基本介紹
- 中文名：塊滑石
- 外文名：steatite
- 用途：用於造紙、化妝品、日用化工等
- 性質：一種含水的層狀矽酸鹽礦物
- 顏色：白色、灰白色、粉紅色、淡綠等
- 物理性質：親油疏水、電絕緣性能和耐熱性等
滑石簡介,滑石的基本特性,滑石的化學組成及晶體結構,滑石的物理化學特性,滑石的加工,塑膠工業對滑石質量指標的要求,純度要求,白度要求,粒度要求,表面改性,滑石對塑膠物化性能的影晌,衝擊強度影響,拉伸強度,彎曲強度和彎曲模量,耐熱性,熔體流變性能及加工性能的影響,微觀結構,滑石在塑膠中的用途及前景,滑石塗料改良劑的套用研究,滑石陶瓷強度改良劑的套用研究,滑石潤滑改良劑的套用研究,出口態勢,總量大起大落,流向,FOB價格亞洲低、歐美高,出口許可證,前景展望,可持續發展,產業政策,套用展望,
滑石簡介
滑石是一種以OH-Mg-OH和OH-Mg-O為嵌入層，以矽氧四面體為滑動層，化學性質穩定、機械性能良好的鎂質矽酸鹽，它具有良好的潤滑性及熱穩定性，較高的白度，研究表明它還具有優良的吸附性、懸浮性和流變性等特點，被廣泛套用於造紙、塗料、汽車製造等行業。滑石經過改性、複合改性等方法提高了其套用價值、擴展了其套用範圍。
滑石是一種重要的非金屬礦物原料。滑石因其獨特的物理化學性質,被廣泛用於造紙、化妝品、日用化工、陶瓷、塑膠、建築材料、橡膠及醫藥等行業。然而，隨著碳酸鈣等與滑石同屬白色非金屬礦物原料的發展及套用，滑石在造紙等滑石需求量較大的行業中的地位越來越受到挑戰。中國作為世界滑石主要生產國和最大出口國，其滑石的主要消費領域在造紙行業，在目前這種形式下，如何面對其他礦物的挑戰，確定滑石生產發展的戰略目標，顯然已刻不容緩。許多研究及應角表明，滑石在塑膠及塗料工業中用作填料或顏料，仍有不少獨特的性能，這給滑石深加工的發展又帶來了一片光明。
滑石的基本特性
滑石的化學組成及晶體結構
滑石是一種含水的層狀矽酸鹽礦物。其理論化學組成為:MgO31.8%,H2O為4.75%。滑石的結構是由矽氧四面體構成矽氧層，在上下兩層矽氧層中間，配入Mg離子和OH- ，形成氫氧層。兩層矽氧層和一層鎂氫氧層所組成的復網層是呈電中性的，層與層之間靠較弱的分子間作用力聯繫。所以滑石晶體具有良好的片狀解理，並具有滑膩感。
滑石的物理化學特性
滑石通常具有片狀屬性，莫氏硬度為1。其顏色多為白色、灰白色、粉紅色、淡綠、淺黃等，此外依其含雜質多少及類種，顏色還可呈深灰、淺褐、暗綠或黑色。滑石具有親油疏水的特性。滑石的化學穩定性十分良好，耐強酸及強鹼。同時滑石還具有良好的電絕緣性能和耐熱性。
滑石的加工
由於天然的滑石依其礦床特徵不同往往含有不同含量及不同種類的雜質,諸如透閃石、綠泥石、菱鎂礦及蛇紋石等。這使得滑石的選礦成為必要的工序。同時按滑石的套用對象不同，尚需進行一系列粉磨或改性加工。
滑石的選礦主要有手選、篩選、磁選及浮選等方法。對於塊狀純滑石仍主要使用手選。滑石的加工主要是粉磨加工，其次為改性加工。常用磨礦工藝主要採用雷蒙磨、球磨、衝擊磨、氣流磨等設備，濕磨方法在國內尚未普遍使用。
塑膠工業對滑石質量指標的要求
純度要求
對於不同用途的塑膠其純度要求不一樣，用於普通塑膠填料的滑石，並不要求很高的純度，高檔塑膠的滑石一般要求較高的純度，但並非絕對如此。含有透閃石的滑石礦粉,其中的透閃石其纖維狀的構造對塑膠性能的改善也有很大益處。
