硅藻土新功能材料产业技术发展宣传册Word下载.docx
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矿物组成除硅藻外,常伴有各种黏土及石英、白云石等[1]。
世界硅藻土资源十分丰富,分布范围很广,除南极其它各洲均有发现,已知全球共有硅藻土18.42~20亿吨,远景储量35.73亿吨。
其中亚洲居第一位,约10亿吨;
欧洲5亿吨;
美洲、非洲和大洋洲5亿吨。
我国的硅藻土资源丰富,主要集中在东部及西南地区。
从地质时代上讲,有工业意义的硅藻土矿床仅限于第三系及第四系,因此在资源分布上受到一定地域的限制,其中探明储量的矿区有354处,矿石总保有储量达3.85亿吨,仅次于美国,居世界第二位。
我国10省（区）有硅藻土矿产出。
在地区分布上,以吉林最多,占全国储量的54.8%,云南、福建、河北等地次之。
此外,在黑龙江、山西、海南都发现了硅藻土矿。
2硅藻土资源的综合利用现状
2.1硅藻土资源利用的发展历程
硅藻土自1833年首先在德国汉诺威发现以来,已有一百多年的历史。
最初用于吸收硝化甘油,进入20世纪后,美国、德国、法国、丹麦等国的硅藻土工业稳定并持续发展,到了50年代,产品品已遍及生产生活各个领域,用于过滤,保温材料,填料和催化剂载体等领域的产品结构已基本定型,产品总量达100万吨,而后,硅藻土工业随世界经济发展而继续发展。
到1975年总产量达140万吨,1984年为152万吨,1988年达186万吨。
进入90年代初中期,总产量有所回落,在145万吨到160万吨之间波动[2]。
2.2国外硅藻土产品综合利用现状
2.2.1助滤剂
硅藻土产品种类繁多,主要用途之一是生产助滤剂,且品种最多,用量也最大。
用硅藻土粉制品可以滤除液体中的固体颗粒、悬浮物质、胶体粒子及细菌,起到滤清和净化液体的作用。
助滤剂主要应用领域有啤酒、医药（用于抗生素、血浆、维生素、合成医药、注射液等的过滤）、净水过滤、油脂工业、有机溶液、涂料和染料、肥料、酸类、碱类、调味料、糖类、酒类等。
2.2.2填料和涂料
所谓填料,是指将硅藻土填加到某种材料或产品中,使其性能有所改善和提高,所以也叫功能材料[3]。
国外硅藻土填料的消费约占硅藻土制品总量21%~23%,美国的硅藻土填料消费量在总量中的比例近年呈缓慢下降趋势,但年产量仍在10万吨左右,法国生产高白度的硅藻土填料,德国用本原料生产油漆、塑料填料和炸药吸收剂等,每年产量数万吨,约占总产量的50%。
2.2.3建材和保温绝热材料
国外的硅藻土建材和保温材料生产国有丹麦、罗马尼亚、俄罗斯、日本、英国等。
其制品主要有隔热砖、硅酸钙制品、粉料、硅钙板、水泥添加剂以及泡沫玻璃、轻质骨料、沥青路面混合料添加剂等。
2.3我国硅藻土综合利用现状
2.3.1硅藻土助滤剂产品的发展
硅藻土助滤剂己广泛应用于食品酿造、医药、石油、化工和水处理等部门。
成都理工学院综合的血浆过滤用硅藻土助滤剂,咸阳非金属矿研究院研制的彩显像管荧光粉过滤用硅藻土助滤剂,质量大大提高,其效果均达到国外同类产品的标准;
四川绵阳“亚太啤酒集团”用硅藻土助滤剂和珍珠岩助滤剂进行复配使用,在预涂和添加中调整用量比例,在滤饼强度和保证滤速和产力等方面,比单一使用硅藻土助滤剂效果更好。
吉林大学的王泽民等利用硅藻土复合净水剂对以枝丫材、稻草、麦秆、芦苇为原料的造纸废水进行处理。
结果表明,利用提纯硅藻土下脚料制成的复合净水剂处理造纸废水,效果优于硫酸铝絮凝法和酸析法,特别是絮凝物脱水快、处理周期短。
处理后的水清亮透明,略带微黄色,可部分循环利用。
2.3.2硅藻土填料和涂料产品的发展
硅藻土广泛用作塑料、橡胶等高聚物基复合材料的填料。
其化学组成、晶体结构、粒度、颗粒形状、表面性质等决定其填充性能。
