煤系高岭土

煤系高岭土资源主要分布在内蒙古陕西山西等地，储量巨大，已探明的地质储量为亿吨，预测可靠储量为亿吨；我国煤矸石利用率仅达%～%。煤系煅烧高岭土加工技术出现在上世纪年代，随着资源综合利用及循环经济鼓励政策的出台及煤矸石加工技术的日益成熟，在近几年达到了大规模的推广。

与水洗土的区别自然产出的高岭土矿石，根据其质量可塑性和砂质(石英长石云母等矿物粒径微米)的含量，可划分为煤系高岭土软质高岭土和砂质高岭土三种类型。我国的水洗土资源比较紧张，主要分布在广东广西江西一带，而且产品的品位也较巴西美国的高岭土差；而我国的煤系高岭土储量居世界首位，原矿的品位比较高。煤系高岭土以其较高的纯度，煅烧白度高，广泛应用于造纸涂料中，特别是高档铜版纸和中高档涂料，产品的附加值比较高。应用领域公司生产的产品是一种中高档颜填料，以其独特的性能广泛应用于造纸涂料塑料橡胶等各个领域。由于煅烧高岭土的多孔膨体结构和高白度的特性，可增加涂料纸涂层空隙体积和松厚度，减少压光时的亮度和不透明度的损失，从而提高其纤维覆盖不透明度弹性以及轮转凹印的印刷适应性抗起泡性；改善油墨吸收性透印性和减少印刷斑点倾向，提高胶印中的保真度。

在涂料应用中，用作功能性填料或白色颜料，煤系高岭土适用于各种涂料的使用，从底漆到面漆，任何固含量任何厚度和任何光泽的涂层。用高岭土作涂料工业的添加剂，其作用不断体现，优质煅烧高岭土可以大大提高涂料产品的耐候性，耐化学药品腐蚀性。普通的改性高岭土一般都能起到半补强以上的效果，并有利于分散和交联；硫化效率也有明显的改善，对其加工性能也有一定的提高，且可增大填充量，有利于降低成本。通过特殊方法处理后的煅烧高岭土大大提高比表面积，然后再进行表面处理，可以提高其在橡胶中的补强效果，在某些方面甚至可以达到气相白碳黑或沉降白碳黑的效果。李宝智，刘伯元等的研究结果表明，经过改性的煅烧高岭土用在PE农膜中，可以起到阻隔红外线的作用，其效果要好于其煤系高岭土非矿材料。

随着我国经济的高速发展，高空架设电缆将逐步转入地下，这需要有大量高绝缘性能的电缆，为煅烧高岭土提供了更为广阔的市场空间。因而，高岭土假烧工艺的制定，取决于产品的用途，也取决于高岭土原料的特征，如除杂增白活化及莫来石化等目的，如非煤系高岭土和煤系高岭岩的锻烧等。℃以下锻烧成的高岭土，有较好的油吸收值和大的比表面积，并具有良好的复盖率和不透明性，可用于油漆添加剂填料或颜料。在生产的过程中我们已经掌握了较为成热的操作工艺，更多解释煤系高岭土煤系高岭土为原料的工业规模的煅烧高岭土生产起步于世纪年代，而白度大于%细度-m成分的含量大于%的双产品的规模化生产在998年前后才开始，0年我国煅烧高岭土产量达到3万t，经过十几年的努力，我国煅烧高岭土工业已经初具规模。

目前，中国生产煅烧高岭土的企业有近家，总生产能力达万t，生产企业建厂投资多的上亿元，少则万元左右，多数厂家年产量在数百吨或几千吨，主要以生产中低档产品为主。

目前，设计能力在万t以上的企业有2家，在建和扩建的万吨级企业有家，主要分布在山西内蒙陕西河南山东安徽等省。生产高档煅烧土的有山西金洋内蒙古三保；生产中档高岭土的有代县喜迪阳泉精锐郑州金源；生产低档煅烧土的有大同银河河南巩义等。用废碱和劣质高岭土合成A分子筛，该方法既节省了原料成本，又减少了污染，在环保和经济效益方面都有十分重要的意义。有机改性的高岭土，其比表面积增大，对污染物的吸附迁移和降解有良好效果，目前国内有机改性高岭土的开发利用煤系高岭土还处于起步阶段，有机改性高岭土作为选择吸附剂具有相当大的工业应用前景。

