中國硅藻土資源優(yōu)勢明顯、儲量豐富，是硅藻土的主要生產(chǎn)國。在硅藻土產(chǎn)品結構上，中國與國外還有相當大的差距，隨著(zhù)全球節能、環(huán)保要求的提高以及中國工業(yè)的發(fā)展和硅藻土產(chǎn)業(yè)自身的技術(shù)進(jìn)步，中國硅藻土的產(chǎn)品結構必將發(fā)生重大變化。
為此，記者對中國礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院教授、博士生導師，中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì )副會(huì )長(cháng)、專(zhuān)家委員會(huì )副主任，中國非礦協(xié)會(huì )礦物加工技術(shù)專(zhuān)委會(huì )專(zhuān)家組組長(cháng)鄭水林進(jìn)行了專(zhuān)訪(fǎng)，鄭水林對我國硅藻土礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)研究以及未來(lái)硅藻土產(chǎn)品結構調整進(jìn)行了全面深入的解析。
儲量領(lǐng)先與品位不高的矛盾
記者：我國作為一個(gè)硅藻土資源大國，我國的硅藻土資源分布情況如何？您覺(jué)得對硅藻土礦產(chǎn)資源的管理，以及合理利用礦產(chǎn)資源方面需要注意些什么？
鄭水林：硅藻土是中國的重要非金屬礦產(chǎn)資源之一，其探明儲量居世界第二和亞洲首位。自20世紀60年代開(kāi)發(fā)以來(lái)，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，中國的硅藻土加工利用產(chǎn)業(yè)已形成了僅次于美國的規模，年加工生產(chǎn)能力已超過(guò)50萬(wàn)噸。2016年產(chǎn)量約60萬(wàn)噸，其中助濾劑20萬(wàn)噸，保溫和生態(tài)建材約22萬(wàn)噸，吸附劑及載體材料約5萬(wàn)噸，水處理劑等環(huán)境治理材料約5萬(wàn)噸，各類(lèi)填料約5萬(wàn)噸，其他約3萬(wàn)噸。
目前已有包括保溫材料、助濾劑、功能填料、催化劑載體、吸附劑、水處理及凈化劑、硅藻壁材、室內空氣凈化材料、瀝青改性劑、農藥載體等十多個(gè)品種、近百種不同規格的硅藻土制品;這些產(chǎn)品廣泛應用于建筑、建材、啤酒、飲料、食品、藥品、化工、環(huán)保、路面材料、牙膏、涂料、橡膠等領(lǐng)域。
中國已在吉林、云南、浙江、四川、內蒙古、山東、廣東、河北、海南、黑龍江等10多個(gè)?。ㄗ灾螀^）發(fā)現硅藻土礦70余處，已探明儲量4億多噸，遠景儲量超過(guò)20億噸。其中在吉林長(cháng)白山地區（臨江市和長(cháng)白縣）、內蒙古、廣東徐聞、云南騰沖4處發(fā)現了優(yōu)質(zhì)硅藻土。其中吉林省探明儲量最多，約2.1億噸，占全國一半，遠景儲量超過(guò)10億噸。吉林長(cháng)白山地區探明儲量6000多萬(wàn)噸，遠景儲量超過(guò)6億噸，是目前發(fā)現的中國最大的優(yōu)質(zhì)硅藻土資源蘊藏地，也是目前世界上儲量達上千萬(wàn)噸的優(yōu)質(zhì)硅藻土產(chǎn)地之一。云南省探明儲量0.82億噸，約占全國探明儲量的20%，遠景儲量超過(guò)6億噸。浙江省探明儲量0.43億噸，約占全國探明儲量的10%，遠景儲量2億噸以上。吉林、云南、浙江三省的探明儲量約占中國探明儲量的80%；其余省、自治區占20%左右。