白度要求
塑膠工業對於滑石的白度要求一般說來可以分為兩類:一是用於白色或乳白色等塑膠要求白度較高滑石，二是用於灰色或黑色塑膠方面則各種級別的滑石均適用。
粒度要求
用於塑膠方面的滑石最初的粒度主要以200目及325目為主，到後來所用滑石的粒度越來越細，最細的滑石其最大粒徑小於1.5微米。然而，隨著所用滑石粒度的變細，一方面材料的一些力學性能得到改善，但另一方面超細滑石會造成塑膠加工給料的困難，造成聚合物熔體流變性能不穩定。歐洲塑膠用滑石填料1992一1994年主要以最大粒徑45微米的產品為主,至1998年則完全以最大粒徑20微米的產品為主導。日本的研究表明，滑石作填充劑最好以800目為宜。顯然滑石作為塑膠填充劑並非一定越細越好。應該說各粒級滑石均有不同市場占有率。
表面改性
用於塑膠行業的滑石粉往往需要進行表面改性加工，表面改性設備通常為高速攪拌機。滑石粉改性所用改性劑通常為矽烷偶聯劑、鋁酸脂偶聯劑及鐵酸脂偶聯劑,其中後兩者的用量最多。不同塑膠所用改性劑的型號及用量往往有所差異，甚至不同細度的滑石用於同一類塑膠時，所用改性劑有時也不一樣。滑石經改性後其與聚合物的親和性大大改善，加工出成品的物化性能相應大大提高。
總之，對於滑石的質量要求，不能以純度越高質量越好來統一評價，最好的辦法即針對不同用途產生出最適合的產品。
滑石對塑膠物化性能的影晌
衝擊強度影響
經改性處理的滑石粉加人塑膠中,通常使塑膠填充體系的缺口衝擊強度提高,但隨用量增加至一定程度便會出現下降,未經表面處理的滑石粉則相反或效果不明顯。
拉伸強度
滑石粉的加人使填充塑膠體系的拉伸強度降低,尤其是未經表面改性的滑石粉。此外,滑石粉的加人,也使填充塑膠體系的斷裂伸長率下降。
彎曲強度和彎曲模量
改性滑石粉的加人可明顯提高填充塑膠體系的彎曲強度及彎曲模量。有資料顯示填充3佩改性滑石粉的PP材料其彎曲強度可提高23.800/,而其彎曲模量竟可提高133%,遠遠高於其他礦物的PP填充體系。
耐熱性
滑石粉的加人改善了填充塑膠體系的耐熱性能,尺寸穩定性及耐候性。
熔體流變性能及加工性能的影響
滑石粉的加人會引起熔體流變性能的不穩定,對超細滑石粉來講,有時還會引起加工給料的問題。
微觀結構
經改性的滑石粉在塑膠填充結構中容易均勻地分散,且與基體結合較好。未經改性或粒子越細則不容易分散於基體中,且容易形成聚集體,尤其是大的聚集體。這種大的聚集體容易引起材料應力集中,以致產生龜裂。
需要注意的是,滑石與高嶺土及重質碳酸鈣相比,其平均徑厚比相對較高,這對塑膠製品的某些力學性能是非常有益的。
滑石在塑膠中的用途及前景
滑石在塑膠工業中套用對象主要是汽車工業、家電、日用及通用塑膠行業。全球19%年用於塑膠中的滑石量為80萬t，雖然其用量相對不大，但其價值卻較為可觀。
PP在汽車工業塑膠中的用量最大且增長最快，它主要用於儀錶盤、汽車內襯、保險槓及座椅等。在PP塑膠中滑石的加填量可達20%一40%。1995年西歐的PP薄膜、PP模壓及擠壓材料以及PP纖維總消耗近500萬t,2000年西歐PP消費量估計將達800萬t以上。滑石同時套用於熱塑性工程樹脂(ETP)。ETP在西歐以每年9%的速度增長,2000年EPT消費量估計達到200萬t在亞洲,滑石在塑膠工業中的套用也會以接近9%的速度增長。
