Question

中国高岭土开发利用与技术发展

Answer 1

——兼述我国茂名大型高岭土基地的生产和加工技术

蔡建

（苏州中材非金属矿工业设计研究院，江苏苏州 215004）

摘要 本文叙述中国高岭土工业发展历史。 以茂名高岭土生产为例，着重阐述了中国高岭土目前的开发和现状，包括资源、生产加工、技术特点、产品应用。比较世界高岭土工业技术，分析了中国高岭土加工技术及开发利用的发展方向。

关键词 高岭土；开发利用；技术发展。

作者简介：蔡建，教授级高工，苏州中材非金属矿工业设计研究院副院长。电话：13806219775。E-mail：fkycj@163.com。

一、引言

高岭土是一种非常重要、用途十分广泛的非金属矿产，由于它具有可塑性、黏结性、分散性、耐火性、绝缘性和化学稳定性等多种工艺性能，因此它广泛应用于造纸、陶瓷、塑料、橡胶、化工、电子、涂料、油漆、耐火材料、军工、医药、化妆品、农药等几十个行业中。

20世纪80年代中期，中国地质工作者在科研、生产等相关部门的配合下，先后在福建龙岩和广东茂名发现了大型高岭土矿床，为中国造纸、塑料、建材等工业发展提供了资源保障。茂名高岭土已被确认为国内目前高档造纸用高岭土的重要生产基地，同时也推动了高岭土工业的全面发展。

中国造纸工业在“八五”、“九五”期间迅猛发展，先后引进了多条刮刀涂布机，刀速提高到600 m/min、800 m/min，甚至1200 m/min；相应对高岭土提出了较高的质量要求，包括细度、白度、黏浓度、磨耗值等。通过高岭土行业与各应用行业的科研人员共同努力、技术攻关，中国高岭土技术得到了全面发展，包括提纯、超细、改性等某些技术达到了世界水平。

二、高岭土工业的现状

（一）高岭土储量

中国现已探明的高岭土地质储量14.32×10⁸t，其中广东4.18×10⁸t，福建1.59×10⁸t，广西1.0×10⁸t，江西1.09×10⁸t，湖南0.80×10⁸t，江苏0.54×10⁸t；另有煤系高岭土16.7×10⁸t，主要分布在内蒙古、山西、山东、安徽、辽宁、陕西等省区。茂名高岭土资源主要分布在上垌、霞池、山阁、飞鼠岭一带，约40～60km²范围，已探明储量达2.8×10⁸t，远景储量约8×10⁸t。矿床类型为沉积风化型，矿体赋存于上新世老虎岭组和中新世黄牛岭组岩层中。矿石自然类型有砾质高岭土、砾状砂质高岭土、砂质高岭土等，工业类型主要为砂质高岭土。

（二）高岭土生产企业

目前中国县级以上高岭土企业100余家，乡镇企业达700多家。原矿生产能力超过300×10⁴t，加工能力超过70×10⁴t。生产规模10×10⁴t以上的有中国高岭土公司、茂名高岭科技有限公司、福建龙岩高岭土公司、兖矿北海高岭土公司、茂名石化矿业公司等。茂名地区高岭土总产量约38×10⁴t/a，其造纸刮刀级高岭土产量占全国总产量的80%。

（三）高岭土生产工艺

目前中国高岭土生产工艺比较典型的是：原矿经过除砂、粗选、精选，得到选矿精矿；再用卧式螺旋离心机对精矿进行分级精选、化学漂白或高梯度除铁；加工后产品用蝶式分离机进行预先脱水，再用压滤机脱水；最后经干燥塔进行干燥，成品包装计量。以茂名高岭科技有限公司为代表，具体介绍其工艺如下。

茂名高岭土是高有序度的假六边形片状结晶、粒度细、白度高、黏度低的物质，已被确认为国内目前高档造纸用高岭土的重要原料。高岭土矿在水枪的高压冲击下碎散，砂浆用泵送入螺旋分级机除砂，再用水力旋流器分选。选矿段数根据原矿性质而定，一般为2～4段。分选后的粗精矿经卧螺离心分级机，分出涂料级和填料级产品。涂料级产品，经漂白、磁选、压滤、干燥、包装后出厂；填料级产品，经压滤、包装后出厂。其选矿工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

