浅析甘肃省凹凸棒的产业发展趋势

李洁+杨蕾+苏扬

【摘 要】本文综述了甘肃省临泽地区凹凸棒矿产的现状，梳理了甘肃省凹凸棒产业开发的前景、思路和主导方向，对未来甘肃省凹凸棒产业链的发展提出了建议。

【关键词】凹凸棒；产业化；成果应用

[Abstract] Reviewed in this paper the status quo of the concave-convex rod mineral in linze county， gansu province， combed the concave-convex rod industry development in gansu province， the prospect of thinking and guiding direction， concave-convex rod industry chain development in gansu province in the future are proposed.

[Key words]Concave-convex rod； Industrialization； The application

凹凸棒石粘土，简称凹土（attapulgite，ATP），又名坡缕石（palygorskite），是一种层链状过渡结构的含水镁铝硅酸盐矿物，理论化学式为Si8Mg5O20（OH）2（OH2）4·4H2O，在我国江苏、安徽、甘肃等地储量丰富。作为一种稀有非金属天然纳米矿物原料，由于拥有特殊的纳米孔道结构，使之具备许多特殊的物理化学及工艺性能，具有广泛的应用前景。

近年来，甘肃省张掖市临泽县、白银市会宁县、靖远县等地区已经发现了凹凸棒矿产资源，已探明凹凸棒石黏土储量5亿吨，远景储量则超过10亿吨，矿区规模居全国首位。但除了张掖市临泽县凹凸棒矿区之外，其他矿区均存在着开采难度大和矿产品位较低等问题。而临泽县矿区分布面积巨大，已探明凹凸棒石粘土储量超过1亿吨。经多家权威单位测试，发现矿区矿体呈层状产于沉积岩和风化壳中，易于进行凹陷露采。截至目前，是中国已知储量最大的凹凸棒石黏土矿，矿床平均品位25%，最高品位达到50%。同時矿区夹层还伴生了储量超过1亿吨的一级石膏（食品级），平均品位达到75%，因此最具开发利用价值。

一、甘肃凹凸棒特点

临泽地区凹凸棒石黏土矿地处板桥镇，位于临泽县东北方向，由正北山、杨台洼滩和锯条山三个矿带组成，矿区属凹凸棒石及石膏复合矿，含有凹凸棒石黏土和石膏两种矿物，层状间隔产出，界限明显。二者位于盆地内第三系白杨河组中，为内陆咸水湖相沉积成因，凹凸棒石粘土有灰白色和砖红色两种类型，石膏有透明度高的普通石膏和混有凹凸棒粘土的泥质石膏两种类型。

矿区凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色，灰白色，青灰色，灰绿色或砖红色。土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强。湿时具粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散，具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，并具有一定的可塑性及粘结力。

二、甘肃凹凸棒基本特性

通过相关科研机构对凹凸棒石粘土进行热处理、酸处理和碱处理，并对原矿及处理后样品的比表面积、阳离子交换容、PH、胶体率、脱色力、造浆率、体积吸水率、白度、化学组分及水分等各项物理化学性能进行分析后发现，原矿中的凹凸棒石粘土均为单斜晶系，组分中含有一定量的碳酸盐，K2O和NA2O含量高于江苏盱眙的黏土，含有大量的石英、白云石、长石、云母、方解石等杂质，属于典型土状白云质凹凸棒石粘土。

矿区石膏与玄晶石具有相同的结晶形态，是一种潜在的药用石膏，石膏原矿经过高温烧结可以产生半水石膏，继续升高温度，则可以生成无水石膏。

三、国内外产业发展现状

1. 国外产业现状

自七十年代中期以来，西方国家凹凸棒土的研究不断深入，使其生产和应用领域方面得到很大的发展。世界凹凸棒土主要生产地区为美国、欧洲和日本，约占世界产品开发总能力的75%左右，已在石油钻井泥浆、农药、化肥、化工吸附剂、催化剂、污水处理、印刷、涂料、黏结剂、太阳能贮热等众多领域开发出上千种产品。

