我国是煤炭大国,煤炭生产过程中会产生大量煤矸石,很多煤矸石都富含高岭土岩,当含量大于80%时,称为煤系高岭土岩。我国以独特而丰富的煤系高岭土资源著称于世,据初步探测及估算,煤系高岭土岩储量达180亿t,全球排名第一。 一、煤系高岭土行业& ldquo热土& rdquo
一方面,煤系高岭土经过适当的温度煅烧后,具有特殊的理化性能,如增白、质地柔软、分散悬浮性好、绝缘性、粘结性、耐火性等。目前,煤系高岭土产品因其独特的物理化学性质,已被广泛应用于陶瓷制造、造纸、涂料涂装、生物化工等多个行业。
另一方面,目前我国煤矸石累计超过50亿吨。随着煤炭的开采和洗选,每年将增加2亿吨以上。煤矸石长期堆积不仅占用大量土地,而且污染大气、土壤和水体。煤矸石自燃还会引发火灾甚至滑坡等地质灾害。
再者,2022年1月1日起,实施《中华人民共和国环境保护税法》。这意味着实行了38年的排污费制度将成为历史。其中,在众多纳税企业中,包括煤炭在内的14个重污染行业被列为重点监控(排污)对象。环境保护税实施后,其税收支出可能会大大增加。煤系高岭土的开发利用是推进煤炭绿色开采和利用的重要途径之一。
此外,非金属采矿业& ldquo十三五规划& rdquo在提到高岭土产业布局时,发展规划指出:在广东茂名、广西北海、福建龙岩和江苏苏州,根据高岭土资源禀赋,开发不同应用领域的高岭土产品,建设相应的采选加工基地,在内蒙古、山西、安徽煤系高岭土产区建设煤系高岭土加工利用基地。
二。煤系高岭土的开发利用现状
1.煤系高岭土的供需格局
从全球市场来看,中国、美国、乌兹别克斯坦、德国、捷克、巴西等国是全球最重要的高岭土产地。从国内市场来看,内蒙古和山西是我国煤系高岭土的主要产地。我国煤系高岭土的生产和加工起步较晚。20世纪90年代以来,随着国家的顶层设计和产业规划,煤系高岭土产业逐渐发展壮大。我国煤系高岭土生产加工以煅烧和研磨为主,目前生产加工企业近50家。从消费结构来看,陶瓷生产、耐火材料和造纸加工是我国煤系高岭土的三大消费领域。

用煤系高岭土加工煅烧高岭土的关键技术在于超细粉碎和煅烧。目前我国生产煅烧高岭土对原料的主要要求是:高岭石含量在97%以上,Fe2O3含量小于0.5%。
超细研磨
超细粉碎主要由设备完成,对设备和工艺的要求主要有:物料纯度、产品粒度(规格、形状、粒度分布)、单位能耗、耐磨件使用寿命、维护费用、是否对产品造成二次污染、超细和分级的作用和效率。国内外先后开发了振动磨、冲击磨、离心磨、胶体磨、气流磨和搅拌磨。
近年来,在技术发展的推动下,开发了煤系高岭土加工中的关键设备,如高浓度湿法超细粉碎设备、间接加热动态煅烧提纯设备等,开发出了一系列可应用于多个行业的煅烧高岭土产品。这些技术和设备已在国内成功转化应用,取得了良好的效果和显著的经济社会效益。
烧成石灰
煤系高岭土中,由于含碳和有机质,高岭土常呈灰黑色,次生堆积变质高岭土常被其他发色有机质污染。虽然化学氧化可以用于漂白,但最简单、最有效、无污染的方法是煅烧。煅烧作为一种特殊的处理工艺,不仅可以去除有机污染,提高其纯度和白度,还可以改善高岭土的性能。


