我國(guó)滑石粉能耗狀況分析及控制建議

侯彩紅，張紅林，侯立兵，陳向波，鄭長(zhǎng)文

(1.咸陽(yáng)非金屬礦研究設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712021；2.桂林桂廣滑石開(kāi)發(fā)有限公司，廣西 桂林 541199)

2020年9月22日，習(xí)近平總書(shū)記在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上首次提出了碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)[1]，強(qiáng)調(diào)要把碳達(dá)峰碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和，是對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的一場(chǎng)生產(chǎn)效率再變革，對(duì)于滑石粉企業(yè)而言，則是實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展下的生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新。

本文重點(diǎn)從能源消耗方面闡述了我國(guó)滑石行業(yè)的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)15家滑石粉生產(chǎn)企業(yè)的能源消耗進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)和分析，為了便于滑石粉生產(chǎn)企業(yè)自查能耗，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)出滑石粉單位產(chǎn)品綜合能耗限額的等級(jí)及計(jì)算公式，最后通過(guò)不同粒度的能耗對(duì)比分析，給出了節(jié)能降耗的建議：為了達(dá)到節(jié)能的效果，滑石生產(chǎn)企業(yè)可以根據(jù)加工滑石粉粒徑的大小有針對(duì)性的選擇雷蒙磨、沖擊磨、環(huán)輥磨、立磨、氣流磨等磨粉設(shè)備進(jìn)行磨粉。其中，雷蒙磨適合生產(chǎn)粒徑較大的滑石粉，而氣流磨適合生產(chǎn)粒徑較小的滑石粉。

1 滑石行業(yè)基本狀況和存在的問(wèn)題

1.1 滑石行業(yè)基本狀況

我國(guó)滑石資源分布廣，但相對(duì)集中。全國(guó)已有15個(gè)省發(fā)現(xiàn)有不同儲(chǔ)量和品級(jí)的滑石，儲(chǔ)量較大礦床分布于遼寧、山東、廣西、江西、青海五省，占全國(guó)滑石儲(chǔ)量的90%以上[2]?；|(zhì)軟、滑膩，具有較高的電絕緣性、隔熱性、高熔點(diǎn)和對(duì)油類有較強(qiáng)的吸附性，廣泛應(yīng)用于造紙、化工、醫(yī)藥食品、橡膠、陶瓷、油漆、化妝品、工程塑料等行業(yè)[3]。滑石粉作為填料可降低產(chǎn)品成本，也可降低高分子有機(jī)物等對(duì)環(huán)境的污染[4]。

“十三五”期間，我國(guó)滑石工業(yè)在安全、環(huán)保、資源綜合利用等方面提升幅度較大，為“十四五”和今后長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2020年，我國(guó)滑石出口量約58.0萬(wàn)t，其中塊狀滑石出口量11.34萬(wàn)t，滑石粉出口量46.69萬(wàn)t；2020年，我國(guó)滑石進(jìn)口量約7.4萬(wàn)t，其中，塊狀滑石進(jìn)口量2.05萬(wàn)t，滑石粉進(jìn)口量5.35萬(wàn)t。2021年出口數(shù)量已經(jīng)恢復(fù)到疫情前的水平，2022年預(yù)計(jì)會(huì)保持2021年的數(shù)量水平。2021年進(jìn)口數(shù)量較疫情前減少25.5%，2022年進(jìn)口有望恢復(fù)增長(zhǎng)。我國(guó)是世界最大的滑石生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)和出口國(guó)，我國(guó)的滑石出口到日本、美國(guó)、泰國(guó)、荷蘭、意大利、韓國(guó)、比利時(shí)等68個(gè)國(guó)家和地區(qū)[6]。

1.2 滑石行業(yè)存在的問(wèn)題

(1)企業(yè)規(guī)模小。

滑石企業(yè)的規(guī)模普遍偏小，“小而全”、“小作坊”式滑石企業(yè)仍然存在，且產(chǎn)業(yè)集中度低[7]。

(2)加工技術(shù)落后。

我國(guó)的滑石礦深加工技術(shù)及設(shè)備有待進(jìn)一步提高，主要表現(xiàn)在技術(shù)自動(dòng)控制水平低，一些超細(xì)粉碎工藝設(shè)備及生產(chǎn)線基本上依賴人工經(jīng)驗(yàn)操作或控制，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定[8]?；郛a(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。通過(guò)對(duì)企業(yè)各個(gè)工序中消耗能源的分析，不僅可以掌握每個(gè)工序消耗能源的占比，也可以幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)有降低能耗的潛力工序，幫助企業(yè)進(jìn)一步明確技術(shù)更新關(guān)鍵工序、關(guān)鍵設(shè)備等。

