【文章內(nèi)容簡介】 技技 術(shù)術(shù) 特特 點(diǎn)點(diǎn) “煤矸石干法制備超細(xì)煅燒高嶺土方法”的特點(diǎn)主要體現(xiàn)以下幾方面： (1) 利用插層技術(shù)，采用“干法”工藝，將煤工業(yè)廢棄物中的煤矸石，制備 “雙 90” (即粒度小于 2μ m 的數(shù)量大于 90％，白度大于 90％ )高純高白超細(xì)煅燒高嶺土產(chǎn)品。并可生產(chǎn)出系列“雙 90”超細(xì)煅燒高嶺土新產(chǎn)品，替代進(jìn)口煅燒超細(xì)高嶺土，以滿足不同用戶的需求。 (2) 選用價(jià)格低廉、用量少、插層快、易購買、無毒副作用的插層劑。采用“干法”插層，將高嶺土的層間距由 膨脹到 ，這個(gè)過程可將疊層狀的高嶺土部分剝離，并保持高嶺土的片狀晶形；由于插層后的高嶺土復(fù)合物是一個(gè)疏松體，在簡單研磨設(shè)備的剪切、沖擊和磨剝作用下，能打破機(jī)械破碎的極限（ 3～ 5μ m），將高嶺土再次剝離；經(jīng)研磨設(shè)備剝離后高嶺土復(fù)合物進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯煅燒，進(jìn)入層間的插層劑在高溫條件下分解為氣體，膨脹的氣體促使高嶺土進(jìn)一步剝離 ，使高嶺土顆粒厚度小于 m。此外，在煅燒過程中，添加合適的化學(xué)助劑，既可增加高嶺土的白度，提高產(chǎn)品質(zhì)量；又可降低煅燒溫度，節(jié)約能源。 (3) 采用“煤矸石干法制備超細(xì)煅燒高嶺土方法”，相對(duì)傳統(tǒng)的濕法工藝更簡單，成本更低，工序更少，特別適合在我國缺水地區(qū)規(guī)模化生產(chǎn)。 (4) 目前國內(nèi)所研究的“濕法”插層技術(shù)由于所需插層劑量大（高嶺土重量的 40％～ 80％），插層時(shí)間長（ 3～ 6 小時(shí)），插層率較低，并且經(jīng)插層劑浸泡的高嶺土在應(yīng)用時(shí)會(huì)逐漸變黃，因此，“濕法”插層技術(shù)一直未用于大規(guī)模化生產(chǎn)。公司的“干法”插層技術(shù) 有效地避免了上述缺點(diǎn)，不僅插層劑用量低（僅為高嶺土重量的 5％～ 20％），插層時(shí)間短（ 1～ 2 小時(shí)），并利用插層劑在加熱時(shí)，分解出氣體，釋放能量的特點(diǎn)，既可將高嶺土剝離，又可避免在應(yīng)用過程中，顏色變黃的困擾。由于具備了上述優(yōu)點(diǎn)， “干法”插層技術(shù)完全適合高嶺土大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。 ～ 14 ～ (5) “煤矸石干法制備超細(xì)煅燒高嶺土方法”不同于傳統(tǒng)的濕法插層和濕法剝片，剝片效果不受機(jī)械破碎極限的影響，其粒度受機(jī)械破碎時(shí)間的長短而控制，破碎時(shí)間越長，粒度越細(xì)。 (6) 煤矸石粉料經(jīng)“煤矸石干法制備超細(xì)煅燒高嶺土方法”處理后，煤矸 石中的雜質(zhì)，如：碳質(zhì)、鐵質(zhì)、鈦質(zhì)、硫質(zhì)和水份等也得以清除，不能清除的少量雜質(zhì)也不會(huì)影響高嶺土的粒度和白度。 (7) “煤矸石干法制備超細(xì)煅燒高嶺土方法”所需的 煅燒溫度較低。有效地保持了保持高嶺土的片狀晶形，并降低了相應(yīng)的能耗。 生生 產(chǎn)產(chǎn) 工工 藝藝 對(duì)對(duì) 比比 目前國內(nèi)普遍采用傳統(tǒng)的機(jī)械剝片法生產(chǎn)工藝如下，其中美國 Engelhard公司的“雙 90”高嶺土生產(chǎn)流程見圖 9，而我國山西金洋的“雙 90”高嶺土生產(chǎn)流程見圖 10。 公司所采用干法插層技術(shù)制備“雙 90”高嶺土工藝流程如下（圖 11） 。 對(duì)圖 圖 10 和圖 11 的對(duì)比分析表明 ，公司所采用的干法插層生產(chǎn)工藝與國內(nèi)外的傳統(tǒng)工藝相比，不僅工序簡單，設(shè)備投入低，生產(chǎn)時(shí)間短，而且生產(chǎn)成本低。 粉 磨 （ CXF51 沖擊磨） — 10181。m90% — 10181。