1、什么是煤系高嶺土
煤炭開采過程中會產生大量煤矸石,當煤矸石中高嶺土巖含量大于80%時,稱為煤系高嶺土巖。據初步探測及估算,中國煤系高嶺土巖儲量達180億t,全球排名第一。很長時間以來,富含高嶺土的煤矸石被當成廢棄尾礦垃圾倒掉,侵占河道、土地,污染水源,不但造成資源嚴重浪費,更嚴重污染了生態環境,煤系高嶺土巖的開發利用是提高煤炭綠色環保開采利用的重要路徑之一。
我國煤系高嶺土資源主要分布在東北和西北的石炭-二疊紀煤系中,據對全國主要礦區統計,煤系高嶺土探明儲量為14.42億t,其中以內蒙古準格爾煤田的資源最多,達8.1億t,我國煤系高嶺土主要產出省區儲量統計,見表1。
煤系高嶺土鍛燒后,具有白度高、質地柔軟、分散懸浮性好、絕緣和耐火等理化性質,可廣泛應用于陶瓷制造、造紙、油漆涂料、生物化工等行業。
2、煤系高嶺土巖市場供需格局
?。?)生產情況
中國、美國、鳥茲別克斯坦、德國、捷克、巴西等國家是全球最主要的高嶺土產區,2012年全球高嶺土產量為3400萬t,中國產量625萬t,排名第一,占全球總產量的18.4%;美國高嶺土產量為590萬t,占全球總產量的17.35%,排名第二。
內蒙古和山西是我國煤系高嶺土主產區,國內煤系高嶺土生產加工以鍛燒研磨為主,生產加工企業當前近50家。據不完全統計,總產能50萬t以上,其中產能在萬噸以上的企業有20家左右,另外還有近10家在建及改擴建企業,主要分布在晉陜蒙等煤炭生產區。
(2)市場格局
從市場需求分析,造紙、陶瓷、耐火材料是煤系高嶺土巖3大主要下游需求產業,其中,普通加工高嶺土巖用于耐火材料生產,而高端高嶺土巖則主要用于生物醫藥、高級涂料、國防軍工、尖端材料加工等領域。
從全球市場看,美國、英國、中國、澳大利亞為煤系高嶺土巖主要出口國。據統計數據顯示,美國每年約向歐洲、亞洲等地區出口高嶺土約360萬t;英國高嶺土加工產品幾乎全部向歐洲出口,每年約為260萬t;中國年出口量為130萬t左右,主要銷往日本、韓國等亞太地區;澳大利亞主要出口精加工的高嶺土產品,年出口量約為20萬t,主要銷往日本、韓國等亞太地區及部分歐洲國家。
(3)消費特征
從消費結構看,陶瓷生產、耐火材料及造紙加工為我國煤系高嶺土3大主要消費領域。據歷史數據統計,2015年國內鍛燒高嶺土消費量約437萬t,陶瓷、造紙、涂料3大產業的消費量最大,總計約為405萬t,其中陶瓷產業消費200萬t,占比45%;造紙消費165萬t,占比37%,涂料消費40萬t,占比9%。2015年我國鍛燒高嶺土加工應用行業消費結構見圖1。
當前,我國國內高嶺土需求量穩步增長,尤其是品質優良的高端高嶺土加工產品遠不能滿足市場消費需求。另外,盡管在全球高嶺土市場上,我國是高嶺土出口大國,但處于低附加值產品或原料出口階段,高品質精加工高嶺土市場占有率仍然非常低。
3、煤系高嶺土巖市場需求預測
?。?)陶瓷行業需求
高嶺土屬于黏土類塑性礦物材料,是陶瓷生產加工的基本原料。經鍛燒加工后的超細高嶺土可以提高陶瓷的白度,增加陶瓷表面光潔度,還可以提高陶瓷的剪切強度。我國是陶瓷制品生產大國,陶瓷生產尤其是高端陶瓷加工產品以高嶺土為原料制造的歷史十分悠久,當前,主要需求產品為建筑、衛浴、日用3大種類,另外還有少部分特種陶瓷材料也需要添加優質高嶺土。
我國陶瓷制造業主要產品可分為建筑陶瓷、衛浴陶瓷、日用陶瓷3大類。據行業數據統計,2015年我國建筑陶瓷產量為100億m2,衛浴陶瓷制品產量為17195萬件,日用陶瓷產量267億件。其中,日用陶瓷產量占世界產量62%以上,位居世界第一。
