硅灰石开发利用及发展趋势

汪先三（中国非金属矿工业有限公司，北京　100142）



硅灰石开发利用及发展趋势

汪先三
（中国非金属矿工业有限公司，北京100142）

【摘 要】本文综述了硅灰石的物理性能、化学成分以及主要用途，总结了当前硅灰石的开发利用状况以及相关的生产工艺，分析了硅灰石市场销售情况，并指出硅灰石产业发展存在的主要问题及今后的发展趋势。

【关键词】硅灰石；开发利用；生产工艺；发展趋势

硅灰石是一种钙硅酸盐矿物，它是由英国矿物学家沃兰斯顿（Wollston）的名字所命名。硅灰石属于一种链状偏硅酸盐，呈纤维状、针状，其特点无毒、耐化学腐蚀、热稳定性及尺寸稳定良好、有玻璃和珍珠光泽、低吸水率和吸油值、力学性能及电性能优良以及具有一定补强作用。硅灰石在地球上分布很广，具有普遍的工业意义。

1　硅灰石物化性能及用途

1.1物理性能

硅灰石的晶体结构式为Ca［Si3O9］。晶体多呈针状、纤维状或粒状，集合体常呈束状（扇形）或放射状（菊花状）及块状。自然界中的硅灰石常呈白—灰白色，有时略带浅红色，透明—半透明，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。自然界天然产出的硅灰石多呈放射状、纤维状和块状，以纤维状最为常见，纤维大小相差较大，长可达60～7 0 c m，细小者仅为0 . 1～1mm，一般长径比为7∶1，经过加工处理可达20∶1～30∶1，长径比是硅灰石最重要的技术参数之一，加工过程中要保持较高的长径比很不容易。硅灰石密度2.78～2.91g/cm3；硬度4.5～5，性脆，易研磨成极细的颗粒，但长径比可保持不变；膨胀系数较低，25～800℃时热膨胀系数6.5×10-6/℃，膨胀系数变化也较小，呈线性均匀膨胀，1 125℃左右时转变为假硅灰石；熔点1 540℃。

1.2化学成分

硅灰石的化学分子式为CaSiO3，理论化学成分CaO 48.3%，SiO251.7%，自然界中纯的硅灰石少见，在其形成过程中，Ca2+有时被Fe2+、Mn2+、Ti2+等部分转换而呈类质同象体，并混有少量的Al、K及Na。我国主要硅灰石矿山矿石化学成分见表1。

表1　我国主要硅灰石矿山矿石化学成分（%）

1.3主要用途

硅灰石的用途比较广泛，应用于陶瓷、塑料、橡胶、造纸、油漆涂料、冶金等行业以及石棉的替代品。主要用途有以下几个方面：①用作陶瓷原料，可实现低温快速烧成，降低能耗、降低产品收缩率、减少产品变形和开裂；②作为颜料或充填料，用于油漆、涂料、橡胶、塑料、树脂等行业中；③作为隔热材料和铸钢保护渣，直接用于钢铁的精炼；④用作板坯连铸、模铸保护渣和无碳保护渣的基料；⑤用作电焊条药皮，可起到助熔、造渣作用，减少渣飞溅；⑥作为短纤维石棉替代品用于建筑材料、绝缘体材料、摩擦材料等领域。随着科技的进步，硅灰石潜在的新用途正陆续被发现。

2　开发利用情况

2.1资源状况

世界硅灰石资源较丰富，资源总量估计在8亿t以上，但分布很不均衡。目前仅有20多个国家发现硅灰石矿床，主要分布于亚洲的中国、印度、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦和美洲的墨西哥、美国等国，探明储量3亿t；我国和印度是世界上硅灰石资源最丰富的国家。

2013年全国矿产资源储量通报显示，查明硅灰石资源储量16009.95万t。我国保有储量最多的是吉林省，占全国总保有矿石储量的40%；其余依次为云南、江西、青海、辽宁4省，共占全国保有矿石储量的49%；浙江、湖南、安徽、内蒙古、广东5省区共占全国保有储量的10%；江苏、广西、湖北、黑龙江4省区共占全国保有矿石储量的1%。

2.2生产现状

我国硅灰石矿产开发利用始于20世纪80年代初，起步较晚，企业规模普遍较小。全行业在历经了初期的遍地开花式开采大战及竞相压价的价格战、客户争夺战、技术窃取战之后，在国家产业政策、市场调节与专委会的大力引导下，业内企业开始尝试资源整合与联合重组，开展区域间的强强联合，企业生产规模、产品品种、经济效益都得到扩大和提升。

目前，我国硅灰石行业年产量60万t左右，我国的硅灰石产量和出口量均位居世界第一，产品出口到日本、韩国及东南亚等亚洲国家和德国、西班牙等欧洲国家，出口量25万t左右，占国际市场的70%。

据硅灰石专委会介绍，我国现有硅灰石矿山加工企业约100家，分布在吉林、辽宁、浙江和江西等15个省区，原矿开采能力超过5万t/年的矿山企业主要分布在吉林省梨树县和磐石县、辽宁法库和建平、江西新余和上高、云南腾冲、浙江长兴。我国规模比较大的矿山和加工企业列于表2。

表2　我国硅灰石主要生产企业及生产能力

2.3生产工艺

硅灰石的初加工工艺过程：①粒级准备：主要是破碎、磨矿；②单体解离：整个过程中必须注意保护晶体结构不受破坏；③分选：得到粒级、纯度合格的有用矿物。

硅灰石深加工的目的是使经过初加工硅灰石产品的物理性能得到提高，界面特性得到改善，可用来作为稀有矿物材料的替代品，从而使硅灰石深加工产品的经济效益大幅提高。如超细粉碎和表面改性。