现代新型高聚物基复合材料不仅要求非金属矿物填料具有增量和降低材料成本的功效,更重要的是能够改善填充材料的性能或具有补强或增强等功能。
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我国昆明煤炭研究所近来利用云南中低品位硅藻土经高温焙烧后,配以涂料所需的悬浮剂、粘结剂等,综合和研制出了金属型铸造和压铸用系列涂料,加工工艺简单,使用方便;
并延长模型使用寿命,增加铸件表面光洁度,提高产品合格率;
节约涂料用量,降低涂料成本,价格便宜。
此外,该涂料无毒无害无异味,不会造成环境污染及人体危害,具有良好的社会效益。
清华大学机械系用吉林长白硅藻土,研制成了用于离心铸管生产的高纯硅藻土涂料。
2.3.3硅藻土建材和保温绝热材料产品的发展
我国有丰富的硅藻土资源,综合新型硅藻土建材产品,对我国的建筑行业的发展有重要意义和良好前景。
近年来的研究发现,以硅藻土为主材料,添加其他化合物,可以制得很多新型的性能优良的建材。
如在硅藻土中加K2O及某些有机化合物后,经高温处理可制得可导电、防火的涂料;
从硅藻土中提取SiO2及少量Al2O3,再涂加一些碱性金属,经一系列工序后制得的泡沫玻璃,是一种很好的隔热、吸声材料。
在隔热保温填料中,硅藻土性能比轻质碳酸钙、海泡石效果更好[4]。
清华大学冯乃谦和地科院地质所黄成彦,以福建漳浦低品位硅藻土为主要原料,掺入钙质材料和硅酸钠凝胶,经成球、养护研制成非煅烧性硅藻土陶粒。
生产这类产品投资少,收效快,工艺简单,无污染。
该产品的研制成功,为我国分布广,储量大的中低品位硅藻土资源的综合利用开辟了新的途径,有重要的实际意义。
3硅藻土综合利用的发展前景
硅藻土用于作催化剂载体,主要限于作钒触媒、镍触媒,用于其它方面的还比较少。
今后,随着石油化工的发展,在气化反应、加氢反应、脱氢反应、水合反应等方面用硅藻土作载体的数量会增多;
国家建委决定要大力发展轻质建筑材料,减轻建筑的自重,硅藻土生产轻质砖和轻骨料也将得到进一步发展。
硅藻土在我国是具有资源优势的矿种,但目前综合水平偏低,和发达国家相比,存在品种少、应用领域不多、人均消费量低和生产规模较小的差距。
但可以认为,随着改革开放和科学研究的深入,相关部门的关注,我国硅藻土资源的综合利用水平与国外的差距将逐步缩小。
随着硅藻土提纯的新技术深入研究,可以满足新产品综合的需要;
另外结合硅藻土的理化特性,对硅藻土表面微观改性、微孔结构的人为调控等,可以综合硅藻土的新用途,进一步提升其附加价值。
对中国硅藻土产业可持续发展的战略思考
1 概述
对硅藻土产业而言,受资源禀赋、工业发展、科技进步、政策导向等主客观因素影响,世界各地的产业格局与发展速度都会存在一定的差异,但就全球硅藻土行业整体或对某一区域的长远发展而言,一般都遵循渐进式（总体）或跨越式（阶段性）的发展模式。
随着硅藻土加工业和其他产业的发展与技术进步,新的应用领域不断扩大,世界硅藻土的产量和消费量将会呈现较稳定的增长趋势。
然而,从世界硅藻土产业的发展历史和现状分析,产业发展的影响因素是颇为复杂的、非线性的。
1994年世界硅藻土总产量已达到200万t/a,人们曾预测到2000年硅藻土总产量将达到250万t/a、市场需求量为280万t/a,事实上,近10余年来,世界硅藻土总产量一直稳定在200万t/a左右,直到2006年出现产量峰值,也仅为216万t。
近年来,有人预测,到2010年我国硅藻土的市场空间可达300亿元,2020年将高达600亿元,事实上,目前全世界硅藻土产业的年总产值（销售总额）尚不足10亿美元。
鉴于此,在硅藻土产业发展战略研究与规划制定过程中,既要有发展的眼光,又要有科学的态度,坚持科学发展!
