甘肃凹凸棒矿石亟需开创发展的新局面

马英东

1862年，俄国学者隆夫钦科夫首次在乌拉尔地区发现了一种层链状结构的粘土矿物，并将其命名为“坡缕石”。1931年在美国佐治亚州的奥特堡地区（Attapulgus）和法国的莫尔摩隆地区的漂白土中也发现了这种黏土矿物，并由第拉白连特1935年采用Attapulgite之名。

1976年在全国的矿物普查中，中国学者许冀泉等在江苏省六合县竹镇小盘山发现该矿，许冀泉根据奥特堡之音同时兼顾该矿的晶体结构特征，将其译名为“凹凸棒石”。1982年江苏盱眙县雍小山发现凹凸棒石粘土矿，经江苏地勘部门勘查评价，为大型矿床规模。

我国的凹凸棒石黏土矿带主要有苏皖矿带和甘肃矿带，其中江苏盱眙已探明凹凸棒石黏土矿资源量 0.44 亿吨，远景储藏量大。安徽明光已探明凹凸棒石黏土矿资源量1.15 亿吨，甘肃省凹凸棒石黏土矿，已查明储量3.02亿吨，分布于白银靖远和张掖临泽。白银地区远景储藏量达10亿吨，属于露天矿，易于开采。

作为一种重要的稀缺性非金属矿产资源，凹凸棒石粘土（别称“凹土”）具有特殊的纤维结构、不同寻常的胶体和吸附性能，在机械、军工、农牧业、建材、化工、石油、冶金、食品等几十个领域有着广泛用途，有“万土之王”“千用之土”等美誉。

纳米材料，前景应用广阔

凹凸棒石，简单说就是一种天然的一维纳米级材料。

凹土矿为土块状结构，颜色为灰白、青灰、浅黄和浅绿。油脂光泽，比重轻，潮湿时呈粘性和可塑性，内部多孔道，比表面积大，大部分的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中，放大4万倍的凹凸棒石晶体形态呈棒状和纤维状，其长0.5-5微米，宽0.05-0.15微米，为2：1型粘土矿物。

凹土矿是具有纳米通道结构的天然纳米结构矿物材料，它的应用前景有多广阔呢？在脱色市场上，全球每年使用的脱色土用量在130万吨左右。在吸附市场上，欧洲每年需要200余万吨，美国需260万吨。在宠物垫料上，国际每年需要280万吨。我国目前的凹土产品仅30万吨左右。

凹土有很强的吸水性，一般为25%，加之热稳定性，适于配制深钻井泥浆；由其配制的悬浮体经搅拌后，纤维相互交叉、淀积，形成“乱稻草堆状”网架结构，广泛应用于石油领域。

从医疗的角度来看，凹土具有灭菌、除臭、去毒、杀虫性的功能。军工上应用用于防护装置吸附毒气，吸除动、植物油色素、黄曲霉素等。在酿造工业中，凹土来澄清葡萄酒、苹果酒、啤酒等酒类制品，可以除去酒中的各种残渣杂质，使酒质纯净。

从化工的角度看，凹土具有表面活性中心，除吸附外，还有催化作用。凹土可用作乙醇转化为乙烯的催化剂，也可作为催化剂载体。同时，加工后的凹凸棒石粘土制品是较为理想的吸附剂、食品加工助剂和食品添加剂，可取代活性炭。

在污水处理中，凹土可以再生，它耗能少，对环境保护非常有利。因此，凹土在保护生态环境，土壤改良方面，应用廣泛。

2005年，兰州大学教授刘伟生研究发现，甘肃矿带中的凹凸棒富含碘、硒、锌、硼等19种微量元素，将活化后的凹凸棒肥料拌在土壤中，可以在土壤缺少肥料时再慢慢释放，补充微量元素，不会对土壤和农作物带来任何副作用，在绿色农业产业发展中，凹土也有很好的利用前景。

