超細煅燒高嶺土可行性研究(文件)

　

【正文】 內部機構設置情況以圖形方式表示，如圖 2。 由于公司生產超細煅燒高嶺土所用的原材料是煤工業廢棄物－煤矸石，因此本項目的實施不僅將形成區域內新的經濟增長點，創造新的就業機會，對地區經濟建設和社會進步起到巨大的推動作用，而且將大大降低日益嚴重的煤矸石污染環境和占用土地等問題，減輕煤矸石堆放場對附近地區居民生活質量的影響，緩解附近居民的不滿情緒，并將推動我國資源型城市的產業結構 優化進程。 一般來說，國內的煤系高嶺土 (硬質高嶺土 )（比較適合加工成煅燒高嶺土）主要用于各種用途的填料和涂料。我國每年煤矸石排放量多達2 億噸，約占全國工業固體廢棄物總量的 40％。煤系煅燒高嶺土與普通高嶺土相比，白度高、粒度細，具有更好的化學穩定性、電絕緣性和油吸收性，并且耐火度提高，比表面積增大，比重減少，因此，煅燒高嶺土被廣泛應用于陶瓷、造紙、塑料、橡膠、搪瓷、耐火材料、涂料、油漆、紡織、汽車等領域。高嶺石為三斜晶系，結構單元層屬雙層型，即一個 SiO4 四面體層和一個 [AlO2(OH)4]八面體層連接而成（稱為高嶺石層），故高嶺石也稱為 1:1 型粘土礦物。單晶體粒徑通常為 ～ 5μm 之間，厚度 ～ 2μm ，在電子顯微鏡下呈平行于 （ 001）面的假六方形鱗片狀（圖 3）。若想獲得更多的細粒級產品，則需要將原礦中的粗粒，也就是晶體疊層剝離開來，也就是將晶體疊層剝離成單片，這就是高嶺土剝片技術 (圖 5)。目前國內生產高嶺土主要是利用機械超細粉碎法，它又分干法和濕法兩種。實驗證明，機械 化學法是高嶺土剝離的一條有 效途徑。但是其產品粒度也只能達到 2μ m90%，并且售價高昂。由于插層劑分子進入到了高嶺土晶體結構中，減弱了結構中硅酸鹽片層間的相互作用力，導致高嶺土片層間易于滑動，即高嶺土容易剝離，從而在片層的剝離上不 再受機械破碎極限的影響。 1 . 4 1 n m0 . 7 2 n m加插層劑 沖水高嶺石層狀結構 高嶺石插 高嶺石層狀 納米高嶺石圖 6 “煤矸石干法制備超細煅燒高嶺土方法”生產原理 ～ 13 ～ 圖 7 插層前 SEM 照片（放大 10000 倍）圖 8 插層剝離后 SEM 照片（放大 10000 倍） 技技 術術 特特 點點 “煤矸石干法制備超細煅燒高嶺土方法”的特點主要體現以下幾方面： (1) 利用插層技術，采用“干法”工藝，將煤工業廢棄物中的煤矸石，制備 “雙 90” (即粒度小于 2μ m 的數量大于 90％，白度大于 90％ )高純高白超細煅燒高嶺土產品。此外，在煅燒過程中，添加合適的化學助劑，既可增加高嶺土的白度，提高產品質量；又可降低煅燒溫度，節約能源。由于具備了上述優點， “干法”插層技術完全適合高嶺土大規模工業化生產。有效地保持了保持高嶺土的片狀晶形，并降低了相應的能耗。 粉 磨 （ CXF51 沖擊磨） — 10181。由于采用了適當的插層劑和增白劑，公司產品白度比國內其他企業的產品高。 產產 品品 性性 能能 指指 標標 對對 比比 插層法和傳統的機械剝片法生產出的高嶺土在性能指標上差別較大，具體的對比結果如表 3。目前 我國對改性高嶺土的需求量增長很塊，但國內該類產品的廠家還不多，大多數廠家的產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，對于地大創新材料而言，這一市場可能蘊藏著巨大的商機。因此 ～ 18 ～ 高嶺土已成為造紙、陶瓷、橡膠、化工、涂料、醫藥和國防等行業所必需的礦物原料。據加拿大 Temanex 咨詢公司提供的數據， 2021 年全球紙和紙板總產量約為 31900 萬噸，全球造紙用高嶺土總量約 1360 萬噸。 對于一般文化紙，高嶺土填料量約占紙重量的 1020%。總體而言，目前國內高嶺土仍然是以陶瓷用土為主，但隨著技術的發展，國內高嶺土在應用上也有了一定發展，市場覆蓋面已從陶瓷、電瓷、耐火材料發展到造紙、石油化工、橡膠、塑料、涂料和復合材料 等領域。 由 于所具有的特殊孔隙結構和片狀結構，煅燒高嶺土在涂層中表現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。