煤系高岭土因其独特的物理性能在造纸橡胶电缆塑料医药中的应用效果非常好，现在这部分市场主要由进口煅烧高岭土占据，国产煅烧土也有部分在电缆行业得到了应用。中国煤系高岭土加工利用现状与发展唐靖炎，蔡建，张韬（苏州中材非金属矿工业设计研究院，江苏苏州25004）（中图分类号P6.232，TD文献标识码：A文章编号007-增刊--）（原载于“中国非金属矿工业导刊”年增刊，总第期：第-3页）摘要：本文综述了中国煤系高岭土资源状况生产消费现状主要应用领域深加工技术与装备的现状，分析展望了煤系高岭土未来技术产品的发展方向与目标市场的需求。

关键词：煤系高岭土；煅烧高岭土；加工利用现状；发展前景中国以独特而丰富的煤系高岭土资源著称于世，以煤系高岭土为原料经过煅烧等深加工工艺处理的煅烧高岭土产品以其散射力强油墨吸附性能好活性和白度高电绝缘性能和热稳定性能好孔隙率和遮盖率高容重小等优点而在造纸建筑涂料陶瓷和日用化工等行业广泛应用，近年随着我国经济和工业的高速发展，对高岭土产品的需求越来越大，我国煤系高岭土的开发利用技术和生产应用的规模也随之迅速发展起来。资源现状中国是世界煤炭资源大国，在分布广厚度大的含煤岩系中，蕴藏有大量可供顺便开采综合利用的共伴生矿产——煤系高岭土，煤系高岭土是中国特有独具特色有广阔利用前景的重要的非金属矿产资源。

我国煤系高岭土在地质时代上从晚古生代到新生代各主要聚煤期的煤系中均有煤系高岭土的分布，而以晚古生代石炭-二叠系煤系中分布最广厚度大质量好储量可观开发应用价值大。目前，在我国东北西北西南一些较大的矿区已经在对该地区的煤系高岭土资源进行开发利用，如：大同朔州内蒙淮北秀山等地，有的矿区已形成可观的开发规模和经济效益。我国优质高岭土资源储量亿吨，居世界储量的%，位于世界第位，但上述的高岭土资源储量主要以水洗高岭土为主。

我国的煤系高岭土估计储量在亿吨左右，其中探明储量为亿吨，其中包含煤炭生产和加工过程中排弃的煤矸石中的高岭岩中的含量%以上的煤系高岭土。

因煤炭开采而排弃的煤矸石累计有多亿吨，占地亿万顷，是我国目前排放量的工业固体废弃物，这部分煤矸石中约%为极具开发利用价值的煤系高岭土。中国的高岭土资源分为硬质高岭土软质高岭土砂质高岭土三种原料类型和热液蚀变型风化残积型风化淋积型河湖海湾沉积型含煤建造沉积型等成因类型。全国共有高岭土矿点多处，其中多处作过地质工作，探明储量超过亿吨（煤系高岭土亿吨，非煤系高岭土亿吨），其分布为广东亿吨，福建亿吨，江西亿吨，湖南亿吨，江苏亿吨，东部西部中部所占比例分别为25.%46%和%。加工技术现状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，目前国内生产煅烧高岭土的原料主要指标要求为：高岭石含量在%以上FeO含量不超过%。苏州中材非金属矿工业设计研究院暨国家非金属矿深加工工程技术研究中心致力于煤系高岭土煅烧新技术新工艺新设备的研究开发和技术辐射，推动我国煅烧高岭土行业的发展。通过国家“八五”“九五”科技攻关项目以及年度国家科技部专项研究开发项目——高岭土剥片分级技术不同类型煤系高岭土煅烧技术与工艺流程的研究煤系高岭土专用设备的研究煤系高岭土增白煅烧新工艺综合除杂技术强化气氛动态煅烧技术高浓度超细粉碎技术的研究形成了先进的成套的煤系高岭土加工工艺技术，通过工艺技术发展的带动研制了煤系高岭土加工过程中的关键设备，如高浓度湿法超细粉碎设备间接加热或直接加热动态煅烧纯化设备，并开发出了能在多个行业应用的系列化煅烧高岭土产品。与传统工艺流程相比，新工艺流程具有以下一些特点：普通工艺流程对原料质量的要求较高，一般要求原料的FeO≤%；TiO≤%，限制了铁钛含量高（FeO≥%；TiO≥%）的煤系高岭土原料的利用。综合除杂提纯技术：根据煤系高岭土与杂质矿物磁性活性和密度的不同，针对煤系高岭土加工的特点，分别采用磁选重选化学等方法除去煤系高岭土原矿中的含铁含钛杂质矿物，研究开发出煤系高岭土除杂提纯新加工技术。

