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1、非金属材料概论论文学 院 化学化工学院 专 业 化学工程与工艺 年 级 姓 名 论文题目 国内外高岭土的发展现状及存在问题 指导教师 职称 成 绩 2013年12月1日国内外高岭土的发展现状及存在问题摘要：阐述了国内外高领土的储量和生产概括与发展现状以及应用范围等情况，指出了世界高岭土行业在发展，我国的高岭土要重点发展深加工，开发新产品,尽快改变目前产品结构不合理的状况，从传统的应用领域转向高科技、新技术、高效益领域，把我国高岭土工业办成既满足国内需要、又力争多出口创汇的产业。关键词：高岭土 国内外 发展现状 应用范围 存在问题 展望1 国内外高岭土的储量和生产概况 世界上高岭土资源极为丰富，
2、五大洲60多个国家和地区均有分布，但主要集中在欧洲、北美洲、亚洲和大洋洲。目前全世界高岭土的探明储量约242.3亿吨。储量较大的地区有美国佐治亚州、巴西的亚马逊盆地、英国的康沃尔和德文郡、中国的广东、福建、广西、江西和江苏等；此外,还有独联体国家、捷克、德国和韩国等，上述国家总储量约占世界总储量的68%。美国高岭土矿产资源十分丰富，居世界首位，主要来自佐治亚州、南卡罗来纳州，亚拉巴马州、阿肯色州、加里福尼亚州，佛罗里达州、北卡罗来纳州及得克萨斯州等130 多个矿山。佐治亚州高岭土矿床是世界最大的高岭土矿床，储量达79亿吨。巴西高岭土矿床主要分布在亚马孙盆地，据报道，已查明资源量达13亿吨以上，
3、在世界高岭土矿物储量方面，将取代英国的地位。矿床大多为残积型，产于风化的花岗岩、伟晶岩及其他结晶岩中，有价值的矿床是沿帕腊河(亚马逊河支流)的费利佩高岭土矿，矿床产于上新世巴雷拉斯统，后来在沿雅里河地区又发现大规模的次生矿床，绵延几公里，储量较大。主要用于造纸及陶瓷工业。我国非煤建造型高岭土，资源储量居世界第五位。截至2003年底，对我国21个省市232处产地统计，基础储量为5.46亿吨。而我国含煤建造沉积型高岭土资源储量占世界首位，探明远景储量及推算储量180.5亿吨，主要分布在东北、西北和石炭-二叠纪煤系中，以煤层中夹矸、顶底板或单独形成矿层独立存在，其中以内蒙古准格尔煤田的资源最为丰富，
4、达8.1亿吨.2 高岭土的发展现状及应用现状目前世界上有60多个国家和地区生产高岭土。美国和欧洲以及巴西曾是世界高岭土主要生产国家，其中，巴西高岭土生产增加速度很快。目前，根据USGS的统计，美国、英国、巴西、独联体和中国等是世界上最主要的高岭土生产国，其产量占世界总产量78%。美国有21家公司在10个州开采78个矿点，2006年美国全年生产高岭土774万吨，与2005年有所减少，幅度不大。在2006年高岭土的产量中，其中有426万吨是水洗土，155万吨是煅烧土，107万吨是分离剥片的，18.5万吨未经加工。在煅烧高岭土中，有82.6万吨是颜料级高岭土，其他高岭土为耐火级。巴西有三家公司生产高
5、岭土，其中一家为Imerys所控制，其他为CVRD和其伙伴公司所有。巴西高岭土的生产增长速度较快，从19902002年每年平均增加10.1%。日本高岭土矿床在全岛普遍分布，主要在木宫、柿野、御作等矿区，大部分用于国内陶瓷、耐火材料和填料、涂料。我国主要高岭土矿区有广东茂名、福建龙岩、江西贵溪、江苏苏州和湖南醴陵等。据2004年资料，中国主要的生产厂家有：(1)广东茂名高岭土科技有限公司：1997年建成投产，以生产造纸涂料、油漆涂陶瓷釉料三大系列产品为主,目前深加工企业的年生产能力已达到90万吨，实际生产25万吨。茂名高岭土是当前造纸涂布的理想材料，全国造纸企业使用的高岭土有80%来自茂名市茂南
