由于其原料来源丰富,生产方法简单,性能较为稳定,被广泛用作建筑装饰、塑料、造纸、涂料、橡胶、纺织品、密封剂、印刷、油墨、日化用品、食品、饲料、药品等工业填充料。
按生产方法的不同,目前市场上主要的工业碳酸钙产品为轻质碳酸钙(PCC)和重质碳酸钙(GCC)两种,两者不仅在矿物学特征方面有一定的相似之处,其应用领域也有部分重叠,例如5~0.1μm超细重质碳酸钙与轻质碳酸钙约在90%的情况下可相互替代。
此外,随着科学技术的不断迅速发展,目前已开发出活性碳酸钙和纳米碳酸钙。活性碳酸钙和纳米碳酸钙是在普通碳酸钙的基础上进行改性而得到的,从而达到在复合材料制品中的填充和改性的双重目的。
这些改性包括对碳酸钙的结晶形态、粒子大小、粒度分布及表面性能等方面的改性,以提高其综合性能,可在降低下游产品成本的同时,还能改善制品的硬度、弹性模量、尺寸稳定性和热稳定性,能够大大提高碳酸钙产品附加值,成为当前碳酸钙产业高值化、精品化发展的方向。
广西是中国碳酸钙产业四大生产基地之一,保有资源储量约47.81亿吨。广西高度重视碳酸钙产业的发展,把碳酸钙产业纳入了自治区千亿元产业发展规划,将碳酸钙产业培育成千亿元产业。
目前,依托碳酸钙矿资源丰富的独特优势,广西碳酸钙产业经过近10年的迅猛发展,一跃成为碳酸钙发展第一大省,碳酸钙产业规模位居全国首位,努力实现碳酸钙产业绿色可持续化发展,全力打造中国的龙头,世界的工厂。
随着我国经济高质量健康发展要求的不断推进,“高附加值”、“绿色”以及“循环经济”等各种优质标签将紧紧贴在碳酸钙行业发展规划,广西也已将精品碳酸钙等先进新材料列入广西战略性新兴产业发展“十四五”规划之中。
国家质量基础设施(National Quality Infrastructure,简称NQI)是由标准、计量、检验检测和认证认可四个核心要素共同构成,在加强质量安全监管、传递市场信任、促进公平竞争、推动科技创新发展、实现经济高质量发展方面发挥着重要作用。
本文分析了计量、标准、检验检测和认证认可等NQI各要素在广西碳酸钙产业的应用现状,提出基于NQI的广西碳酸钙产业高质量发展的建议措施,以不断推动广西碳酸钙产业绿色升级、实现碳酸钙产业高值化、精品化发展。
1 广西碳酸钙行业高质量发展的
现存问题及其NQI原因分析
目前,我国正在逐步由碳酸钙生产大国向生产强国转变。此前,受资源、技术、资金、场地、成本控制等限制,很多企业存在生产技术落后、自主创新能力不足,碳酸钙高值化应用场景较少。
特别是主要集中在产业链的中上游的广西碳酸钙企业,面对产业的快速发展态势,同样面临着阻碍广西碳酸钙行业高质量发展一些突出问题,主要体现为:
加工和应用企业整体实力还不够强,产业整体处于粗放发展阶段,表现为高端产品不足、低端产能过剩、市场竞争激烈、经济效益低下、产品同质化严重,碳酸钙精深加工程度低,极度缺乏高附加值的产品,产业发展仍处于“资源+产品”中低端环节。
这些问题的出现,基于NQI分析主要表现为以下几个方面。
1.1 计量能力有待提升
目前,广西大部分碳酸钙企业都配备了气体浓度、pH值、水分等关键生产技术参数的在线监控计量设备及激光粒径测试仪、白度仪、快速水分测定仪等产品质量品控计量检验设备,为企业实施生产工艺控制、提高产品优良率和质量稳定性方面提供计量技术支持,但在计量能力上还存在如下问题:
首先在工艺控制计量方面:计量行业技术服务体系还不完善,如重质碳酸钙表面改性活化设备没有整机的校准规程,碳酸钙粉体和改性剂的在线投料比无法实现精确计量匹配,造成产品活化率不稳定;
其次在产品质量品控计量方面:作为碳酸钙应用中十分关注的粒径分布测试,由于用于粉体粒径测试的激光粒径测试仪配备的粒径标准样品为球状,而碳酸钙粒子形状则有纺锤状、米粒状、柱状、针状等多种结晶形态,且超微细碳酸钙粉体内存在团聚效应,这种标准样品与实际样品在粒子形态上及分散性上的差异直接影响粒径分布测试结果不一致;
第三在计量管理意识方面:忽略量值对产品质量提升及工艺控制方面的效用,部分企业对计量器具的计量管理不够重视,除了强制检定的计量器具都定期送法定计量检测机构检定外,其它计量器具大多由企业内部自行校准,少部分由第三方计量机构/设备厂家校准甚至基本不校准,产品检验实验室距离生产车间较近,噪声、振动、粉尘等直接影响计量仪器准确性的环境参数控制不理想,忽略了计量量值溯源的重要性。
