非金屬礦產業發展現狀及展望 礦產資源是人類賴以生存、社會賴儀發展的物質基礎。非金屬、金屬和燃料礦產是人類物質生活中的三大礦物原料。據統計，世界上95%的能源以及80%的工業原料來自礦物燃料，而世界礦產年開采量的70%以上為非金屬礦。隨著社會的發展和科技進步，對非金屬礦材料的需求將越來越大。 一、我國非金屬礦資源狀況 我國是世界上少數幾個非金屬礦產齊全，資源豐富的國家之一。世界上已發現的礦種我國幾乎都有，其中，有些資源占有特殊位置，有些資源得天獨厚。目前我國已探明儲量的非金屬礦產有89種，產地500余處，其中居世界首位的礦種有石膏、石灰石、重晶石、石墨、滑石、菱鎂礦、膨潤土；居世界第二位的礦種有葉臘石、硅灰石、螢石、芒硝；居世界第三位的有石棉、珍珠巖、沸石、硼石。其它如高嶺土、鋁礬土凹凸棒石粘土、海泡石粘土、硅藻土、蘭晶石、伊利石、天青石的儲量也很大。花崗石、大理石的資源十分豐富，質地優良，花色美觀，其開發利用前景相當廣泛。我國非金屬礦產資源的特點是：大部分礦種是貧礦，質量好的礦種較少，采選困難；大型礦床偏少，中小型礦產偏多；資源總量多，人均資源少，分布也不均衡。 下面重點介紹高嶺土（含煤系高嶺土）、石墨、膨潤土、碳酸鈣四種優勢礦種。 1、我國資源分布狀況表1我國部分優勢資源分布礦種省份高嶺土石墨膨潤土（凹凸棒,蒙皂石）碳酸鈣黑龍江雞西,蘿北,穆棱樺南,林口吉林磐石,通化長春,九臺遼寧恒仁黑山,凌源山西大同,朔州（煤系高嶺土）天鎮,大同渾源河北沙河宣化唐山北京山東南墅,平度濰坊,安丘安徽廬江屯溪,黃山,休寧,宣州,明光青陽,東至,南陵江蘇蘇州江寧、盱眙溧陽浙江松陽,天臺,諸暨余杭、臨安富陽,長興,建德福建龍巖武平、連城廣東茂名,湛江,梅州,潮州韶關,清遠廣西北海寧明桂林湖南醴陵,衡陽,汩羅魯塘江西景德鎮,撫州,興國,宜春廣豐湖北宜昌河南西峽信陽陜西府谷,韓城眉縣寶雞寧夏內蒙準格爾,烏海興和興和甘肅金昌青海樂都新疆托克遜,和布克塞爾,哈密西藏四川攀枝花三臺寶興貴州云南臨滄,騰沖元陽,牟定大理 （1）高嶺土（含煤系高嶺土）：我國高嶺土資源儲量約14億噸以上，僅次于美國、俄羅斯、英國，居世界第四位。儲量大于100萬噸的大、中型礦區97處，主要分布在廣東（30%）、陜西（26%）、福建（11%）、江西（7.7%）、廣西（7.6%）、湖南（5.4%）、江蘇（3.7%）等地。 湖南、江西等地為瓷土、低檔原料，廣東茂名、福建龍巖、江蘇蘇州以及新開發的廣西北海等地的水洗高嶺土資源較好。優質煤系高嶺土主要為山西大同、朔州到內蒙準格爾一線。 （2）石墨：我國石墨分晶質、隱晶質兩種，總計儲量2.18億噸，占世界第一位。晶質石墨分布于黑龍江（6%）、山東（10%）、四川（8%）、內蒙古（8%）、湖北（6%）等地；隱晶質石墨分布于湖南（75%）、吉林（11%）等地。 （3）膨潤土：我國膨潤土資源儲量24.6億噸，占世界60%，列世界第一，分布于23個省（市、區）。大、中型礦床43個，主要分布在廣西（26%）、新疆（14%）、內蒙（9%）、江蘇（7%）、河北（6%）、山東（5%）、湖北（5%）、安徽（5%）等地。西部的廣西寧明、新疆和布克塞爾、內蒙古興和等地資源豐富，但開發不夠；東部山東濰坊、浙江仇山、臨安等地開發較好。μm）輕質碳酸鈣產量占輕質碳酸鈣總產量的3%左右。重質碳酸鈣生產企業有160余家，生產能力為300萬噸/年，產量240萬噸/年。 二、我國非金屬礦產業現狀 我國非金屬礦雖是世界上少數幾個資源豐富的國家之一，但起步較晚。上世紀50年代才形成產業，近二十年得到較快的開發應用。近年來，我國非金屬礦工業有了較大的發展，初步形成工業生產體系，在國民經濟中發揮重要作用。據統計，2003年我國國有及500萬以上非國有礦產采選業和相關能源與原料加工（制品）業工業總產值為33400億，占全國同口徑統計的工業總產值的28.0%，其中非金屬礦采選業和制品業工業總產值為8700億元，約占全國礦產品相關工業產值的14.1%，全國工業總產值的3.9%，2003年非金屬礦產品出品創匯達30億美元。 盡管我國非金屬礦產業取得了長足的進步，但仍處在初級階段，其基本特點是技術水平低，產品加工程度低，市場單一，企業規模小，處于資源密集型的粗放式經營狀態，具體表現為： （一）產業結構不合理 生產廠家以小規模的鄉鎮和民營企業為主，在全國范圍內尚未形成占有較大市場份額，對國民經濟和出口創匯有著主要影響的非金屬礦產品或制品的生產企業或企業集團，尚未形成適應現代市場經濟和社會發展要求的規模化、集約化生產方式，屬于資源開發型企業。 （2）產品結構不合理 產品仍以原料采掘和初加工產品為主，技術含量較高的深加工產品所占比重偏小（約占20%~30%），不能完全滿足國內高新技術和新材料產業發展要求，出口產品仍主要為原礦和初加工產品，產品品種單一，檔次低，市場競爭能力差。 （3）技術與裝備落后 我國非金屬礦深加工工藝及技術裝備落后，產品檔次低，達不到國外同類產品指標，造成資源浪費，破壞生態現象極其嚴重。 （4）缺乏科技人才 多年來，非金屬礦行業的科技投入少，技術研發水平低。多數企業沒有研發機構，缺少研發人員。非金屬礦的基礎研究工作薄弱，制約了非金屬礦產業發展。 三、國外非金屬產業現狀 世界上已被工業利用的非金屬礦產資源約250種，當前年開采總量250億噸以上，目前人均年消耗非金屬礦5噸，是世界上消耗量最大的礦物材料。非金屬礦產資源的開發利用水平已成為衡量一個國家經濟綜合發展水平的重要標志之一。非金屬礦產業的發展呈以下幾種態勢： （1）企業向大型化、集團化發展 世界上出現了礦業巨頭Imerys公司，經營碳酸鈣、高嶺土、各種粘土、石墨、長石、蛭石等礦物及其他產業，年銷售額達27億歐元。還有產品高嶺土200萬噸/年的美國Engelhard公司，150萬噸/年的高嶺土的Huber公司、Thiele公司；巴西產品100萬噸/年高嶺土的CADAMSA公司、40余萬噸/年的RCC公司、PPSA公司；德國AKW70萬噸/年高嶺土公司，年產1800萬噸的Omya碳酸鈣公司等。 （2）產業技術向深加工發展，裝備向大型化、自動化發展 對非金屬礦物加工的研究、設計有明確的目標，通過生產工藝和技術處理獲取有應用價值的、以礦物為重要組分的各種材料：包括礦物層間離子交換、有機覆蓋、微孔結構與構造、雙電層、脫色染色、改變比重和密度、超微細、偶聯與交聯、粘土生物材料、人工合成材料等深加工技術。 采礦業363噸載重汽車的應用，計算機控制、衛星定位自動化采礦，選礦自動化和微生物選礦等推動了產業的發展。 （3）產業呈現多樣化、系列化和標準化 采選技術向機械化、連續化、規模經營發展，總的趨勢是多樣化、系列化和標準化，并且更加具體的是一種礦物同時形成系列產品。 （4）資源出口國逐步向制品出口轉化 目前非金屬礦的產銷格局是世界大多數發展中國家出口原料或初加工產品，消費國、工業發達國家進行加工并返銷部分深加工產品。隨著科技尤其是高新技術產業的發展，對非金屬礦的質量、品種、數量要求越來越高，加之原礦及初級品價格低廉，而深加工產品附加值可增值數倍，甚至數十倍，使一些傳統的資源出口國，開始調整結構，減少原料出口，增加制品出口，依靠提高附加值來增加出口創匯。又鑒于在本國生產的成本高，許多發達國家也把部分加工制造業向發展中國家轉移。 四、過內外非金屬產業差距 我國是世界上主要非金屬礦生產國之一，在世界工業礦物貿易中占有重要地位。改革開放以來，非金屬礦產的利用和保護已取得了令人矚目的成就，加工利用技術不斷在借鑒中創新。在許多礦種的國際貿易中具有支配地位，出口貿易不斷增長，創匯額不斷提高。