山西煤矸石煅燒高嶺土的產業發展應用

李亞軍

(山西晉坤礦產品有限責任公司，山西 朔州 036000)

山西煤矸石煅燒高嶺土的產業發展應用

李亞軍

(山西晉坤礦產品有限責任公司，山西 朔州 036000)

煤系高嶺巖資源是山西省的優勢資源，對促進地方經濟發展有很大的作用。分析了煤矸石煅燒高嶺土產業發展狀況、存在的問題，提出了煤系高嶺土應用領域拓展產業的建議。

煤矸石;煅燒高嶺土;產業發展;應用

引言

我國的煤系高嶺土儲量大、質量好、分布廣，并且大型煤礦都伴有或共生高嶺土。據不完全統計，己探明儲量的高嶺土達16.73億t(遠景儲量多達100多億t)。經過最近幾年的研究開發與市場開拓，人們逐漸認識到煤系高嶺土的價值。用煤系高嶺土為原料加工的煅燒高嶺土具有一系列優良性能:白度高、晶形好、孔隙率大、容重小、化學穩定性和電絕緣性好、散射力和遮蓋力強、油墨吸附速度快、熱穩定性好等，因此廣泛用于油漆涂料、造紙、橡膠、塑料、電纜、陶瓷、石化、環保等領域。就山西而言，由于煅燒高嶺土生產技術和加工規模居國內領先水平，加之豐富的高嶺土資源優勢，必將對推動固廢綜合利用、產業結構調整和煤炭的升級轉型產生極其重要的作用。

1 煤矸石煅燒高嶺土產業發展現狀

1.1 煤系高嶺土分布

煤系高嶺土是我國的優勢非金屬礦資源。用煤系高嶺土為原料加工的煅燒高嶺土，在現代產業發展和傳統產業技術進步中起重要作用，而且產品的附加值高、經濟效益好，如，煤系高嶺土原礦價格一般在100元/t左右，經超細煅燒后，最高可達300美元/t～500美元/t(離岸價)。一個年產萬噸的煤系高嶺土企業，每年可為國家創匯350萬美元以上。

當今世界約有60多個國家和地區生產高嶺土。1998年，世界高嶺土總產量已達到3980萬t，其中，精選優質高嶺土約2 000萬t。美國、英國、烏克蘭、中國、巴西、澳大利亞等是目前世界上主要的高嶺土生產國。美國是全球最大的高嶺土生產和煅燒。中國在產量上已成為全球三大高嶺土(包括煅燒高嶺土)生產國之一。

國內高嶺土煅燒生產企業主要分布在山西、內蒙，目前，主要生產企業有山西晉坤礦產品有限責任公司、山西金洋鍛燒高嶺土有限公司及內蒙古蒙西高嶺土粉體有限公司等。國內主要高嶺土生產企業及產量見第50頁表1。我省是全國煤系煅燒高嶺土主要產地，生產技術和加工規模居國內領先水平。目前，國內規模化4 000目(125 μm)以上煤系煅燒高嶺土企業有10家，其中，山西有4家，實際產能為24萬t/a，內蒙共有5家，實際產能為26萬t/a，河北有1家，實際產能為5萬t/a。

1.2 煤矸石煅燒高嶺土市場

煅燒高嶺土的主要市場是油漆涂料、造紙、橡膠和塑料制品、電纜、陶瓷等，其中，油漆涂料和造紙是我國優質煅燒高嶺土最主要的消費領域，分別占國內超細、高白度優質煅燒高嶺土消費量的50%和40%左右。據專家預測，由于以上產業的不斷發展，對優質煅燒高嶺土的需求也將持續處于增長狀態，到2000年，我國的煅燒高嶺土產量僅9萬t，與巨大的市場需求形成了強烈的反差。為滿足市場消費的需求，國家不得不花大量的外匯進口，僅2000年優質高嶺土(含煅燒高嶺土)的進口量達18.276萬t。到2010年，優質煅燒高嶺土的國內需求量達到67萬t。