硅藻土是一種儲量有限和不可再生、對人類(lèi)社會(huì )可持續發(fā)展不可或缺的重要礦產(chǎn)資源，而且人類(lèi)迄今還不能合成硅藻結構材料，因此，在加工利用中必須珍惜這種寶貴資源。
一是要充分利用其天然稟賦，將其用到最能發(fā)揮其天然稟賦的領(lǐng)域；
二是要通過(guò)采用現代高新技術(shù)提升或優(yōu)化其天然稟賦，使其為人類(lèi)社會(huì )發(fā)揮更大的作用；
三是采用先進(jìn)選礦技術(shù)充分利用低品位硅藻土資源，這一點(diǎn)對于中國這樣一個(gè)低品位硅藻土資源占絕對多數的人口大國來(lái)說(shuō)尤其重要。
有鑒于此，硅藻土加工利用的發(fā)展趨勢是綜合利用高、中、低品位硅藻土資源；充分利用硅藻土的獨特物理化學(xué)和孔結構特性，開(kāi)發(fā)健康、環(huán)保、節能功能的硅藻土制品或硅藻礦物材料，如飲料、食品及生物制品過(guò)濾凈化材料、廢水處理與室內空氣凈化材料、室內調濕和調溫功能材料。
中、低品位硅藻土資源的高效綜合利用是中國硅藻土產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展的必由之路。中國硅藻土儲量雖然居世界第二位，但儲量和質(zhì)量與美國差距很大。美國內華達地區70%以上硅藻土為優(yōu)質(zhì)硅藻土，中國硅藻土資源質(zhì)量最好的吉林長(cháng)白山地區，優(yōu)質(zhì)硅藻土的比例也僅有30%左右，而且30多年來(lái)，由于只采優(yōu)質(zhì)一級硅藻土資源，大量的二級或三級硅藻土資源被浪費；另一方面，我國云南（除騰沖縣的少量資源外）、浙江、內蒙古等地的硅藻土資源基本上屬于低品位資源，含有大量黏土、砂質(zhì)和碎屑等雜質(zhì)，不能直接用來(lái)生產(chǎn)助濾劑、吸附劑、功能填料等高性能和高附加值硅藻制品或材料。因此，中、低品位硅藻土資源的高效綜合利用是中國硅藻土產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展的必由之路。
低品位硅藻土礦利用的難點(diǎn)在于硅藻顆粒與黏土礦粒的分離和分選。黏土礦嵌布粒度微細，不僅分布于硅藻顆粒之間而且存在于硅藻顆?？椎乐?，難以解離和分選。硅藻土選礦技術(shù)的另一個(gè)特點(diǎn)是要盡可能減少硅藻結構的破壞，因為完整的硅藻結構對于其應用性能非常重要。因此，一般在選礦過(guò)程中盡量不采用磨礦方式以避免對硅藻結構的破壞。
應用領(lǐng)域拓寬但價(jià)格優(yōu)勢不足
記者：我國自上世紀60年代應用硅藻土資源以來(lái)，隨著(zhù)關(guān)注度的加大及科研水平的提高，硅藻土的綜合利用能力迅速提高，涉及領(lǐng)域逐漸擴大、用量日增，目前硅藻土主要有哪些應用領(lǐng)域？
鄭水林：助濾劑是硅藻土的主要產(chǎn)品之一，約占中國硅藻土產(chǎn)品總產(chǎn)量的35%左右（在美國約占硅藻土產(chǎn)品消費量的50%）。目前硅藻土助濾劑有干燥品、鍛燒品和溶劑鍛燒品三大類(lèi)，十幾個(gè)品種，年生產(chǎn)能力超過(guò)20萬(wàn)噸，主要產(chǎn)地為吉林省臨江市、吉林省長(cháng),白朝鮮族自治縣。