其中美国自20世纪30年代就开始对凹凸棒开展综合开发利用，目前已有超过20家综合性集团公司开发凹土及其附加产品，应用方向多达近500种，产量和销售量占美国市场的90%以上，全球市场的50%以上，是凹凸棒高附加值产品第一出口大国。以Oil-Dir公司为例，该公司自30年代以来开始研究凹凸棒，目前已成为世界最大的工业、汽车、园艺和其他专业市场的吸附剂生产商，凹凸棒年产量超过200万吨，产品种类涵盖了消费类（宠物垫料）、专业产品（专用于食用油、石油类油脂漂白、过滤、净化）、谷物生产和园艺产品（专用于农作物化学保护用剂和混合肥料的载体、农业化学试剂载体、其他农业和运动场草皮产品载体和土壤调节剂）、工业和汽车用产品（专用于工业清洁和汽车维护保养以及环保中油脂类、水的吸附剂）等多个领域，已经形成了完善和完整的研发-生产-保障-销售链条。

2. 国内发展现状

近年来，我国在不断保持创新研发的基础上，又引进了部分国际先进的凹凸棒土制造新技术，研发能力得到巩固和提升，市场需求得到进一步提升。从目前凹凸棒产业的发展趋势看，随着新材料制备技术的逐渐发展，整个产业开始由作坊型向规模化生产应用型发展。而在国家“十三五”期间大力发展环保产业、开发环保材料的大背景下，凹凸棒作为潜力巨大的天然环保纳米材料，必将迎来新的发展高峰。

目前江苏省在凹凸棒产业领域趋于全国领先地位，主要发展地区在盱眙县，在江苏省政府的推动下，盱眙县政府为配套凹凸棒企业发展，突出基础设施配套建设，积极推进凹凸棒企业、科研院所、用户三方合作，抢占新产品应用市场，加速技术成果的产业转化，加大开发的强度、密度、深度，实现高效综合利用。endprint

四、市场竞争趋势

从整体来看，目前我国凹凸棒产业的发展仍然不算成熟，凹凸棒的市场也存在诸多不规范的地方。现阶段我国大部分与凹凸棒产业相关的企业正处于由传统经营模式向现代经营模式转型的关键时期，即以设备生产和推销为主的经营观念逐步向以技术支持和服务的观念转变；从粗放为主的管理模式逐步向专业化、规范化和集约化的管理模式转变；从单纯的产业发展思路逐步向产业发展与资本运作相结合的发展思路转变。在此基础上，提升创新研发能力、扩充产品型谱、提升产品质量是企业的重中之重。因此在“十三五”期间，预计我国凹凸棒产业化能力将越来越强，产品产能也将不断增长，市场规模将不断扩大。因此，在新一轮以企业规模、技术、品牌、渠道和服务为核心的市场竞争中，竞争的焦点已不再是低价和促销，那些粗放加工型企业势必会被市场所淘汰。

五、甘肃凹凸棒产业现状

甘肃省在凹凸棒产业还处于相对落后的阶段，包括兰州大学、西北师大、甘肃理工大学等在内的大多数省内高校仅仅对凹凸棒做了基础探索类研究，研究重点仅限于对凹凸棒的提纯及与其他复合材料制备，未形成系统科研体系，也没有实现高品质转化应用成果。而民营企业目前介入凹凸棒研究较多，但是这些企业均处于单打独斗的局面，加上科研技术基础薄弱，专业人才欠缺，导致应用技术不成熟，普遍存在着开采加工粗放的问题，主要产品也仅为原矿石研磨加工、复合肥料粘结剂、饲料添加剂等技术含量较低的初级产品。尤其在临泽县矿区一带，无证企业和作坊乱采乱挖现现象严重，一定程度破坏了矿区环境。

目前甘肃省内以凹凸棒研究为重点方向的单位为中科院兰州化物所，该所在凹土及其有机无机复合材料方面开展了大量研究开发工作，在凹土及其亲水凝胶复合物应用基础研究方面处于国际引领地位。其中王爱勤研究员作为该所在凹凸棒研发方面的首席科学家，先后主持完成和承担包括国家自然科学基金、国家863等项目30余项；在国内外刊物上发表论文300余篇，出版专著5部；申请发明专利50件，其中授权15件；获省部级成果奖10项，成果显著。