6、矿区，该区已成为全国造纸涂料高岭土最大的生产供应基地和亚洲超细粉体高岭土产品的最大供应基地，并形成一批享誉国内外的品牌，高岭土产品正进入国际市场，也是某些精细化工产品、高级耐火材料、特种陶瓷、建筑新材料、橡胶和塑料的填料，石油催化剂、日用化工品及化妆品的主要原料，在电子信息、国防军工、医疗、新一代功能材料、纳米材料等方面也有广阔的应用前景。2004年10月，联合国工业发展组织与广东茂名市签订了开发合作备忘录，共同开发茂名高岭土资源。(2) 江苏苏州中国高岭土公司，位于苏州阳山，1975年建成投产，年生产能力25万吨, 2006年实际产量20万吨，其中部分为水洗土。(3) 福建龙岩高岭土有限公司
7、，年产高岭土原矿60万吨，精矿50多万吨；主要生产优质陶瓷原料。经加工改性后，还可用于造纸、橡胶、油漆、涂料等。(4) 广西兖矿北海高岭土有限公司，大型国有矿山企业，2001年建成，年生产能力55万吨, 2006年实际产量约30万吨，主要用于陶瓷生产国内高岭土应用现状。 国内市场随着工农业和科学技术的发展,高岭土应用范围也日益扩大。市场覆盖面从单一日用、建筑、陶瓷、电瓷、耐火材料,发展到造纸、石油化工、橡胶、塑料、涂料等几十个行业。高岭土和碳酸钙是造纸工业中使用量最大的原料,主要作纸张的涂料和填充料,它们的功能除可取代钛白粉降低成本外,还可提高纸张的白度、不透明度、光滑度、光泽度及可印刷性,极
8、大地改善纸张的质量。对这类原料的基本要求是,白度高、不透明度达标、粒度分布和颗粒形状合适、磨耗及粘度低。 目前,我国造纸工业用填涂料(含高岭土、碳酸钙、滑石等)的总量在每年150万吨左右。到2010年,国内纸和纸板的消费量若能达到预测的6000-7000万吨的话，相应的填料用量将达到300-400万吨;在涂料、颜料方面，如已实施和正在实施的年产120万吨的轻量涂布纸都能达到，仅此一项可用填涂料20万吨;近5年内，预计铜版纸产量将达到100万吨，年耗填涂料将为30万吨以上；再加上正在稳定发展的白板纸，到2005年为150万吨，填涂料的年需求将达到70吨80万吨。预计造纸级高岭土的年需求量仍在35
9、-40万吨。但值得一提的是，随着造纸企业规模的大型化，填涂料的后加工也将逐步趋于和纸厂一体化。在塑料、橡胶、胶粘剂、高压电缆、电线等现代高分子材料中添加高岭土、碳酸钙、滑石等非金属矿填料,不仅可降低塑料等高分子材料的成本,更重要的是能够提高材料的刚性、尺寸稳定性，并赋予材料某些特殊的物化性能，如抗压、抗冲击、耐腐蚀、阻燃、绝缘等。1996年,我国塑料制品(塑料编织袋、编织布、打包带、塑料地板、地板革、人造革、钙型瓦楞箱、管材、异形材、聚乙烯薄膜、汽车、家用电器配套件、电线电缆、绝缘材料等)产量为716.9万吨,需使用各种非金属矿填料80万吨左右,消费量最大是细磨重质、轻质碳酸钙约70万吨,高岭