中科院段雪院士团队针对土壤污染严重，团队开发的“凹凸棒石负载插层结构土壤修复材料”取得技术突破，在土壤污染治理上效果良好。

苏皖地区，发动引擎推动产业发展

国外凹凸棒石主要生产地区为美国、欧洲和日本，已在石油钻井泥浆、农药、化肥、化工吸附剂、催化剂、污水处理、涂料、黏结剂、太阳能贮热等众多领域开发出上千种产品。我国凹凸棒石产业起步较晚，但在苏皖地区发展较为迅速。

江苏盱眙现有注册登记的凹凸棒石加工企业 60 家左右，高新技术企业10家，拥有系列产品80多种，其中食用油脱色剂占全国市场份额70%、全球30%以上，凹凸棒石干燥剂占全国市场份额60%以上。2022 年实现产值25亿元。

江苏盱眙正在打造“龙头企业-重大项目-产业链-产业集群-产业基地”的发展模式。以争创省级高新区为目标，以凹土科技小镇为契机，以医药中间体等高尖端企业为突破点，引导资金、人才、企业向凹土科技园区集聚，打造国家级凹土产业集群。

盱眙依托中科院盱眙凹土研发中心，成立县凹土产业战略发展委员会，全面指导和推进凹凸棒石产业发展，建立2亿元凹凸棒石产业发展引导资金，重点对企业设备投入、研发中心、品牌打造等方面给予扶持。打造国家级凹凸棒石新材料产业发展战略基地。

安徽明光现有注册登记的凹凸棒石加工企业110 家，2022年实现产值 30 亿元。2021年安徽出台扶持凹凸棒政策，从提升创新能力，到平台建设，到建立健全科研院所、制造企业、行业协会等各类创新主体协同合作的产学研用合作机制，支持建设省级凹凸棒基新材料产业研发机构、检验检测中心，开展基础研究、应用研究、技术创新和应用示范，为凹凸棒基新材料产业创新发展提供知识储备和技术支撑。对符合制造强省、“三重一创”、科技创新等政策资金支持条件的，按规定给予支持。支持符合条件的凹凸棒基新材料企业股改、上市（挂牌）、发行债券。推动相关市、县设立凹凸棒基新材料政府产业投资基金，支持凹凸棒基新材料产业发展。将凹凸棒基新材料产业人才列入全省高层次和急需紧缺人才引进目录。

甘肃矿区，凹凸棒石产业现状

甘肃省混维凹凸棒石及伴生矿物，一维、二维纳米材料不同特性优势明显，为凹凸棒石产业高值化、规模化发展提供了基础。目前两个矿区，白银靖远和张掖临泽。

白银市西部凹凸棒应用研究院（简称凹土应用研究院）成立于2008年7月，由甘肃省科学技术协会、甘肃省民政厅批复成立的省属学会。位于白银高新技术产业开发区，是国内从事凹凸棒石综合开发及应用的专业研究院。

凹土应用研究院目前拥有科研技术人员60人，柔性引进中国科学院段雪院士，建立院士工作站。享有国务院特殊津贴教授3人，教授/博士生导师7人，博士16人，研究生19人及工程技术人员15人。目前在知识产权和标准建设取得相当成就。截至2023年5月，从 Web of Science 记录凹凸棒石主题SCI 研究型论文发表数量看，甘肃省在凹凸棒石应用及基础研究成果最为密集，占全球比重 28%左右。在标准建设方面，白银凹凸棒应用研究院制订了国家标准《凹凸棒石黏土分级及测试方法》《凹凸棒石微量元素测定方法国家标准》等，进一步规范了行业发展并推进凹凸棒石黏土资源科学、合理、高效利用。