总体来说，甘肃省的凹凸棒产业应用和研究具备良好的技术基础，但绝大多数科研机构和企业还没有以高效开发利用凹凸棒石黏土资源为目标，市场拓展方向不明確，没有培育出凹凸棒石黏土深加工的龙头企业，科技创新和高新技术产品转化能力不强，在国内市场中处于竞争劣势。但近年来，随着甘肃省政府的不断重视，提出了以加快研发高附加值、具有市场竞争优势的主导凹凸棒产品为核心导向的要求，在一定程度上促进了各单位加强人才队伍建设和产学研联合。同时，兰州市政府相关领导在调研中认识到了凹凸棒石黏土开发及产业化对兰州经济发展的重要作用，多次召集市科技局、高新区等相关部门，专题研究解决凹凸棒产业开发中面临的问题，为项目建设创造了良好的环境，未来发展态势乐观。

六、甘肃省发展凹凸棒产业的重要性

进入21世纪以后，人们对材料科学与材料产业的关注与重视程度已提高到一个前所未有的高度。目前，以功能材料为其主流的新材料产业，已被公认为是全球最重要、发展最快的高新技术产业之一。

新材料，尤其是新型功能材料，对工业、农业、交通、信息、国防以及其它高新技术产业的发展具有毋庸置疑的的、不可替代的支撑作用。因此，新材料不仅是当今世界高新技术的核心支柱，也是产业进步的重要推动力，可以说，新材料与新一代功能材料已经渗入了新技术革命的所有领域，涉及了国民经济的每个部门，进入了大众生活的各个方面。

而凹凸棒作为新材料的代表，具有极其广泛的用途，更为关键的是，凹凸棒作为天然的纳米级材料，可以有效降低现阶段很多工业、制造业领域的原材料问题，提高工业产品科技水平，更能够降低生产成本，整体提高行业发展效益；同时，为了实现凹凸棒产品的规模化和先进性，还可以带动相关领域的微电子技术、计算机技术、能源技术、化学技术、生物技术、环保技术、纳米技术等在内的多个高新技术发展，并可以逐步将技术应用扩散至其他领域。

此外，随着中国经济的高速发展，粗放经济对环境的污染和破坏已经成为了重要的议题，在推进城镇化的过程中，环境污染治理和绿色经济发展也成为了首要的难题，而凹凸棒依托材料本身良好的吸附能力和特性，既可以生产出针对大气、水、土壤污染的治理类产品，又可以在环保涂料工业、建筑工业、机械制造工业的产品生产中发挥巨大作用，从源头实现绿色制造，为经济后续发展奠定良好的基础。

因此，大力发展凹凸棒产业，是提高现有科学技术现代化程度与生产力水平的重要手段；是提高经济发展水平，提升人民生活质量的重要推动力，应当作为甘肃省重大战略措施进行实施。

七、甘肃凹凸棒的主要应用方向

除了利用凹凸棒石黏土本身特性的常规应用方向（吸附剂、脱色剂）外，通过充分调研国内现有专利和科研成果，以临泽地区凹凸棒特性为基础，结合甘肃省地方经济和产业需求，简要分析并梳理出凹凸棒还可重点应用至以下几个方面（不仅限于此）：

1. 水性环保涂料中的应用

首先，通过改性的凹凸棒石黏土可作为水性防水涂料的悬浮剂，在一定程度上使水性防水涂料综合性能较大幅度提高，同时具备防水性好、节能环保、成本低等特点，可广泛应用在新建民用住宅、厂房等建筑物中。

第二，凹凸棒石通过精细研磨、提纯和针对性改性，可作为水性涂料的添加剂，改善水性涂料的综合性能，弥补传统悬浮剂、增稠剂和分散剂的不足，形成新一代环保无污染的装修材料，使涂料具备涂刷均匀，不易垂直流失的特点。此外，凹凸棒还可用作水基涂料和油基涂料的增稠剂、阻流剂和均化剂，尤其适用于外墙涂料、屋面涂料、结构涂料和胶凝涂料。若辅以其它成分制备复合材料，能使涂料具有保温、隔热、抗沉降、耐水洗、抗漂流、色泽好、污迹易檫、耐摩擦等显著特点。

第三，利用凹凸棒石天然纳米特性，可以结合树脂固化剂、流平剂、磷酸锌、滑石粉等多种材料制备复合水性环氧防腐涂料，以解决现有防腐涂料存在涂层随着长期受到自然环境因素的影响容易出现场开裂，起泡，剥落，生锈等现象，提升防腐涂料的防腐性能。所制备的涂料具有较好的施工性能，并可在潮湿的环境下使用。endprint