建筑與建材是中國硅藻土的主要產(chǎn)品之二，約占中國硅藻土產(chǎn)品總產(chǎn)量的39%左右。該領(lǐng)域主要包含兩類(lèi)產(chǎn)品:隔熱保溫材料和健康環(huán)保內墻材料。隔熱保溫材料品種包括保溫磚、板粒狀產(chǎn)品、粉狀產(chǎn)品、水泥制品、微孔硅酸鈣等，主要產(chǎn)地為浙江嶸州、吉林?。ㄩL(cháng)白縣、臨江市、敦化市等），其中浙江嶸州市是中國最大的硅藻土保溫隔熱材料生產(chǎn)地，約占全國產(chǎn)量的70%。
健康環(huán)保內墻材料，商品名稱(chēng)又稱(chēng)硅藻泥、硅藻壁材或硅藻涂料，是一種以?xún)?yōu)質(zhì)硅藻土、鍛燒硅藻土、熔劑鍛燒硅藻土為主要組分的具有調濕和空氣凈化功能的內墻涂料或涂層材料，該種材料自2000年在中國生產(chǎn)以來(lái)，發(fā)展很快，目前年用消費接近2000萬(wàn)m2，主要生產(chǎn)與服務(wù)企業(yè)位于北京、吉林長(cháng)春和臨江、山東青島、四川成都、福建廈門(mén)及浙江、深圳等地。
吸附劑和載體是硅藻土的主要用途之一。吸附劑主要用于環(huán)保（污水處理、水體凈化、空氣凈化等），對硅藻土的純度和孔體積要求較高，大多是用物理或化學(xué)方法提純后的產(chǎn)品或是用優(yōu)質(zhì)硅藻土礦干燥、分級、鍛燒的產(chǎn)品;硅藻土載體（釩催化劑載體、農藥及殺蟲(chóng)劑載體等）也是純度較高的產(chǎn)品，要求比表面積和孔體積較大。該類(lèi)產(chǎn)品主要生產(chǎn)地區為吉林省臨江市、長(cháng)白縣、云南大理、昆明、浙江嶸州、山東等地。
硅藻土填料主要用于橡膠、瀝青、油漆、塑料、化妝品、齒科材料、炸藥密度調節劑等產(chǎn)品。中國生產(chǎn)的硅藻土填料包括物理法提純產(chǎn)品、直接干燥粉磨產(chǎn)品和鍛燒產(chǎn)品三大類(lèi)、十余個(gè)品種。主要產(chǎn)地為吉林省臨江市、長(cháng)白縣、云南大理、浙江嶸州、廣東湛江等地。
硅藻土產(chǎn)品市場(chǎng)現狀
記者：國內各類(lèi)硅藻土產(chǎn)品價(jià)格如何？出口和對外貿易情況怎么樣？我國硅藻土產(chǎn)業(yè)發(fā)展中亟待解決的問(wèn)題主要有哪些？與國外相比有哪些差距？如何提高產(chǎn)品創(chuàng )新性和附加值，贏(yíng)得在世界市場(chǎng)上的話(huà)語(yǔ)權？
鄭水林：其實(shí)，這些年國內硅藻礦物材料的市場(chǎng)價(jià)格一直在降，對此，我也是看在眼里，疼在心里。就拿助濾劑價(jià)格來(lái)說(shuō)，國內助濾劑價(jià)格普遍在2000元/噸，而美國助濾劑普遍在6000元/噸以上；功能填料的價(jià)格，國內2000~5000元/噸，我國優(yōu)質(zhì)功能填料的生產(chǎn)原料基本靠進(jìn)口，進(jìn)口價(jià)格為8000~10000元/噸，有的甚至高達15000元/噸，因此成品的銷(xiāo)售利潤往往微乎其微。這主要是由于中國硅藻土產(chǎn)品中深加工、高附加值產(chǎn)品少所造成的，同時(shí)高品位硅藻土稀缺也是我國硅藻礦物材料價(jià)格偏低的一個(gè)重要因素。
從中國硅藻土進(jìn)出口數量和金額對比分析，近年來(lái)進(jìn)口硅藻土產(chǎn)品價(jià)格有上升的趨勢，但是，出口價(jià)格變化不大，說(shuō)明中國硅藻土產(chǎn)品結構和技術(shù)含量有待提升。中國硅藻土出口產(chǎn)品以硅藻土粉和保溫材料為主，出口產(chǎn)品的科技含量、附加值和價(jià)格都比較低，從2003年到2008年上半年的出口情況看，平均價(jià)格為143.67美元/噸,折合人民幣約1005.72元/噸，進(jìn)口硅藻土產(chǎn)品則以技術(shù)含量高的高端產(chǎn)品為主，主要是高端助濾劑，平均價(jià)格為756.64美元/噸，折合人民幣約5296.48元/噸，進(jìn)口產(chǎn)品平均價(jià)格是出口的5.3倍。