m90% 原 礦 粗 碎 （錘破或鄂破） 8mm 制 漿 剝 片 （ 9 臺(tái)剝片機(jī)串聯(lián)） 除 雜 高梯度磁選 （ — 272℃） 剝 片 漂 白 原 礦 篩分、離心、分級(jí) 制 漿 ～ 15 ～ 煤 矸 石 粗碎（錘破或鄂破） 粉碎 （沖擊磨） 研磨、插層同時(shí)進(jìn)行 （研磨設(shè)備） 煅 燒（ 900℃） 打 散 圖 9 Engelhard 公司“雙 90”高嶺土生產(chǎn)流程 圖 10 山西金洋“雙 90”高嶺土生產(chǎn)流程 ～ 16 ～ 圖 11 插層法制備“雙 90”高嶺土工藝流程 技技 術(shù)術(shù) 優(yōu)優(yōu) 勢(shì)勢(shì) “煤矸石干法制備超細(xì)煅燒高嶺土方法”與傳統(tǒng)的濕法剝片相比，具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：干法插層、干法剝片、工序簡單、能耗低、成本小、不污染環(huán)境，產(chǎn)品粒度不受機(jī)械破碎極限的影響，粒度更細(xì)，尤其是高嶺土粒度可剝離至納米級(jí)，白度更高。 具體主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 產(chǎn)品粒度更細(xì)，白度更高 高嶺土粒度達(dá)到了－ 1μ m90%，在此之前國外和國內(nèi)同行采用機(jī)械剝片法所生產(chǎn)的超細(xì)煅燒高嶺土粒度最多只能達(dá)到－ 2μ m90%。由于采用了適當(dāng)?shù)牟鍖觿┖驮霭讋井a(chǎn)品白度比國內(nèi)其他企業(yè)的產(chǎn)品高。 工序簡單，加工時(shí)間短，生產(chǎn)成本低。 插層反應(yīng)代替了傳統(tǒng)的制漿、剝片、出雜和噴霧干燥等工序，大大縮短了制備時(shí)間、降低了生產(chǎn)成本，公司產(chǎn)品所需的煅燒溫度不超過 950 度，大大低于傳統(tǒng)的機(jī)械剝片法，從而降低了煅燒生產(chǎn)成本。 設(shè)備投資省 由于工序簡單，省去了剝片機(jī) （傳統(tǒng)的機(jī)械剝片法通常需要 9 臺(tái)剝片機(jī)串連剝片，能耗大，生產(chǎn)成本高）和干燥設(shè)備 (噴霧造粒 )的投資，并且對(duì)煅燒爐（回轉(zhuǎn)窯）的投資也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī)械剝片法。 產(chǎn)產(chǎn) 品品 性性 能能 指指 標(biāo)標(biāo) 對(duì)對(duì) 比比 插層法和傳統(tǒng)的機(jī)械剝片法生產(chǎn)出的高嶺土在性能指標(biāo)上差別較大，具體的對(duì)比結(jié)果如表 3。 表 3 插層法與機(jī)械剝片法產(chǎn)品性能指標(biāo)對(duì)比表 類別 插層技術(shù) 機(jī)械剝片方法 粒度分布 1μm90% 2μm90% 平均厚 (片 )度 200～ 600nm 800～ 2500nm 比表面積 26～ 60m2/g 10～ 17m2/g 生產(chǎn)成本 1200～ 1450元 /噸 1700元～ 2200元 /噸 ～ 17 ～ 公司技術(shù)未來發(fā)展規(guī)劃 目前公司即將完成項(xiàng)目中試，已確定了適合工業(yè)化生產(chǎn)的最優(yōu)生產(chǎn)設(shè)備，對(duì)生產(chǎn)規(guī)模放大后的小試工藝進(jìn)行了檢驗(yàn)，通過檢驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)了在生產(chǎn)規(guī)模放大后生產(chǎn)工藝所存在的問題，并找到了相應(yīng)的解決辦法。通過中試，我們找出了工業(yè)化生產(chǎn)的最佳工藝參數(shù)，目前已經(jīng)完成了年產(chǎn) 30000 噸“雙 90”煅燒高嶺土生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。目前我國經(jīng)改性后的煅燒高嶺土售價(jià)很高，經(jīng)改性的800 目煅燒高嶺土產(chǎn)品售價(jià)與普通 6250 目煅燒高嶺土的售價(jià)相當(dāng)（ 4000 元 /噸）。