薛 鋒， 夏瑞凱

(晉能控股煤業(yè)集團(tuán)和創(chuàng)實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，山西 大同 037003)

1 應(yīng)用分析

煅燒高嶺土應(yīng)用在水性涂料當(dāng)中，可以大幅降低涂料生產(chǎn)成本，而水性涂料的研發(fā)可以消耗掉一部分高嶺土成品及不合格產(chǎn)品，在降低涂料生產(chǎn)成本的同時也增加了高嶺土的經(jīng)濟(jì)效益，同時減輕了因高嶺土市場飽和帶來的營銷壓力。

2 生產(chǎn)工藝

常規(guī)乳膠漆生產(chǎn)時分為分散、攪拌兩大塊工藝，分散是指用高速分散機(jī)或是砂磨機(jī)將配方中粉料高速分散，還原粉料的初始粒徑；攪拌指的是將還原初始粒徑后粉料加入成膜物質(zhì)及一些助劑將其包裹，形成涂料，達(dá)到一種長期儲存的目的。這個全部生產(chǎn)、包裝過程一般需要3 h才能完成，其中分散占40 min左右。為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)能耗，同時可以更快的給戶提供合格產(chǎn)品，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對舊生產(chǎn)工藝進(jìn)行創(chuàng)新改革。

此次實(shí)驗(yàn)主要以分散時提高分散效率，縮短分散時間為目的。高速分散時，一般先投入無機(jī)增稠粉末，預(yù)分散30 min，合格后加入粉料分散30 min，檢驗(yàn)。因無機(jī)增稠粉末遇水后溶脹體積變大，容易形成膠團(tuán)，所以平時生產(chǎn)時都單獨(dú)分散，等增稠粉末完全分散開后才進(jìn)行下一步生產(chǎn)，其中分散無機(jī)增稠粉末占用大量時間，實(shí)驗(yàn)利用利用無機(jī)增稠粉末遇到堿會加速溶脹分散這一特性，在投料時，將其先與粉料混和一同加入到分散釜中高速分散，同時在分散過程中加入堿類助溶脹助劑，這樣即可以省掉單獨(dú)分散無機(jī)增稠粉末的半小時，又能滿足產(chǎn)品指標(biāo)，不形成膠體團(tuán)聚，為生產(chǎn)節(jié)約半小時時間。

同時每生產(chǎn)一噸乳膠漆可以節(jié)約半小時電耗，按照生產(chǎn)分散電機(jī)最小30 kW計算，每生產(chǎn)一噸乳膠漆節(jié)約半小時分散時間，大約可以省15 kW·h，因涂料生產(chǎn)一般是在早晨8點(diǎn)至下午17點(diǎn)，按生產(chǎn)用電峰值、谷值平均電費(fèi)0.53元/kW·h計算，每生產(chǎn)1 t乳膠漆可以節(jié)省7.95元電費(fèi)，一年按計劃1萬t生產(chǎn)量，可節(jié)約7.95萬元。

此實(shí)驗(yàn)已在生產(chǎn)線試用，效果顯著，操作方便、快捷，如果按全年生產(chǎn)量核定，不僅可以節(jié)能降耗，而且生產(chǎn)迅速，送貨及時，可以為客戶帶來一定的效益，工地用工一般都以日工或是平米工計費(fèi)，如果送貨及時會給客戶節(jié)約用工費(fèi)用。