但是由于對資源合理利用的工作起步晚、基礎差、裝備落后，以及大多數企業小而分散等原因，使得我國的非金屬礦利用水平與國際先進水平有很大的差距，主要表現在： （1）我國非金屬企業適應市場能力及企業自身開發產品能力差，產品加工深度與利用的廣度不夠。上、中、下游礦產品嚴重失衡，總量過剩與結構性短缺并存。因此，不能形成系列化產品的結構是我國非金屬產業存在的主要問題，從而引起市場需求不能有效滿足，資源價值不能充分體現。表現在：a.產品品種少，價格單一，大大制約了非金屬礦產品應用的廣度，影響了資源效益的發揮，影響了企業對市場的適應性和盈利能力。b.產品的深加工技術落后，大大制約了非金屬礦產品利用的深度。長期以來，我國非金屬礦產品存在“高進低出”的倒掛局面。雖然我國許多非金屬礦出口量占世界前列，但主要以原料生產或粗加工產品生產為主。非金屬礦的特點之一，是其加工增值快。如鈣基膨潤土原礦40~70員/噸，礦粉160~240元/噸，或性白土1200元/噸；鈉基膨潤土4000元/噸；有機膨潤土12000元/噸；高純超細膨潤土40000美元/噸。石墨固定碳在70~80%，售價420~680元/噸，而彩管涂料石墨乳7~10萬元/噸，堿錳電池用高純石墨1.7~1.7萬元/噸，柔性石墨7000美元/噸。可見，非金屬礦的深加工是資源增值的重要途徑。 （2）我國非金屬礦加工企業的自立創新能力差。當發達國家礦山從集約式經營邁向信息化礦山的時候，我國的非金屬礦采選業仍處于粗放式經營的地步。如我國石膏礦山年產30萬噸以上的僅十家，其余是眾多中小企業，總產量3000萬噸中主要為原料型。再如非金屬礦加工設備如超細粉碎設備，我國多是小型，切小型居多，和先進國家相比在系列化、標準化方面有明顯差距，在性能上與國外同類型設備也有明顯差距，其原因是過內大中型骨干企業少，小型礦山多，以量取勝，忽視技術開發，沒有或很少科技投入，造成整個行業的自立創新能力很差。 （3）基礎工作薄弱，裝備和技術落后，資源浪費嚴重。基礎工作包括地堪工作基礎、科技工作基礎。地堪工作程度不夠，體現在50%的國有非金屬礦山、90%的其他礦山資源狀況不詳。由于資源不清，不少礦山舉步維艱，進退兩難。科技工作薄弱，表現在采礦、選礦方式原始落后，如石材加工中70~80%來自于小型企業的打眼放炮、人工劈契，荒料成材率不足30%。其他非金屬礦產開采也是如此，很少采用科學的采礦方法，不僅造成進一步擴大規模作業困難，而且采礦造成的浪費驚人。分選加工停留在手工分選或簡單機械分選，缺少合理利用與保護的指導。加工過程的控制技術落后不僅影響了產品質量，而且一定程度上造成資源利用率低下和生產效率差。非金屬礦行業中整體的技術裝備落后，致使我國礦產品利用率低、優礦中用、中礦劣用、產品檔次低、產品規格少。非金屬填料、涂料、保溫材料、高溫耐火材料以及超細粉碎、表面改性、改型、復合材料等落后于時代要求。 （4）應用基礎的研究，遠遠跟不上非金屬礦發展的步伐。非金屬礦應用基礎的研究，重點是對礦石礦物物質組成、物化特性，表面界面性質、工藝特性、產品取向的研究，一直未予以充分重視。從而直接影響我國新產品的開發只能走類比借鑒的道路。這樣，一方面使我們處在跟蹤研究的被動地位，技術、設備、產品落后國外一代，另一方面影響和制約了我們自身的創新能力，也制約了我國非金屬礦利用與保護的技術進步。 （5）資源的綜合利用率低，嚴重影響了企業的效益、環境以及資源的服務年限。我國的非金屬礦資源利用率在20~60%之間，遠低于發達國家的70%以上的水平。 五、非金屬礦產業技術發展趨勢 1、技術發展規律 （1）超細粉碎及精細分級 粉碎及精細分級技術是非金屬礦主要的深加工技術，其關鍵在于設備，日本、德國、美國、加拿大等國一直保持世界先進水平。目前，歐美及日本等超細粉碎以及精細分級技術主要在以下方面領先于我國： a.設備大型化：與歐美和日本等國相比，我國大型設備明顯不足，如：國外大型氣流磨單機能力可達10噸/小時以上，原蘇聯用大型對噴氣流磨磨水泥熟料、粉煤灰等，產品粒度10~20μm，產量可達100噸/小時。國內最大只有0.8噸/小時左右；國外大型精細分級機（細粒級產品細度在6~7μm）單機處理能力可達10噸/小時以上，國內最大只有2噸/小時左右。 b.先進的工藝控制系統：國外的一些超細粉碎工藝設備及生產線已采用了自動化控制系統，而我國基本上依賴于人工經驗進行操作或控制，產品質量和穩定性難以保證。 （2）表面改性 國外發達國家非金屬礦物表面改性技術優于我國，主要表現為： a.改性活化工藝和設備先進。國外先進的改性設備具有自動加藥，生產連續，溫度可控、單位產品藥劑用量少、能耗低、顆粒高度分散、自動化程度高、操作簡單方便等特點。 b.偶聯劑品質多且質量穩定。 （3）納米材料 非金屬納米材料是納米材料的重要組成部分，目前，主要納米非金屬材料有納米二氧化硫、納米二氧化鈦、納米碳酸鈣、納米碳管、納米陶瓷材以及聚合物-粘土礦物納米復合材料等，其中聚合物-粘土礦物納米復合材料已成為日本、德國、美國等發達國家近年來材料科學研究的熱點。 2、產業發展趨勢 非金屬產業發展的重點是節能材料、電子工程材料、環抱材料、密封材料、摩擦材料、耐火保溫材料、生物工程材料的填料、涂料的開發研究。具體為： 汽車工業用新型高性能摩擦材料、密封材料及工程塑料的功能填料。 石油化工用耐腐蝕、耐高溫高壓、裂化催化用的密封材料、載體、復合材料及功能填料。 機電工業用高性能絕緣材料、高性能減磨材料及潤滑材料、電子元件包覆材料、研磨材料、高性能電極材料。 建筑業輕質高強保溫、隔音材料、高性能放火材料及新型內外墻裝飾材料及裝飾涂料（包括功能涂料）。 農業、飼料工業用農藥和化肥載體材料、農膜功能填料、土壤改良劑和飼料添加劑。 環保工業用水凈化材料、生活及工業廢水廢氣處理吸附材料，核廢料處理及輻射屏蔽材料。 不斷滿足以上種種材料發展的需要，將是非金屬礦產業的重要任務。 3、世界非金屬礦產品需求預測 隨著工業產業結構的變化，普遍采取降低能耗和節約原料用量的措施，新型材料的應用和人工合成礦物部分代替短缺礦物等，未來世界經濟對非金屬礦物的需求將呈現緩慢增長勢頭。未來非金屬礦產品需求的增長將主要在發展中國家。預計在2010年前非金屬礦物原料的需求將主要集中在美國、日本、西歐、俄羅斯及其周邊國家、環太平洋帶的新興工業國家（地區）和政治實現工業化的發展中國家。未來多數非金屬礦、一些新型非金屬礦產、節能和環保非金屬產品將保持較高的增長速度。未來非金屬礦產品的主要需求市場仍將是耐火材料、造紙、涂料、橡膠、塑料、陶瓷及環保領域。 4.我國非金屬礦工業發展方向 我國傳統的非金屬礦加工工業主要立足于為冶金、化工、輕工、石油、機械、建材、農業、國防等工業部門提供初產品或中間產品，產品價值低廉。未來將向深加工及開發高附加值的高技術功能材料方向發展。如石墨加工成膨脹石墨，成為一種高級密封材料，用于宇航、原子能、化工、機械等工業；高純石英用于光電通訊等。 5、今后市場需求較好的非金屬礦及其支配品質預測（1）石墨：高純石墨、膨脹石墨、石墨乳、滲硅石墨、密封材料等。（2）膨潤土：環保材料、吸附脫色、化工、催化劑載體、放火材料等。（3）滑石：超細滑石粉、改性滑石粉、無菌滑石粉及塑料、涂料、造紙、化妝品、醫藥用的各種功能滑石粉及母料。（4）云母：高檔濕磨云母粉、珠光云母粉等。（5）硅藻土：助濾劑、吸附材料、催化劑載體及保溫材料。（6）高嶺土：高檔造紙涂料、高強陶瓷、坯料和細料、納米材料、化妝品、醫用涂層、農藥、催化劑載體。（7）煤系高嶺土：電纜塑料、環境材料、化工催化劑、國防尖端材料。（8）長石：陶瓷、玻璃、用助熔劑。（9）凹凸棒：吸附劑、干燥劑、膠粘劑、抗鹽搬土、污水凈化。（10）硅砂：高檔玻璃原料、電子塑封材料、鑄造型砂。