目前 我國對(duì)改性高嶺土的需求量增長很塊，但國內(nèi)該類產(chǎn)品的廠家還不多，大多數(shù)廠家的產(chǎn)品還停留在普通煅燒高嶺土上，這意味著改性煅燒高嶺市場還沒有完全打開，對(duì)于地大創(chuàng)新材料而言，這一市場可能蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)。因此公司計(jì)劃下一步在對(duì)現(xiàn)已成熟的生產(chǎn)工藝進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的同時(shí)，加快公司在雙 90 產(chǎn)品改性方面的研究，以使公司的產(chǎn)品具備更高的附加值。此外公司還計(jì)劃將現(xiàn)有的干法插層技術(shù)應(yīng)用到附加值更高的超細(xì)納米蒙脫石中去，以實(shí)現(xiàn)公司產(chǎn)品的多元化和利潤來源的多元化，以降低企業(yè)對(duì)單一產(chǎn)品的依托性。 第四部分 行業(yè)狀況、公司產(chǎn)品服 務(wù) 和競爭力分析 國內(nèi)高嶺土主要使用方向和用量 高嶺土應(yīng)用概述 超細(xì)煅燒高嶺土具有白度高、質(zhì)軟、易分散、可塑性好、高粘結(jié)性、電絕緣性能優(yōu)良并具有良好的抗酸溶性、低陽離子交換量和較好的耐火性等性質(zhì)。因此 ～ 18 ～ 高嶺土已成為造紙、陶瓷、橡膠、化工、涂料、醫(yī)藥和國防等行業(yè)所必需的礦物原料。有報(bào)道稱，日本還成功地將高嶺土用于切削刀具、車床鉆頭和內(nèi)燃機(jī)外殼。特別是最近幾年， 由于技術(shù)的進(jìn)步，使得高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，一些高新技術(shù)領(lǐng)域開始大量運(yùn)用高嶺土作為新材料，甚至原子反應(yīng)堆、航天飛機(jī)和宇宙飛船的耐高 溫瓷器部件，也用高嶺土制成 。 造紙工業(yè)是超細(xì)煅燒高嶺土最大的消費(fèi)部門，約占總消費(fèi)量的 60%。據(jù)加拿大 Temanex 咨詢公司提供的數(shù)據(jù)， 2021 年全球紙和紙板總產(chǎn)量約為 31900 萬噸，全球造紙用高嶺土總量約 1360 萬噸。 高嶺土在造紙工業(yè)的應(yīng)用十分廣泛。主要有兩個(gè)領(lǐng)域，一個(gè)是在造紙過程中使用的填料，另一個(gè)是在表面涂布過程中使用的涂料。高嶺土應(yīng)用于造紙，能夠給予紙張良好的覆蓋性能和良好的涂布光澤性能，還能增加紙張的白度、遮蓋度、光滑 度及印刷適性，極大改善紙張的質(zhì)量。 對(duì)于一般文化紙，高嶺土填料量約占紙重量的 1020%。由于公司采用插層法生產(chǎn)的高嶺土粒度很細(xì)，用作低價(jià)位填料的可能性很小。對(duì)于涂布紙和紙板 (主要包括銅版紙、輕量涂布紙和涂布紙板 )，除了需要填料外，還需利用超細(xì)煅燒高嶺土作為涂料，填、涂料用的高嶺土所占比重為紙重的 2035%，可見造紙行業(yè)對(duì)公司超細(xì)煅燒高嶺土的需求主要是涂料級(jí)產(chǎn)品。 國外高嶺土除用于造紙行業(yè)外，已向精深化發(fā)展?？傮w而言，目前國內(nèi)高嶺土仍然是以陶瓷用土為主，但隨著技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)高嶺土在應(yīng)用上也有了一定發(fā)展，市場覆蓋面已從陶瓷、電瓷、耐火材料發(fā)展到造紙、石油化工、橡膠、塑料、涂料和復(fù)合材料 等領(lǐng)域。 國外高嶺土的消費(fèi)比例與我國有很大不同。具體應(yīng)用領(lǐng)域和用量如圖 12。 造紙60%耐火材料15%纖維玻璃5%油漆4%建材12%其他4% 圖 12 世界高嶺土目前主要應(yīng)用的領(lǐng)域示意圖 ～ 19 ～ 目前我國高嶺土的應(yīng)用領(lǐng)域主要體現(xiàn)以下幾方面（圖 13 和圖 14）： 圖 13 2021年國內(nèi)高嶺土消費(fèi)的主要領(lǐng)域 2 0 0 1 年國內(nèi)高嶺土消費(fèi)比例圖原礦出口40%耐火材料36%造紙15%塑料1%橡膠2%石油化工3%油漆3% 圖 14 2021年國內(nèi)高嶺土消費(fèi)結(jié)構(gòu)圖 高嶺土具體應(yīng)用領(lǐng)域介紹 造造 紙紙 工工 業(yè)業(yè) 超細(xì)煅燒高嶺土在造紙工業(yè)中主要用作造紙用填料和涂布級(jí)涂料。 