李亚军
(山西晋坤矿产品有限责任公司，山西 朔州 036000)
李亚军
(山西晋坤矿产品有限责任公司，山西 朔州 036000)
煤系高岭岩资源是山西省的优势资源，对促进地方经济发展有很大的作用。分析了煤矸石煅烧高岭土产业发展状况、存在的问题，提出了煤系高岭土应用领域拓展产业的建议。
煤矸石;煅烧高岭土;产业发展;应用
引言我国的煤系高岭土储量大、质量好、分布广，并且大型煤矿都伴有或共生高岭土。据不完全统计，己探明储量的高岭土达16.73亿t(远景储量多达100多亿t)。经过最近几年的研究开发与市场开拓，人们逐渐认识到煤系高岭土的价值。用煤系高岭土为原料加工的煅烧高岭土具有一系列优良性能:白度高、晶形好、孔隙率大、容重小、化学稳定性和电绝缘性好、散射力和遮盖力强、油墨吸附速度快、热稳定性好等，因此广泛用于油漆涂料、造纸、橡胶、塑料、电缆、陶瓷、石化、环保等领域。就山西而言，由于煅烧高岭土生产技术和加工规模居国内领先水平，加之丰富的高岭土资源优势，必将对推动固废综合利用、产业结构调整和煤炭的升级转型产生极其重要的作用。
1 煤矸石煅烧高岭土产业发展现状1.1 煤系高岭土分布
煤系高岭土是我国的优势非金属矿资源。用煤系高岭土为原料加工的煅烧高岭土，在现代产业发展和传统产业技术进步中起重要作用，而且产品的附加值高、经济效益好，如，煤系高岭土原矿价格一般在100元/t左右，经超细煅烧后，最高可达300美元/t～500美元/t(离岸价)。一个年产万吨的煤系高岭土企业，每年可为国家创汇350万美元以上。
当今世界约有60多个国家和地区生产高岭土。1998年，世界高岭土总产量已达到3980万t，其中，精选优质高岭土约2 000万t。美国、英国、乌克兰、中国、巴西、澳大利亚等是目前世界上主要的高岭土生产国。美国是全球最大的高岭土生产和煅烧。中国在产量上已成为全球三大高岭土(包括煅烧高岭土)生产国之一。
国内高岭土煅烧生产企业主要分布在山西、内蒙，目前，主要生产企业有山西晋坤矿产品有限责任公司、山西金洋锻烧高岭土有限公司及内蒙古蒙西高岭土粉体有限公司等。国内主要高岭土生产企业及产量见第50页表1。我省是全国煤系煅烧高岭土主要产地，生产技术和加工规模居国内领先水平。目前，国内规模化4 000目(125 μm)以上煤系煅烧高岭土企业有10家，其中，山西有4家，实际产能为24万t/a，内蒙共有5家，实际产能为26万t/a，河北有1家，实际产能为5万t/a。
1.2 煤矸石煅烧高岭土市场
煅烧高岭土的主要市场是油漆涂料、造纸、橡胶和塑料制品、电缆、陶瓷等，其中，油漆涂料和造纸是我国优质煅烧高岭土最主要的消费领域，分别占国内超细、高白度优质煅烧高岭土消费量的50%和40%左右。据专家预测，由于以上产业的不断发展，对优质煅烧高岭土的需求也将持续处于增长状态，到2000年，我国的煅烧高岭土产量仅9万t，与巨大的市场需求形成了强烈的反差。为满足市场消费的需求，国家不得不花大量的外汇进口，仅2000年优质高岭土(含煅烧高岭土)的进口量达18.276万t。到2010年，优质煅烧高岭土的国内需求量达到67万t。
表1 国内高岭土主要生产企业及产量