圖1 滑石產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程

(3)單位產(chǎn)品能耗較高。

長(zhǎng)期以來(lái)，非金屬礦專用加工裝備缺乏系統(tǒng)研究，多采用金屬礦山的采選加工裝備，使得相當(dāng)多的非金屬礦產(chǎn)品破碎、研磨效率低，過(guò)粉碎嚴(yán)重，設(shè)備處理量小[9]。雖然裝備制造企業(yè)不少，但大多規(guī)模較小，工藝配套技術(shù)較低，缺少能參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的集工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、工程建設(shè)的大型企業(yè)。其次，分級(jí)設(shè)備(尤其是干式分級(jí)設(shè)備)還存在著單機(jī)處理能力低、分級(jí)細(xì)度和精度低的問(wèn)題[10]。目前，氣流磨是最主要的超細(xì)粉碎設(shè)備之一，適用于產(chǎn)品粒度細(xì)、粒徑要求高和附加值較大的非金屬礦產(chǎn)品加工，但國(guó)產(chǎn)氣流磨缺少小時(shí)產(chǎn)量達(dá)數(shù)噸以上的大型設(shè)備，從而造成單位產(chǎn)品能耗比較高[11]。為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和，應(yīng)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，探索低消耗、低排放、高效率的制造工藝和高效回收余熱資源，為滑石企業(yè)節(jié)能降耗。

2 滑石企業(yè)能耗現(xiàn)狀和數(shù)據(jù)分析

2.1 滑石企業(yè)能耗現(xiàn)狀

據(jù)研究，滑石粉的產(chǎn)品種類和用途與粒徑相關(guān)，如塑料用滑石粉、橡膠用滑石粉、涂料用滑石粉、油漆用滑石粉的普遍粒徑在3～74μm，根據(jù)GB/T 15341-2012《滑石》[12]和GB/T 15342-2012《滑石粉》[13]標(biāo)準(zhǔn)中滑石和滑石粉的產(chǎn)品分類，結(jié)合加工廠生產(chǎn)實(shí)際情況，單位滑石粉產(chǎn)品綜合能耗粒度分為：粒度≥74μm、74μm＞粒度≥38μm、38μm＞粒度≥19μm、19μm＞粒度≥10μm、10μm＞粒度≥5μm、粒度＜5μm六種。目前, 滑石粉的粉碎加工根據(jù)產(chǎn)品的粒度大小大體分為：破碎(產(chǎn)物粒度35～lmm)、磨礦或磨粉(產(chǎn)物粒度1 000～10μm)及超細(xì)粉碎或超細(xì)磨(產(chǎn)物粒度10～0.1μm)3個(gè)層次。每一層次還可以細(xì)分為幾個(gè)不同的作業(yè)段，如破碎可以分為粗破碎、細(xì)破碎；磨礦可以分為粗磨(830～75μm)和細(xì)磨(≥45μm)。各個(gè)不同粉碎和分級(jí)層次所應(yīng)用的設(shè)備不同[14]。

調(diào)研滑石粉生產(chǎn)企業(yè)21家，由于6家生產(chǎn)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)離散性較大，且數(shù)據(jù)可信度較差，為取得有效合理的滑石粉生產(chǎn)能耗水平，最終對(duì)所采用的數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)篩選，剔除了概率極低的能耗數(shù)據(jù)，以獲得合理的能耗數(shù)據(jù)范圍，最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果為15家生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)據(jù)(表1)。

表1 滑石粉單位產(chǎn)品能源消耗調(diào)研數(shù)據(jù)匯總

2.2 滑石企業(yè)能耗數(shù)據(jù)分析

(1)生產(chǎn)粒度≥74μm滑石粉：國(guó)內(nèi)15家滑石粉企業(yè)能源消耗主要集中在5.5～7.0kgce/t，其中，15家單位產(chǎn)品能源消耗≤7.0kgce/t，占比達(dá)71.43%；10家單位產(chǎn)品能源消耗≤6.5kgce/t，占比達(dá)47.62%；5家單位產(chǎn)品能源消耗≤6.0kgce/t，占比達(dá)23.81%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)滑石企業(yè)采用雷蒙磨進(jìn)行磨粉。