硅灰石一般生产工艺流程如下图。

生产工艺流程

（1） 用50C挖机装锤头把大块矿石破至块径≤35cm，用水冲洗去矿石表面的粉尘，人工选出15cm以上不含硅灰石的废石（特别是黑色、深色的废石）和不含黑色杂质的硅灰石精矿石。

（2） 选后的矿石用装载机铲入料仓，由给料机喂入振动筛筛分出≥15cm和≤15cm两种规格，≥15cm的矿石入颚式破碎机破碎，≤15cm的矿石被传动带输出。

（3） 传动带输出和破碎后的矿石，一并输入料仓。由给料机输入振动筛，振动筛分出三个规格矿料，即：块径≥5cm、2～5cm、≤2cm。

（4） 三种规格的矿块分别输送到选矿传动带上，并在振动筛出料口处，分别对≥5cm、2～5cm两种块料进行喷水清洗。

（5） 选矿由人工手选出三种矿，即：硅灰石精矿、含有杂质的硅灰石统矿、废石。选矿传动带设双层，上层输送待选矿石，下层输送选出矿石的一个品种，每个选矿位置设一个小漏斗，选出的矿石由漏斗落入下层传动带上运走，另每人配人力车一部，将选出的废石放入其中，选矿可正手选，也可反手选，双层传动带既可同向运行，也可正反方向运行，可视情而定。上层传动带运行速度用变频控制。

（6） 选出的统矿由输送带输入料仓，用振动给料机喂入锤式破碎机，加工成粒径≤8mm粒矿，再用传动带送至堆场。选出的精矿用输送带输入粉磨车间原料库。

（7） 将自选精矿和外购精矿配矿后，经破碎（粒径≤30mm）后，由输送带输入料仓。

（8） 混合精矿经输送带送至雷蒙磨粉磨，加工成粒径325目釉料级粉状硅灰石产品。

（9） 混合精矿经输送带送至超细粉碎机超细改性，加工成1 250目造纸级、工程塑料级纤维状硅灰石产品。

2.4主要产品价格

我国硅灰石产品附加价值低，2013年我国硅灰石出口均价为142.64美元/t，而进口均价则为954.26美元/t，进口均价是出口均价的6.7倍。目前市场上销售的主要产品类型有：

（1） 用于陶瓷制釉。质量要求：规格200～325目，粉状，主要化学成分SiO2≥49%、CaO≥44%、Fe2O3≤0.2%、LOI≤2%～3.5%（除铁）。出厂价600～800元/t。

（2） 用于冶金保护渣。质量要求：规格200目，粉状，SiO2≥50%、CaO≥44%、LOI≤1.5%。出厂价550元/t。

（3） 用于硅酸钙板增强。质量要求：规格80～300目，纤维状，长径比10∶1～20∶1。出厂价800～1 400元/t。

（4） 用于工程塑料、尼龙填充料。质量要求：800～1 250目，纤维状，白度≥86%，长径比10∶1左右（有的要求除铁）。出厂价900～1500元/t。

（5） 工程塑料、尼龙改性专用料。质量要求：规格1 250目，长径比10∶1。出厂价1 600～2 500元/t。

（6） 用于造纸（改性）专用填充料。质量要求：规格1 000目，纤维状，长径比10∶1（无黑点），白度83%～88%。出厂价1 300～1 400元/t。

3　存在问题及发展趋势

（1） 我国硅灰石深加工水平太低。普通硅灰石产品产能过剩，而作工程塑料和橡胶用增强填料的具有补强功能的表面改性硅灰石产品不能满足需求。

（2） 我国硅灰石产品单一且附加值低。主要以生产初级硅灰石产品为主，高端产品主要依靠进口，进口价格一般是普通产品的6～7倍。

（3） 硅灰石生产企业数量多，以中小规模为主。生产企业达100余家，产业集中度不高，应加速大型企业集团的建设，培养企业的国际竞争力。

硅灰石前景广阔，国内外硅灰石市场需求增长势头不减，价格逐步提高。近两年来，我国硅灰石企业的科研能力、采矿装备、加工技术、检测水平得到了改进和提升，围绕新产品和加工技术的研发，具备了针状粉、超细粉及改性粉等高附加值产品的生产能力；生产企业与下游用户的合作越来越紧密，开发生产出系列硅灰石产品、精细化高端产品，从而满足国内各行业、各领域的特殊需求，预计2020年国内硅灰石需求量为80万t。

【参考文献】

［1］郑水林.非金属矿加工与应用［M］.北京：化学工业出版社，2003：1-9.

［2］崔越昭.中国非金属矿业［M］.北京：冶金工业出版社，1991：51-54.

［3］李承元，李勤.国内外硅灰石开发应用现状［J］.中国非金属矿工业导刊，2001（2）：14-17.

【中图分类号】TB32

【文献标识码】A

【文章编号】1007-9386（2016）01-0013-03

【收稿日期】2015-12-28

Study on Exploitation and Development Trend of Wollastonite

WANG Xian-san
（China National Nonmetallic Industrial Corporation， Beijing 100142， China）

Abstract:This paper reviews the physical properties， chemical composition and the main application of wollastonite， summarizes the current development and utilization of wollastonite and related production processes， analyzes wollastonite market conditions，and noted the existence of wollastonite industry problems and development trend in the future.

Key words:wollastonite； development and utilization； production processes； development trend