茂名地区高岭土产品质量，见表1。

表1 产品质量

1.螺旋分级机除砂

茂名高岭土原矿中石英、长石粒度较粗，一般大于325 目；而高岭土粒度较细，主要富集在-2μm中。另外，从原矿粒度分析可知：＋40μm的含量高，占80.01%；细粒级含量次之，-2μm的占12.97%；而中粒级范围宽，含量却很少，40～2μm的占7.02%。所以，借助大处理量的分级设备（螺旋分级机）进行粗选，甩掉大量粗尾，而用水力旋流器进行最终粒级把关。目前，国内一般高岭土选厂都只采用水力旋流器分级，这样处理量小，且因需配高压给浆泵而动力消耗大。采用螺旋分级机除砂，突破了现有高岭土生产工艺的模式，把我国高岭土选矿粗选规模从单机年产量（1～2）×10⁴t，提高到单机20×10⁴t。

2.卧螺离心分级

精选工艺采用了卧螺离心分级技术，使产品细度达到-2μm 90%以上，分级效率80%以上。特别是配置了变频调速，可根据不同的物料调整工艺参数（如分离因素），保持产品质量的稳定，使得高岭土分级技术达到当时世界水平。

目前，国内高岭土选厂大多采用水力旋流器精选分级，在自控尚未实现的情况下，受流量、压力变化的影响，产品质量难于稳定在-2μm 90%以上，分级效率也不高，且年产万吨以上规模的选厂，车间配置占地面积过大。

3.广泛推广漂白-除铁技术

根据铁、钛物相分析，高岭土中铁的赋存状态为矿物铁和晶格铁两种，相当部分为矿物铁，特别是地表铁质淋滤污染情况；所以采用化学漂白最经济、有效，也被广泛采用。利用还原漂白剂（如亚硫酸钠）将Fe^3＋还原成可溶性的Fe^2＋，再通过洗涤作业将其除去。个别高岭土选厂采用磁选与化学漂白相结合的工艺，使产品白度进一步提高，且降低药剂消耗。通过磁选，Fe₂O₃可以从0.66%降到0.5%，白度从70%提高到88%。

4.压滤工艺

国内一般高岭土企业原来都采用低压过滤。茂名地区工厂通过技术攻关，采用高压进浆，压力达到2～2.5MPa；提高了生产率，确保产品水分低于35%，节约了能耗，也改善了工作环境。

5.采用干燥新工艺

产品运输方便，也改善工作环境。

目前在茂名地区的厂家对喷雾和闪蒸两种干燥方式均有采用，各有特色。闪蒸，特别是改进后的强力干燥，在生产流程上适应性强，在不同浓度、物料、给料量的情况下均可进行干燥，且国内加工制造该设备质量有保证。

三、高岭土应用与市场

（一）造纸工业

中国高岭土消费结构与国外有较大差别，高岭土用于陶瓷和耐火材料的量占70%～80%，造纸占10%，橡胶占3%，其他行业占7%；在世界上发达国家造纸用量占60%，耐火材料占8%，橡胶占5%，陶瓷占10%，其他占17%。

20世纪90年代以来，中国高岭土消费由传统的陶瓷工业转向造纸工业，这是由于中国造纸工业在“八五”期间发展迅速，相继引进十多条刮刀生产线。“九五”期间又有苏州紫兴纸厂、广州人民造纸厂、潍坊恒信纸业集团，苏州亚太纸品有限公司等造纸厂新建或扩建，使中国成为世界第三造纸大国。中国纸张年人均消费量仅为38 kg，远低于世界年人均消费量。同时，中国铜版纸用优质涂料级高岭土长期以来供不应求，每年需从美国、英国等国进口。随着中国造纸工业的发展，优质涂料级高岭土的需求量越来越大。

据统计目前中国铜版纸、白板纸等使用高岭土的纸张总量超过了1000×10⁴t，需要造纸级高岭土100×10⁴t；目前国内造纸用高岭土的年生产能力约50×10⁴t，尚有一部分进口高岭土；预计到今后几年将会有8%的速度发展。