10、土0.5-0.6万吨。到2000年,预计该行业高岭土的消费量,填料为1.9-2.0万吨,表面活性填料2.5万吨。3 高岭土的应用范围与贸易市场 质纯的高岭土具有白度和亮度高,质软(硬度12.5),强吸水性,易于分散悬浮于水中,良好的可塑性和高的粘接性,优良的电绝缘性,良好的抗酸碱性,强的离子吸附性和弱的阳离子交换性质以及良好的烧结性和较高的耐火度(约1800)等性能.高岭土的可塑性、粘结性、一定的干燥强度、烧结性及烧成白度等特殊性能,使其成为陶瓷生产的主要原料;洁白、柔软、高度分散性、吸附性及化学惰性,使其在造纸、橡胶、塑料等工业部门广泛应用.高岭土还广泛应用于耐火材料、石油油精制、农业、国防
11、尖端技术等领域.此外,高档化妆品粉料、洗涤剂助剂和污水净化剂的材料亦可由高岭土产品中开发出来。 我国煅烧高岭土主要应用于:(1)造纸工业。造纸用煅烧高岭土仍将以进口产品为主,造纸涂布用高岭土的市场需求量已达到35万吨，而国内只能生产25万吨，一般是用来满足中低档纸品的要求。从2000年开始,我国从国外每年进口造纸涂布用高岭土10万吨。(2)涂料工业。据专家分析预测，涂料行业的需求增势仍将继续扩大，煅烧高岭土的市场需求也将得到拉动。据预测,今明两年高档煅烧高岭土部分取代钛白粉的现状不会改变。涂料对煅烧高岭土的消费需求领域变化会随着涂料生产重心的变化而变化。(3)塑料工业农膜。我国目前国内农膜耗用
12、量已达70万吨，农膜覆盖面积在1400万hm2以上。2010年，全国园艺设施面积将增加到253万hm2左右，占适宜推广面积的50%以上，耐候功能膜的年需求量将增加到30万吨左右，约占棚膜年销量的40%，棚膜的年需求量保持在70万吨左右的水平上；地膜覆盖栽培面积将扩大到2000万hm2，推广普及率达到41.3%，地膜的年耗用量将增加到78万吨左右。(4)电缆。生产高绝缘性能电缆无疑需要超量加入电性能改良剂。高岭土作为唯一能制成电性能改良剂的产品,自然前景看好,趋势很好。在要求电绝缘性能较高的塑料电缆及绝缘材料中，需填充改性煅烧高岭土。(5)橡胶工业。我国橡胶工业中使用的补强剂是炭黑，浅色橡胶中使
13、用的是白炭黑。以高岭土制作的硅铝炭黑，随着研究和开发的不断提高，在功能上尤其是在价格上，将具有极大的竞争优势。国产炭黑:4300元/吨,国产白炭黑:7200元/吨。 (6)其它。搪瓷用粘土主要还依赖进口，供应国是美国、德国、日本，国内约有10000 t/a的市场。催化剂用高岭土，国内已有较多的研究。粘浓度大于68%，白度大于88%，粒度、磨耗符合要求的高岭土产品，国内市场供不应求。 世界高岭土产量约4000万吨，但精制高岭土不到50%，其中30%由美、英、巴西、澳大利亚等国生产。进入国际市场的正是这些精制高岭土。 美国:是世界高岭土消耗量、出口量最大的国家。其产量的1/3约350万吨用于出口，
14、主要销往欧洲(挪威、意大利、比利时、芬兰、瑞典)、亚洲(日本、台湾、韩国、印尼)、加拿大和墨西哥。出口中80%是造纸涂料级，少量为填料级和陶瓷级。英国:是欧洲最大的高岭土生产商和出口商，出口的95%进入欧洲市场。随着美国和巴西的进入，英国的出口量逐年减少，产量也逐渐下降。巴西:1997年出口90万吨，全是精制土。主要出口欧洲、日本、台湾、韩国,有少量进入美国市场。澳大利亚:共生产18万吨精制土，70%出口到日本，其余到印尼、韩国、新西兰和芬兰。综上所述，上述四国是精制高岭土的主要输出国。精制土的市场除美、英外，欧洲有芬、挪、意、比和瑞典,亚洲主要有日本、韩国、台湾和印尼。各国也对中国市场给予了