3 生產(chǎn)配方工藝

水性涂料生產(chǎn)工藝中鈦白粉做為最重要的白色顏填料，主要提供著色力及遮蓋力，但是因近幾年化工行業(yè)原材料價格瘋漲，金紅石型鈦白粉的價格從2015年的8 000元/t如今已緊近2萬元/t大關(guān)，直接影響涂料成本。而高嶺土在水性涂料中的應(yīng)用為水性涂料降低成本起到關(guān)鍵的作用。高嶺土是以高嶺石為主要成分的黏土，是帶有結(jié)晶水的無機(jī)硅酸鹽，質(zhì)軟、有滑膩感，較易分散水中。煅燒高嶺土是以優(yōu)質(zhì)的高嶺巖為原料經(jīng)精選、研磨、除雜、煅燒等工藝制備而成。其特點(diǎn)是白度高、分散性好、遮蓋力強(qiáng)，可以代替部分鈦白粉，如配合鈦白粉使用，其綜合效果不變并可降低成本。通過實(shí)驗(yàn)論證，高嶺土在涂料中的應(yīng)用提高了其漆膜不透明度，并使涂料光學(xué)性、耐磨性及穩(wěn)定性均有了提高。

在調(diào)試過程中，添加煅燒高嶺土的乳膠漆漆膜遮蓋力普遍提高，這種情況當(dāng)然不排斥煅燒高嶺土對鈦白粉的稀釋作用，但重要的是加入煅燒高嶺土后，涂膜的空隙度有很大的提高，另外煅燒高嶺土的超細(xì)顆粒的水分散體對光有很強(qiáng)的折射效果，所以在加入煅燒高嶺土以后，濕的漆膜也有一部分遮蓋。 隨著煅燒高嶺土添加量的增加，涂料干膜遮蓋力明顯提高，耐水性、耐堿性沒有明顯變化，耐洗刷性有一定的提高，所以煅燒高嶺土添加到水性涂料體系中對漆膜及整個涂料體系有著特殊的意義。其次，隨著煅燒高嶺土添加量的增大，鈦白粉用量可以適當(dāng)降低，在不影響漆膜遮蓋力的前提下，降低生產(chǎn)成本。

4 生產(chǎn)設(shè)備

新項(xiàng)目設(shè)備及工藝設(shè)計打破傳統(tǒng)設(shè)計理念，利用自然科學(xué)，結(jié)合實(shí)際情況，在廠房固定空間的情況下，采用三層平臺式生產(chǎn)工藝，最大限度的利用有效空間，而且平臺式的結(jié)構(gòu)使設(shè)備相互并聯(lián)在一個整體上，縮短操作半徑，美觀整潔。整體設(shè)備分為純水機(jī)組、助劑配料站、負(fù)壓輸料機(jī)組、臥式真石漆生產(chǎn)工段、水性建涂內(nèi)墻乳膠漆無菌生產(chǎn)、外墻乳膠漆生產(chǎn)工段、水性工業(yè)漆生產(chǎn)工段、VOC吸附塔、污水處理站、粉塵收集環(huán)保機(jī)組等7大工段。各工段相互連接，可單獨(dú)啟動，也可以串聯(lián)復(fù)合使用。

1) 純水機(jī)組，日產(chǎn)純凈水10 t供生產(chǎn)使用，純水比起生活用水應(yīng)用在涂料當(dāng)中不易產(chǎn)生霉變，因大部分礦物離子被過濾出去，可使產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定，儲存長久。