利用煤系高岭土无磁性，部分含铁含钛杂质矿物如磁铁矿钛铁矿菱铁矿等有磁性的特点，采用磁选可以除掉部分含铁含钛杂质矿物；煤系高岭土的密度为g/cm左右，含铁含钛杂质矿物的密度为.4-.8g/cm，利用两者间的密度差，在一定浓度和充分分散的条件下，实现重选分离，除去部分含铁含钛杂质矿物；化学除杂法则是采用氧化-煤系高岭土还原漂白方法除去部分铁杂质。高浓度湿法超细粉碎技术：该技术采用我院暨国家非金属矿深加工工程技术研究中心研究开发的高岭土降粘技术，通过高强度机械剪切和添加无机有机混合分散剂，进行高浓度制浆高浓度超细粉碎，浓度可达%，比普通技术提高%，大大提高了磨剥设备的工作效率，降低了吨产品生产成本（约%）。该技术突破传统干燥方式（单一的加热干燥方式），集粉碎与干燥两大功能为一体，在产品干燥过程中不断将干块料粉碎，一次作业可获得水份含量低于%的粉体，热效率可达%，比其他干燥技术的热效率提高%左右。

强化气氛动态煅烧技术：煅烧是获取高白度高质量煅烧煤系高岭土产品的关键作业之原料质量煅烧温度煅烧时间煅烧气氛是影响煅烧产品白度的主要因素，其中尤以煅烧气氛控制最为重要。传统工艺技术一般采用氧化或煤系高岭土还原气氛静态煅烧，对原料的铁钛含量要求严格（FeO≤%；TiO≤%），难以加工处理铁钛含量较高的原料，且产品在堆放一段时间后会返黄。氧化气氛煅烧技术原理是：在煅烧过程中与煤系高岭土伴生的碳质和有机质经氧化反应生成CO和CO逸出，煅烧产品白度一般可提高至%以上，但同时铁钛物质在一般情况下也发生氧化反应生成FeOFeOTiO（分别呈黑色砖红色和黄色），影响产品白度；煤系高岭土还原气氛煅烧则是通过添加煅烧助剂（如氯化物），控制三价铁的含量来提高产品白度指标，但该类煅烧助剂对设备会产生腐蚀作用，影响煅烧设备的使用寿命。

针对以上问题，该技术对煤系高岭土煅烧技术进行了系统研究，研究开发出先进的强化气氛动态煅烧技术，可确保煅烧产品白度大于%，甚至高达%。强化气氛动态煅烧技术采用回转煅烧窑，通过添加一种或几种煅烧助剂（该助剂对煅烧设备无任何腐蚀作用），来控制煅烧气氛如氧浓度，一氧化碳浓度二氧化碳浓度以及其他一些物质组分的浓度，调节上述各组分在煅烧气氛中的比例，在一定的温度和压力条件下，使物料中的活性铁与气氛中的某些组分如一氧化碳生成稳定的羰基络合物——五羰基铁。这种特殊络合物很稳定，在-氧化气氛条件下对用强化气氛动态煅烧法获得的高白度煅烧高岭土产品煅烧-小时，产品仍为白色，并不变红。所以，采用该技术生产出的煅烧高岭土产品，在常温下使用或使在腐蚀性较强的涂料中使用仍能保持稳定而不显色。强化气氛动态煅烧技术是通过调节和控制煅烧气氛，促使原料中的铁在煅烧过程中生成铁的羰基络合物而不显色，从而保证获得高白度的煅烧高岭土产品。表：不同煅烧技术生产的高岭土产品白度采用先进的加工设备：该技术中采用了我院暨国家非金属矿深加工工程技术研究中心研制开发的BP系列磨剥机高压压滤机QGS强力粉碎干燥机打散机回转煅烧窑等。