2. 水质净化处理

随着环保问题日益突出，尤其是水质安全已经成为国家需要重点解决的难题，因此具有良好吸附性能的凹凸棒成了国内外研究的热点。国内外的不少研究表明，凹凸棒经机械提纯、酸改性、高温改性、有机改性活化后，可显著提高对生活废水、工业废水、综合废水的治理，如针对常见的造纸黑液、制革废水、印染废水、电镀废水等，改性凹凸棒产品可有效吸附镉、汞、六价铬、铅等重金属离子，对有机悬浮物和油脂的去除率也表现良好。而使用凹凸棒作为废水处理添加剂，具有成本低、效果好、利用率高等特点，因此具有广阔的应用发展前景。

3. 橡胶填充剂

在传统的橡胶工业中，炭黑是主要的补强材料，但近年来，随着聚合物复合材料的开发利用和高性能及环保化的发展趋势，以及人们对浅色橡胶制品花色品种的需求不断提升，促使橡胶填充剂的需求朝着低成本化、品种差异化和环保化发展，因此提高填充剂的性能具有重要的意义和广阔的经济前景。

凹凸棒土的化学成分为硅、铝氧化物，含少量铁、钙、锰氧化物。其中白色纤维状结晶是半补强类填充剂，能使挤出压延胶料表面光滑。通过改性的凹凸棒粘土理论上可提高橡胶制品的定伸应力，提高拉断伸长率，具有高白度、高分散性、高遮盖力的特点。因此在橡胶制品中加入该凹凸棒，不但能改善其外观质量，延缓老化速度，而且可耐酸碱腐蚀，节能环保，降低成本。

4. 香烟过滤嘴应用

随着人们对自身健康和环境污染的日益重视，国家烟草总局已于2011年下达降焦指标，各烟厂开始停产高焦油卷烟，而低焦油卷烟成为重点发展方向。卷烟上接装滤嘴作为降焦减害的有效途径，在烟草业未来发展中继续起着重要的作用，由于不同的过滤材料所起的作用不同，开发既能选择性吸附有害气体、降低焦油含量，又能保持卷烟口味、保持价格低廉的产品，是目前烟草业发展的关键。

而凹凸棒石的主要特点是具备较大的比表面积，能优先吸附烟气中对健康有害的极性气体化合物，利用凹凸棒制作悬浊液并均匀地渗透进醋纤丝束中，或将凹凸棒制作成颗粒嵌入复合滤嘴中，均可帮助吸烟者降低焦油吸入浓度，一定程度上减少香烟带来的危害。

5. 饲料添加剂

经提纯改性的凹凸棒土作为饲料添加剂，在一定程度上可抑制动物胃肠道内的毒素，增强动物抗病虫能力，提高动物成活率和健康状况。如在猪饲料中，凹凸棒土与玉米、麦麸、蛋氨酸、多维素等常用饲料材料进行混合，可以增进猪的消化率，改善生长状态。

6. 有机肥料

首先，凹凸棒土可以作复合肥料的黏结剂和造粒添加剂，目前国内复混肥大多采用团聚法造粒。在复混肥生产中除选用水、蒸汽、硫酸、磷酸、水玻璃、硫酸铵母液等作为液体黏结剂外，还常选用某些黏土矿物质作为固体黏结剂及填充料，而凹凸棒土可以增加颗粒间的接触面，不仅可以提高肥料成粒率，而且颗粒强度高，还可提高复混肥产量，降低成本，减少环境污染。

其次，凹凸棒可以作为肥料缓释剂和缓释肥料的载体，由于凹凸棒土具有离子交换性和多孔性，因此能够延长并提高肥料中有效成分的利用率。有研究表明，用酸处理过的凹凸棒土能有效防止硝酸铵、硫酸铵、尿素等氮肥中氮的损失。

第三，凹凸棒可作为液体肥料的悬浮剂。由于液体肥料是由一种或一种以上营养元素作为溶质溶解在水中的液体产品，所以需要借助悬浮剂的作用使营养元素始终悬浮于水中。而凹凸棒土的一个重要特点就是在相当低的浓度下可以形成高黏度的稳定悬浮液，从而起到良好的悬浮稳定作用，提高液体肥料的使用率。