世界高岭土主要出口国为美国、英国、巴西、中国等，出口产品主要是剥片土、煅烧土和改性土。英、美两国高岭土出口量分别占世界贸易量的45%和30%，多年来一直控制着国际市场。世界高岭土主要进口国是日本、德国、意大利、加拿大、芬兰和法国等，其中，日本是世界最大的高岭土进口国，年进口各类高岭土180万t，其中，煅烧土30万t，大多从美国和巴西进口。我国高岭土出口对象主要是东南亚国家，出口产品多为原矿，出口价仅为20美元/t～30美元/t。目前，国内市场价格，涂料用煅烧高岭土销售价3 000元/t以上，一般煅烧土1 000元/t～2 500元/t，双90煅烧土3 000元/t～5 000元/t。
1.3 煤矸石煅烧高岭土产业发展意义
我国目前的主要发展趋势是粉碎极限粒度小、粉碎比和处理能力大、单位产品能耗低、磨耗小、效率高、适用范围宽或者可用于低熔点、韧性、高硬度、易燃易爆等特殊物料加工的超细粉碎方法和设备。同时，煅烧脱碳技术也将会得到不断开发和应用。国内超细煅烧高岭土生产线所使用的高温设备原来多采用间接加热回转窑，间接加热回转窑应用于煤系煅烧高岭土生产也已经有10多年了。近年来，国内发展的内热式回转窑成功地解决了间接加热回转窑存在的不足。内热式回转窑的优点有:1)产量大:单台年产量可达15万t;2)产品质量稳定且高:同等物料的前提下，产品白度较间接加热回转窑提高1.0%～1.5%。在约50多种具有商业价值的非金属矿产中，高岭土是很重要的矿产之一。它除了本身优良的物化性能和加工性能外，还是无毒无害物质，因此用途十分广泛。
煤系高岭岩资源是山西朔州及内蒙准格尔地区的一个优势矿产资源，对促进地方经济发展有很大的帮助，但目前综合利用该优势资源、将资源优势转化为经济效益的开发仍处于起步阶段。随着国民经济的增长和现代化科技的发展，各有关行业，特别是造纸、涂料、石油、化工、橡胶、塑料等行业对高档高岭土的需求与日俱增。该项目的实施，能使生产的高档造纸涂布级煅烧高岭土满足市场需求，同时，符合国家节能产业政策和产品结构调整方向，有利于改善本地区环境状况，节省大量土地资源，减少大气污染，对于加快本地工业产业结构调整起到积极的推动作用。
2 煤矸石煅烧高岭土产业存在的问题2.1 我国煤矸石煅烧高岭土存在问题
国内煤系高岭土生产线存在的问题主要表现在2个方面，一是物料的超细化，二是物料的煅烧工艺和设备。这两方面都存在生产成本高、产量低、运行稳定性差的问题。煤系硬质高岭岩的主要特点之一是矿石形成过程中受到成岩作用，矿石多是沉积岩，加工过程中需要进行破碎、粉碎、超细粉碎等一系列降低原矿块度和细度的工序。其中，粉碎至325目(74 μm)后，因超细煅烧高岭土产品性能的要求，需要进一步超细粉碎，将物料粒度加工到微米级或亚微米级。超细粉碎及精细分级技术是煤系共伴生矿物最主要的深加工技术之一，其关键在于设备。在该领域，日本、德国、美国、加拿大等国一直处于世界先进水平。
2.2 山西煤矸石煅烧高岭土存在问题
一是行业内煅烧高岭土企业规模小，管理成本偏高，技术研发、国际销售方面投入不足，造成产品单一，只能在国内市场打价格战。
二是煤矿设备大型化、采掘机械化后，将优质煤矸石与其他杂质混采在一起，使煤矸石资源综合利用受限制。
三是山西省煤矸石利用仍以低端开发或者原材料销售为主，影响了其深度开发利用。
3 煤系高岭土应用领域拓展产业建议煤系高岭土这种宝贵资源可以进一步加工制备出更有价值、符合实际、满足企业和市场需求的新产品。通过长期以来的积累和调研，认为可以从以下几方面入手开展山西煤系高岭土延伸产业化发展的研究。