2) 乳膠漆、真石漆設(shè)備全部采用分散釜頂部自重下料工藝；傳統(tǒng)的投料方式為負(fù)壓吸料，通過分散釜底部進(jìn)料。具體操作先用負(fù)壓機(jī)組將分散釜抽為真空狀態(tài)，使得釜內(nèi)負(fù)壓一般維持在0.06 MPa,形成一個內(nèi)在吸力，打開連接投料小斗及分散釜的閥門，將物利用負(fù)壓吸力吸入到分散釜內(nèi)；由于生產(chǎn)工藝的限定，吸料前釜內(nèi)已投有生產(chǎn)用水和助劑，而物料必須底部吸入，所以控制不好閥門，會使水乳倒流至分散釜底部的管道內(nèi)，清洗繁瑣，給生產(chǎn)帶來諸多不便。而新設(shè)備改為頂部自重投料，則是將投料平臺建在設(shè)備上面，將投料小斗在與分散釜連接，靠物料自身重力直接落入分散釜中，這種設(shè)計方案，一名操作工便可完成，即節(jié)省投料時間，又不用負(fù)壓泵等輔助設(shè)備，節(jié)省了一部分電費(fèi)。舊設(shè)備舉例：生產(chǎn)一噸乳膠漆投料工段通常需要45 min，每次投料時最少需要2名操作工完成，一人投料，一人控制閥門，以防釜內(nèi)負(fù)壓不夠形成回流；而一臺負(fù)壓泵通常為22 kW，投料時開啟45 min，耗電約16.5 kW·h，按生產(chǎn)用電平值0.5元/kW·h，產(chǎn)生8.25元費(fèi)用。新設(shè)計投料方式，只用一名投料工即可完成投料任務(wù)，也不用擔(dān)心負(fù)壓不夠水乳回流的情況發(fā)生，新設(shè)計設(shè)備只用20 min就可以完成投料，因投料時必須啟動分散釜以防物料壓機(jī)，一臺1 t分散釜功率為30 kW，用新設(shè)備生產(chǎn)還可以節(jié)約20 min分散時間，因此可以節(jié)約10 kW·h電，約節(jié)約5元電費(fèi)，加上負(fù)壓機(jī)組省的8.25元，每生產(chǎn)1 t乳膠漆可以節(jié)約13.25元，按照年產(chǎn)3 000 t乳膠漆計算，全年可以節(jié)約約4萬元。

3) 真石漆釜舊設(shè)備主要生產(chǎn)工藝分為兩部分，一是將水乳用落地式分散機(jī)分散好，用叉車將分散好的水乳拉缸挑起投入到臥式攪拌釜中，在用叉車叉起彩砂，人工投到攪拌釜中，按照現(xiàn)有30 t真石漆攪拌釜舉例，生產(chǎn)包裝30 t真石漆最少需要3 d時間：分散水乳需要1.5 d，投彩砂6 h，包裝1 d；而新生產(chǎn)線改為聯(lián)動生產(chǎn)模式，配備5 t大型水乳分散釜，氣動隔膜泵聯(lián)通30 t真石漆攪拌釜，水乳一次成型，泵進(jìn)30 t攪拌釜，投砂則是采用提升機(jī)先將彩砂提至三樓投料平臺，利用小型行吊，提至投料口，省時省力，原先需要1 d投砂時間，現(xiàn)設(shè)備只用3 h可以完成投砂，分散水乳12 h，現(xiàn)設(shè)備只用5 h完成，而之前8 h包裝時間，現(xiàn)改用灌裝機(jī)，三個下料口同時包裝時，20 min可以包裝3 t，30 t只用3.5 h完成。聯(lián)合作業(yè)的情況下，生產(chǎn)包裝 30 t只用12 h完成。

5 經(jīng)濟(jì)效益

1) 該項(xiàng)目的實(shí)施，按年生產(chǎn)水性環(huán)保涂料10 000 t，乳膠漆3 000 t，一年可以創(chuàng)造營業(yè)額2 400萬，創(chuàng)造利潤720萬元。真石漆7 000 t，每年可以創(chuàng)造營業(yè)額3 150萬，創(chuàng)造利潤945萬元，年增總利潤1 665萬元。

2) 根據(jù)年產(chǎn)量3 000 t生產(chǎn)能力計算，每生產(chǎn)一噸水性涂料可以節(jié)約2.5%的鈦白粉合計大約25 kg，需要添加50%的高嶺土合計約50 kg。按現(xiàn)在化工材料市場均價金紅石型鈦白粉售價為19元/kg，涂料級高嶺土售價為1.8元/kg計算可得生產(chǎn)1 t涂料可以節(jié)約475元鈦白粉，增加90元高嶺土費(fèi)用。

6 社會效益

把高嶺土運(yùn)用在生產(chǎn)水性環(huán)保涂料中，既符合國家環(huán)保政策，也迎合了企業(yè)發(fā)展的觀念轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型的要求。不僅降低企業(yè)生產(chǎn)成本，同時提高了企業(yè)生產(chǎn)效益。