2 国内外硅藻土产业现状与发展趋势
2．1 国内外硅藻土资源分布状况
2．1.1 世界硅藻土储量分布特征
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,在世界上广泛分布。
据统计,全球约122个国家或地区存在硅藻土资源,初步估计储量为9.2亿t,其中,美国是世界上硅藻土储量最多的国家,储量为2.5亿t,储量基础为5.0亿t（截至2007年底）;
其次分别为中国、独联体、秘鲁和捷克（图1）。
世界硅藻土资源分布广泛,但是,可供直接开发、经济价值较高的矿床很有限。
目前,全球仅有3个矿床可以不经选矿直接加工生产硅藻土助滤剂,1处是美国加利福尼亚州的罗姆波克矿床,另2处是中国吉林省长白县的马鞍山矿床和西大坡矿床,属少有的世界级硅藻土矿床。
2.1.2 中国硅藻土储量分布特征
截至2007年底,中国共有硅藻土矿产地61处,查明资源储量4.7亿t。
中国硅藻土资源分布极不平衡,吉林省硅藻土查明资源储量为2.66亿t,占全国的56.7%;
其次是云南、浙江、河北、广东、四川、内蒙古等（图2）。
2.2 国内外硅藻土产品结构与市场需求状况
2.2.1 世界硅藻土生产格局与产量规模
20世纪90年代中期以来,全球硅藻土产量一直保持比较稳定的状态,总产量在200万t左右,其中,主要生产国美国在65万t左右、中国在35万t左右;
2006年美国出现增长高峰值,年产量达到79.9万t;
中国总体呈稳步增长趋势（图3）
世界硅藻土的生产集中度很高。
目前,世界主要的硅藻土生产国家为美国、中国、丹麦和日本,这4个国家的产量约占到全球总产量的75%左右（图4）。
从历年数据来看,美国都是硅藻土行业当之无愧的老大,中国一直排行第二。
中国的硅藻土产量约占全球总产量的20%左右,并且发展潜能较大。
目前,中国硅藻土资源总量在20亿t以上,原矿的年平均生产能力为50万t/a左右,硅藻土制品生产能力为40万t/a左右。
2.2.2 国内外硅藻土的产品结构
国际上,以美国为代表,尽管不同时期硅藻土产品消费结构会有不同程度的调整,但助滤剂一直占据主导地位,其次是填料、吸附剂、绝缘材料及其他;
以法国、德国、丹麦、日本和俄罗斯等为代表的工业发达国家,助滤剂产品的应用也占主导地位。
日本绝大部分地区都能以低成本开发硅藻土资源,近年来以硅藻土为原料的新型室内装修材料在日本受到消费者的青睐,由此拉动日本硅藻土建材生产的稳定增长。
在硅藻土产品结构上,中国与国外还有相当大的差距。
由于技术、工艺等方面的原因,国内对硅藻土的应用还主要以轻质保温材料为主,而国际上则以助滤剂为主（表1）。
中国硅藻土资源优势显著,随着全球性节能、环保要求的提高以及中国工业的发展、人民生活水平的提高和硅藻土产业自身的技术进步,中国硅藻土的产品结构必将发生重大变化。
2.2.3 世界硅藻土产品的市场需求状况
近年来,从世界不同地区硅藻土的消费情况来看,欧洲和北美地区的消费量最大,2007年欧洲和北美地区消费量占世界总消费量的60%左右（图5）。
2．2．4 中国硅藻土主要产品的市场需求现状
目前,中国硅藻土产品主要有助滤剂、保温材料、催化剂载体、功能性填料等。
中国是世界上硅藻土生产大国,同时也是消费大国。
在不考虑库存的情况下,表观消费量（表观消费量=产量+进口量-出口量）等于国内市场消费总量。
2003—2007年中国国内硅藻土的表观消费量见图6。
2．3 国内外硅藻土产品价格与进出口贸易状况
2．3．1 国内外硅藻土产品价格及其变化特征
美国是世界上硅藻土生产和消费大国,产销量均
居世界首位。