（11）碳酸鹽：造紙、坯料和給料、塑料、橡膠、涂料、石墨用填料。高嶺土高嶺土是一中非常重要、用途十分廣泛的非金屬礦產，由于它具有可塑性、粘結性、分散性、耐火性、絕緣性和化學穩定性等多種工藝性能，因此它廣泛用于造紙、陶瓷、塑料、橡膠、化工、電子、涂料、油漆、耐火材料、軍工、醫藥、化妝品、農藥等幾十個行業中。我國高嶺土資源豐富，“Kaolin”一詞來源于中國江西景德鎮高嶺村。但我國高嶺土工業發展一直較緩慢，直到上世紀80年代之前，除少數幾家高嶺土企業為機選外，大多生產原礦。上世紀80年代開始隨著國民經濟的飛速發展，對高嶺土產品提出了越來越高的要求，高嶺土消費結構由傳統的陶瓷工業轉向造紙工業、塑料工業、石化工業等。這就促進高嶺土的科技進步，科技進步又巨大的推動了高嶺土行業發展。1.高嶺土工業發展歷史1.1高嶺土工業的原始生產期我國高嶺土工業技術發展經歷了幾個時期，從在景德鎮高嶺村發現高嶺土直到上世紀70年代，均以開采原礦為主要工藝，屬原始生產期。由于國外高嶺土工業技術的發展和整個陶瓷工業發展，使我國高嶺土產品不能適應陶瓷等行業的要求，特別表現在：（1）化學成分不穩定；（2）部分地區高嶺土含鐵高；（3）顆粒級配不合理；（4）檢測手段落后。所以造成瓷件成品率低，質量差，價格下跌。1.2高嶺土工業快速發展期上世紀70年代處-90年代初期，我國高嶺土工業得到了快速的發展，先后有輕工部、國家建材局的“七五”、“八五”攻關等一批科技攻關項目完成，以及茂名高嶺土、龍巖高嶺土的發展及開發。針對當時高嶺土工業存在的問提，國家在對成型、燒成、彩繪等工藝進行系統改造和大規模引進裝備，提高陶瓷廠工業化水平的同時，將“陶瓷原料精選、坯釉料精制技術研究”立為科技部、輕工部攻關項目（代號603），對我國陶瓷原料、坯料進行精選和精制，實現陶瓷原料標準化、系列化、商品化，使我國陶瓷原料加工工業邁上新的臺階，總體上達到80年代初國際水平。科技攻關在高效水力施流器分選、剝片機超細磨剝、高梯度磁選等取得重大成果，這些成果至今仍為高嶺土選礦的主要工藝。建材系統的科技攻關主要有針對江蘇高嶺土含硫高的問題，先后完成了選擇性絮凝、反浮選等科技成果及鑒定。上世紀80年代中期，我國地址工作者在科研、生產等相關部門配合下，先后在福建龍巖和廣東茂名發現了大型高嶺土礦床，為我國造紙、塑料、建材等工業發展提供了資源保障。這個階段，我國高嶺土產量，從70萬噸提高到了150萬噸。1.3高嶺土技術全面發展隨著我國造紙工業在“八五”、“九五”期間的迅猛發展，先后引進了多條刮刀涂布機，刀速提高到600m/min、800m/min，甚至1200m/min。相應對高嶺土提出了較高的質量要求，包括細度、白度、粘濃度、磨耗值等。通過造紙和高嶺土兩大行業的共同努力、技術攻關，茂名高嶺土已被確認為國內目前高檔造紙用高嶺土的重要生產基地，同時也推動了高嶺土生產技術的全面發展。2.高嶺土工業的現狀2.1高嶺土儲量我國現已探明的高嶺土地質儲量14.32億噸，其中廣東4.18億噸，福建1.59億噸，廣西1.0億噸，江西1.09億噸，湖南0.80億噸，江蘇0.54億噸，另煤系高嶺土16.7億噸，主要為、分布在內蒙、山西、山東、安徽、遼寧、陜西等省區。如何更好地開發利用高嶺土資源，提高其附加值，變資源優勢為經濟優勢，是我們面臨的共同問題。2.2高嶺土生產企業目前我國縣以上的高嶺土企業100多家，鄉鎮企業700多家。原礦生產能力超過300萬噸，加工能力超過70萬噸。生產規模5萬噸以上的有：中國高嶺土公司、茂名高嶺科技、茂名石化礦業公司、茂名山閣瓷土公司、福建龍巖高嶺土公司、袞礦北海高嶺土公司、河北沙河瓷土廠等。2.3高嶺土生產工藝目前我國高嶺土生產工藝比較典型的是：原礦經過除砂、粗選、精選得到選礦精礦，精礦再用臥式螺旋離心機進行分級精選、化學漂白或高梯度除鐵，加工后產品用蝶式分離機進行預先脫水、再用壓濾機脫水，最后經干燥塔進行干燥，成品包裝計量。其工藝特點為：2.3.1臥螺離心分級：精選工藝采用了臥螺離心分級技術，使產品細度達到-2μm90%以上，分級效率80%以上。特別是配置了變頻調速，可根據不同的物料調整工藝參數（如分離因素），保持產品質量穩定。本技術在消化吸收國外技術的基礎上，裝備國產化，使得高嶺土分級技術達到當時世界水平。2.3.2廣泛推廣漂白-除鐵技術：根據鐵、鈦物相分析，高嶺土中鐵的賦存狀態，為礦物鐵和晶格鐵兩種，相當部分為礦物鐵，特別是地表鐵質淋濾污染，所以采用化學漂白最經濟、有效，也被廣泛采用。利用還原漂白劑（如亞硫酸鈉）將Fe3+還原成可溶性的Fe2+，再通過洗滌作業將其除去。個別高嶺土選廠采用磁選與化學漂白相結合的工藝，使產品白度進一步提高，且降低藥劑消耗。2.3.3壓濾工藝：國內一般高嶺土企業原來都采用低壓過濾。通過技術攻關，采用高壓進漿，壓力達到2~2.5Mpa，提高了生產率，確保產品水分低于35%，節約了能耗。2.3.4采用干燥新工藝，使產品運輸方便，也改善工作環境。過去由于國內離心盤霧化器的材料和加工均不過關，所以大型離心式噴霧干燥塔均為進口，而目前通過技術攻關，國內升一些廠商也能夠生產噴霧塔，經使用效果較好。2.4煤系高嶺土煅燒技術煅燒高嶺土是一種非常重要的高嶺土深加工產品，主要用于造紙、塑料、油漆、橡膠、石油化工業和新型技術材料等方面。它作為造紙涂布料可使紙張的光澤度、平滑度、不透明度和原紙覆蓋率比水洗高嶺土大為改善，尤其是煅燒高嶺土具有良好的光散射能力和特殊的油墨吸收性，是它能夠替代昂貴的鈦白粉的基礎和提高紙張涂層質量的原因。它作為塑料、橡膠填料，比一般高嶺土填料具有更好的收縮性、強度、阻燃性、吸濕性和電阻率。在油漆和其他涂料中，煅燒高嶺土的添加使產品具有較佳的不透明性、薄膜完整性及耐擦洗性。煤系高嶺土煅燒技術是我國獨有的加工技術，國外只有水洗煅燒高嶺土。煤系煅燒高嶺土在我國也僅有15年歷史，我院根據我國煤系高嶺土的資源特性，消化吸收國外煅燒技術，通過幾年的探索，現已形成一整套完整的加工工藝，包括濕法超細、煅燒增白、打散解聚。這批成果作為國家“九五”攻關，通過了成果鑒定，獲得國家科技成果二等獎，并廣泛應用于大同、淮北等一批煤系高嶺土企業。3.高嶺土應用與市場3.1造紙工業我過高嶺土消費結構與國外有較大差別，用于陶瓷和耐火材料占70~80%，造紙占10%，橡膠占3%，其它行業占7%，而世界發達國家造紙占60%，耐火材料占8%，橡膠占5%，陶瓷占10%，其它行業占17%。九十年代以來，我國高嶺土消費由傳統的陶瓷工業轉向造紙工業，這是由于我國造紙工業在“八五”期間發展迅速，相繼引進十多條刮刀生產線，包括鎮江大東造紙廠、山東安丘造紙廠、山東富士達，新增生產能力30萬噸。“九五”期間又有蘇州紫興、廣州人民造紙廠、蘇州亞太紙品等新建或擴建，使我國成為世界第三造紙大國。但與國外相比，差距還很大。紙張人均消費僅24.7公斤，遠低于世界人均消費54.9公斤。同時，我國銅版紙用優質涂料級高嶺土長期以來供不應求，每年需從美國、英國等國進口，96年進口3.7萬噸，98年6.4萬噸，2000年進口18萬噸，2002年進口23萬噸。隨著我過造紙工業的發展，需求量將越來越大。據統計2000年我國銅版紙、白板紙等使用高嶺土的紙張總量為200萬噸，需要造紙級高嶺土35萬噸；目前我國造紙用高嶺土的生產能力約20萬噸，各級產品實際產量15萬噸，尚有一部分進口；預計到2005年，我國銅版紙產量將達到150萬噸，百板紙也將達到150萬噸，需要造紙級高嶺土約50萬噸。3.2電瓷工業我國主要電瓷廠有30多家，生產各類高壓絕緣子、各類管套、避雷器、機電器瓷件等。隨著我過水電、核電的大力發展，據統計2000年電瓷行業使用高嶺土約15萬噸。