高效磨剥机在BP-型的基础上进行了提高，研制出BP-型BP-型BP-型系列磨剥机，除了在容积上进行扩大，煤系高岭土还对搅拌叶轮和筒体进行了改进，叶轮改为偏心轮，可以产生不等速紊流，增强剪切作用，提高磨剥效率，降低能耗%左右，BP-型磨剥机与BP-型磨剥机主要功能比较参见表。表：不同型号磨剥机性能对比高压压滤机的进浆压力可达-MPa，滤饼水份低达8%-%，大大提高了压滤工作效率，也减轻了干燥作业的负荷。QGS系列多功能强力粉碎干燥机集干燥和粉碎于一体，是一种高效节能干燥设备，热效率可达%，比其他干燥设备的热效率提高%左右。

煤系高岭土经高温煅烧后会产生烧结团聚现象，解聚的作用是将煅烧过程中形成的部分大颗粒打散，使煅烧产品恢复超细粉状。

我院暨中心在对国外软质高岭土煅烧产品加工用打散机进行了消化吸收的基础上，针对我国煤系高岭土煅烧产品的特点，对打散机的转子传动装置等进行了改进，开发出煤系高岭土煅烧产品解聚设备，目前，该设备除了应用于煤系高岭土加工，煤系高岭土还应用于软质高岭土碳酸钙农药化肥等产品的打散和解聚。为实施煤系高岭土动态煅烧及强化煅烧气氛的调节，我院暨中心通过引进英国煅烧垃圾用回转窑炉，并对其进行改进（如传动装置，煅烧喷嘴等），使其成为煤系高岭土煅烧用专用设备。该设备具有以下特点：动态煅烧，可保证产品质量；可以控制煅烧气氛，满足工艺要求；连续生产，处理量大；热效率高能源低；操作简单，易于控制等。生产现状我国工业规模的以煤系高岭岩为原料的煅烧高岭土的生产起步于世纪年代，而白度大于%μm含量大于%的双产品的规模化生产在年前后才开始，04年我国煅烧高岭土产量达到万吨，经过十几年的努力，我国煅烧高岭土工业已经初具规模。

目前，中国生产煅烧高岭土的厂家有近家，总生产能力达万吨，这些生产厂家建厂投资有多有少，多的上亿元，少的万元左右，多数厂家年产量从几百吨至几千吨，主要以生产中低档产品为主，设计能力在万吨以上的企业有2家，在建和扩建万吨级企业有家，主要分布在山西内蒙陕西河南山东安徽等省。生产高档煅烧土的有山西金洋山西安格大同银宇内蒙三保淮北金岩等；生产中档高岭土的有代县喜迪大同同心阳泉精锐郑州金源（表）。

煅烧高岭土主要消费市场是涂料造纸橡胶和塑料陶瓷等，其中油漆涂料造纸是我国优质煅烧高岭土最主要的领域，分别占国内超细高白度优质高岭土消费量的%和%左右。年国内煅烧高岭土在油漆造纸橡胶塑料中的消费量为万吨，其中油漆涂料消费量是万吨，涂布纸等消费量是万吨，橡胶电瓷塑料万吨。

国内市场价格，高岭土原矿每吨销售价元，产品：电瓷产品元/吨，造纸产品元/吨，涂料元/吨，一般煅烧土元/吨，目煅烧土元/吨，双煅烧土元/吨。煅烧高岭土因其独特的物理性能在造纸橡胶电缆塑料医药中的应用效果非常好，现在这部分市场主要由进口煅烧高岭土占据，国产煅烧土也有部分在电缆行业得到了应用。