表1 國內高嶺土主要生產企業及產量

世界高嶺土主要出口國為美國、英國、巴西、中國等，出口產品主要是剝片土、煅燒土和改性土。英、美兩國高嶺土出口量分別占世界貿易量的45%和30%，多年來一直控制著國際市場。世界高嶺土主要進口國是日本、德國、意大利、加拿大、芬蘭和法國等，其中，日本是世界最大的高嶺土進口國，年進口各類高嶺土180萬t，其中，煅燒土30萬t，大多從美國和巴西進口。我國高嶺土出口對象主要是東南亞國家，出口產品多為原礦，出口價僅為20美元/t～30美元/t。目前，國內市場價格，涂料用煅燒高嶺土銷售價3 000元/t以上，一般煅燒土1 000元/t～2 500元/t，雙90煅燒土3 000元/t～5 000元/t。

1.3 煤矸石煅燒高嶺土產業發展意義

我國目前的主要發展趨勢是粉碎極限粒度小、粉碎比和處理能力大、單位產品能耗低、磨耗小、效率高、適用范圍寬或者可用于低熔點、韌性、高硬度、易燃易爆等特殊物料加工的超細粉碎方法和設備。同時，煅燒脫碳技術也將會得到不斷開發和應用。國內超細煅燒高嶺土生產線所使用的高溫設備原來多采用間接加熱回轉窯，間接加熱回轉窯應用于煤系煅燒高嶺土生產也已經有10多年了。近年來，國內發展的內熱式回轉窯成功地解決了間接加熱回轉窯存在的不足。內熱式回轉窯的優點有:1)產量大:單臺年產量可達15萬t;2)產品質量穩定且高:同等物料的前提下，產品白度較間接加熱回轉窯提高1.0%～1.5%。在約50多種具有商業價值的非金屬礦產中，高嶺土是很重要的礦產之一。它除了本身優良的物化性能和加工性能外，還是無毒無害物質，因此用途十分廣泛。

煤系高嶺巖資源是山西朔州及內蒙準格爾地區的一個優勢礦產資源，對促進地方經濟發展有很大的幫助，但目前綜合利用該優勢資源、將資源優勢轉化為經濟效益的開發仍處于起步階段。隨著國民經濟的增長和現代化科技的發展，各有關行業，特別是造紙、涂料、石油、化工、橡膠、塑料等行業對高檔高嶺土的需求與日俱增。該項目的實施，能使生產的高檔造紙涂布級煅燒高嶺土滿足市場需求，同時，符合國家節能產業政策和產品結構調整方向，有利于改善本地區環境狀況，節省大量土地資源，減少大氣污染，對于加快本地工業產業結構調整起到積極的推動作用。

2 煤矸石煅燒高嶺土產業存在的問題

2.1 我國煤矸石煅燒高嶺土存在問題

國內煤系高嶺土生產線存在的問題主要表現在2個方面，一是物料的超細化，二是物料的煅燒工藝和設備。這兩方面都存在生產成本高、產量低、運行穩定性差的問題。煤系硬質高嶺巖的主要特點之一是礦石形成過程中受到成巖作用，礦石多是沉積巖，加工過程中需要進行破碎、粉碎、超細粉碎等一系列降低原礦塊度和細度的工序。其中，粉碎至325目(74 μm)后，因超細煅燒高嶺土產品性能的要求，需要進一步超細粉碎，將物料粒度加工到微米級或亞微米級。超細粉碎及精細分級技術是煤系共伴生礦物最主要的深加工技術之一，其關鍵在于設備。在該領域，日本、德國、美國、加拿大等國一直處于世界先進水平。

2.2 山西煤矸石煅燒高嶺土存在問題

一是行業內煅燒高嶺土企業規模小，管理成本偏高，技術研發、國際銷售方面投入不足，造成產品單一，只能在國內市場打價格戰。

二是煤礦設備大型化、采掘機械化后，將優質煤矸石與其他雜質混采在一起，使煤矸石資源綜合利用受限制。

三是山西省煤矸石利用仍以低端開發或者原材料銷售為主，影響了其深度開發利用。

3 煤系高嶺土應用領域拓展產業建議

煤系高嶺土這種寶貴資源可以進一步加工制備出更有價值、符合實際、滿足企業和市場需求的新產品。通過長期以來的積累和調研，認為可以從以下幾方面入手開展山西煤系高嶺土延伸產業化發展的研究。

