只能卖到3500元/吨。

由此可以看出国内产品质量和价格与国外产品之间的差距较为明
显。

纳米碳酸钙行业在中国起步较晚，七、八十年代开始发展普通轻质碳酸钙，纳米碳酸钙是从九十年代初开始发展，到2000年后有了快速的发展，国内进口纳米碳酸钙产品的量就是从2003年开始逐步减少，每年几乎以30%的幅度递减，目前国内市场进口的纳米碳酸钙都集中在高端产品上，总量不足市场5%。

到2005年国内纳米碳酸钙企业从最早的一两家迅速发展到十几家，近几年平均以20～30%幅度增长。

随着低技术水平的工艺和设备在国内较多的重复建设，使纳米碳酸钙产能明显过甚，一些公司设计建设的产能已超过20万吨，而开工率不足50%，仍然在不断低水平扩建，工厂的布局也不放眼全国，仅局限在两广地区，这样只会促使市场竞争环境进一步恶化。

纳米碳酸钙行业发展不规范，技术和装备参差不齐，市场上产品鱼龙混杂，一些纳米碳酸钙企业在产品中大量掺混超细重质碳酸钙，相反，一些重钙企业购买纳米碳酸钙或者轻质碳酸钙掺混在重钙产品中，同样冠以纳米碳酸钙在市场销售，有的产品到厂价不到1200元/吨，造成纳米碳酸钙市场整体质量水平降低。

二、纳米碳酸钙行业与国外先进企业之间的差距
1、合成控制技术
生产纳米碳酸钙产品的关键是碳化结晶控制与分散技术，结晶控制技术好坏体现出产品颗粒的大小及均匀性等；而分散技术是将微观条件下的纳米颗粒充分的分散，降低晶体颗粒的比表面能，减轻晶体颗粒之间个团聚和凝聚，使纳米粒子的特性得以最大限度的发挥。

在结晶控制技术方面近几年国内也有了长足的发展，如：高速剪切乳化碳化、超重力碳化以及超声空化等技术达到了较高的水平，但国内碳化工艺基本以间歇式碳化，而且碳化批处理量越小，产品粒径分布越均匀，每批次碳化浆料之间必然存在一定差异，一般都需采用较大容积的储罐进行均化处理。

而国外先进的碳化技术采用连续高剪切乳化碳化工艺已实现工业化，辅以自动控制技术，使产品的质量控制稳定性明显高于国内工艺技术。

从碳化控制技术发展变化可以看得出，碳化反应过程中最关键的是气液混合，早期主要是简单的鼓泡，气液混合效果很差，气泡较大，反应体系也不均匀，主要辅助以控制反应温度来控制结晶粒子的大小和粒径分布，并且温度控制较低（一般控制在28℃以下），使碳化过程控制的能耗增加。

后期出现了搅拌碳化、喷雾碳化、超重力碳化、高剪切乳化碳化和膜分离碳化等技术，这些技术都明显提高气液混合效果，极大提高气液反应体系接触比表面积和均化程度，在此条件下的反应过程温度不需要控制在一个较低的范围内，目前借助一些有机分散剂和无机高价电解质等物质作为晶型控制剂可以在25～35℃碳化温度内制备出60～80nm的晶体颗粒，降低了控制成本。

2、表面处理技术
表面处理剂的选择、表面处理工艺和设备等方面都与国外企业相比仍由一定差距，主要在应用技术以及设备制造技术方面落后，湿法活化表面处理剂仍主要采用以硬脂酸、椰子油等进行表面处理，干法包覆多以钛酸酯偶联剂等作为活化剂，处理工艺以常温或升温、间
歇式的包覆处理为主。

活化设备以常规搅拌混合等设备，少数企业采用了较高转速（1400转/min以上）或者直接采用乳化机进行活化。

活化技术未能有所突破主要是国内对研发和应用技术不为重视。

原位合成技术尚未实现工业化，而国外已采用连续的碳化、活化一体的设备，真正实现原位合成，反应过程中定量稳定注入分散剂（同时也作为表面处理的活化剂）。

原位合成的活性碳酸钙颗粒与活性剂形成更多化学键，结合更为牢固。

使碳酸钙颗粒表现出良好的疏水性能和更低的表面能。

3、在线控制和分析表征技术
碳化过程除了温度在线控制外，很多企业一般没有监控PH值和电导率在反应过程中的变化，而这两个参数的变化影响因素较为复杂，和生产控制过程的很多因素相关，所有这些因素都会不同程度的影响到碳化过程中晶核形成、晶体成长、晶体形状以及表面结晶规整程度等。

宏观影响因素：
A、反应体系温度；
B、氢氧化钙浓度和粘度；
C、二氧化碳浓度和流量；
微观影响因素：
D、温度变化速率（主要与气液比相关）、体系内温度的均匀性；
E、氢氧化钙颗粒大小及粒径分布、其中杂质颗粒（如镁离子、
氧化钙、碳酸钙粒子）浓度的大小；
F、二氧化碳气体分散状态即气液接触比表面积以及体系内气
液两项反应物均化程度；
在线控制技术主要在碳化过程监控反应温度、PH值和电导率为主，体系粘度和碳化率的变化尚无监控手段。

很多企业只对温度进行在线监控，碳酸钙结晶质量可控程度大大折扣，产品粒径大小和形貌等可控手段降低，只能等产品生产出来后通过电子显微镜观测到结晶粒子的不同差异，此时已无法改变，导致产品的吸油值、PH值、比表面积和分散性等出现较大波动。