由 于所具有的特殊孔隙結(jié)構(gòu)和片狀結(jié)構(gòu)，煅燒高嶺土在涂層中表現(xiàn)出較好的覆蓋能力和較高的光澤度，使得涂層具有良好的松厚度和吸墨性，另外添加了超細(xì)高嶺土的涂料可以大幅提高紙張的平滑度和遮蓋度等印刷性能。 正式名稱為印刷涂料紙的銅版紙是當(dāng)前我國“雙 90”超細(xì)煅燒高嶺土的主要使用對(duì)象之一。 2021 年全國造紙用高嶺土用量 37 萬噸，其中“雙 90”涂布級(jí)高嶺土的市場消耗量約為 19～ 22 萬噸，由于國內(nèi)生產(chǎn)廠家受自身生產(chǎn)工藝缺陷10090378 84 0102030405060708090100原礦出口 耐火材料 造紙 油漆 石油化工 橡膠 塑料2 0 0 1 年國內(nèi)高嶺土消費(fèi)主要領(lǐng)域圖 ～ 20 ～ 的限制，“雙 90”產(chǎn)量很小，國家每年仍需從國外大量進(jìn)口。 油油 漆漆 涂涂 料料 超細(xì)煅燒高嶺土由于白度高，雜質(zhì)含 量低，化學(xué)惰性強(qiáng)，易于分散于水性和油性體系中，可應(yīng)用于水性涂料，油漆，膩?zhàn)蛹懊芊饽z。在建筑涂料尤其是乳膠漆中可部分取代鈦白粉（目前我國鈦白粉的售價(jià)在 17000 元 /噸～ 21000 元 /噸之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于超細(xì)煅燒高嶺土的售價(jià)），既可以降低涂料的成本，又能夠調(diào)節(jié)涂料的光澤、改善漆膜的力學(xué)性能、改善涂料體系貯存穩(wěn)定性、改善涂料的涂刷性、改善涂層的抗吸潮性及抗沖擊等機(jī)械性能。目前，高嶺土作為涂料工業(yè)中必不可少的添加劑的地位正在逐漸增強(qiáng)。高嶺土的單片狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)對(duì)提高涂料的反光性能有獨(dú)到之處，能夠滿足涂料對(duì)添加劑日益嚴(yán)格的性 能要求。 2021 年中國涂料的產(chǎn)量為 280萬噸 /年左右 ，我國油漆涂料行業(yè)每 年 所 需煅燒高嶺土 就高達(dá) ～7 萬噸。 英國 ICI 公司（英國 ICI 公司為世界最大涂料供應(yīng)商 ,2021 年?duì)I業(yè)額 154億美 元）在中國的涂料廠每年進(jìn)口的超細(xì)煅燒高嶺土多達(dá) 10000 噸，而立邦在國內(nèi)的合資公司每年也進(jìn)口與上述數(shù)量相當(dāng)?shù)耐苛嫌贸?xì)煅燒高嶺土。 塑塑 料料 制制 品品 在塑料工業(yè)中，超細(xì)煅燒高嶺土主要用于工程塑料。 由于從親水性變?yōu)橛H油性，改性后的超細(xì)煅燒高嶺土可順利地添加到工程塑料中去。添加了高嶺土的工程塑料在硬度、白度、耐磨性、耐腐蝕性、抗 老化性、耐折度和拉伸強(qiáng)度方面得到大大增強(qiáng)，對(duì)塑料制品的質(zhì)量起到升級(jí)換代的作用。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明， 2021 年我國塑料制品對(duì)超細(xì)高嶺土的添加量已經(jīng)達(dá)到 萬噸。 橡橡 膠膠 制制 品品 在橡膠工業(yè)中，主要使用超細(xì)高嶺土作填充劑。 橡膠制品在添加超細(xì)改性高嶺土后，不僅具有更好的補(bǔ)強(qiáng)性能，更高的拉伸強(qiáng)度、更高的電絕緣性和抗老化性，還可大量替代炭黑、白炭黑（國內(nèi)白碳黑售價(jià)在 6500 元 /噸 至 7200 元 /噸之間，高于超細(xì)高嶺土售價(jià)），降低生膠含量，降低成本， 此外還可改善加工工藝，提高生產(chǎn)效率。據(jù)測(cè)定，橡膠制品使用超細(xì)改性功能填料高 嶺土，抗撕裂強(qiáng)度可提高一倍以上，屈撓次數(shù)可提高 56 倍。目前，全國每年橡膠行業(yè)對(duì)超細(xì)煅燒高嶺土的用量約 7 萬噸 /年～ 10 萬噸 /年。 石石 油油