3.3建筑及衛生陶瓷業我國建筑及衛生陶瓷業大型企業主要分別在淄博、北京、天津、上海、唐山、沈陽、景德鎮、廣東師灣、清遠、潮州、宜興、廈門等地。隨著我國城建工業的迅速發展和人民生活水平的提高，裝飾行業越來越興旺，目前為18.4億平方米的釉面磚、墻地磚和數千萬件的衛生潔具，這類產品的生產每面需用高嶺土約為25萬噸。特別是高檔陶瓷的釉料對高嶺土需求大，質量要求高。龍巖高嶺土公司的產品已在列制釉業使用，取得了滿意的效果。據輕工部陶瓷公司信息，我國是日用陶瓷的主要生產國、使用國和出口國，年需精選高嶺土10萬噸以上。3.4建筑涂料我國建筑涂料99年產量80萬噸，用高嶺土5~10%，一年用高嶺土約為5.0萬噸。超細剝片土特別適用于乳膠漆，ICI、立邦等知名品牌生產企業試用茂名高嶺土總公司的產品后，紛紛要求供貨，供不應求。3.5塑料工業我國的塑料工業自1958年第一套聚氯乙烯裝置建成投產以來以走過40年歷史，使我國合成樹脂從無到有，從小到大，1990年達237萬噸，“八五”、“九五”又有15套新的乙烯工程建成投產，塑料合成樹脂產量達500萬噸。盡管塑料工業已取得顯著發展，但按人均計算，年消費數量很低，與發達國家相比尚有較大差距。所以，塑料工業將保持一定的發展速度。高嶺土在塑料工業中作為功能性填料占有重要位置。由于它顆粒微細、成片狀、管狀，能夠提高塑料制品的強度、硬度、白度、電絕緣等。還其具有在塑料膜中提高散射光透過率作用，阻隔紫外線，使得能廣泛用于農膜。特別是作為體積填料，大大降低制品的成本。3.6其他行業我國有200多家橡膠廠，年需高嶺土約5萬噸作為填料。另外，在搪瓷業、石油催化劑、分子篩、電子元件、塑料、油漆、涂料、化纖、耐火材料及農藥等行業，每年均需用一定高嶺土，而且用量逐漸增大，有些部門需要用高嶺土的超細改性粉。總之，國內高嶺土市場的總趨勢是在逐年擴大，需求量越來越大。4.高嶺土發展方向雖然我國高嶺土工業取得了較大成績，但發展空間仍很大，距下游產業發展的要求，有一定的距離，特別是與國際水平比較更感差距，現各大高嶺土企業都在注重技術進步，在今后一段時間內還將涌現更多的高嶺土加工技術。4.1煅燒高嶺土工藝的完善目前煅燒高嶺土產品雖然達到了顧客的要求，但單位投資大、工藝復雜、質量控制難、能耗高。蘇州中材非金屬礦工業設計研究院正與生產企業共同合作，新建生產線，這條生產線將瞄準世界先進水平，生產更優質的高嶺土產品。4.2高嶺土表面改性技術我國塑料合成樹脂產量達500萬噸，盡管塑料工業已取得顯著發展，但按人均計算，年消費數量很低，與發達國家相比尚有較大差距。高嶺土在塑料工業中作為功能性填料占有重要位置。由于它顆粒微細、成片狀、管狀，能夠提高塑料制品的強度、硬度、白度、電絕緣等。還其具有在塑料膜中提高散射光透過率作用，阻隔紫外線，使得能廣泛用于農膜。特別是作為體積填料，大大降低制品的成本。近幾年我院科研人員已在超細、改性兩方面做了大量研究工作，取得了一定的效果，使得礦物填料在塑料制品中的分額占10%以上，有些塑料制品（如打包帶）可達50%以上。4.3高嶺土合成4A分子篩沸石（也稱分子篩）是一種四面體骨架的硅鋁酸鹽，由于具有大量孔徑均一的微孔和可交換的陽離子，因而具有特殊的吸附、分離和離子交換特點。對洗滌劑而言，需要的是離子交換能力強的4A沸石。由于使用含磷洗滌劑的廢水排放到河流湖泊中造成生態環境污染，發達國家已基本限制了含磷洗滌劑的生產，我國隨著政府對環境保護的重視，已于1993年頒發《洗滌劑用4A沸石》標準，1999年1月1日開始在環太湖流域強制執行禁止生產、銷售、使用含磷洗滌劑。故用4A分子篩代替三聚磷酸鈉洗滌劑有著重要的意義。合成4A沸石有高嶺土法、活性白土法和化學合成法。通過比較，用高嶺土合成4A 沸石是最經濟、合理的。因為高嶺土與4A沸石兩者硅鋁比相同，只要向高嶺土加入Na2O組分，并使其發生晶形轉變即可生成4A沸石。高嶺土生產4A沸石的工藝為：煅燒→晶化→洗滌→干燥→包裝。4.4納米粘土材料納米材料由于尺寸進入分子、原子世界，所以實現了許多奇特性能，如能屏蔽紫外線、電磁波，用于軍事、通信等行業；用納米粘土添加到冰箱，具有抗菌、消毒作用；特別是陶瓷，添加納米粘土，使其強度增加了50倍，用來制造發動機零件。添加納米的塑料，具有強度高、耐熱性好，密度低，特別是耐磨性是黃銅的27倍，鋼鐵的7倍，具有阻燃自熄滅性，納米塑料被制成管材、汽車機械零件、啤酒、肉類制品包裝材料等。目前納米技術產生的營業額已達500億美元，成為21世紀的代表性技術。我院在院士、教授的指導下，已完成了小試，取得了階段性成果，Al2O3基的納米材料，強度從200~300Mpa提高到1200~1300Mpa。]4.5增白、降粘技術的進步近20年來，增白、降粘技術一直是我們高嶺土行業研究的課題之一，并取得了較大的進步，目前白度達到88%，粘濃度達到68%。但造紙工業發展迅猛，對高嶺土提出了更高的要求，特別是美國高嶺土、巴西高齡土進入中國市場，加劇了技術的競爭，促進了我國高嶺土技術的進步。近期將完成多項科技成果，取得多項專利技術。“十五”期間科技部立項的攻關課題完成后，高嶺土產品將達到白度90%、粘濃度72%，4.6低溫超導技術的應用我國高嶺土資源與美國、巴西等國比較，存在白度低，粘度高的自身缺陷，除了本身科技攻關外，還應積極學習、引進國外先進技術。低溫超導技術我目前我國尚不具備的技術，在世界上也僅有少數公司掌握。通過我院與美國Carpco等公司的交流、談判，終于在袞礦集團北海高嶺土公司項目上引進該設備，該設備磁場強度5萬Gs，裝機容量37kw，Fe2O30.9%降到0.5%以下。4.7超細浮選技術隨著高嶺土應用領域的不斷拓展，高嶺土會有更多性能被人們所認識，也會有更多技術難題需要攻關，我們作為國家唯一甲級非金屬礦設計院，愿與各企業家們一道為我過的高嶺土工業振興發展，做出貢獻。石墨一、資源概況 石墨（指天然石墨）是碳元素的結晶礦物之一，化學成分（C）。碳原子排列成六方網狀層，上一層六邊形的一個角正好位于下一網層六邊形的中心。重復層狀為2的是石墨2H多型，屬六方晶系，即通常所指的石墨。若重復層狀為3的則為石墨3R多型，屬三方晶系，但在天然石墨結晶中不能單獨分離出來。石墨晶體結構中，層內碳原子配位數為3，是共價金屬鍵，間距0.142納米，層與層間以分子鍵相連，間距為0.340納米。 在應用領域又將石墨分為：晶質石墨（鱗片石墨）、隱晶質石墨（土狀石墨），致密塊狀石墨，隱晶質石墨指單體石墨以μ級存在，致密塊狀石墨指斯里蘭卡賦存的塊狀晶體石墨。 世界儲量約15億噸，其中晶質石墨約5億噸。中國儲量位居世界第一，截至1996年底，全國累計探明晶質石墨礦物儲量17701萬噸，隱晶質石墨礦石儲量4493萬噸。 目前開采的主要礦區集中地有：黑龍江省：雞西、蘿北大型礦床山東省：萊西市、平度市內蒙古自治區：興和縣其他還有：湖北宜昌、四川攀枝花、內蒙豐鎮、山西大同等地。隱晶質石墨集中在：湖南州、吉林盤石、陜西屑縣等地。二、市場及應用狀況（一）2002年世界石墨產量約為國家或地區估計產量（千噸）澳大利亞6巴西47加拿大15中國250捷克25印度130馬達加斯加13墨西哥20朝鮮25挪威俄羅斯6斯里蘭卡土耳其15烏克蘭津巴布韋10（二）主要應用領域美國2002年天然石墨消耗比例為：耐火材料22%制動襯21%鑄造涂料8%潤滑劑5%其他44%（三）市場：國際上大宗用途仍是耐灰材料、鑄造、石墨碎和潤滑劑。而按品位不同用于電池、鉛筆、橡膠、防銹、顏料、阻焰劑、增碳劑和粉末冶金。鋰離子電池、柔性石墨應用在增長，堿性電池用膨脹石墨出現增長勢頭。潤滑劑用量大、市場穩定，導電塑料前景看好。新用途：包括電制冷的熱交換器，例如：計算機、軍工和能源裝備。