1 我國高嶺土資源與消費狀況
1.1 資源概況
我國高嶺土資源類型齊全、儲量較豐富,但分布分散規模較小。目前我國高嶺土礦點有700多處, 200多處礦點已探明儲量為35億t,礦點較為分散。其中非煤系高嶺土15億t(圖1),煤系高嶺土20億t(表1)。
根據現有資源開發情況,近年來我國一些省份發現儲量較大或質量有特色的高嶺土主要為:廣西合浦5億t;福建龍巖漳平、上杭中村、武平湘店以及福建漳州大約各有1 000萬t以上的雜質含量較高的高嶺土;云南景洪200萬t、白度達到國際一流的高嶺土;貴州文山有假六方片狀發育非常完美、白度高、含礦率高的高嶺土,儲量不詳,估計1 000萬t以上。
我國高嶺土資源量遠大于探明儲量,但非煤系高嶺土優質儲量不多,而煤系高嶺土由于純度高、儲量大將成為我國高嶺土資源開發的長期亮點。遠景儲量及推算儲量:煤系高嶺土180億t;非煤系高嶺土超過20億t。
1.2 資源類型及產區
我國高嶺土大致歸納為:兩大類型、三大成因、五大產區。
1.2.1 資源類型
(1) 按傳統分類(兩大類型)。硬質高嶺土(煤系建造高嶺土);軟質高嶺土(水洗土)。
(2) 按地質成因分類(三大成因)。
風化型、熱液蝕變型、沉積型。
1.2.2 五大產區
(1) 茂名高嶺土產區:造紙涂料原料——茂名土;
(2) 龍巖高嶺土產區:高檔日用、美術瓷原料——龍巖土;
(3) 蘇州高嶺土產區:催化劑載體及化工原料——蘇州土;
(4) 合浦高嶺土產區:建筑陶瓷原料——建議稱為合浦土;
(5) 北方煤系高嶺土產區:建筑、涂料、油漆及造紙涂料——煤系土。
上述5大產區產量約占全國70%以上,在資源類型方面也有主要的代表性。
1.3 消費現狀及預測
未來幾年我國高嶺土消費需求仍將保持增長態勢,主要增長在陶瓷和造紙兩大應用領域(表2)。
我國高嶺土消費仍然以陶瓷為主,主要原因是我國是陶瓷消費和生產大國,世界陶瓷出口量的80%以上來自中國。我國高端用高嶺土(如造紙)消費量較少,而且20~30萬t來源于進口,預計到2010年,造紙消費只有34%,而國際造紙消費為60%。國內低端陶瓷制品生產因高能耗低附加值將被逐步淘汰,因此國內未來造紙用高嶺土增加以及替代進口高嶺土,是業內一項重要的任務。
2 科技創新促進我國高嶺土快速發展
上世紀70~90年代,由當時的國家幾大部委聯合組織的一批“七五”、“八五”科技攻關項目的完成,改變了我國高嶺土加工技術落后的狀態,同時,茂名、龍巖、煤系高嶺土的發現及選礦、煅燒研究成果的完成,也改變了我國高嶺土行業的結構。茂名、龍巖、北方煤系土及合浦高嶺土資源陸續開發以來,地方對高嶺土增加投資,眾多技術力量集中在高嶺土開發。隨著我國經濟快速發展,高嶺土產量也大幅增長,經過10多年努力,已形成對各類高嶺土資源開采、加工比較完善的工藝、生產方法和產品特色,主要發展動力來自于企業科技創新的推動。
(1) 超細、除鐵、煅燒技術促進煤系高嶺土產品在造紙填料、油漆及墻體涂料應用大發展
主要產品特征:2μm≥90%,白度≥90。具體創新:設備大型化、直焰式煅燒窯開發應用,產品技術指標已經達到一般國際水平。
(2) 超細、漂白、降粘技術突破應用于廣東茂名造紙用高嶺土
主要產品特征:白度≥90,粘濃度≥71%,細度2μm≥90%。具體創新:500型剝磨機使用,漂白劑、降粘劑開發,茂名高嶺科技有限公司造紙涂料級替代進口高嶺土,產量達到10萬t,市場占有率15%。