國際上，以美國為代表，盡管不同時(shí)期硅藻土產(chǎn)品消費結構會(huì )有不同程度的調整，但助濾劑一直占據主導地位，其次是填料、吸附劑、絕緣材料及其他；以法國、德國、丹麥、日本和俄羅斯等為代表的工業(yè)發(fā)達國家，助濾劑產(chǎn)品的應用也占主導地位。日本絕大部分地區都能以低成本開(kāi)發(fā)硅藻土資源，近年來(lái)以硅藻土為原料的新型室內裝修材料在日本受到消費者的青睞，由此拉動(dòng)日本硅藻土建材生產(chǎn)的穩定增長(cháng)。在硅藻土產(chǎn)品結構上，中國與國外還有相當大的差距。由于技術(shù)、工藝等方而的原因，國內對硅藻土的應用還主要以輕質(zhì)保溫材料為主，而國際上則以助濾劑為主。
要想贏(yíng)得在世界市場(chǎng)上的話(huà)語(yǔ)權，就要充分利用硅藻土的特性，發(fā)展最能發(fā)揮其天然稟賦的材料或制品。
硅藻土最突出的特性是其顆粒中有規律分布和貫通納米孔道的硅質(zhì)多孔結構，目前前還沒(méi)有發(fā)現具有這一結構特點(diǎn)的其他天然礦物。因此，硅藻土資源加工利用的一個(gè)重要發(fā)展趨勢是充分利用其特性，發(fā)展能最大限度發(fā)揮或挖掘其天然稟賦的材料或制品，如飲料、飲水、啤酒、生物醫藥制劑的吸附過(guò)濾材料，工業(yè)廢水和生活污水處理材料，健康環(huán)保（調濕和凈化室內空氣）內墻裝飾材料，保溫隔熱與隔音材料，催化劑載體等。
助濾劑是硅藻土的傳統加工產(chǎn)品，也是國內外用量最大的硅藻土制品，未來(lái)仍將是硅藻土產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展領(lǐng)域之一。硅藻土助濾劑主要是以?xún)?yōu)質(zhì)硅藻土為原料，采用干燥、煅燒或熔劑煅燒技術(shù)生產(chǎn)。其發(fā)展趨勢是采用現代信息和控制技術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，穩定產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗和生產(chǎn)成本；發(fā)展高性能助濾劑以及現代生物醫藥制劑選擇性微過(guò)濾產(chǎn)品。
作為工業(yè)廢水和生活污水處理材料是硅藻土最有發(fā)展前景的領(lǐng)域之一。硅藻土水處理材料主要用優(yōu)質(zhì)硅藻土或提純精土為原料采用表（界）面改性與復合技術(shù)和（或）造粒技術(shù)等加工而成。其主要趨勢是發(fā)展多功能材料，即不僅能吸附污染物質(zhì)而且能分解或降解污染物（持續或永久除去污染物），而且方便回收和重復使用、使用過(guò)程和使用后對環(huán)境友好的高性能工業(yè)廢水和生活污水處理材料。