國內市場呈上升趨勢：自2002年下半年開始，隨我國鋼鐵工業的增長，石墨用量不斷增加。2002年我國晶質石墨產量25萬噸，2003年達到28萬噸。2004年我國的鋼產量達到2.5億噸，對石墨有較大的需求。國內石墨制品仍需進口：高純超微細石墨粉進口2300t/a石墨異型碳3000t/a導電石墨涂料9000t/a柔性石墨600t/a拉絲石墨乳200t/a大直徑石墨電極φ1.0m3000t/aφ1.7m1200t/a鍛造石墨乳2500t/a熱軋無縫鋼管潤滑劑1400t/a玻纖涂料200t/a彩色顯象管石墨乳1500t/a新產品急待開發：鋰電池高純微細球狀改性石墨粉年需約500~1500t/a導電塑料年需約100000t/a四、工藝技術采礦：露天礦居多，盡晶質石墨地下開采居多。選礦：晶質石墨通過浮選法，可生產80~97%固定碳含量的石墨精礦。加工：a.提純：一般用化學方法：可提純至97~99%的固定碳含量高熱法：可提純至99.999%固定碳含量b.微粉加工：干法：采用氣流粉碎法濕法：采用超細磨或振動磨工藝c.可膨脹石墨：一般采用化學氧化法，也有采用陽離子氧化法d.柔性石墨：采用日本式的多輥滾壓或美國式的帶式碾壓法五、發展趨勢我國總體天然石墨加工技術仍較落后，追趕世界水平還有很長的路要走。發展天然石墨的碳材料，是未來石墨工業發展的必然趨勢。主要側重：電池石墨材料、柔性石墨、氟化石墨和石墨層間化合物材料、石墨的改型改性、石墨提純和雜質控制及石墨乳材料等。膨潤土一、資源及礦石特點 膨潤土是一種礦物成分以蒙脫石為主的粘土巖天然膨潤土有鈣基、鈉基、鋰基、氫基膨潤土之分。其中鈣基膨潤土占70~80%，其次為鈉基，而鋰基和氫基膨潤土很少，無論鈣基還是鈉基膨潤土，其性能都與蒙脫石含量有、關，含蒙脫石越多，其性能越優。 膨潤土具有很多優良性能，具有膨脹性、吸附性、陽離子交換性、懸浮性、分散性、粘結性、觸變性、穩定性、無毒性/。 世界膨潤土資源主要分布在中國、美國、希臘、土耳其和印度。我國膨潤土礦資源豐富，居世界之首。我國膨潤土資源分布于23個省區，礦產地400多處，探明礦山近百處，探明儲量24億噸以上（約占世界儲量的1/2）。據對已探明的部分儲量（占探明儲量的41.46%）的統計，鑄造用的膨潤土占55.72%，球團粘結劑用的膨潤土占14.95%，油脂脫色和凈化用的膨潤土占29.43%，一級品和泥漿用的膨潤土占0.19%。另一種統計是鈣質膨潤土約占80%，鈉質膨潤土約占20%。 我國膨潤土資源主要分布在廣西、新疆、內蒙、江蘇、安徽、河北、山東、湖北等省，其次是吉林、遼寧、浙江、陜西、山西省。 二、應用及市場 膨潤土應用非常廣泛，故有“萬能原料”之稱。 在鑄造業中的應用：主要用作鑄造型砂粘結劑，鈣基、鈉基膨潤土均可用，對高壓造型和鋼鑄件、精密鑄件要求熔點高，而熔性好，通常選用鈉基土，一般鑄件用鈣基土，用量約4kg/t左右鑄件。 %。 有冶金工業中的應用：主要用于生產鐵礦球團。用膨潤土作鐵礦球團的粘結劑，可節省溶劑和焦炭各10~15%，提高高爐生產能力40~50%。鈣基、鈉基土均可。 用于生產活性白土：活性白土主要用于各種動植物油、礦物油等的脫色和凈化，在肥皂、塑料、醫藥、食品、油漆、去污粉、消防干粉、釀造、放射性污水的處理等也大量使用。 用于生產有機膨潤土：此產品廣泛用于油漆行業、石墨、化妝品、潤滑脂、鑄造、鉆井泥漿等行業，作增稠劑和防沉降劑。 用作催化劑：以膨潤土為原料生產的顆粒狀催化劑廣泛用于石油工業中重整、異構、歧化、脫除稀烴和羥基化合物；還可用于粗苯、溶劑油、對工藝苯、航空煤油的脫色精制。 用于生產A型分子篩：A型分子篩可作吸附劑、干燥劑、催化劑、洗滌助劑，廣泛用于石化工業、冶金、電子、醫藥、真空技術、原子能工業、輕工業和農業等，是國民經濟建設中的一種重要材料。用于生產微粉硅酸鈉：它可用于橡膠增強劑和造紙、油漆填充劑等。用于生產膨潤土凝膠：該產品主要用于日化行業中牙膏和化妝品等生產，以改善它們的穩定性、觸變性、水分散性和增稠性。用于生產膨潤土乳化瀝青：這種乳化瀝青用于層面防水，與“三油二氈”相比，可提高工效50％，造價降低60％，節約瀝青70％。用于道路工程，可避免重復加溫，從而減輕勞動強度和減少瀝青用量10～20％。還可用于鐵、木制品的表面防腐等。用于生產建筑涂料：由于膨潤土在水中具有良好的分散、懸浮、穩定、耐水和觸變等特性，因此在水性內外墻涂料中加入適量膨潤土，可制成比一般涂料分散更均勻、更耐水，涂料膜更平整光滑均勻，綠色性，耐候性更好的涂料。用于環境保護方面：由于膨潤土具有分散性好，顆粒小，比表面大等特點，用于污水處理中，起著捕集污物和毒物的作用。在對城市、廠礦、醫院等的廢水處理中凈化速度和程度都較理想。用于生產飼料添加劑：膨潤土中含有10多種礦物元素，主要是硅、鐵、鈣、鋁、鉀、鎂、錳、鎳、鋅、銅、鈷等。這些元素大都是禽畜生長發育必需的常量和微量元素。特別是硅、錳、鈷是動物體中酶式生物活性物質的主要組成部分。在飼料中添加膨潤土可使動物精力旺盛，羽毛光潔、成活率高，抗病力強。．用于生產防水毯：膨潤土防水毯(GCL)是一種新型的土工合成材料。它由經級配過的天然鈉基膨潤土顆粒和相應的外加劑混合均勻后，經特殊的工藝及設備，靠成千上萬纖維的強度把高膨脹性的鈉基膨潤土層均勻、牢固地固定在兩層土工布之間，如此制成的膨潤土防水毯(GCL)，既具有土工材料的全部特性，又具有優異的防水防滲性能，是現代土工工程中無可替代的地下防水防滲材料。當GCL安裝于地下防水(防滲)工程后，具有長效、自密封、施工簡便、性價比高的特點。膨潤土粒子吸水膨脹(鈉基GCL可膨脹于自身體積的13～16倍)，在添加劑作用下，使其形威均勻的膠體系統，其滲透系數為10～9cm／s并充滿整個空間。在人為外力限制作用下(一側為墻體，另一側為密實的回填土)，使GCL的膨脹從無序變動有序的膨脹，持續的吸水膨脹結果使GCL層自身達到密實，從而具有防水作用。有些膨潤土顆粒在膨脹壓力作用下可進入周圍土體的裂隙及混凝土結構的裂隙中，進一步保證了防水隔離層的抗滲性能。GCL主要特性：具有優異的防水防滲性能，抗滲靜水壓可達1.0MPa以上。滲透系數1C～9cm／s，膨潤土是天然無機材料，不會發生老化反應，耐久性好，且不會對環境造成任何不和影響，屬環保材料。施工簡便且不受施工環境溫度的限制，0℃以下也可以施工，施工時必需將GCL防水毯平鋪在地上。立面或斜面施工時，用釘子和墊圈將其固定，并按要求搭接即可，容易修補；既使在防水(滲)施工結束后，如防水層發生意外破損，只要對破損的部位加以簡單的修補，就可重新獲得完美如初的防水性能，性能價格比高，用途非常廣泛，產品幅寬可達6米，長度可達40米，大大提高了施工效率。GCL應用范圍：GCL防水毯可用于市政、公路、鐵路、水利、環保及工業與民用建筑中的地下防水防滲施工，施工中可根據工程的需要單獨使用GCL防水毯，也可與其他土工材料或防水材料共同使用。市政工程：地鐵施工的防水防滲，公路路基及邊坡、凹形槽、橋梁基礎的防水(滲)；可用來改善道路性能，防止翻漿冒泥，提高路面、路基的承載力和使用壽命。環保工程：在垃圾填埋物、污水處理廠的施工中應用具有良好的防滲和加固作用。水利工程：在河道、小庫、小渠、港口、碼頭應用具有防水防滲作用，可以提高壩堤強度，減輕和避免水土流失。在工業與民用建筑中的地下防水工程中應用，可提高防水的可靠性和耐久性，加快施工進度，降低施工造價。其他：如水產養殖場、人工湖、隧道油庫、礦山及其它各種需要防水防滲的施工。膨潤土防水毯應利用天然鈉基膨潤土制備。我國東部中部地區天然鈉基土埋藏深，產量小。在西部，尤其新疆有多處大型膨潤土礦，天然鈉基土埋藏在鈣基土之上，適宜作防水毯。