影响煅烧的因素有很多,如原料品质、原料粒度、煅烧温度、升温速度与恒温时间、添加剂选择和煅烧气氛控制等,针对煤系高岭土的特性,根据煅烧目的,应选用相适应的煅烧工艺参数及加工设备和工艺。影响煅烧的因素很多,如原料质量、原料粒度、煅烧温度、升温速率和恒温时间、添加剂选择和煅烧气氛控制等。根据煤系高岭土的特性和煅烧目的,应选择合适的煅烧工艺参数、加工设备和工艺。
生产工艺包括先烧后磨和先磨后烧。这两种技术方案各有利弊。先磨后烧工艺可以获得更高白度的产品,因为微米级粒度煅烧更完全,煅烧时氧化铁可以被增白剂还原增白;另一个优点是原矿硬度低,超细磨的球耗低;存在的问题是磨矿浓度低,所需设备数量大。另外,经过煅烧后,细小颗粒容易粘结甚至烧结,使得原本合格的粒径变粗。为了保证粒度合格,需要进行超细粉碎和干燥,工艺复杂。先烧后磨工艺可以保证合格的粒度,工艺流程相对简单;缺点是烧后磨,硬度高,球耗增加,煅烧后磨使产品白度比烧前磨低1%~3%,对矿石质量要求较高。
目前煤系优质煅烧高岭土多采用干湿结合、先粉磨后煅烧的生产工艺。

陶瓷行业需求
高岭土属于粘土可塑矿物材料,是陶瓷生产加工的基础原料。煅烧超细高岭土可以提高陶瓷的白度、表面光洁度和剪切强度。
根据建筑陶瓷和卫生洁具行业& ldquo中国建筑卫生陶瓷协会发布。十三五规划& rdquo根据发展指导意见,到2022年,中国建筑陶瓷市场需求90亿平方米,卫浴陶瓷需求约2.5亿件,日用陶瓷需求约300亿件。

高岭土在造纸工业中主要用作填料和涂料。近年来,中国造纸工业发展迅速,每年增长15%左右。目前,我国人均年用纸量已达50kg左右,但与发达国家人均年用纸量90kg左右仍有较大差距。根据中国造纸协会的调查数据,预计2022年全国纸张产量约为1.65亿吨。

高岭土因其高耐火性而常用于生产耐火材料。据中国耐火材料工业协会统计,2015年全国耐火材料产量2615.19万吨,同比下降6.51%;高岭土消费量为12.6万吨,同比下降5.31%。目前,耐火材料行业面临着产能过剩和市场需求放缓的双重压力。预计未来产量仍会下降空,然后企稳。据业内专家预测,到2022年,我国耐火材料产量约为2500万吨,相应的高岭土需求约为12.4万吨。

高岭土在涂料生产中主要用作填充骨架。同时,由于高岭土具有优异的分散性、稳定的化学性质、耐腐蚀性和耐火性,将其作为涂料生产中的添加剂,可以提高涂料的吸附能力和遮盖能力。
据中国涂料行业& ldquo十三五规划& rdquo发展”,2022年我国涂料总产量将达到2200万吨,预计高岭土加工产品需求在65万吨左右。

其他行业主要指农药、塑料、橡胶、石油化工、材料和尖端科学、国防军工等领域。虽然这些领域对高岭土的需求量较小,但对高岭土的产品质量和品位有较高的要求,而且近年来这些行业的需求量也在逐渐增加。初步预测,到2022年,其他行业对煤系高岭土的需求将达到10 t左右。
随着我国工业技术的进步和加工工艺的不断提高,下游行业对煅烧煤系高岭土产品的需求将逐年增加。预计到2022年,我国下游行业煅烧煤系高岭土产品的市场消费需求将达到665万吨左右。

经过几年的研究和市场开发,人们逐渐认识到煤系高岭土的价值。目前,我国在开发煅烧高岭土产品时,只关注白度、粒度磨损等,而缺乏对各指标之间的关系和质量特性的综合评价。加工技术仍是制约我国煤系高岭土发展的关键。今后应加强技术创新,开发更多的煅烧煤系高岭土产品,使产品系列化,扩大应用范围。