（二）电瓷工业

中国主要电瓷厂有30多家，生产各类高压绝缘子、各类管套、各类避雷器、机电器瓷件等。随着中国水电、核电的大力发展，电瓷行业使用高岭土约15×10⁴t。

（三）建筑及卫生陶瓷业

随着中国城建工业的迅速发展和人民生活水平的提高，装饰行业越来越兴旺，目前生产18.4×10⁸m²的釉面砖、墙地砖和数千万件的卫生洁具，这类产品的生产每年需用高岭土约250×10⁴t。特别是高档陶瓷的釉料对高岭土需求大，质量要求高。龙岩高岭土公司的产品已在制釉业使用，取得了满意的效果。

据轻工陶瓷公司信息，中国是日用陶瓷的主要生产国、使用国和出口国，年需精选高岭土10×10⁴t以上。

（四）建筑涂料

中国涂料工业发展迅速，2006年产量达到500×10⁴t，其中建筑涂料2006年产量150×10⁴t，比2005年增加20%；用高岭土5%～10%，一年用高岭土约12×10⁴t。超细剥片土特别适用于乳胶漆，ICI、立邦等知名油漆品牌生产企业试用茂名高岭土总公司的产品后，纷纷要求供货，供不应求。

（五）塑料工业

中国塑料工业自1958年第一套聚氯乙烯装置建成投产至今已走过50年历史。中国合成树脂从无到有，从小到大，1990年产量达237×10⁴t，“八五”、“九五”两个五年计划又有15套新的乙烯工程建成投产，塑料合成树脂产量达500×10⁴t。但按人均计算，年消费数量很低，与发达国家比尚有较大差距，塑料工业将保持一定发展速度。2006年，塑料制品已达到2800×10⁴t。高岭土在塑料工业中作为功能性填料占有重要地位，它颗粒微细，成片状、管状，能够提高塑料制品的强度、硬度、白度、电绝缘性等；其还具有在塑料膜中提高散射光透过率作用，阻隔红外线，使得其能广泛用于农膜。特别是作为体积填料，它大大降低制品的成本。

（六）其他行业

中国有200多家橡胶厂，年需高岭土约5×10⁴t作为填料。另外，在搪瓷、石油催化剂、分子筛、电子元件、塑料、油漆、涂料、化纤、耐火材料及农药等行业，每年均需用一定量的高岭土，用量逐渐增大；有些部门需用高岭土的超细改性粉。总之，国内高岭土市场需求量愈来愈大。

四、高岭土发展方向

（一）煅烧高岭土工艺的完善

随着国民经济的飞速发展，特别是造纸工业、国家电网改造、通信建设及建筑业的发展，对煅烧高岭土的需求越来越大，要求越来越高。国内造纸、塑料、油漆等行业对煅烧高岭土的需求量为20×10⁴t左右，其中优质煅烧高岭土需求量为10×10⁴t。由于国内优质土产量不足，每年还要从英、美等国进口优质土。

目前国内煅烧高岭土产品虽然达到了顾客的要求，但单位产品投资大，工艺复杂、质量控制难，能耗高。苏州中材非金属矿工业设计研究院已与生产企业共同合作正在新建生产线，该生产线将瞄准世界先进水平，生产更优质的高岭土产品。

（二）高岭土表面改性技术

中国塑料合成树脂产量达500×10⁴t。尽管中国塑料工业已取得显著发展，但按人均计算，年消费数量很低，不足5 kg，与发达国家相比尚有较大差距。近几年已在超细、改性两方面做了大量研究工作，取得了一定的效果，使得矿物填料在塑料制品中的份额占10%以上，有些塑料制品（如打包带）可达50%以上。

茂名等地高岭土白度、细度已达到一定要求，为了在塑料制品中占有更多的份额，并进一步打开塑料行业的市场，表面处理就是最关键的问题。

超细改性高岭土用于橡胶制品有明显的补强性，即更高的抗扯断强度、耐腐性、抗拉伸强度，可以降低生胶含量，以达到降低成本的目的。一般制品经补强，抗撕裂度可提高一倍以上，屈挠次数提高5～6倍。故改性高岭土在橡胶制品中的应用较普及，用以大量替代炭黑和白炭黑。日本占50%，我国目前用量（25～30）×10⁴t。

涂料用填料通称体质颜料，高岭土充填后起骨架作用，具有化学稳定性、耐腐、耐水等特点。通过填充，改善漆膜机械性能，并起耐久、防腐蚀、隔热、消化作用。同时由于价格便宜，降低了成品成本，如部分替代钛白粉，用于公路标线漆、建筑物外用乳胶漆等，使用量为10%左右。