硅藻泥、硅藻壁材、硅藻涂料等是近十幾年來(lái)發(fā)展的一種健康環(huán)保內墻裝飾材料，這種材料最早的功能是利用硅藻土良好的吸濕和放濕功能調節室內的濕度，即在潮濕時(shí)節吸附水分，干燥時(shí)節放出水分，因此被譽(yù)稱(chēng)為“可呼吸涂料”。同時(shí)，硅藻土還對室內的氣態(tài)污染物，如甲醛、甲苯等具有吸附功能。但就硅藻土本身的特性來(lái)說(shuō)，存在吸附飽和點(diǎn)，飽和以后就會(huì )脫附，即將吸附的有害氣體放回空氣中。吸人水分和吐出水分是人類(lèi)所希望的調濕功能，但吸附的甲醛、甲苯等有害氣體再釋放則是人們所不希望的。因此，未來(lái)的發(fā)展趨勢是在調濕功能基礎上可以高效和可持續降解室內甲醛、苯、甲苯等有機污染物。
輕質(zhì)保溫隔熱材料是當前我國硅藻土的主要制品之一，但大多是用硅藻含量較低的硅藻土礦燒制而成，技術(shù)含量和產(chǎn)品附加值較低。未來(lái)的發(fā)展趨勢是優(yōu)化輕質(zhì)保溫隔熱材料的配方、成型和燒制工藝，提高其性能和附加值；負載復合相變材料，發(fā)展調溫蓄能型節能新材料；發(fā)展具有調濕、絕熱、抗菌、吸附等功能的硅藻土多孔陶瓷材料。
催化劑載體用硅藻土產(chǎn)品雖然用量目前不是很大，但其附加值較高。這種產(chǎn)品選用優(yōu)質(zhì)硅藻土礦為原料，集成采用選礦、復配改性、負載、成型/造粒等技術(shù)加工而成。未來(lái)的發(fā)展趨勢是優(yōu)化其孔結構和孔徑分布以提高硅藻土載體的比表面積，同時(shí)發(fā)展高效低耗的成型/造粒技術(shù)和表面活性組分可控負載技術(shù)。
在硅藻土良好吸附性能的基礎上，負載納米TiO2等光催化組分，使其不僅具有吸附甲醛、甲苯、苯酚等有機污染物的功能，而且具有光催化降解這些有機污染物的功能。以室內硅藻涂料為例，在沒(méi)有負載納米TiO2等光催化組分之前，硅藻土可以吸附室內的甲醛，但是，它只能將甲醛吸附在硅藻顆粒的孔道中，不能將其分解成無(wú)害物質(zhì)。這樣，隨著(zhù)室內甲醛的不斷產(chǎn)生，吸附逐漸達到飽和后，不僅不能繼續吸附甲醛，而且在環(huán)境溫度、濕度等的變化下，吸附的部分甲醛將會(huì )釋放回到空氣中。而在硅藻顆粒表面負載了納米TiO2光催化組分之后，在陽(yáng)光和燈光的照射下，吸附的甲醛被納米TiO2光催化反應降解為二氧化鈦和水，這樣，材料可以繼續吸附捕捉甲醛。
硅藻土的高比表面積、大孔體積可以提高相變材料的負載量，從而提高相變潛熱。硅藻土有規律分布的納米孔結構特性可以更好地吸附固定相變材料分子，從而改善和提高復合相變材料的耐久性;加之硅藻土是一種儲量豐富、容易開(kāi)采和加工的天然硅質(zhì)礦物，來(lái)源較廣泛，生產(chǎn)成本較低。因此，硅藻土基相變復合儲能材料有望顯著(zhù)提高相變復合材料的儲熱性、耐久性、經(jīng)濟性及實(shí)用性，促進(jìn)相變材料的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，節約能源，具有良好的發(fā)展前景。
加強應用基礎研究實(shí)現產(chǎn)學(xué)研一體化
記者：隨著(zhù)國家對非金屬礦綜合利用和深加工的重視，在您看來(lái)，“十二五”期間，我國硅藻土領(lǐng)域取得了哪些進(jìn)步？“十三五”期間將有哪些新的突破和進(jìn)展？您有怎樣的期待和建議？產(chǎn)學(xué)研一體化對硅藻土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，您覺(jué)得基礎研究對硅藻土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到怎樣的積極作用？