(2)生產(chǎn)74μm＞粒度≥38μm滑石粉：國(guó)內(nèi)15家滑石企業(yè)能源消耗主要集中在12～13.5kgce/t，其中，15家單位產(chǎn)品能源消耗≤13.5kgce/t，占比達(dá)71.43%；11家單位產(chǎn)品能源消耗≤13kgce/t，占比達(dá)52.38%；6家單位產(chǎn)品能源消耗≤12.5kgce/t，占比達(dá)28.57%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)滑石企業(yè)采用雷蒙磨設(shè)備進(jìn)行磨粉。

(3)生產(chǎn) 38μm ＞粒度 ≥ 19μm 滑石 粉：國(guó)內(nèi)15家滑石粉企業(yè)能源消耗主要集中在15～17kgce/t，其中，15家單位產(chǎn)品能源消耗≤17kgce/t，占比達(dá)71.43%；10家單位產(chǎn)品能源消耗≤16.5kgce/t，占比達(dá)47.62%；5家單位產(chǎn)品能源消耗≤16kgce/t，占比達(dá)23.81%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)滑石企業(yè)采用沖擊磨或立磨進(jìn)行磨粉。

(4)生產(chǎn)19μm＞粒度≥10μm滑石粉：15家滑石粉企業(yè)能源消耗主要集中在19～21kgce/t，其中，15家單位產(chǎn)品能源消耗≤21kgce/t，占比達(dá)71.43%；10家單位產(chǎn)品能源消耗≤20.5kgce/t，占比達(dá)47.62%；5家單位產(chǎn)品能源消耗≤20kgce/t，占比達(dá)23.81%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)滑石企業(yè)采用沖擊磨、環(huán)輥磨或立磨、氣流磨進(jìn)行磨粉。

(5)生產(chǎn)10μm＞粒度≥5μm滑石粉：15家滑石粉企業(yè)能源消耗主要集中在110～160kgce/t，其中，15家單位產(chǎn)品能源消耗≤160kgce/t，占比達(dá)71.43%；10家單位產(chǎn)品能源消耗≤140kgce/t，占比達(dá)47.62%；5家單位產(chǎn)品能源消耗≤120kgce/t，占比達(dá)23.81%；據(jù)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)滑石企業(yè)采用立磨或氣流磨進(jìn)行磨粉。

(6)生產(chǎn)粒度＜5μm滑石粉：15家滑石粉企業(yè)能源消耗主要集中在180～210kgce/t，其中，15家單位產(chǎn)品能源消耗≤210kgce/t，占比達(dá)71.43%；10家單位產(chǎn)品能源消耗≤195kgce/t，占比達(dá)47.62%；5家單位產(chǎn)品能源消耗≤180kgce/t，占比達(dá)23.81%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)滑石企業(yè)采用氣流磨進(jìn)行磨粉。

3 滑石企業(yè)綜合能耗限額等級(jí)和單位產(chǎn)品能耗計(jì)算

3.1 滑石企業(yè)綜合能耗限額等級(jí)

依據(jù)2013年頒布的GB/T 12723《單位產(chǎn)品能源消耗限額編制通則》[15]的規(guī)定，按80%企業(yè)能達(dá)到的水平確定綜合能耗限定值。以粒度≥74μm為例，71.43%的企業(yè)所能達(dá)到的水平確定現(xiàn)有滑石粉企業(yè)生產(chǎn)粒度≥74μm滑石粉單位產(chǎn)品能耗限定值，最終確定限定值為≤7.0kgce/t。由于在調(diào)研過(guò)程中發(fā)現(xiàn)能耗≤6.5kgce/t的幾家企業(yè)能耗數(shù)據(jù)離散性不大，因此，以47.62%的企業(yè)所能達(dá)到的水平確定新建、改建和擴(kuò)建滑石粉企業(yè)生產(chǎn)粒度≥74μm滑石粉單位產(chǎn)品能耗的準(zhǔn)入值，最終確定準(zhǔn)入值為≤6.5kgce/t。1級(jí)能耗指標(biāo)的設(shè)置是為了突出企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性，以23.81%的企業(yè)所能達(dá)到的水平確定滑石粉企業(yè)生產(chǎn)粒度≥74μm滑石粉單位產(chǎn)品能耗的1級(jí)水平，最終確定能耗1級(jí)為≤6.0kgce/t。根據(jù)數(shù)據(jù)綜合分析，滑石粉單位產(chǎn)品綜合能耗限額等級(jí)見(jiàn)表2。