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在 17000 元 /噸～ 21000 元 /噸之間，遠遠高于超細煅燒高嶺土的售價），既可以降低涂料的成本，又能夠調節涂料的光澤、改善漆膜的力學性能、改善涂料體系貯存穩定性、改善涂料的涂刷性、改善涂層的抗吸潮性及抗沖擊等機械性能。 英國 ICI 公司（英國 ICI 公司為世界最大涂料供應商 ,2021 年營業額 154億美 元）在中國的涂料廠每年進口的超細煅燒高嶺土多達 10000 噸，而立邦在國內的合資公司每年也進口與上述數量相當的涂料用超細煅燒高嶺土。統計數據表明， 2021 年我國塑料制品對超細高嶺土的添加量已經達到 萬噸。目前，全國每年橡膠行業對超細煅燒高嶺土的用量約 7 萬噸 /年～ 10 萬噸 /年。 陶陶 瓷瓷 、 玻玻 璃璃 等等 耐耐 火火 材材 料料 中國是陶瓷制造業的大國，以高嶺土為原料制造高檔陶瓷用具十分普遍，年用量大約為 90 萬噸。可見陶瓷、玻璃產品也不應是公司“雙 90”產品的銷售對象。目前超細煅燒高嶺土已經在聚合物 /層狀硅酸鹽納米復合材料 中得到小規模應用，并且售價高昂。具有易凝、絮凝快、不溶物少、凈化效果好、用量少、成本低等優點。 目前我國對 “ 雙 90”高嶺土的供給 與巨大的市場需求形成了強烈的反差。據專家預測，由于以上產業的不斷發展，對優質煅燒高嶺土的需求也將持續處于增長狀態。 2021 年產量約 30 多萬噸， 2021 年的總生產能力約45 萬噸。 老的造紙高嶺土生產基地，多數面臨著優質原料供應不足的困惑，至今未發現新的高品質水選高嶺土大型礦山。 不適應現代化造紙企業發展需要。 根據今后十年涂料印刷紙和紙板預測產量估計，到 2021 年需要涂料級高嶺土 萬噸。現有企業近 30 家，總生產能力 15 萬噸。當前國內煅燒“雙 90”高嶺土廠家多采用 “先磨后燒”的傳統工藝，即將硬質高嶺巖經干法破碎 → 粉磨 → 制漿 → 剝片 → 噴霧干燥 → 出雜 → 干燥解聚 → 煅燒 → 解聚分級。 由于過去我國重點發展中低檔紙和紙板產品，價格較高的涂布級煅燒高嶺土 ～ 24 ～ 在造紙業消費量很少。在國內利潤率較高的涂布級高嶺土市場，國外廠商的市場份額仍然很高。美國的涂布級高嶺土運到中國，每噸運費達 60～70 美元，加上 10%的關稅，如果進口產品與國內產品質量相近，在中國市場本應是沒有競爭力的。目前國際上一般認為一個高嶺土企業要達到50 萬噸 /年才有國際競爭力。以山西金洋為例，作為我國最早生產超細煅燒高嶺土的中外合資企業（設計產能為 1萬噸），在生產上積累了大量的經 驗，但其“準雙 90”產品的產成品率不到 70％，即只能生產 6000 多噸“準雙 90”產品，而剩下的 3000 多噸是 2500 目和 3600目的產品。二十世紀 80 年代以來，高嶺土價格的總趨勢是穩中有升。 國外煅燒高嶺土價格大致在 400 美元 ～ 500 美元 左右，并隨著 產品粒度 和產品質量的提高而提高。 我國進 、 出口煅燒高嶺土價格大致在每噸 600 美元左右。 ②、國外進口的產品由于運輸費用較高，因此產品售價較高，造紙用 的涂布級高嶺土售價多在 4500 元 /噸以上。 948230200120706505202004006008001000美國 英國 巴西 烏克蘭 德國 中國 其他單位：萬噸 圖 17 2021年世界主要高嶺土生產國精制土產量圖 雖然世界高嶺土儲量不小，但大多只適合于制造 陶瓷或填料，真正適合用于紙和紙板涂布涂料的天然單片狀高嶺土資源并不多見。 美國 ：產量的 1/3 約 350 萬噸用于出口，主要銷往歐洲 (挪威、意大利、比利時、芬蘭、瑞典 )、亞洲 (日本、臺灣、韓國、印尼 )、加拿大和墨西哥。 巴西： 2021 年出口約 180 萬噸。據測算，日本的高嶺土年需求量約為 130 萬噸；加拿大本身不產高嶺土， 70 萬噸 /年的需求全部由美國進口解決；亞洲的東南亞各國 (含臺灣地區 )年需求量為 85 萬噸；所占市場份額如圖 19 所示： ～ 29 ～ 歐洲各國30%其他25%加拿大9%日本16%墨西哥2%新西蘭2%韓國5%東南亞各國(含臺灣)11%日本加拿大歐洲各國東南亞各國(含臺灣地區)韓國新西蘭墨西哥其他 圖 19 國際市場高嶺土各進口國所占份額 “雙 90”國內市場需求預測 由于我國高檔（雙 90）高嶺土很大比例用來造紙，因此高嶺產業與造紙行業的發展基 本可以稱得上是正相關關系。