資源量居世界首位，估計為數十億噸。世界膨潤土的年產量約960萬噸。最大的膨潤土生產國是美國，年產約400萬噸。美國膨潤土總產量的75％供出口，主要出口加拿大與日本(約占美國出口量的50％)、南美(墨西哥、委內瑞拉、巴西)與歐洲(美國與法國)地區。歐洲市場主要由希臘的S&B公司壟斷，其絕大部分產品銷往荷蘭、法國、意大利、瑞典、德國。土耳其也生產膨潤土，其市場除本國與歐洲外，主要銷往中東各國。亞洲除中國外，印度也是一個膨潤土的主要生產國。年產膨潤土約40萬噸，其中一半供出口。主要產地古杰拉邦的卡其地區靠近港口，土質優良，頗具競爭力。我國膨潤土礦山企業約250家，其中較大的企業30家，其它為小型企業。一般小型企業L的年產量在萬噸以下，萬噸以上年產量的企業約20家，10萬噸以上的近十家。2000年膨潤土；產量為172萬噸，2001年產量為224萬噸。主要產品為膨潤土粉，酸化活性土約占年產量的20％。我國主要產地：年產10萬噸以上企業有河北宣化堰家溝、吉林公主嶺、遼寧隆化伊通河、遼寧建平沙海南洼、店上、浙江余杭平山、河南信陽、甘肅金昌膨潤土礦等。年產5萬噸以I上的企業有：浙江臨安、安吉、吉林九臺、遼寧凌源、山東安丘、高密、江蘇句容、四川三臺、湖北I鄂州、新疆和布克賽爾等膨潤土礦。 三、工藝與技術 1、鑄造土與冶金球團土 工藝流程如下： 晾曬粉碎鈉化陳化產品2、活性白土和顆粒白土工藝流程如下：膨潤土原礦水力旋流器分級配料練泥酸活化渣擠泥條洗滌干燥壓濾篩分細粉干燥磨粉顆粒白土活性白土 3、貓砂與干燥劑 工藝流程如下： 手選破碎成型制漿干燥活化篩分洗滌脫水干燥劑（或貓砂）干燥配料4、有機膨潤土 工藝流程如下： 膨潤土原礦 提純活化雜質濃縮有機復差洗滌壓濾干燥粉碎有機土產品 5、天然鈉基土防水毯 工藝流程如下： 天然鈉基膨潤土布料土木編制布（鋪底）無紡布（面層）針刺成卷成品（幅度6m，長度40~60m）四、發展趨勢 開發膨潤土的深加工產品，多品種，高附加值產品是今后的發展方向，同時形成規模化、系列化產品。碳酸鈣一、資源及原礦特點 碳酸鈣是一種重要的無機化合物。從地質學角度來看，碳酸鈣就是地球外殼的天然礦物。碳酸鈣礦床有5種類型：石灰石、方解石、大理石、白堊和冰洲石。據有關部門研究，世界碳酸巖（包括碳酸鈣和白云石）的分布面積達534萬平方公里，占地球陸地表面積的4%。中國碳酸巖分布面積為344萬平方公里，占世界的64%。 碳酸鈣分輕質碳酸鈣（PCC）和重質碳酸鈣（GCC）兩種。碳酸鈣的特性是可以人工調控色澤、粒徑、表面特性、分散度、流變性、觸變性及晶型等，而且碳酸鈣化學純度高，化學惰性強，熱穩定性好，在攝氏400度下不會分解。另外，碳酸鈣還具有吸油率低、硬度低、磨耗值小、五毒、無臭、無味、分散性好的特點。 由于上述特殊性能，碳酸鈣的應用發展較快，目前已廣泛應用于農業領域，如橡膠、塑料、造紙、涂料、油漆、電纜、制藥、化肥、飼料、食品、衛生用品、密封劑、膠粘劑、沙蟲劑和農藥載體以及除硫、水處理等環保方面。輕質碳酸鈣用途與重質碳酸鈣有重疊也有不同，主要用于造紙、塑料、人造橡膠、食品、醫藥、衛生用品等領域。近年來，因為有資料談及輕質碳酸鈣可增強某些材料的性能，所以它的使用范圍有所增加。 二、應用及市場 在造紙工業使用碳酸鈣，可使紙張亮度好、結構堅實、利書寫、摩擦度低、易排濕及易干燥等。由于世界造紙業從上世紀80年代初成功地由酸性工藝轉向堿性工藝，使填充料的使用發生了革命性的變化：碳酸鈣代替木漿和其他顏料，可改善紙張的光亮度、不透明性、空隙度、松密度等。堿基加工主要用于生產精細印刷和書寫紙張，對新聞等一些重要的紙，雖然用酸基環境生產，但也可使用碳酸鈣。目前造紙涂料配方中碳酸鈣使用量大副增加，已從5%~10%上升到30%左右。 世界由酸性轉向堿性工藝造紙在上世紀90年代中期達到高潮，以造紙生產能力計，1997年美國堿性或中性造紙工藝占造紙生產能力的80%，西歐占65%；到2000年，美國除少量特殊紙品外，95%生產能力已采用堿性或中性，歐洲也達80%。這種轉向給了碳酸鈣一個巨大的市場。 目前我國生產的造紙涂布級碳酸鈣不能滿足需求、缺口尚需進口補足。 碳酸鈣使非常重要的填充料，特別使在歐洲，以重量計，占礦物填充劑和加強劑市場的60%。碳酸鈣填充料的主要用途由增塑PVC（電纜、地板人造革等，重鈣占10~30%），硬聚氯乙烯，不飽和聚脂材料，聚丙烯和聚乙烯。 重鈣作為填料加入塑料中，不僅起到增容、增量、降低成本，還能提高加工性能、耐磨性能、拉伸強度、沖擊強度、彎曲強度、斷裂伸長率和制品熱學性能等。另外，加入重鈣，可改進塑料制品的穩定性。重鈣目前廣泛應用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和各種不飽和樹脂中，其中PVC制品是碳酸鈣最早和最大的市場，比如，在軟質聚乙烯電線、聚氯乙烯、聚氯乙烯瓦、鈣塑料材料中，占20％～50％，在聚乙烯、聚丙烯包裝材料中占10％～30％，在汽車零部件、天棚中占20％～60％。生產油漆是碳酸鈣的另一個重要用途。碳酸鈣是油漆生產中重要的填充劑，細度和顆粒分配決定了油漆的透明度。還有，碳酸鈣耐候性好，具有耐磨損、低電解液含量、陽離子穩定效應、可提高耐腐蝕性能和涂料的流變性等重要特性。碳酸鈣在水基涂料系列也非常重要，它能提高速干性能，在公路劃線方面有重要意義。另外，在油漆中使用碳酸鈣可以減少鈦白粉的用量，從經濟上考慮是有利的。這必將進一步刺激碳酸鈣在油漆、涂料中的用量增長。1、重質碳酸鈣無論是在世界上還是在中國，方解石資源均是比較豐富的，但高純及高白度的優質方解石資源并不是普遍存在的。在我國四川、安徽、遼寧、吉林等省蘊藏有優質的方解石資源。據我國地礦部門估算，在我國CaCO3含量大于98％、白度達到92％的方解石資源儲量不少于6億噸。方解石主要用于生產重質碳酸鈣。隨著加工使用技術的成熟以及應用領域的拓展，重質碳酸鈣工業在近幾年發展非常迅速。2000年我國重質碳酸鈣生產企業有160余家，產品生產能力超過300萬噸。近兩年又有所擴大。產品品種由最初的200目、325目發展到400目、600目、800目、1250目、2500目甚至達到d80～<2μm、d90≤2μm。白度>90％，最高可達96％，已基本上能滿足國內塑料、橡膠、涂料、造紙、油墨、日化、飼料等應用領域的要求。據非金屬礦工業協會碳酸鈣專委會資料，目前國內的產品結構是：60～800目細粉占88％左右；1250目以上的超細粉占總產量的12％左右：經過表面改性產品約占總產量的10％。我國重質碳酸鈣的主要應用領域是塑料、橡膠、造紙、涂料、牙膏、飼料、油墨、醫藥等。在塑料中主要應用于塑料編織袋、編織布、打包帶、塑料電極、地板、鈣塑瓦棱箱、聚氯乙烯管材、聚乙烯薄膜等；在橡膠中主要用于膠帶、膠鞋、橡膠雜品、耐磨膠管、絕緣膠布等；在涂料中主要用作建筑涂料、膩子、油性調和漆、磁性調和漆、鈣脂黑板漆、無光或亞光墻漆等；在造紙中主要用于銅版紙、涂布白紙板等的涂料和填料以及新聞紙、印刷書寫紙、字典紙、紙、卷煙紙等填料；在牙膏中用于磨擦劑和酸中和劑。據對1996年消費結構的調查，塑料是最大的消費領域，占消費總量的33％，其次是飼料、牙膏、涂料、造紙、膠拈劑、油墨、檸蒙酸、儀器、藥品等。但近兩年塑料制品工業的消費比重進一步增大，2000年已占40％左右。重質碳酸鈣在塑料中的用量，目前已達到120萬噸左右。由于降解塑料及農膜需求量的增大及塑料建材要求的提高，超細重質碳酸鈣在塑料中的消費量增大到8％左右。另外，在造紙工業中，是重質碳酸鈣消費量年增長幅度最大的領域。由于國內銅版紙和涂布白紙板產量的迅速增加，2003年國內重質碳酸鈣在造紙中的用量超過80萬噸，碳酸鈣在造紙工業中的消費比重迅速增大，目前已達10％以上。