1.2 标准体系不能适应行业发展
在标准方面,广西碳酸钙行业涉及的产品标准和检验方法标准主要有 GB 1886.214《食品安全国家标准 食品添加剂碳酸钙(包括轻质和重质碳酸钙)》、GB/T 19590 《纳米碳酸钙》、HG/T 3249.1~4《工业用重质碳酸钙》系列标准、HG/T 2226《普通工业沉淀碳酸钙》,《人造石》JC/T 908、《碳酸钙分析方法》 GB/T 19281 等,已经可以基本满足大部分碳酸钙产业链上的生产企业或市场对产品质量及安全性的需求。
广西华纳新材料科技有限公司、广西贺州市科隆粉体有限公司、桂林金山新材料有限公司、广西利升石业有限公司等大型龙头企业的生产研发能力处于全国同行业领先水平,也先后直接参与了制定和修改行业内多个产品质量标准及国家检验标准。
针对全国尚无碳酸钙单位产品能源消耗限额的标准,缺乏规范企业依法用能、合理用能的尺度和标准,不便对企业进行分类指导和管理情况,2020年广西制定了《重质碳酸钙单位产品能源消耗限额》=《树脂型人造石单位产品能源消耗限额》两项广西地方标准;
2021年又制定了《纳米碳酸钙生产技术规程》、《涂料工业用重质碳酸钙生产技术规程》等团体标准,为纳米碳酸钙、涂料工业用重质碳酸钙的标准化生产及企业产品质量提升提供了标准化技术引导。
随着碳酸钙产业的不断发展和深化,目前的碳酸钙国家标准和行业标准体系已不能适应行业发展的要求,标准研制落后于材料研发,标准更新与新材料发展无法同步,多数标准制定和修订速度跟不上产品研发速度,已发布的标准覆盖性不佳,多偏向于基础类和化学分析类,可操作性不强,不能完全适应科技发展和市场应用。
特别是模拟碳酸钙粉体下游应用的功能性指标测试方法及碳酸钙行业绿色产品评价的相关共性标准亟待完善,如白度是目前碳酸钙粉体定级的重要指标之一,但对于带颜色的碳酸钙(特别是重质碳酸钙) 产品使用白度进行评价意义不大,需要采用三维色度空间方式评定碳酸钙粉体色度。
此外,广西碳酸钙行业企业除了少数大型龙头企业外,绝大多数的企业都没有技术研发机构,科技创新和技术研发能力薄弱,难以结合市场需求推进产品创新。
在实际应用中,由于碳酸钙粉体生产企业在粉体的精细加工、形态控制、产品表面处理等生产工艺技术与国内外先进相比有较大的差距,不同企业工艺技术与装备参差不齐,生产工艺没有重大突破,生产的碳酸钙产品规格品种少、应用开发相对滞后。
因此大多数企业仅追求以满足现行碳酸钙国家标准和行业标准体系为目标,导致产品质量水平普遍不高,低端产品供过于求,精品化产品供给不足,严重影响广西碳酸钙产品质量的整体提升。
1.3 检验检测能力体系亟待完善
从广西碳酸钙产品的检验检测能力来看,广西科学院、广西大学、贺州学院、广西碳酸钙产业化工程院、桂林理工大学、玉林师范学院、广西科技师范学院、广西碳酸钙产品质量检验中心(贺州市检验检测中心) 等高等科研院所及区内第三方检验检测机构基本覆盖了当前碳酸钙国家及行业标准的全项检测能力,能够满足当前广西碳酸钙行业质量发展的检验需求。
在企业层面,大部分的规上粉体企业都配备了激光粒径测试仪、白度仪、快速水分测定仪等检测设备,满足细度(粒径分布) 、白度、挥发物等关键指标的检测要求。
碳酸钙粉体主要作为填料剂应用,受限于广西区内碳酸钙产业链中下游产业基础较为薄弱的因素,目前广西区内的检验检测机构尤其是碳酸钙生产企业主要以粉体理化检验能力为主,在智能家电、电动汽车、食品药品等碳酸钙新兴应用领域的检测技术能力远远落后于国内先进水平。
因此对于下游材料应用的色度、分散性、协同作用(配伍性)等关键使用特性的检验只能被动的由中下游产业链的应用企业具体实施,无法主动获取新技术研发的回馈信息;
此外,大部分企业配备的激光粒径测试仪、白度仪、快速水分测定仪等检验设备没有及时校准,检验人员素质参差不齐且未经过系统的专用设备操作培训,也导致企业在碳酸钙产品关键质量参数(白度、粒径、水分)的检验结果偏差较大。
一方面不能够正确的指导生产调整,另一方面容易产生质量纠纷,影响客户对广西碳酸钙产品的质量信心。
1.4 认证认可的基础能力及品牌核心竞争力的构建能力弱
国内目前对碳酸钙旺盛的市场需求主要集中在长三角都市群、粤港澳大湾区等智能家电、电动汽车、食品药品等产业发达的新兴制造业集聚区,碳酸钙产品需求主要朝系列化、精细化的方向发展。