凹土应用研究院建设成果：2016 年8月 甘肃省科学技术厅批准建设“甘肃省凹凸棒石工程技术研究中心”。2017 年10月与中科院兰化所联合成立“甘肃省凹凸棒石产业技术创新战略联盟”。2018年8月 与甘肃中医药大学联合建设“西北中藏药协同创新中心成果转化基地”。2019年3月与北京化工大学大学成立“甘肃西部凹凸棒石应用研究院院士成果转化基地”。2019年“凹凸棒石土壤调理剂”产品获第四届兰州科技成果博览会“优秀产品银奖”。 2019年，凹凸棒石研究院带领甘肃丰宝农化科技有限公司、甘肃昊洲农业科技有限公司、白银新九星农化科技有限公司等四家肥料应用企业在“凹凸棒石的功能化及其在绿色农业中的应用”项目获得甘肃省科技进步一等奖。

凹土应用研究院在农业生产、环境修复等方面取得了一定成效，研发的盐碱地和重金属治理的新型土壤修复剂、苦咸水处理剂、矿化改性系列肥料、饲料添加剂、日化用品等系列产品已经投放市场。

白银市现有凹凸棒石加工企业8家，2022 年实现产值约 2 亿元。高新技术企业2家，规上企业1家。凹土应用研究院是白银市凹凸棒石新材料研究链主单位。

甘肃萃华科技有限公司承接院士协同基地的产业化示范线建设任务，与白银高新投资集团股份有限公司（高新区管委会全资公司）在白银高新区共同建设土壤修复剂生产研发基地，年产9万吨土壤修复材料和提纯粉，依托白银高新投资集团股份有限公司的一宗凹凸棒石矿山，拟在靖远县建设绿色矿山和分级开采综合利用生产线，方案正在设计规划中。

张掖市通过与中国科学院兰州化物所、中国矿业大学、 6 兰州大学、西北师范大学等多家研发机构及科研团队合作，聘请中国科学院兰州化物所王爱勤研究员为凹凸棒石产业发展高级顾问。围绕提纯转白、安全养殖、棒晶束高效无损解离等关键技术，研发的农用复合肥、土壤修复剂、饲料添加剂、动物猫砂、日用化妆品等 30 多个产品已上市销售。抗菌材料、脱硫脱硝、生活污水处理剂等生产线已经完成建设，正在调试设备。凹凸棒石棒晶束解离与转白技术获得国家科技进步二等奖，并实现量产。张掖临泽现有凹凸棒石加工生产企业12 家，2022年实现产值约 3 亿元。

打破瓶颈，甘肃凹土矿产亟需开创研究应用

甘肃省凹凸棒石黏土矿具有“杂色伴生”的特点，提纯、转白是凹凸棒石高值利用的前提。目前矿产呈粗放型开发，凹凸棒石与伴生矿高效分离利用不足，没有将混维凹凸棒石黏土矿的资源特性充分发挥。

开发的产品基本上仍处于卖资源的初级阶段。相比苏皖地区，甘肃本地对凹凸棒产业发展认识不足，支持不足，推动不足。特别是凹凸棒产品研究这个领域，一个民营研究院，没有经费，养不住专业研究人才，致使凹凸棒产业研究开发走入瓶颈。

凹凸棒石应用成果转化课题研发周期长、投入大，目前甘肃省凹凸棒石技术创新和高技术产品研发仍然以实验室为主，科研成果多数停留在理论研究阶段，研发跟不上，产业处于初级阶段，市场占有率不高。

甘肃省凹凸棒石相关专利已申报 144 项，但上市销售的产品仅有30 多个，且主要是以农用为主的低附加值产品；开展开放性课题研究仅有10 项课题的产品实现产业化。企业后期研发应用投入资金有限，产学研用结合的协同创新体系尚未真正建立，不能及时高效实现科研成果从样品到产品到商品的转化。

缺乏龙头企业引领。目前甘肃省凹凸棒石产业发展处于起步阶段，企业规模普遍较小，产业聚集度较低，现有企业多以小型民营企业为主。2022 年，略有规模的只有张掖奋君矿业公司和白银丰宝农化科技有限公司。而江苏盱眙已培育新三板挂牌企业2 家，安徽明光落户三棵树、嘉宝莉等知名企业，其中三棵树涂料产值已达到20亿元。甘肃凹凸棒石产业发展，需要实力雄厚的国有企业或社会龙头企业及各类资本投资发展，来引领行业，示范带动。