高岭土的表面改性，一般是采用机械改性、化学改性或机械-化学改性，如将高岭土干粉在连续改性机中加表面改性剂高速混合。要取得较好的改性效果，影响因素较多；其关键在于原料准备、工艺设备和表面改性药剂，而其中表面改性药剂是最关键的技术。用于高岭土表面改性的药剂以硅烷偶联剂为佳。

根据我国某高岭土厂生产实践，经表面处理改性后的产品新增产值1000～1500元/t，利润300～500元/t。经济效益显著，市场前景广阔。

（三）高岭土合成4Å分子筛

沸石（也称分子筛）是一种四面体骨架的硅铝酸盐，由于其具有大量孔径均一的微孔和可交换的阳离子，因而具有特殊的吸附、分离和离子交换特点。对洗涤剂而言，需要的是离子交换能力强的4Å沸石。

发达国家已基本限制了含磷洗涤剂的生产，中国也于1993年颁发了《洗涤剂用4 Å沸石》标准，1999年1月1日开始在环太湖流域强制执行禁止生产、销售、使用含磷洗涤剂。预测2010年中国对4 Å分子筛的需求将超过30×10⁴t。

合成4Å沸石有高岭土法、活性白土法和化学合成法，用高岭土合成4Å 沸石是最经济、合理的。因为高岭土与4Å沸石两者硅铝比相同，只要向高岭土加入 Na₂O 组分，并使其发生晶形转变即可生成4Å沸石。其工艺为：煅烧→晶化→洗涤→干燥与包装。

产品质量执行QB1768—93，指标如表2。

表2 QB1768—93指标

（四）纳米粘土材料

纳米材料由于空间尺寸进入分子、原子世界，所以其可实现许多奇特性能，如能屏蔽紫外线、电磁波，用于军事、通信、电脑等行业；用纳米粘土添加到冰箱、饮水机，具有抗菌、消毒作用；特别是陶瓷，添加纳米粘土，使其强度提高50倍，用来制造发动机零件。添加纳米矿物材料的塑料，具有强度高，耐热性好，密度低；特别是耐磨性增强，是黄铜的27 倍，钢铁的7 倍；且具有阻燃自熄灭性。纳米塑料被制成管材、汽车机械零件，啤酒、肉类制品的包装材料等。目前，纳米技术产生的营业额已达500亿美元，成为21世纪的代表性技术。

苏州中材非金属矿工业设计研究院所制的Al₂O₃基的纳米材料已完成了小试，取得了阶段性成果，强度从200～300MPa提高到1200～1300MPa。

（五）增白、降黏技术的进步

近20年来，增白、降黏技术一直是高岭土行业研究的课题之一，并取得了较大的进步。目前白度达到88%，黏浓度达到68%。造纸工业发展迅猛，对高岭土提出了更高的要求，特别是美国高岭土、巴西高岭土进入中国市场，加剧了技术的竞争。“十五”期间科技攻关后，高岭土产品达到白度90%、黏浓度72%的水平。

（六）低温超导磁选技术的应用

中国高岭土资源与美国、巴西等国比较，存在白度低，黏度高的缺陷。兖矿集团北海高岭土公司引进了美国Carpco等公司的低温超导技术和设备，该设备磁感应强度5T，装机容量37 kW，Fe₂O₃从0.9%降到0.5%以下。

（七）超细浮选技术

高岭土和嵌布杂质的粒度很细，可采用超细浮选技术进行分离。

The Exploitation and Application of Kaolin and Technological Development of Kaolin Industry in China

Cai Jian

（Suzhou Zhongcai Design and Research Institute for Non-metallic Mineral Industry，Suzhou Jiangsu 215004，China）

Abstract：The article describes the history of development of kaolin mining and processing industry in China.Taking the kaolin production in Maoming kaolin producing base in Guangdong province as an example，the article emphatically sets forth the development condition of kaolin industry in China，including kaolin resources，producing and processing，technological characteristics and application of its products.The article makes a comparison between the kaolin production technologies in China and abroad and analyses the development trends of processing technology and exploitation and application of kaolin in China.

Key words：kaolin，exploitation and application，technological development.