因此,美国市场价格是世界硅藻土市场价格的标杆。
根据美国各厂商硅藻土产品销售量和销售金额计算,2001—2005年硅藻土相关产品的价格均处于一种平稳上升的状态,其中2003年吸附剂系列产品价格出现了大幅下滑,主要原因是硅藻土吸附产生的污染比较严重,并且出现了可替代品。
根据美国市场状况分析,在硅藻土相关制品中,功能性填料价格最高,平均为350美元/t;
其次为助滤剂,平均为254.7美元/t;
吸附剂和绝缘材料的平均价格分别
为104.2美元/t和38.9美元/t。
近8年硅中国藻土的平均价格与美国市场价格走势基本一致,呈现逐年走低的趋势（图7）。
但是,与美国相比,中国硅藻土的平均价格每t要低300～700元,这主要是由于中国硅藻土产品中深加工、高附加值产品少所造成的。
2．3．2 中国硅藻土产品进出口贸易状况
2003—2006年,中国硅藻土出口数量和金额逐年快速增长,但2007年出口数量骤减到1.5万t左右,估计2008年又将回升至4万t左右。
从近5年中国硅藻土产品进出口情况分析,总体表现为出口量远大于进口量,年出口总量在2.5万～5.5万t左右,进口总量在1500～2000t左右。
从中国硅藻土进出口数量和金额对比分析,近年来进口硅藻土产品价格有上升的趋势,但是,出口价格变化不大,说明中国硅藻土产品结构和技术含量有待提升。
中国硅藻土出口产品以硅藻土粉和保温材料为主,出口产品的科技含量、附加值和价格都比较低,从2003年到2008年上半年的出口情况看,平均价格为143.67美元/t,折合人民币约1005.72元/t。
进口硅藻土产品则以技术含量高的高端产品为主（主要是高端助滤剂）,平均价格为756.64美元/t,折合人民币约5296.48元/t;
进口产品平均价格是出口的5.3倍（图8）。
3 中国硅藻土产业发展战略
3.1 硅藻土产业的发展速度
世界硅藻土产业发展从二战后的发展历史分析,硅藻土行业最大生产国———美国的硅藻土产量年均增长量为1万t/a,其中1946—1965年,为快速增长期,从19万t猛增到53万t,20年间年均增长1.7万t/a,之后由于助滤剂市场基本饱和,其他领域未出现大的需求,美国硅藻土产量增长缓慢,到2006年约为80万t,40年间年均增长0.7万t/a。
全球硅藻土产量的变化趋势和美国大体相似,年增长量平均为3万t/a,其中1950—1965年,从50万t猛增到150万t,年均增长6.7万t/a,1965年后增长放缓,年均增长约1.6万t/a,到2006年达到216万t。
世界各地区硅藻土市场需求年增长幅度存在差异,其中,东欧和亚洲是未来发展相对快速的地区,尤以俄罗斯和中国为代表。
据美国Gobi国际预测机构（2008）预测,今后5年世界硅藻土市场需求的综合年均增长速率（销售额）为3.4%,其中,中国年均增长速率在7%左右。
3.2 硅藻土产业的生产规模
目前,中国年产硅藻土万t以上的产地主要有吉林省长白、临江和梅河口,云南省腾冲、昆明,浙江省嵊州和内蒙古化德等。
2007年以来,中国吉林白山的临江、长白地区以及云南、内蒙古相继有数个上万t的项目拟建或者在建,这些项目将在近期陆续释放产能,预计到2010年,中国硅藻土年产量将达到65万t（图9）,即与2005年美国的产量规模相当。
根据全球硅藻土资源禀赋条件、产业基础、市场需求、增长速率等,预测到2015年,全球硅藻土总产量将达到280万t左右,变化范围为250万～300万t,其中,美国和中国是最主要的生产国,二者大体相当,各占全球硅藻土总产量的1/3左右,预计中国2015年的产量为90万t。
3.3 硅藻土产业经济发展目标