八、甘肃凹凸棒产业发展建议

目前，甘肃省内各市县对于凹凸棒的科研、资金投入极少，宣传力度还有所欠缺，没有组建集团式攻关团队。现有研发实验设备、生产设备也相对落后，重点瓶颈技术亟待攻关。而作为国内凹凸棒科研实力最强的中科院化物所，现阶段工作重心放在江苏省盱眙县，一定程度上造成了科技资源流失。但凹凸棒作为国家战略性新兴产业，发展潜力巨大，且甘肃省具备矿产资源优势，如能全面开展产业化进程，可以有效促进甘肃省未来的科技和经济发展。

因此，建议甘肃省以政府机构为平台政府加速调研，制定凹凸棒产业发展规划，并根据现有科技水平、企业规模等实际情况颁布支持政策，明确相关业务部门责任，对省内资源进行合理化整合，同时瞄准省内、国内需求及国际前沿技术，明确核心牵头企业，并围绕牵头企业汇聚一批专业科研人员和机构，吸纳省内凹凸棒生产企业，最大化利用省内科技资源和经濟资源，明确主攻产品方向，优化产业要素配置，改变单打独斗的现状，形成集团化产学研联盟，建立凹凸棒产业良性循环发展链条。

在此基础上，省内龙头企业可设立专项基金，持续支持关键技术与高附加值新产品的研发，并以优惠政策鼓励新兴企业投入凹凸棒产业，同时促进信息流动，实现省内资源共享，加速技术创新和成果转化，加强引进技术人才、生产工艺和机械设备的力度，协助省内企业快速缩短与国内先进企业的差距，提高市场竞争能力。

九、甘肃凹凸棒产业链带来的效益

1. 凹凸棒产业带来的效益

通过不断的研发和产品开发，凹凸棒产业必将成为甘肃省社会和经济发展中不可缺少的经济形式，并在经济交流和商品流动的范围中发挥着重要作用。在宏观层面，作为一种新的产业形式，凹凸棒产业能够促进国内和国际贸易，促进省内、区域乃至整个国民经济的发展；在微观层面，凹凸棒产业能够带动新技术开发、商业、金融等相关产业的发展，同时为国内外企业提供了一个有效的平台，明确产业的现状及发展趋势，把握更多的商业机会。因此，凹凸棒产业对经济的影响是有重要作用的。

其次，凹凸棒产业的发展对人流、物流、信息流的发展也有促进作用，随着凹凸棒产业的社会分工和科学技术的不断细化，使甘肃省内众多产业之间在一定程度上都产生了直接或间接的关联。形成更为明确的需求与供给关系，影响省内建筑业、材料业、环保业以及劳动力、资金、设备的不断发展，进而促进科研生产及产品制造所需的要素，增加就业机会。同时为其他产业提出新的需求、新的供给要求、新的投资要求等能够改变市场的需求内容，使甘肃省在新材料生产、环保科技、矿产开发等方面的国际影响力持续扩大。endprint

最后，在政府机构的引导与协助下，可以促使凹凸棒产业链条在最短的时间内达到国内先进水平，使其为加速城市的建设和发展做出一定贡献。

2. 带动其他产业的发展

凹凸棒产业链的建立，会带动一大批国民经济中的重要行业，如展览营销、商旅餐饮、通讯交通、运输报关、广告宣传及城市建设等领域的发展。同时，它对促进进出口贸易、技术引进、中外合作，吸引外资都起到了积极的作用。不仅可以培育新兴产业群，而且可以直接或间接带动一系列相关产业的发展，有利于促进消费，改变支出预期，快速的将潜在的消费与投资需求转化为现实需求，把远期的消费与投资需求转化为即期的消费与投资需求，形成对相关行业的良性发展，促进整体产业结构优化升级，特别是以科技交流、高新技术成果及高新技术产品展览为主题的会展活动，必将为技术进步与自主创新奠定良好的基础。

十、小结

对于甘肃省凹凸棒产业来说，现阶段正处于空白领域进入战略领域的机遇中，通过政府引导、牵头企业支持等多种手段，能够协助和促进省内科研单位和中小企业的发展，填补技术领域和市场需求的不足，客观上为科研单位和中小企业的生存发展提供了扩展领域，取得一大批具有新颖性、先进性和实用性的科技发明成果，设计出复合市场需求的新结构、新规格、新式样的产品。

因此，充分发挥政府职能作用，坚持科学发展观，全面保护、整合现有凹凸棒资源，不断提高资源综合利用水平，加大产品研发力度，加强产品开发，必将使凹凸棒产业成为甘肃省重要的“绿色发展产业”。

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