3.1 煤系高岭土改性制备粉末涂料
粉末涂料与传统的溶剂型涂料比较，无污染物排放，属于环保型涂料，在家电(占比45%)、建筑铝型材(20%)、管道防腐(18%)及普通金属板材(15%)等领域应用很广，是未来涂料发展的一大方向。煤系高岭土作为涂料中的一种填料，是当前或今后市场消费中不可忽视的一部分，开展煤系高岭土改性，利用改性后的煤系高岭土配以其他原料，制备热固型粉末涂料是未来煤系高岭土利用领域的一个重要方向，大力发展煤系高岭土粉末涂料可以极大地推动煤系高岭土产业的快速发展。
3.2 用煤矸石为主要原料制备保温材料
当前，建筑保温材料以有机材料为主，存在易燃的缺点，遇火会放出大量的有毒气体。将煤矸石配以其他化学试剂制备出的A级保温材料，既符合国家消防材料使用政策，又可以消耗工业固体废物，是煤矸石产业化发展方向。
3.3 煤系高岭土制备硅酸铝陶瓷纤维产业
硅酸铝陶瓷纤维，耐火温度可达1 000℃ ～1 450℃，比传统的矿物棉纤维材料(耐火300℃ ～400℃)耐火温度高很多，主要应用于工业窑炉保温及防火服、防火帘等。利用煤系高岭土制备硅酸铝陶瓷纤维可以扩大煤系高岭土应用领域，同时为市场提供高端的纤维产品。
3.4 煤系高岭土表面包覆二氧化钛产业
钛白粉是涂料行业最重要的体质填料，具有白度高、遮盖力强等优点，但价格偏高(约1.5万/t)。用二氧化钛包裹高岭土粉末，既能够达到纯钛白粉的效果，又可以降低生产成本，是一种经济理想的产业。涂料行业每年上千亿元的产值，开展这方面的研究，推动产业链建设对山西整体的工业经济发展意义重大。
3.5 煤系高岭土制备微晶玻璃材料产业
微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优于天然石材和陶瓷，用于高档装饰、机械结构材料、电工绝缘材料、集成电路以及耐热、耐磨、化工与防腐材料等。山西煤矸石资源丰富，可以利用其经过原料复配和调整，制备微晶玻璃，拓展煤矸石整体产业链高附加值产品的多样性和规模化。
3.6 煤系高岭土制备耐火材料产业
煤系高岭土经1 200℃以上高温煅烧形成莫来石，其最高使用温度可达1 700℃(一般的耐火材料使用温度1 400℃ ～1 500℃)，可广泛应用到各种热工设备和耐火材料，主要用于耐火浇注料、陶瓷纤维和耐火砖的制备，以及各种高温炉窑、焙烧炉、锅炉及其附设火道的保护层保温防护。利用煤系高岭土为原料发展莫来石耐火材料产业，是解决当地煤矸石资源，提高资源利用率的有效方法，同时也可提振山西省耐火材料产业的发展。
3.7 煤系高岭土制备日用陶瓷材料产业
日用陶瓷市场需求十分巨大。煤系高岭土粒度细、白度高，在山西大力发展煤系高岭土陶瓷，一方面，可以消耗大量的煤系高岭土，推动煤矸石资源的高附加值转化，另一方面，可以制备出优质的陶瓷产品，推动产业发展。
4 结语伴随着煤炭产业的发展，煤系高岭岩资源将越来越引起高度关注，煤矸石煅烧高岭土产业也随之得以空前发展。因此，必须通过科技创新破解当前产业化应用中的瓶颈和难题，不断构建和完善煤矸石煅烧高岭土产业化可持续发展的体制和机制。
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
李亚军，男，1977年出生，2016年毕业于山西省委党校，本科学历，工程师，现主要从事煅烧高岭土的深加工研究。