據中國建筑衛生陶瓷協會印發的《建筑陶瓷、衛生潔具行業“十三五”發展指導意見》預測,到2020年,我國建筑陶瓷市場需求量為90億m2,衛浴陶瓷需求量約2.5億件,日用陶瓷需求量約300億件。
據有關數據統計,2005年我國陶瓷產業高嶺土消費量約110萬t,2010年我國陶瓷產業高嶺土消費量約為140萬t。結合上述對我國陶瓷產量預測結果,預測到2020年,我國陶瓷行業高嶺土需求量將達到300萬t左右,其中高檔瓷原料約為60萬t。2020年我國陶瓷用高嶺土消費量預測見表5。
(2)造紙行業需求
煤系高嶺土巖的另一大消費產業為造紙工業。高嶺土在紙業生產中主要起填料和涂料作用。由于木質纖維之前存在間隙,會影響紙張的光滑度及密度,加入高嶺土后,可以很好的充填消除木質纖維之間的大量間隙,使紙張密度及平滑度都得到提升。涂料是涂在紙張表面,使生產出來的紙張表面光滑和光亮整潔,具有不透明性和“可印性”。
彩色印刷中的銅版紙就是片狀高嶺土作為優質涂層原料,使紙張具有較好的表面光澤和白度并能使紙張更有效地吸收印刷油墨,極大改善油墨吸附性、光澤度和減少印刷斑點。另外,鈦白粉是造紙用的一種較為昂貴的材料,也是作為填料,并起增白作用,高嶺土可以很好的替代鈦白粉,使紙張生產成本得到有效控制。高嶺土替代鈦白粉尤其適用于刮刀涂布機。
在具體指標方面,造紙涂料主要是對高嶺土加工產品的純度、白度、粘濃度和細度有要求。例如:對高級加工紙涂料ZT-OA要求白度≥90.0%,<2μm含量≥90.0%,粘度濃度(500
mPa·s固含量)≥68.0%,Al2O3含量≥37.00%。
近年來我國造紙工業發展迅速,每年以約15%的速度遞增。當前,我國人均年用紙已達50kg左右,但與發達國家人均年用紙90kg左右仍有較大差距。
據中國造紙協會調查資料顯示,2015年全國紙及紙板生產企業約2900家,紙張現有總產能1.3億-1.4億t,開工率約80%。全國紙及紙板生產量10710萬t,較2014年增長2.29%;紙張消費約10300萬t,較2014年增長2.95%。2015-2017年,預計行業每年新增產能400萬-600萬t,新增產能逐年減少。預計2016-2020年每年淘汰落后產能300萬t,行業開工率將每年上升0.7pct,行業景氣將逐步改善。2020年,全國造紙產量預計為16500萬t左右。
2015年國內造紙行業高嶺土消耗量約165萬t,依據歷史數據及未來造紙行業產量的發展趨勢,預測到2020年,全國造紙行業高嶺土需求量約為255萬t,其中國內產量約占65%左右。
(3)耐火材料需求
高嶺土由于具有很高的耐火度,故常用來生產耐火材料。利用高嶺土生產的耐火材料分為熟料黏土制品和半酸性黏土制品兩種。有些煤系高嶺土經鍛燒加工后,由于雜質或者加工工藝的因素,顏色雖然不是白色,但卻是制造耐火材料的良好原料,因此它對高嶺土礦的綜合利用具有重要意義。
高嶺土在耐火材料生產中,主要是用作各種窯爐的內襯,用以制造柑禍、磚瓦,另外還有水泥混凝土等。根據使用環境不同,耐火材料分為堿性和酸性,酸性由氧化硅、氧化鋁制成,堿性由橄欖石、鎂石、白云石等制備成。