政府扶持，推动凹凸棒石产业化发展

凹凸棒矿石黏土，是甘肃重要的矿石资源，开发利用前景广阔。地方政府应该大力支持，推动凹凸棒石产业进行高质量发展。

第一，在政府的推动下，建立专业的具有事业编制的凹凸棒石应用研究院，划拨研究经费，才能持续地推进基础研究，推进凹凸棒石产品攻关、技术突破。

亟需研究应用型产品解决在盐碱地治理、重金属污染土壤修复，亟需研究开发针对生态、农业、环保以及化工催化等系列环境友好型新材料，实现材料与环境修复双向绿色。

加快推动凹凸棒石专业人才培育，支持引进和培育高端人才，提升凹凸棒石基础研究及前沿技术研发能力。

建议政府实施“专精特新”企业和高新技术企业梯次培育计划，重点培育“三新一高”链主企业，尽快把凹凸棒石应用研究院打造培育成甘肃省特色资源优势开发利用和产业化转化的重要研发基地。

第二，建立政府牵头，政策引导，科技引领，技术创新”的发展机制。整合甘肃西部凹凸棒石应用研究院现有优势资源，充分发挥好院士协同创新基地和专家智库平台，与省内各大高校从事凹凸棒石资源应用开发的科研人员共建技术开发平台，借助科研单位的优势和力量，开启对混维凹凸棒石产品复合-复配工艺技术的研发，开展凹凸棒石与其它材料的复合研究，构建系列凹凸棒石纳米复合材料，促进新技术和新产品开发。

建立“科研机构-高校-企业”的良性循环发展路径。推动高新技术成果转化，推动产品的社会广泛应用。

突破纳米化凹凸棒石加工技术、中低品位凹凸棒石矿微纳米复合协同效应技术，开发出高效、低成本绿色规模化制备新工艺技术，建立工业示范生产线，推动产品向产业链、价值链高端迈进。

第三，建议政府联合相关组织，成立凹凸棒专业标准化技术委员会，标准化体系建设，为产品建立国家标准、行业标准，为产品在市场准入保驾护航。

鼓励行业优势企业、服务机构，牵头搭建凹凸棒石产业知识产权运营中心、凹凸棒石产品检验检测及认证综合服务、凹凸棒石战略联盟、凹凸棒石新材料科研及产业化应用创新联合体等支撑平台，加速科技成果转化应用。

支持“专精特新”中小企业参与凹凸棒石产业关键共性技术研发，培育一批自主创新能力强的单项冠军企业，促进大中小企业协同创新融通发展。

第四，積极谋划发展，将凹凸棒石产业列入全省招商引资重点项目，引导凹凸棒石加工企业、项目和资金、技术、人才等要素向园区聚集。把白银打造成凹凸棒石科技创新园区，把临泽打造成凹凸棒石产品加工园区，两手抓，两手都要硬。科学布局产业，推动产业发展，建立起行业发展的产业链。

第五，积极开展凹凸棒石技术创新合作鼓励，开展凹凸棒石科学和技术国内外联合研发，打造以甘肃、江苏及安徽为主的国家级制造业创新中心，推动凹凸棒石全产业链关键核心技术、材料和装备创新合作。定期与盱眙、明光轮办全国凹凸棒石高层论坛，坚持每年举办凹凸棒石产业合作大会、科研技术成果发布会，进一步提升甘肃凹凸棒石产业的知名度和影响力。加强张掖、白银两地合作交流，推进产业优势互补、错位发展。扩大与凹凸棒石技术领先的企业项目合作交流，共同开拓更广阔的市场。

甘肃优质稀有资源凹土矿石黏土，有着不可估量的战略地位和市场前景，只有地方政府把这一资源作为支柱产业和重点产业来扶持，产学研全方位科学布局凹凸棒石全产业链，推进凹凸棒石产业化发展，打造一批优质高新技术企业，就会让这个行业腾飞。

（责任编辑  李秀江）