我國人均 GDP 已經達到 950 美元，正處于紙品快速發展期。據經濟學家預測，2020 年我國紙和紙板產量將在 億噸左右，其產值將超過屆時鋼鐵、水泥、煤炭、石油的產值，僅低于糧食產值。 2021年產量將達到 100 萬噸 ；山東 晨鳴 2021 年 銅版紙產量 年產量 已 達 65 萬噸 ， 晨鳴、金東銅版紙 將在未來的 三到五年內主 導 我國的銅版紙 市場 ）。 19902021 年，我國銅版紙的消費量年增長率達到了%。由于 涂布紙板 的種類繁多并且各種型號的涂布紙板對高嶺土的用量各不相同，同時我們缺乏足夠的數據去推測 涂布紙板 的高嶺土用量，因此在這里我們不再對涂布紙板對高嶺土的需求增 長趨勢進行預測。因此對于為了幾年我國銅版紙的產量預測可以比較準確地用二次項模型來表示，其預測公式如下： 國內銅版紙產量＝ （年份－ 1989）＋ （年份－ 1989） 2 未來幾年我國銅版紙產量如表 7： 表 7 未來幾年我國銅版紙產量預測值 年 份 2021 2021 2021 2021 2021 銅版紙產量（萬噸） 在 2021 年的紙品產量結構中， 涂布紙板 的產量較大，達到了 250 萬噸，涂布紙的產量是 130 萬噸，其中銅版紙的產量是 110 萬噸，輕量涂布紙 20 萬噸。從國家統計局查到的 1990 年～ 2021 年我國銅版紙產量和消費量數據如表 圖 21： 表 6 我國 19902021年銅版紙的產量和消費量統計 單位：萬噸 年份 產量 進口量 消費量 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 30 2021 96 2021 110 2021 150 我國銅版紙產量、進口量及消費量的關系0501001502002503001990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2021 2021 2021萬噸年份產量 進口量 消費量 圖 21我國銅版紙產量、進口量和消費量的關系 從上圖可以清晰看出，雖然 19992021 年國產銅版紙的產量有明顯的增長，但還遠遠不能滿足國內市場的巨大需求，我國每年從國外進口的高檔銅版紙數量驚人。我國 1990～ 2021年紙和 紙板總產量、進口量和消費量統計請見表 5 和圖 20。在總量上連續 3 年居世界第二位，但人均消費量只有 27 公斤，僅為世界人均消費水平的一半。 隨著我國經濟的飛躍發展， 90 年代以來，國內紙和紙板的總產量和消費量都保持很高的增長速度。 澳大利亞： 年產 22 萬噸精制土，每年約 80%出口到日 本，其余到印尼、韓國、新西蘭和芬蘭。 英國： 出口量約 210 萬噸，主要銷往歐洲市場。 在高嶺土的生產方法上，由于各國的高嶺土資源情況各不相同，因此各種生產方法的產量也不盡相同，以美國為例， 2021 年水洗高嶺土產量占其全年高嶺土產量的 50％，干法高嶺土產量占 11％，剝片法為 15％而煅燒土約 20％（詳見圖 18） 。（我國煅燒高嶺土傳統生產工藝為“先磨后燒”，即干法細磨→濕 法細磨→干燥→煅燒，這種方法可保證了產品白度，但無法保證粒度，且產品粒度調整較為困難 .） 國外市場調查 目前美國、英國、巴西、烏克蘭、中國是世界最主要的高嶺土生產國，其產量占世界總產量的 78%。 通過中國塑料網可查到我國 2021 年的高嶺土市場價格信息，具體的高嶺土產品分類平均售價見表 4 和圖 16。美國 和 Thiele 高嶺土公司 的 造紙涂料級 高嶺土 （ 白 度 90%， 2μm 占 80%） 500～ 650 美元 /噸（工廠交貨）。據有關資料 統計，英國水洗土的最新價格如下（英國康沃耳郡交貨價）：涂料級土 75120 英鎊 /噸 （折合人民幣 1000 元 /噸～ 1600 元 /噸 ）；填料級土 5070 英鎊 /噸 （折合人民幣 650 元 /噸～ 950