由于硅藻土应用领域广、产品系列复杂多样、产
品价格差异悬殊,对硅藻土产业的产值估测难度很大。
目前,全球硅藻土产业的总产值尚不足10亿美元,据美国Gobi国际预测机构（2008）资料,2005年、2006年、2007年全球硅藻土产业的市场规模分别为8.08亿美元、8.96亿美元、9.87亿美元,其中,中国的市场规模分别为1.35亿美元、1.58亿美元、1.84亿美元。
预测至2010年,世界硅藻土产业
的市场规模为11.57亿美元,其中中国硅藻土产业的市场规模为2.23亿美元。
结合全球硅藻土产品的市场需求、产业经济增长速率以及中国国民经济发展现状等,预测到2015年,全球硅藻土市场总值在15亿美元/a左右,约计人民币100亿元/a;
中国硅藻土产业占有的市场空间在25亿～32亿元左右;
伴随中国硅藻土相关产业发展、政策引导和需求拉动,预测上限也很难超过50亿元,30亿元左右较为现实。
3.4 硅藻土产业的产品结构与发展方向
硅藻土是一种十分重要的非金属矿产,由于其具有特殊的理化性能,而被广泛用作化工生产中的催化剂载体,涂料、橡胶、造纸中的填料,食品工业中的过滤剂、漂白剂,隔热、隔声材料以及石油精炼、陶瓷、玻璃、钢铁、冶金热处理等行业。
由于技术、工艺等方面的原因,国内对硅藻土的应用还主要以轻质保温材料为主,而国际上则以助滤剂为主（表1）。
图10 2012年世界主要国家和地区硅藻土市场潜力预测图
中国硅藻土资源优势显著,随着全球性节能、环保要求的提高以及中国工业的发展、人民生活水平的提高和硅藻土产业自身的技术进步,中国硅藻土的产品结构必将发生重大变化,主导性的产业发展方向有主流型———高质量的硅藻土助滤剂、高效型———功能性填料和复合材料、节能型———中高档保温隔热材料、环保型———水处理剂和吸附剂与潜力型———原土提纯系列。
3.5 硅藻土产业的市场开拓目标
在经济全球化背景下,产业的发展规模客观取决于市场需求不同地区产业发展程度除与当地的区位优势、产业政策、科技水平和经济基础相关外,主要取决于资源禀赋条件。
据预测,在2007年基础上,今后8年全世界硅藻土市场需求的增长幅度为30%,其中,欧洲地区和一些发展中国家呈较快的发展态势,以中国市场潜力最大,其次为俄罗斯、日本、德国等（图10）。
从世界硅藻土资源分布特征分析,资源分布极不均衡,集中度极高,95%以上的储量集中在美国和中国。
无论是在质量,还是在数量上,美国和中国的资源优势都极其明显,也是世界任何其他国家和地区所无法比拟的。
从硅藻土资源禀赋条件、产业基础、产能规模以及发展潜力综合分析,丹麦和日本也都远不及美国和中国。
因此,未来的硅藻土产业的全球市场竞争格局主要表现在美国和中国之间。
综合分析美国和中国各自的资源优势、产业基础、发展态势和区位
优势,中国硅藻土产业发展的主要市场目标应该定位在“拥有中国、兼顾亚洲,开拓欧洲、重在俄罗斯”。
4 中国硅藻土产业发展对策与建议
1）坚持集约增效,促进持续发展
中国硅藻土矿产资源丰富,但优质矿床少。
低品位硅藻土的开发利用意义深远,特别是通过选矿来提高低品位硅藻土质量,是很有前景的方向。
在产品结构调整与产业升级过程中,应重视如下几个问题:
①优先开发高质量的硅藻土助滤剂、催化剂载体、原土提纯产品以及功能性填料、中高档保温隔热材料等;
②限制低档保温材料等产品的盲目发展;
③重视那些批量小、价值高、用途广的产品;
④发展与菜篮子工程有关的硅藻土矿物原料新产品;
⑤鼓励和重点支持出口产品或代替进口产品的发展;
⑥开拓市场潜力巨大的产品领域,如高效、节能、环保、农业等领域。