(3) 超導磁選機應用于合浦高嶺土
超導磁選機(圖3)提供5T的磁場(由一個工作溫度為4.2K的超導線圈產生,國際冷卻技術有限公司1989年制造),合浦十字路高嶺土礦區北風塘礦段礦中的弱磁性礦物多為硅酸鹽鐵礦物形式存在,磁選工藝對于降低K2O/Na2O含量、提高白度的幅度比較大,國內僅有一臺。產品特征:產量高,Fe2O3降低30%,K2O降低40%,用于造紙、油漆、填料、涂料。兗礦北海高嶺土公司2006、2007年選精礦超過25萬t,是目前全國最大的高嶺土選礦基地,產品在廣東佛山建材有較大的占有率。
(4) 高催化活性和生物酶專用高嶺土
蘇州中國高嶺土公司開發的S型高嶺土產品主要應用于國內煉油行業,作為一種對重質油具有強催化、裂化能力的新型催化劑基質材料,能夠提高催化劑的水熱穩定性、渣油裂化和抗重金屬等方面的性能。產量4~5萬t,市場占有率80%。生物酶專用高嶺土,它不僅運用了傳統的生產方法,而且采用了有機酸處理并且循環使用、零排放的工藝,單價3 000~4 000元/t左右,年消費量5 000t左右,市場潛力仍然較大,具有較高的經濟效益。
蘇州成立了高嶺土功能材料工程研究中心,作為科研平臺來重點建設 ,承擔和完成國家“七五”、“八五”、“九五”和省部級各類科研項目(課題)10余項,企業開發項目50多項 ,企業重視并且極大的發揮了技術骨干的作用。
(5) 高檔陶瓷用超級高嶺土加工技術
除鐵技術:Φ750-300-1.5T型高梯度磁選機用于順磁性高嶺土除鐵,已在龍巖高嶺土有限公司應用, Fe2O3含量0.85%降為0.25%,是目前國內除鐵效果最好的實例。
超細改性:-2μm含量75%~95%,燒成白度≥93,可塑性指數≥1.2,抗折強度≥2.5MPa。產品技術水平達到國際先進水平,2 000元/t;用于高檔日用骨質瓷、美術瓷。
龍巖高嶺土有限公司承擔了福建省重大科技項目、龍巖市科技項目、北海大型選礦及陶瓷應用中試項目,產品獲得省優秀新產品稱號,福建省名牌和建材行業知名品牌,公司是福建省高新技術企業、公司技術中心是省級技術中心、國家非金屬礦工業深加工工程技術中心龍巖分中心。公司與廈門大學、武漢理工大、中南大學、中材非礦蘇州設計院等建立了實質性的產學研合作平臺。
(6) 中國非金屬礦行業選礦自動化生產技術
龍巖高嶺土有限公司已投資200多萬元建成全國非金屬礦行業第一條礦漿自動化配漿及設備工藝監控生產線,能夠完成選礦、超細改性、漂白、配漿作業和監控一體化管理,實現電腦聯機配礦能力達到10萬t,可以配出多檔次、多品種、優質穩定的高檔陶瓷配方原。整套工藝技術填補了國內空白,產品技術指標達到同行業國際先進水平。
3 我國高嶺土行業長期發展的幾點思考
我國高嶺土行業已發展到嶄新的階段,在這個階段似乎產銷飽和、技術成熟、市場有限、優質資源也不多。五大產區高嶺土初具規模,成為行業細分應用領域的龍頭企業,但是從深層次及國際發展眼光看,還需業內人員冷靜對待,需要思考的問題還很多。
(1) 產業集中度有所提高,但企業規模偏小,不利于產業發展。目前國內20~30萬t企業:廣西合浦1個(很快有3個);10~20萬t企業:茂名、蘇州各1個,而國際上,法國IMRYS公司700萬t;巴西亞馬遜地區200萬t。相比之下,我國企業規模如此之小,難以抵擋國外的競爭。
