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(shí)也增加了高嶺土的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減輕了因高嶺土市場(chǎng)飽和帶來(lái)的營(yíng)銷壓力。

2 生產(chǎn)工藝

常規(guī)乳膠漆生產(chǎn)時(shí)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(zhǎng)期儲(chǔ)存的目的。這個(gè)全部生產(chǎn)、包裝過(guò)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(shí)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(duì)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(shí)提高分散效率，縮短分散時(shí)間為目的。高速分散時(shí)，一般先投入無(wú)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(wú)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(shí)生產(chǎn)時(shí)都單獨(dú)分散，等增稠粉末完全分散開(kāi)后才進(jìn)行下一步生產(chǎn)，其中分散無(wú)機(jī)增稠粉末占用大量時(shí)間，實(shí)驗(yàn)利用利用無(wú)機(jī)增稠粉末遇到堿會(huì)加速溶脹分散這一特性，在投料時(shí)，將其先與粉料混和一同加入到分散釜中高速分散，同時(shí)在分散過(guò)程中加入堿類助溶脹助劑，這樣即可以省掉單獨(dú)分散無(wú)機(jī)增稠粉末的半小時(shí)，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(shí)時(shí)間。

同時(shí)每生產(chǎn)一噸乳膠漆可以節(jié)約半小時(shí)電耗，按照生產(chǎn)分散電機(jī)最小30 kW計(jì)算，每生產(chǎn)一噸乳膠漆節(jié)約半小時(shí)分散時(shí)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(jì)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(jì)劃1萬(wàn)t生產(chǎn)量，可節(jié)約7.95萬(wàn)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(shí)，可以為客戶帶來(lái)一定的效益，工地用工一般都以日工或是平米工計(jì)費(fèi)，如果送貨及時(shí)會(huì)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(jià)格瘋漲，金紅石型鈦白粉的價(jià)格從2015年的8 000元/t如今已緊近2萬(wàn)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(wú)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(guò)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(guò)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(duì)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(duì)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(méi)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(duì)漆膜及整個(gè)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(jì)打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)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(tái)式生產(chǎn)工藝，最大限度的利用有效空間，而且平臺(tái)式的結(jié)構(gòu)使設(shè)備相互并聯(lián)在一個(gè)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?jī)?nèi)墻乳膠漆無(wú)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(dòng)，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(guò)濾出去，可使產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定，儲(chǔ)存長(zhǎng)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(guò)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(gè)內(nèi)在吸力，打開(kāi)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(huì)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(lái)諸多不便。而新設(shè)備改為頂部自重投料，則是將投料平臺(tái)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(jì)方案，一名操作工便可完成，即節(jié)省投料時(shí)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(shí)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(tái)負(fù)壓泵通常為22 kW，投料時(shí)開(kāi)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(jì)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(jì)設(shè)備只用20 min就可以完成投料，因投料時(shí)必須啟動(dòng)分散釜以防物料壓機(jī)，一臺(tái)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(shí)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(jì)算，全年可以節(jié)約約4萬(wàn)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(shí)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(dòng)生產(chǎn)模式，配備5 t大型水乳分散釜，氣動(dòng)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(tái)，利用小型行吊，提至投料口，省時(shí)省力，原先需要1 d投砂時(shí)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(shí)間，現(xiàn)改用灌裝機(jī)，三個(gè)下料口同時(shí)包裝時(shí)，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(yíng)業(yè)額2 400萬(wàn)，創(chuàng)造利潤(rùn)720萬(wàn)元。真石漆7 000 t，每年可以創(chuàng)造營(yíng)業(yè)額3 150萬(wàn)，創(chuàng)造利潤(rùn)945萬(wàn)元，年增總利潤(rùn)1 665萬(wàn)元。

2) 根據(jù)年產(chǎn)量3 000 t生產(chǎn)能力計(jì)算，每生產(chǎn)一噸水性涂料可以節(jié)約2.5%的鈦白粉合計(jì)大約25 kg，需要添加50%的高嶺土合計(jì)約50 kg。按現(xiàn)在化工材料市場(chǎng)均價(jià)金紅石型鈦白粉售價(jià)為19元/kg，涂料級(jí)高嶺土售價(jià)為1.8元/kg計(jì)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(huì)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(guó)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(shí)提高了企業(yè)生產(chǎn)效益。