鄭水林：為了解決我國優(yōu)質(zhì)硅藻土資源不足的問(wèn)題，國家“十二五”科技支撐計劃重點(diǎn)項目專(zhuān)門(mén)設置了“低品位硅藻土資源高效利用與深加工關(guān)鍵技術(shù)研究（2011BAB03B07）”課題，目標之一是“攻克制約低品位硅藻土物理選礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)一濕法高效連續分選技術(shù)與裝備，為低品位硅藻土礦的大規模高效選礦生產(chǎn)線(xiàn)的建設和發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)支撐”。
主要攻克以下4個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：一是硅藻土與赫土礦物的解離與分散技術(shù)；二是硅藻土與黏土礦物的連續層流離心沉降分選技術(shù)與裝備及分選工藝優(yōu)化和智能控制技術(shù)；三是選礦尾礦的處理和綜合利用技術(shù)：四是年產(chǎn)12000噸硅藻精土的選礦示范生產(chǎn)線(xiàn)建設。預計，該課題完成后對我國硅藻土資源的利用和硅藻土產(chǎn)業(yè)的持續發(fā)展具有重要支撐作用和重大戰略意義。
如果將吸附比做生命體的胃的話(huà)，納米TiO2光催化組分就是其消化功能。吃到胃里的食物經(jīng)消化后可以繼續進(jìn)食。不僅如此，研究表明，硅藻土表面負載TiO2不僅可以賦予其光催化降解有機污染物的功能，而且可以?xún)?yōu)化其孔結構，形成更多地中孔和顯著(zhù)提高其比表面積，進(jìn)而提高其吸附性能。因此，硅藻土表面負載納米TiO2等光催化組分后的復合材料可以顯著(zhù)提升硅藻土的環(huán)保功能。中國在納米TiO2硅藻土復合材料的制備和應用技術(shù)近幾年取得了顯著(zhù)進(jìn)展:2006年完成實(shí)驗室研究；2009年完成年產(chǎn)120噸中試納米TiO2/硅藻土復合材料中試生產(chǎn)線(xiàn)建設生產(chǎn)；2013年10月投產(chǎn)的年產(chǎn)1000噸納米TiO2/硅藻土復合材料產(chǎn)業(yè)化示范線(xiàn)建設得到國家“十二五”國家科技支撐重點(diǎn)項口課題“低品位硅藻土資源高效利用與深加工關(guān)鍵技術(shù)研究”和2012年國家發(fā)改委“產(chǎn)業(yè)振興和技術(shù)改造項口”中央預算內投資計劃的立項支持。在該材料制備技術(shù)方面，口前已獲得或申請了多項國家發(fā)明專(zhuān)利，發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)和技術(shù)論文。
硅藻土在我國是具有資源優(yōu)勢的礦種，但目前綜合水平偏低，和發(fā)達國家相比，存在品種少、應用領(lǐng)域小多、人均消費量低和生產(chǎn)規模較小的差距。但可以認為，隨著(zhù)改革開(kāi)放和科學(xué)研究的深入，相關(guān)部門(mén)的關(guān)注，我國硅藻土資源的綜合利用水平與國外的差距將逐步縮小。隨著(zhù)硅藻土提純的新技術(shù)深入研究，可以滿(mǎn)足新產(chǎn)品綜合的需要。另外結合硅藻土的理化特性，對硅藻土表面微觀(guān)改性、微孔結構的人為調控等，可以綜合硅藻土的新用途，進(jìn)一步提升其附加價(jià)值。
資料來(lái)源：中國建材網(wǎng)
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