生產(chǎn)滑石粉產(chǎn)品的現(xiàn)有企業(yè)，其單位產(chǎn)品能耗限定值應(yīng)滿足表2中3級(jí)要求；生產(chǎn)滑石粉產(chǎn)品的新建、改建和擴(kuò)建企業(yè)，其單位產(chǎn)品能耗準(zhǔn)入值應(yīng)滿足2級(jí)要求。

表2 滑石粉單位產(chǎn)品綜合能耗限額等級(jí)

3.2 滑石粉單位產(chǎn)品能耗計(jì)算

從滑石粉單位產(chǎn)品能源消耗試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果來(lái)看，每種粒徑的等效系數(shù)差別不大，綜合考慮，最終選擇粒度≥74μm中1級(jí)的6.0就基準(zhǔn)系數(shù)1，即P1為1.0；74μm＞粒度≥38μm的等效系數(shù)為2.1，即P2為2.1；38μm＞粒度≥19μm的等效系數(shù)為2.7，即P3為2.7；19μm＞粒度≥10μm的等效系數(shù)為3.3，即P4為3.3；10μm＞粒度≥5μm的等效系數(shù)為20，即P5為20；粒度＜5μm的等效系數(shù)為30.0，即P6為30.0?；蹎挝划a(chǎn)品綜合能耗按如下公式計(jì)算：

式中：

e—報(bào)告期內(nèi)滑石粉單位產(chǎn)品綜合能耗(kgce/t)；

E—報(bào)告期內(nèi)滑石粉生產(chǎn)總能耗(kgce)，按統(tǒng)計(jì)范圍規(guī)定統(tǒng)計(jì)；

P1—報(bào)告期內(nèi)生產(chǎn)的粒度≥74μm的符合GB/T 15342標(biāo)準(zhǔn)的合格滑石粉產(chǎn)品的產(chǎn)量(t)；

P2—報(bào)告期內(nèi)生產(chǎn)的粒度＜74μm、≥38μm的符合GB/T 15342標(biāo)準(zhǔn)的合格滑石粉產(chǎn)品的產(chǎn)量(t)；

P3—報(bào)告期內(nèi)生產(chǎn)的粒度＜38μm、≥19μm的符合GB/T 15342標(biāo)準(zhǔn)的合格滑石粉產(chǎn)品的產(chǎn)量(t)；

P4—報(bào)告期內(nèi)生產(chǎn)的粒度＜19μm、≥10μm的符合GB/T 15342標(biāo)準(zhǔn)的合格滑石粉產(chǎn)品的產(chǎn)量(t)；

P5—報(bào)告期內(nèi)生產(chǎn)的粒度＜10μm、≥5μm的符合GB/T 15342標(biāo)準(zhǔn)的合格滑石粉產(chǎn)品的產(chǎn)量(t)；

P6—報(bào)告期內(nèi)生產(chǎn)的粒度＜5μm的符合GB/T 15342標(biāo)準(zhǔn)的合格滑石粉產(chǎn)品的產(chǎn)量(t)。

4 結(jié)論和建議

(1)滑石粉生產(chǎn)企業(yè)可根據(jù)產(chǎn)品不同粒徑的等效系數(shù)，分別計(jì)算滑石粉單位產(chǎn)品綜合能耗。

(2)滑石粉產(chǎn)品的現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)，建議其單位產(chǎn)品能耗限定值應(yīng)≤7.0kgce/t；滑石粉產(chǎn)品的新建、改建和擴(kuò)建企業(yè)，建議其單位產(chǎn)品能耗準(zhǔn)入值≤6.5kgce/t。

(3)若滑石企業(yè)生產(chǎn)粒度≥38μm滑石粉建議采用雷蒙磨進(jìn)行磨粉；生產(chǎn)38μm＞粒度≥19μm滑石粉建議采用沖擊磨或立磨進(jìn)行磨粉；生產(chǎn)19μm＞粒度≥10μm滑石粉建議采用沖擊磨、環(huán)輥磨或立磨、氣流磨進(jìn)行磨粉；生產(chǎn)10μm＞粒度≥5μm滑石粉建議采用立磨或氣流磨進(jìn)行磨粉；生產(chǎn)粒度＜5μm滑石粉建議采用氣流磨進(jìn)行磨粉。

(4)鼓勵(lì)滑石加工企業(yè)加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造，采用高效的節(jié)能工藝、技術(shù)、設(shè)備(產(chǎn)品)，從而進(jìn)一步提高滑石粉行業(yè)的整體水平。