(2) 低檔次產品生產線重復建設,不利于形成產區優勢。我國現有主要高嶺土生產企業的基本狀況是:合浦3~5家30~60萬t墻地磚(建材)用325目高嶺土價格300~400元/t;茂名20多家高嶺土企業,規模一般小于2萬t;龍巖13家高嶺土企業,精礦總產量10萬t,高檔陶瓷用325目高嶺土價格1 000元/t左右;煤系高嶺土企業有10家左右,一般規模3萬t以下,總產量15萬t,煅燒高嶺土2 000~2 500元/t。特別值得關注的是煤系高嶺土是我國獨特的資源,儲量之大,純度之高,世界罕見。但是,規模太小重復建設,加上分散經營,有的已經被國外公司戰略控制了,最終銷售價格偏低,遠沒有達到實際價值。
(3) 骨干企業有較強的競爭力,但難以帶動當地產業集聚發展。包括茂名高嶺科技有限公司(造紙、涂料)、龍巖高嶺土有限公司(高檔陶瓷原料)、中國高嶺土有限公司(石油催化劑)、北海兗礦高嶺土有限公司(墻地磚原料)以及山西金洋高嶺土公司(造紙、油漆和建筑涂料)等國內高嶺土骨干企業。這些企業都是區域龍頭高嶺土企業,技術力量強、初具研發功能、產品技術水平達到國內領先水平,有的達到國際先進水平甚至替代進口產品。
4 高嶺土行業科技創新建議
高嶺土行業樹立什么樣的科技創新觀念和探索新方法是未來高嶺土行業自主創新發展的關鍵,高嶺土礦物材料的科技創新新理念將為高嶺土行業帶入無限寬闊的開發應用新天地。
(1) 節能環保應該成為高嶺土工藝創新主線,如:開發低能耗磁選設備;超導、系統除鐵工藝;低能耗高效率的超細、煅燒工藝和設備。
(2) 高嶺土用于環境修復可再生材料的應用開發,如:治理河水污染、有機廢水及重金屬污染。
(3) 用高嶺土電子復合材料,如:開發靜電或防靜電材料;
(4) 用二氧化鈦包覆高嶺土的產業化技術開發,使高嶺土依靠科技創新促進產業升級;
(5) 無尾礦生產與可持續發展,如:高嶺土尾砂制備膠凝材料,部分替代水泥、提高水泥的應用性能;
(6) 用高嶺土制備干燥劑;干燥劑產品可用于空氣、天然氣、專用氣體、稀有氣體、溶劑、烷烴、制冷劑(R12、R22)等氣體或液體的深度干燥;藥品包裝、電子元件、易變質物質的靜態干燥;油漆、染料、涂料中作為脫水劑使用,用途廣泛、潛力很大。
(7) 用高嶺土制備凈水劑,尾渣制備白碳黑,南方某地高嶺土酸浸渣為純度很高的無定形SiO2(即白炭黑),其含量約占97%;酸浸渣中無定形SiO2與晶態SiO2含量接近。有選擇地開發綜合利用產品將獲得較好的回報。
(8) 協調和集中產、學、研資源,開發標志性的大型煤系高嶺土。合理開發利用180億t煤系高嶺土資源是高嶺土行業未來的重要方向。
(9) 用高嶺土制備止血劑,由于高嶺土出色的快速誘發凝血時間,在各種粘土中選出了高嶺土,鑒于使用高嶺土作為Q C 的替代品、降低燒傷風險的目的,作為戰地或一般的止血貼劑有很好的使用價值和商業價值。
(10) 微生物除鐵增白,試驗證明混合菌群除鐵比單一菌株更有效,試驗結果表明混合菌群除鐵有很強的針對性,對某些高嶺土除鐵效果顯著。
(11) 用高嶺土制備高分子材料(如聚酯切片用高性能填料),不僅提高了高分子材料性能,也降低了石油化工原料的用量和產品生產成本,這個領域的應用研究對于非金屬礦和高分子材料行業意義重大。
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