在橡膠行業中，2003年重質碳酸鈣在橡膠中的用量約12萬噸。在涂料行業中，2003年重質碳酸鈣在涂料中的用量約25萬噸。油墨和膠粘劑領域主要使用超細重質碳酸鈣，2003年用量約為5萬噸。隨著我國重質碳酸鈣加工技術及應用技術的不斷發展，相關的各工業領域對其的需求量將會不斷增長。據有關專家預測，重質碳酸鈣最大的消費領域塑料行業，2005年對重質碳酸鈣的需求量將會達到163.5萬噸，其中包裝塑料制品的用量為66萬噸，農用塑料制品的用量為47萬噸，建筑塑料制品的用量為10萬噸，工業配套塑料制品(包括家用電器、電子工業、汽車工業、通訊電纜、機械、軍工零配件等)的用量為16萬噸，日用及醫用塑料制品的用量為16.5萬噸，人造革、合成革制品以及其他塑料制品的用量為8萬噸。2005年國內塑料制品對超細重質碳酸鈣(粒徑小于10μm)的需求將達到14萬噸。2006～2010年年均增長率按10％計算2010年塑料行業重質碳酸鈣的用量將達到263.3萬噸。造紙用重質碳酸鈣是中國發展最快的造紙用無機白色礦物顏料，2005年超過90萬噸2010年達到126萬噸。在橡膠制品行業，2005年重質碳酸鈣的總用量達到15萬噸，年均增長率約8.5％，其中超細活性重質碳酸鈣約2萬噸，年均增長率約為14.9％；2010年總用量達到20萬噸，年均增長率約5.9％，其中超細活性重質碳酸鈣約3萬噸，年均增長率約為14.9％。在油漆涂料行業重質碳酸鈣的用量將以年均8％左右的速率增長，略低于同期油漆涂料的實際增長速度，2005年重質碳酸鈣在油漆涂料中的用量將達到29萬噸左右，其中超細重質碳酸鈣約4.0萬噸左右；2010年預計將達到43萬噸左右，其中超細重質碳酸鈣約6.0萬噸左右。膠粘劑和密封劑需用重質碳酸鈣2005年預計為6萬噸左右，2010年為11萬噸左右。2000年我國重質碳酸鈣的應用結構用量行業消費量（萬噸）所占比例（%）超細粉用量（萬噸）塑料100408造紙261016橡膠1041涂料2083油墨和膠粘劑5-5其它89--合計250--2005、2010年不同領域重鈣用量預測（萬噸）年份塑料造紙油漆涂料橡膠膠粘劑密封劑計2005902915620101264320112、輕質碳酸鈣 造紙用輕質碳酸鈣可以降低紙張成本，還有助于提高紙張的遮蓋率和松厚度，改進紙張的平滑度、柔軟度、光澤度、適用性等質量指標。在造紙涂料中用量約為10~15%。 塑料工業用輕質碳酸鈣祈禱體積填料作用，可較大幅度降低塑料成本，活化后的輕鈣還起到補強作用。 塑料工業和橡膠工業填加輕鈣，能改進混煉性和硫化性能，改進塑料的化學性質。提高制品的穩定性、耐熱性和硬度，改善塑料制品的加工成型性能及散光性，使塑料制品具有耐熱、耐寒、隔音、防震性能。使橡膠制品耐磨、耐撕裂和提高抗張強度。塑料、橡膠、塑膠行業用量約為5~30%。 在涂料中，可部分取代鈦白粉，減少鈦白粉用量10~15%，使涂料具有良好的減光性能，改善涂料的遮蓋性。在油漆中使用，改進顏料的空隙與折光性能。 由于，我國的造紙技術發展較快，使用磨耗值低的輕鈣，可使紙機速度從目前的1500m/min提高到2000m/min，同時輕鈣表面電荷電熱高，有利于顆粒在紙頁中的分布。堿性造紙工藝在我國的推廣，為輕鈣與重鈣提供了廣闊的市場。預計2006年國內需要超細輕鈣將達100萬噸。 三、工藝與技術 一般原則工藝流程如下： 主要工藝：輕鈣（PCC）：碳化工藝與參數；活化工藝機活化劑。重鈣（GCC）：分散工藝與分散劑；超細工藝與參數；活化工藝與活化劑。 四、發展趨勢 國我碳酸鈣生產技術，著重于納米“輕鈣”的研發；高濃度分散體研磨“輕鈣”技術；耐酸性碳酸鈣技術，用于新聞紙荷酸性造紙流水線；陽離子化碳酸鈣技術，用于高填加量超壓線工藝；復合碳酸鈣技術，應用納米無機鹽或TiO2、SiO2等在碳酸鈣表面包覆，代替昂貴的TiO2和煅燒高嶺土。還有用“輕鈣”包覆“重鈣”表面，提高制成紙張的透氣性，不透明度和印刷適性；改性的“重鈣”填加新聞紙，彌補單一使用“重鈣”使紙張“暗化”的不足；碳酸鈣與其他礦物顏料復配技術，將兩種以上的方解石混配或“重鈣”與“輕鈣”混配，使性能上互相取長補短。也有將“重鈣”、滑石粉、煅燒高嶺土混配作高品質填料或高速紙機涂料。再一種是將硅灰石、白云石、沸石、伊利石、葉臘石、低檔水洗高嶺土等與方解石混配，生產“重鈣”，用于低檔紙張填料或涂料。 國內碳酸鈣工業近年來葉相繼研發和應用納米技術，在克服團聚等方面取得進展；“重鈣”設備大型化，技術上有突破；臥式超細磨研制有所進展；碳酸鈣改性技術和工藝裝備研制向高效、連續、大型發展。流程圖：石英 石英是自然界由SiO2單獨形成的最常見的礦物，包括三方晶系的低溫石英（α石英）和六方晶系的高溫石英（β3。其晶體中常有固體、液體和氣體包裹體。 石英砂是石英碎屑超過95%的固結砂質巖石；石英巖在巖石學中指由石英砂或硅質巖經變質作用形成的一種變質巖，其石英含量大于85%；脈石英是與花崗巖等有關的巖漿熱液礦脈；石英砂是一種礦產品的名稱，包括的品質較多。 世界硅質原料礦產資源儲量豐富，大多為石英砂礦。 我國是石英資源豐富的國家之一。富含石英巖和石英砂巖的變質巖和沉積巖分布廣泛，東部漫長的海岸線分布有作為硅山物質的來源。全國已探明儲量的礦產地192處，截至1996年底，總計探明B+C+D級儲量399694萬噸。其中：石英砂巖61010萬噸，石英巖225934萬噸，脈石英4037萬噸，石英砂108713萬噸。 主要應用領域有：玻璃、耐火材料、機械鑄造、石油、陶瓷、化工、環保等領域。粉適應還可以用于水泥、玻璃拋光、耐火混凝土、涂料、顏料、搪瓷、油漆、塑料、橡膠等填料。 價值較高的產品有： （1）硅微粉：用于分立器件和集成電路封裝硅微粉，“十五”年均用量3.5~4萬噸。 （2）石英玻璃管：國內外需求量10萬t/a，以10%遞增。 （3）人造壓電晶體：是晶體元件原料。 （4）石英玻璃原料：國內近百條生產線，年需求原料近1萬噸。 國際石英加工著名研發機構：美國尤尼明公司。生產的IOTA高純度石英砂聞名于世。其標準料純度99.998%SiO2，IOTA-4純度99.999%，IOTA-6純度99.992%，IOTA-8純度99.9992%。其中-6與-8的K、Li、Na雜質成分控制不同。-8用于更大尺寸硅片生產。 國內99.995%以上純度的石英主要從美國和日本進口。北京塞諾硅業，經3年多努力研發出純度99.9998%的硅質原料。 球型硅微粉用于集成電路，也是國內尚未生產的產品，仍然依賴進口。 IOTA標準產品號K（ppm）Na（ppm）Li（ppm）IOTA標準級IOTA-4IOTA-6IOTA-8Cr、Fe、Mn、Ni、Zn等過渡金屬總量（ppm）IOTA標準級IOTA-4IOTA-6IOTA-8硼含量（ppm）IOTA標準級IOTA-4IOTA-6IOTA-8 提純工藝：選礦提純用浮選法 高純度石英提純用化學法：用鹽酸、硫酸、硝酸和氫氟酸溶解和浸出硅質原料種的有害雜質。特殊用途石英提純要經過煅燒、脫氧等工藝。凹凸棒石粘土一、資源及礦石特點： 凹凸棒石粘土是層鏈狀分子結構的含水鎂鋁酸鹽礦物，化學分子式為(OH2)4(Mg,Al,Fe)5(OH)2Si8O20·4H20，是一種稀缺的沉積型粘土礦物。凹凸棒石粘土含凹凸棒土70～80％，蒙脫石、海泡石等粘土10～15％，石英石4～8％，方解石或白云石1～5％，經熱活化、酸或堿活化和有機活化等處理后得到含量達85～90％的凹凸棒石粘土產品，分成膠質級和吸附級兩大類。凹凸棒石粘土晶體纖維細長，內部孔道多，表面溝槽多，外表面和內表面均發達，故有較好的吸附性。