3.1 煤系高嶺土改性制備粉末涂料

粉末涂料與傳統的溶劑型涂料比較，無污染物排放，屬于環保型涂料，在家電(占比45%)、建筑鋁型材(20%)、管道防腐(18%)及普通金屬板材(15%)等領域應用很廣，是未來涂料發展的一大方向。煤系高嶺土作為涂料中的一種填料，是當前或今后市場消費中不可忽視的一部分，開展煤系高嶺土改性，利用改性后的煤系高嶺土配以其他原料，制備熱固型粉末涂料是未來煤系高嶺土利用領域的一個重要方向，大力發展煤系高嶺土粉末涂料可以極大地推動煤系高嶺土產業的快速發展。

3.2 用煤矸石為主要原料制備保溫材料

當前，建筑保溫材料以有機材料為主，存在易燃的缺點，遇火會放出大量的有毒氣體。將煤矸石配以其他化學試劑制備出的A級保溫材料，既符合國家消防材料使用政策，又可以消耗工業固體廢物，是煤矸石產業化發展方向。

3.3 煤系高嶺土制備硅酸鋁陶瓷纖維產業

硅酸鋁陶瓷纖維，耐火溫度可達1 000℃ ～1 450℃，比傳統的礦物棉纖維材料(耐火300℃ ～400℃)耐火溫度高很多，主要應用于工業窯爐保溫及防火服、防火簾等。利用煤系高嶺土制備硅酸鋁陶瓷纖維可以擴大煤系高嶺土應用領域，同時為市場提供高端的纖維產品。

3.4 煤系高嶺土表面包覆二氧化鈦產業

鈦白粉是涂料行業最重要的體質填料，具有白度高、遮蓋力強等優點，但價格偏高(約1.5萬/t)。用二氧化鈦包裹高嶺土粉末，既能夠達到純鈦白粉的效果，又可以降低生產成本，是一種經濟理想的產業。涂料行業每年上千億元的產值，開展這方面的研究，推動產業鏈建設對山西整體的工業經濟發展意義重大。

3.5 煤系高嶺土制備微晶玻璃材料產業

微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重優點，優于天然石材和陶瓷，用于高檔裝飾、機械結構材料、電工絕緣材料、集成電路以及耐熱、耐磨、化工與防腐材料等。山西煤矸石資源豐富，可以利用其經過原料復配和調整，制備微晶玻璃，拓展煤矸石整體產業鏈高附加值產品的多樣性和規模化。

3.6 煤系高嶺土制備耐火材料產業

煤系高嶺土經1 200℃以上高溫煅燒形成莫來石，其最高使用溫度可達1 700℃(一般的耐火材料使用溫度1 400℃ ～1 500℃)，可廣泛應用到各種熱工設備和耐火材料，主要用于耐火澆注料、陶瓷纖維和耐火磚的制備，以及各種高溫爐窯、焙燒爐、鍋爐及其附設火道的保護層保溫防護。利用煤系高嶺土為原料發展莫來石耐火材料產業，是解決當地煤矸石資源，提高資源利用率的有效方法，同時也可提振山西省耐火材料產業的發展。

3.7 煤系高嶺土制備日用陶瓷材料產業

日用陶瓷市場需求十分巨大。煤系高嶺土粒度細、白度高，在山西大力發展煤系高嶺土陶瓷，一方面，可以消耗大量的煤系高嶺土，推動煤矸石資源的高附加值轉化，另一方面，可以制備出優質的陶瓷產品，推動產業發展。

4 結語

伴隨著煤炭產業的發展，煤系高嶺巖資源將越來越引起高度關注，煤矸石煅燒高嶺土產業也隨之得以空前發展。因此，必須通過科技創新破解當前產業化應用中的瓶頸和難題，不斷構建和完善煤矸石煅燒高嶺土產業化可持續發展的體制和機制。

Industrial development and application of calcined kaolin by gangue in Shanxi

LI Yajun

(Shanxi Jinkun Mineral Products Co.，Ltd.，Shuozhou Shanxi 036000，China)

As superior resources of Shanxi Porvince，the kaolinite rock in coal measures plays an important role in promoting local economy.The development status and existing problems of industry of calcined kaolin by gangue are described and analyzed.And the suggestions on expanding industry are put forward for the application field of the kaolinite rock in coal measures.

coal gangue;calcined kaolin;industry development;application

TD98

A

1004－7050(2016)06－0049－03

10.16525/j.cnki.cn14－1109/tq.2016.06.14

2016－08－21

李亞軍，男，1977年出生，2016年畢業于山西省委黨校，本科學歷，工程師，現主要從事煅燒高嶺土的深加工研究。