2）依托科技创新,实施品牌战略
整合科技资源,加快建设开放式科技资源共享平台,建立开放型研究开发体系;
发挥高等院校与科研院所的基础和主力军作用,加强引进、消化、吸收、再创新和集成创新,促进产—学—研结合,建立“硅藻土产—学—研基地”,加大研发力度,开发具有自主知识产权的技术和产品,培育一批在国内外同类产品中具有很强竞争力的硅藻土名牌产品和著名商标。
设立硅藻土科技创新基金,鼓励高等院校和重点科研院所提高创新能力,引导其围绕产业优化升级的关键技术环节,会同企业开展联合攻关,发挥好技术辐射带动作用。
依托科技创新,促进产品升级和产业结构调整,以品牌为纽带,催生新的产业经济增长点。
3）实施系统工程,加强平台建设
硅藻土产业发展也是一项系统工程,大体包括以下3个子系统:
①核心系统———资源状况—企业规模—产品结构—市场潜力;
②辅助系统———区域经济—地域条件—基础设施—人文环境;
③动力系统———科技水平—人才素质—产业政策—信息交流。
只有上述3个子系统有机结合、共同进步,才能有效促进硅藻土产业的快速、健康和可持续发展。
硅藻土的国际市场动态
1世界硅藻土储量和生产
1.1储量
硅藻土属生物沉积矿床，按成因可分为海相及陆相湖泊沉积两大类。
有经济价值的矿床产于新生界的沉积建造中。
多数矿床为陆相湖泊沉积，海相沉积的硅藻土矿床较少，但矿床规模较大。
世界硅藻土储量较大的国家和地区主要有美国、中国、独联体、捷克和秘鲁等。
美国硅藻土储量25000万t，基础储量50000万t，占世界第一位。
硅藻土生产集中在加利福尼亚、内华达、俄勒冈及华盛顿等西部各州。
中国截至2006年，硅藻土探明储量的矿区有61处，储量8283万t，基础储量1.24亿t，居世界第二位。
在地区分布上，以吉林最多，占全国储量的60%以上，其次为浙江、内蒙、云南、四川、河北、广东等地。
独联体在西伯利亚的油气开采区发现了储量为500亿m3的硅藻土矿床，已经发现可供露采的硅藻土地表露头有1000余处。
秘鲁拥有基础储量达6100万t的优质硅藻土。
捷克硅藻土储量450万t，基础储量480万t。
法国硅藻土基础储量200万t，主要产于南部的康塔尔省，生产质量很高的硅藻土。
另一矿山在阿尔代什省，露天开采两个不同层位的硅藻土。
墨西哥硅藻土基础储量也仅200万t。
丹麦是硅藻土与粘土混合物Moler产品的唯一来源，矿床位于日德兰半岛北部和莫斯岛及富尔岛，矿层年代属始新世。
日本的秋田、石川、冈山等海、湖相硅藻土矿床储量达l亿t。
1.2生产
硅藻土的主要生产国家是美国、中国、丹麦、日
本、独联体、法国、墨西哥和德国等（见表1）。
2004年世界硅藻土生产为196万t，至2007年达220万t，生产增长较快的有中国和智利，这在某种程度上抵消了美国、西班牙的减产以及冰岛Kisilidjan工厂2004年的关闭。
美国和中国继续主宰世界硅藻土的生产，而趋势是向中国集中。
近年来，在阿尔及利亚、阿曼、新西兰和赞比亚发现新的矿藏，俄罗斯的摩尔多瓦共和国也有660万m3的高品位硅藻土产出。
美国是世界最大的生产国，硅藻土产量居世界第一。
目前，美国在4个州有7家公司、11个矿山、9家加工厂生产硅藻土，2007年产量达83万t，其中加利福尼亚州和内华达州是美国硅藻土生产的主要地区（2006年占美国总产量的78%）。
2006年中国硅藻土原矿产量（据中国矿业联合会）约70万t左右，预计2010年，中国产硅藻土80万t。
中国目前有硅藻土生产企业31家，助滤剂厂
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