凹凸棒石粘土礦物屬世界上儲量較少的非金屬粘土礦物。目前，僅在美國、俄羅斯、塞內加爾、西班牙、澳大利亞、南非、印度、土耳其、法國有發現。據統計，世界已探明儲量約4000萬噸左右(不包括中國)。國外儲量最大的國家為美國，估計占到國外總儲量的80～90％。國內凹凸棒石粘土主要儲量在安徽明光和江蘇盱眙，礦床分布在兩縣交界地帶。遠景儲量2～3億噸凹凸棒石粘土，明光已經探明證實的儲量達1000余萬噸。主要礦物成分為凹凸棒石粘土，其次為蒙脫石和少量水云母。目前國內凹凸棒石粘土的生產廠家有明美礦物、大地凹凸棒、大地凹凸棒飼料、上海新港凹凸棒粘土廠。我國生產情況為江蘇盱眙加工能力8萬噸／年，安徽明光加工能力10萬噸／年。二、應用及市場我國凹凸棒石粘土開發比美國、西歐等國家較晚，二十世紀90年代以前全國凹凸棒石粘土總產量不過1萬t，主要生產技術含量低的外墻涂料，復合肥料及飼料添加劑、鉆井泥漿等初級產品。上個世紀90年代以后凹凸棒石粘土進入市場成長期，這一時期的凹凸棒石粘土開發應用領域有較大拓展。借鑒國外實例，國內科研院所相繼做了大量的科研工作，一些生產廠家投入資金進行產品研發，市場上出現了一些利用凹凸棒石粘土為原料生產的具有較高附加值的產品，如優質高粘劑、抗鹽粘土、高效脫色劑、高效吸附劑及干燥劑，沉淀白炭黑、石油催化裂化劑等。我國凹凸棒石粘土產品的應用領域主要是食用油脂和石化脫色劑、飼料添加劑、分子篩干燥劑、農藥載體、肥料粘結劑和建材。近年世界凹凸棒石粘土市場需求量約為300萬噸，亞洲市場40萬噸(其中東南亞需要高粘劑10萬噸)。商品凹凸棒石粘土分為兩大類：膠體級與吸附級，美國有100多種不同的品級，每個級別都有不同性質以適應最終的用途。世界凹凸棒石粘土需求量國家與地區需求量（萬噸/年）美國及北美120歐洲100亞洲（不含中國）40其他40合計300美國凹凸棒石粘土的應用領域應用領域比例（%）國內粘結劑鉆井泥漿肥料石油及油脂凈化、脫色石油及油脂吸附油漆農藥貓砂其他小計出口鉆井泥漿石油和油脂吸附農藥貓砂其他小計在我國對凹凸棒石粘土的需求同樣呈上升趨勢，有關行業需求預測情況如下：(1)飼料行業作為顆粒飼料粘結劑、混合飼料添加劑、混合飼料載體等，利用凹凸棒石粘土，不僅可以節約糧食，降低成本，而且有利于飼料轉化，提高禽、豬生長。目前全國飼料產量為7500萬噸左右，為世界第二，應用礦物添加劑總量約為350萬噸左右，其中凹凸棒石粘土需要量不少于50萬噸。(2)建材行業凹凸棒石粘土可應用在建筑涂料、乳膠、墻板材料，每年需要量約5.O萬噸左右；三夾板、五夾板、地板粘結劑正在推廣，全年需要量約5.0萬噸。(3)石油行業凹凸棒石粘土經特殊加工后作為鉆井泥漿主要材料，可廣泛應用于海洋鉆井、內陸鉆井、深鉆井等。我國一直從國外進口鉆井泥漿，全國需求量10萬噸。按到岸價2400元／噸計算，若以國內產品替代進口，不僅可以節約外匯，而且可以大大提高企業效益。(4)用于脫色、除臭和環保方面經特殊加工的活性凹凸棒石粘土可取代昂貴的活性炭，作食油的脫色、液體糖的脫色；可作為污水凈化劑和動物窩墊料。前景廣闊，每年至少需要10萬噸左右。(5)分子篩和催化劑行業凹凸棒石的選擇吸附能力與它所具有嚴密的尺寸孔道(橫向斷面O.37×O.6納米)使小的分子無阻礙通過，而對大分子吸附在粒子表面。這種選擇吸附作用使凹凸棒石粘土可以作分子篩。還可以作催化劑的載體。每年需要約5.0萬噸。(6)干燥劑經精加工制得的干燥劑，其吸濕速度、吸濕率均優于細孔硅膠，凹凸棒石粘土比合成沸石更優越，吸附水達其本身重量64％，而沸石最多達35％。若在全國推廣至少需要1.0萬噸。(7)防護放射性污染凹凸棒石粘土是放射性廢料的優良載體可以做防化兵和化工廠使用的防毒面具。(8)農牧業和化肥領域用凹凸棒石粘土可以制作農藥載體、除草劑載體、液態化肥懸浮液的穩定劑、肥料造粒等。在制取液態肥料時，凹凸棒石粘土作為懸浮劑和穩定劑的添加劑，一般添加2％。我國每年這方面應用達20萬噸。(9)貓砂(禽畜圈墊土)禽畜圈墊土，用以排除家養寵物的糞便及異味，保持家居環境衛生，一些現代化養殖場還用來鋪墊飼養的禽畜圈舍，以改善衛生條件，減少禽畜疾病，提高其出欄率。墊土原料一種是凹凸棒石粘土，一種為膨潤土。凹凸棒石粘土除異味效果好，不易散解，但吸水后不結塊；而膨潤土吸水快、結團性好，但除異味效果差，因此將凹凸棒石粘土與膨潤土按1：1比例混合生產的墊土性能最優。西方國家每年消費量都在數十萬噸，因此無論國內還是國外禽畜圈墊土市場都將越來越大。三、工藝與技術凹凸棒石粘土主要指標高粘級主要指標粘度≥3000粘度≥3000粘度≥2500粘度≥2200粘度<2200有機凹凸棒石粘土API抗鹽堆土粒度325目粒度—15μm粒度325目粒度200目粒度200目分子篩、建材粘結劑醫藥、化妝品、個人護理用品液體肥料懸浮劑液體肥料懸浮劑橡膠、高檔涂料填料油漆、涂料增稠劑鉆井泥漿材料吸附級主要指標脫色力≥220脫色力>200顆粒活性白土環保治理材料粒狀粒狀干燥劑、植物油脫色干燥劑、貓砂航空燃油精煉水污染治理一般工藝流程如下：礦石手選晾曬破碎磨粉制漿活化分級煅燒擠壓分選篩分尾礦（飼料添加劑、農藥載體）剝片吸附級造粒制漿尾礦（飼料添加劑、農藥載體）脫水干燥改性擠壓顆粒土干燥覆蓋磨粉壓濾膠體級干燥碾磨有機土（環保材料）四、發展趨勢利用凹凸棒石粘土為原料生產高附加值產品，提高凹凸棒石粘土的開發利用價值。將成為今后凹凸棒石粘土開發應用的發展方向。如合成洗滌助劑、空氣凈化器、吸附劑、5A分子篩、高級吸附劑、化妝品級產品。石膏一、我國石膏礦資源狀況1、我國石膏礦企業總體概況我國石膏生產礦山有500余家，2004年產量達2952.60萬噸，較2003年增加120萬噸，增幅4％。山東、山西、湖南、湖北和江蘇5省是石膏產量大省，占全國產量75％，江西、內蒙古和河北產量增長最快，同比增長分別為160％、143％和40％。2004年石膏產銷兩旺，價格平均漲幅為10～20％。2004年我國各省區石膏產量單位：萬噸序號省(區)產量序號省(區)產量1山東74013四川902山西59014云南303湖南34015遼寧504湖北33016吉林45江蘇25017新疆186安徽5018內蒙737江西8519寧夏208廣東9020甘肅409廣西4021青海1010河北12022陜西2011河南1023臺灣12重慶20全國總計注：北京、天津、上海、福建、黑龍江未開采，貴州、海南、西藏不詳。就山東為例：有石膏礦山60余家2003年實際產量超過800萬噸，生產能力達到1200萬噸。大汶口礦區：已建成30萬噸礦井4座，正在基建和籌建的還有4座，設計能力都大于20萬噸。臨沂平邑礦區：歷史上曾有30家石膏礦山，現正常生產的有14家，其中平邑石膏礦實際產量30萬噸，其他約為10～20萬噸。棗莊嶧城礦區：橫跨山東、江蘇兩省的邳州市、嶧城區、臺兒區、臨沂和蒼山縣。現有生產礦山40余家，單產能力10～20萬噸。2、資源類型和礦床類型2.1資源類型·按石膏與硬石膏礦物的含量分為石膏和硬石膏兩大類石膏為二水硫酸鈣(Ca[SO4]·2H20)，又稱二水石膏、水石膏或軟石膏。理論成分CaO32.6％、S0346.5％、H2020.9％。硬石膏為無水硫酸鈣(Ca[SO4])理論成分CaO41.2％、S0358.8％。兩類石膏常伴生產出，在一定地質作用下可互相轉化。·按石膏為結晶形態、結構及物質成分又分為14個亞類：纖維石膏巨一偉晶石膏石膏泥質(粘土質)石膏碳酸鹽質石膏硬石膏-石膏泥質(粘土質)硬石膏-石膏碳酸鹽質石膏-石膏石膏-硬石膏泥質(粘土質)石膏-硬石膏碳酸鹽質石膏-硬石膏硬石膏泥質(粘土質)硬石膏碳酸鹽質硬石膏2.2礦床類型·沉積石膏礦床