产品的分析检测最关键的是粒径和形貌，但国内企业自身具备电镜检测能力的甚少，能具备粒度分析和比表面积（BET）测定的企业也不多，一些企业只能把透过法检测比表面积来表征产品粒径变化，非常的粗略，很容易造成误导，当检测值大于7m2/g时很容出现数据跳动极不稳定，主要是由于随着产品一次粒径减小（尤其当平均粒径小于60nm）时，团聚加剧，在同等生产条件下二次粒子会增大，因此产品粒度的大小变化受粉碎分级设备的影响增大，才会出现检测结果数据跳跃式变化，失去意义。

4、装备技术和企业管理
国内企业在石灰煅烧、碳化等重要反应过程的都比较忽略自动操控技术，产品质量的稳定性必然受到影响，由于自动操控装备投资大、成本高，而且管理难度大，对企业人员素质、技术水准要求较高，因此使大多数重产量轻质量的企业望而却步。

纳米碳酸钙生产是一个连续的化工流程，产品质量必须是从原材料的质量控制管理着手，并
对全流程实施质量监控，确保每一个环节的质量，如石灰石和煤的质量监控；石灰活性控制；消化及陈化的温度、浓度、时间的控制；碳化温度、浓度、反应速度；活化温度、时间；干燥温度；粉碎分级粒度等等。

目前国内一些企业基本实现石灰窑、碳化反应器等工序的自动程序控制，软硬件均基本国产化，但在活化、干燥、粉碎等工序尚未实现程序控制。

如果能实现碳化和活化（原位合成）、干燥和分粉碎分级的设备一体化，则自动程序控制技术必将得到广泛的应用。

一个企业乃至一个行业的发展必须注重产品的质量，追求技术的创新才会有持续的发展。

从纳米碳酸钙行业技术落后的情况可以看出中国的工业技术与发达国家之间仍存在一定的差距，不论是设备制造、材料、分析检测仪器、自动化及软件技术等方面都有一定差距。

但可喜的是这种差距正在逐步的缩小。

以粉碎设备为例，1995年前纳米碳酸钙产品由于没有好的解聚设备使得其加工性能大打折扣，一些应用企业甚至更喜欢使用普通的轻质碳酸钙，随着一些日本和德国的粉碎及分级设备进入国内，同时不断的国产化，到目前这些粉碎设备都有了较大的改进和发展，并开发出国内自主知识产权的粉碎设备，与原有进口设备相比产能更高，成本更低。

企业管理是企业生存和发展的软实力，每个企业都有自己独有的管理模式和企业文化，但重视技术和注重质量是每个企业生命长久必须具备的企业文化。

纳米碳酸钙行业规模不大，大大小小几十家企业中，能有实力和能力开发新技术、研发新产品的企业几乎没有，一
些规模较大的企业又不注重技术和质量，盲目扩张追求数量，纳米碳酸钙中重质碳酸钙的比例越来越高，能达到60～70%的重钙含量，产品的价格可以降到普通活性轻质碳酸钙的价格（1200元/吨左右），毛利润仅10%左右，加之市场环境的恶化、人才流失，企业经营举步维艰，更加无力开发新技术和新产品，这样的企业最终的结果只能是被市场淘汰。

与之相反，一些企业则过分追求不切合实际的投资，一些年产3～5万吨规模的企业投资高达1亿元以上的，仅折旧和财务费用摊销在产品成本中就高达500元/吨左右，这种投资从一开始就注定企业的命运是在为生存而努力，不可能有精力去开发新产品和新技术。

而国内不少这种企业都在努力去创造上市的条件和可能，也许股市才能拯救这样的企业，但谁来拯救股市呢？即使能在美国的纳斯达克上市也有可能停牌。

总而言之，企业必须遵循良性的发展规律，根据国内市场和技术的条件控制融资成本、合理投资，选择先进的工艺和设备，强化企业管理和市场运作，合理控制运营成本，脚踏实地发展企业，打造优秀的企业管理和研发团队。

企业之间的技术、市场、管理的竞争，其核心其实是人才的竞争，占领人才的高地才能实现企业的领先地位。

三、对国内纳米碳酸钙行业发展的展望
从近五年来纳米碳酸钙行业发展来看，行业内企业不断洗牌整合，一些落后或不合理的工艺技术迟早被淘汰；一些不具有原材料和市场优势的企业最终会关停或搬迁；一些投资上亿元而市场却2～3万吨/年的企业只能等待股市给它评判了。

顺应市场规律，行业分布
在地域性方面得到了集中，技术和人才也得到了相对集中，但从企业发展来看没有出现较大规模的大型企业，市场的集中度仍然不够，市场中产品混乱、价格恶性竞争不可避免。

希望行业中出现较大规模的企业，年产量和销量能达到10～20万吨，这样企业才会更有实力与国外公司站在一个数量级上进行竞争，并加大技术创新的投入，提高企业自身研发和创新力量，使行业的高端技术进入世界领先水平，并在国际高端产品市场占有一席之地。

由于纳米碳酸钙的主要原材料来源于石灰石，这种资源非常丰富廉价，分布极广，并且产品非常环保，作为一些有机材料的填充改性剂，使用非常之广泛，不仅可以降低有机材料制品的制造成本同时可以改良材料的一些力学性能，大幅降低有机材料的使用量，众所周知，聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等多以石油为原料生产，在石油日趋减少的当下低碳工业是一种大势所趋，也是社会发展的必然，因此纳米碳酸钙产业将会顺应社会的发展不断的发展壮大，涉及的应用领域也将不断拓展。

随着中国经济和社会的持续高速发展，工业技术等方方面面都在和发达国家之间缩小差距，没有理由不认为纳米碳酸钙行业将逐步发展进步赶超世界发达国家。

中国纳米碳酸钙行业现状及发展展望
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