15、高度关注。4我国高岭土产业发展趋势 高岭土深加工是指在一定物化条件下，对高岭土进行全部破坏，并使之变成结晶的或无定形的单相或多相新产品，它与基本不改变高岭石的化学成分和结晶结构的粉化、分解、改性的精加工不同。（1）利用优质高岭土生产硫酸铝、碱式聚合铝、铵明矾、氧化铝等生产硫酸铝(用于造纸和水处理絮凝剂)Al2O32SiO22H2O+3H2SO4Al2(SO4)318H2O+2SiO4生生产氢氧化铝和铵明矾Al2(SO4)318H2O+6NH4HCO3Al2(OH)3+3(NH4)2SO4+6CO2+18H2OA2(SO4)318H2O+(NH4)2SO42NH4Al(SO4)212H2O+6H
16、2O（2）利用优质高岭土制造化妆品及改性高档填充料。 化妆品要求颗粒细，白度高，分散性好，化学稳定性好，能与水和甘油均匀混合，有害元素含量:Pb3010-6，重金属3010-6，氯化物25010-6，砷210-6，可制成质地细腻润滑乳液，膏霜、朴粉等高级填充料。 高岭石(5m)粉经表面改性，可生产出代替钛白作防晒化妆品眼影膏和特种塑料容器填料。若质纯粒细，白度高，有害元素含量符合英国药典BP标准，（Pb1010-6,重金属2510-6，砷210-6,氯化物25010-6)的高岭石，可做医学药片填充剂，粘结剂。5 我国高岭土所存在的问题（1）从产量上看，我国目前的产品仅占世界的4%左右，且多为原
17、料或低级加工产品。（2）从产业结构上看，明显与国外不一致，西欧各国用于造纸的高岭土80%，美国70%，日本50%，中国八十年代占1%，90年代5%6%，用耐火材料占61%，并且产品质量也明显低于国际相应产品质量。（3）从加工工艺设备上看，对高岭土漂白除碳、除铁、除钛等工艺技术，国外已基本成熟.并有相应配套机械设备。我国目前尽管已研制出各种型号规格超细粉碎设备，但在结构设计、材质、加工精度等方面与国外先进设备相比还有较大差距，尤其缺少高效超细分级设备与粉碎设备。在工艺上尚不成熟，许多厂家建厂都处于低水平重复，没有形成强有力的有权威的技术研究设计机构和全国统一的管理机构。（4）在深加工产品研究方面
18、，我国开展了一些研究工作，如锻烧高岭土产品，合成0.4 nm分子筛、碱式聚合铝、硫酸铝、高温特种陶瓷等开发研究，但有些还处于实验室水平,离工业生产还有一定距离。国外产品则涉及面很广，包括陶瓷建材、化工、填料、环保、纺织、玩具、原子反应堆、喷气飞机等高温耐火材料工业等。（5）国家对矿产资源的管理力度不够,以至乱采乱挖破坏了矿产开采条件，造成资源浪费。（6）理论研究工作做得不够，尤其在高岭土物化性质与结构特征方面研究不足。如:高岭石脱羟基作用的研究；高岭石有序一无序及缺陷结构，微结构的研究；高岭石插入层间结构的研究；高岭石成因方面的研究；高岭石微细结构的研究；高岭石中铁的存在状态及除铁研究等。国内
19、学者近几年来也正在加紧进行这方面的研究工作。6 高岭土的展望今后若干年，国内外高岭土市场将保持健康发展，贸易量呈不断增长的态势，尤其是优质土。因而我国高岭土工业应着眼于国内外两大市场，把丰富的资源同引进外资、引进技术相结合，重点发展深加工，开发新产品，尽快改变目前产品结构不合理的状况，从传统的应用领域转向高科技、新技术、高效益领域。而在当前，则应重点研制生产造纸涂料级高岭土、煅烧高岭土、超细和提纯高岭土以及其它高精尖产品，把我国高岭土工业办成既满足国内需要、又力争多出口创汇的产业。6学年论文（设计）成绩评定表评 语 成 绩： 指导教师（签字）： 201 年 月 日学院意见：学院院长（签名）： 201 年 月 日