根據中國耐火材料行業協會統計,2015年全國耐火材料產量2615.19萬t,同比降低6.51%;高嶺土消費量12.6萬t,同比降低5.31%。當前耐火材料行業面臨產能過剩和市場需求趨緩的雙重壓力,預計未來產量仍有一定下降空間,之后趨于穩定。據業內專家預測,到2020年,我國耐火材料產量在2500萬t左右,則相應的高嶺土需求量為12.4萬t左右。
(4)化工涂料需求
高嶺土在油漆涂料生產中主要是作為充填骨架,同時,由于高嶺土具有優良的分散性且化學性質穩定、耐腐耐火,用其作為涂料生產添加劑,可以改善涂料的吸附能力及遮蓋能力。另外,鈦白粉是涂料的生產原料,該原料價格較為昂貴,高嶺土可以部分替代該產品,從而大幅降低涂料的生產成本。
不同粒徑的高嶺土加工產品可用于生產不同類型的油漆涂料。例如,相對大粒徑高嶺土粉可用于生產暗色涂料,而粒徑較細的高嶺土則可用于生產亮度較高、粗糙度要要求較高的油漆涂料。大量焙燒高嶺土和淘洗高嶺土則用于淺色墻壁的涂料,也用于金屬制品中的底漆。部分高嶺土經過特殊的工藝加工后,具有疏水性能,可用于生產部分以油為底層的涂料。
我國建筑涂料產品生產企業集中于華東沿海城市和華南區域,其中,華東區域上海、江蘇和浙江三地的建筑涂料產量約占全國建筑涂料產量的30%-35%;華南區域廣東和湖南兩地的建筑涂料產量也約占全國建筑涂料產量的30%-35%。
雖然我國涂料生產技術有了很大的進步,且涂料產量位列世界前列,但在高端涂料生產領域,尤其是國防軍工方面,如隱身涂料、耐超高溫涂料、航空航天涂料等仍與國際先進水平差距較大,當前主要依賴進口,而這些領域同樣需要高嶺土精加工產品作為原料或者添加劑。
據《中國涂料工業“十三五”發展規劃》,2020年我國涂料總產量將達2200萬t,則高嶺土加工產品需求量預計在65萬t左右。
(5)其他行業需求
其他行業主要是指農藥、塑料、橡膠、石化、材料與尖端科學、國防軍工等領域,該類領域對高嶺土巖需求雖然較小,但對高嶺土巖的產品質量與等級有較高要求,且近年來,該類行業需求量在逐步增加。初步預測,到2020年,其他行業對煤系高嶺土的需求量將達到10t左右。
4、預測結果分析
隨著我國產業技術的進步及加工工藝的不斷改進,下游產業對煤系高嶺土鍛燒加工產品的需求將逐年上升,預計到2020年,我國煤系高嶺土鍛燒加工產品下游行業市場消費需求量將達到665萬t左右。
從預測結果看,高嶺土加工行業應用需求總體呈現以下特征。
(1)下游應用行業領域及應用范圍不斷擴大,對高嶺土加工產品的需求總量在持續增長。
(2)涂料行業尤其是高端涂料,將逐步取代耐火材料,成為除陶瓷及造紙行業外的第三大高嶺土消費行業,到2020年,涂料行業高嶺土消費比重將達到10%左右。
(3)耐火材料隨著國民經濟的轉型升級及整體行業產能過剩的影響,其對高嶺土需求當前處于飽和期,到2020年緩慢下降并維持在12萬t左右。
(4)其他行業對高嶺土高端加工產品的需求將持續增長,主要是指尖端材料科學、特種工業陶瓷、國防軍工、農藥、石化、化妝品等。
5、結論
陶瓷、造紙、涂料在未來較長時間內仍然是高嶺土的主要需求消費行業,尤其是新型陶瓷、高端造紙、高級涂料,對高嶺土的加工質量與品質的要求越來越高。另外,其他行業諸如國防軍工、特殊材料等領域的需求也在逐步上升,所以,我國應瞄準高尖端煤系高嶺土加工產業的發展,通過升級加工工藝及裝備水平,提升產業的競爭力,以在全球高嶺土市場中逐步取得相應的地位。
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