在塑膠工業中，滑石用量增長速度位於第二的便是塑膠薄膜的防粘劑，在北美大約以年4%的速度增長。這種防粘劑主要使用最大尺寸為25一30微米的滑石粉以代替二氧化矽防粘劑。防粘劑使得人們較為容易地打開用以裝水果或疏菜等的塑膠袋。
此外，改性滑石粉近來還套用於乙丙橡膠行業改善產品的耐濕性能及其他力學性能。這些市場前景主要在美國等國家。同時，超細滑石在某些方面還可替代硅藻土和合成二氧化矽。近來發現滑石還有象水鎂石一樣的防火阻燃性能。滑石還可改善電子塑膠的電弧電阻。
分析表明，高檔塑膠使用滑石質量要求高，附加值高，效益好。這並不意味著滑石在低檔塑膠中沒有前途，而其生產成本和價格與重鈣等其他礦物相比較，競爭力大為削弱。顯然，滑石在高檔塑膠製品中套用將成為一個十分重要的發展方向。
滑石塗料改良劑的套用研究
滑石粉具有優異的流變性、黏穩性及懸浮性，這使其添加到塗料中可提高塗料的附著力、平滑度、柔軟度及光澤度。
有國外學者用矽烷與鈰溶膠對鋅/滑石複合塗料進行處理，製得功能塗料，結果表明，處理後鋅/滑石複合塗料塗層均勻、平整，粗糙度降低; 鋅/滑石複合塗料經矽烷與鈰溶膠處理後生成了矽烷防腐膜、氧化鈰或氫氧化鈰防腐膜，複合塗料的防腐性能提高。
國內外學者已經進行了滑石塗料的相關基礎研究，目前滑石在塗料中的具體套用研究也取得了一些進展。有通過添加滑石粉製得新型環境友好型聚合物水泥防水塗料的報告，這種新型材料兼具水泥的硬度及聚合物的彈性等優良特點。
另有研究發現向固體有機矽樹脂中添加15wt%的滑石粉可製備一種厚膜有機矽化合物塗層，該塗層表面光滑平整無坑窪，這種技術可用於製作各種裝飾物，服裝等防滑防水塗層。
滑石陶瓷強度改良劑的套用研究
滑石粉因具有結構牢固的單元層、機械強度高、質地細膩柔滑和光澤度良好等性質可作為陶瓷強度改良劑用於陶瓷工業中。
研究發現，滑石粉在陶瓷坯體中的作用隨其添加量不同而不同; 當滑石粉添加量為1wt% ～ 2wt%時，可降低燒結溫度，提高製品的機械強度及熱穩定性; 滑石添加量提高到30wt% ～ 40wt%時，粘土中的矽酸鋁與滑石中的矽酸鎂能反應生成熱穩定性高、膨脹係數小的堇青石; 當滑石添加量超過50wt%時，燒結後形成的斜頑輝石具有高機械強度及高絕緣性等優點。
有學者研製了一種滑石添加量為5wt% ～ 8wt%的多孔堇青石-莫來石複合陶瓷材料，此材料物相組成與體積可控、透氣性好、節能環保且成本低廉。
上述研究表明滑石對改良堇青石陶瓷的性能有著顯著作用。近年來，研究人員對非堇青石陶瓷材料的改良也做了相關研究。
滑石潤滑改良劑的套用研究
滑石具有特殊的層狀結構，化學性質及熱學性質穩定，且其莫氏硬度為1，這都為滑石作為潤滑劑和潤滑改性劑提供了有利條件。
李保成以滑石粉為主要基體，通過添加氧化銅抗磨劑、三氧化二鋁脫模劑和聚丙烯醯胺粘結劑等添加劑，獲得了一種新型潤滑劑，實驗表明，新型潤滑劑中滑石粉、Al2O3、Cu O和聚丙烯醯胺的最佳質量配比為7∶ 1∶ 1∶ 1，同時發現新型潤滑劑摩擦係數隨著溫度的升高而增大。近年來有研究發現，將滑石添加到潤滑劑中可明顯降低成本、改良潤滑劑性能。
出口態勢
總量大起大落
1970～ 1995年,我國滑石出口經歷了快速增長階段，年均增長率5.95%,1990～ 1995年間達14.5%。1970年出口量僅為10.49萬t，而1995年則達159.24萬t。出口量占世界同期貿易量的67%,創歷史最高記錄。1996年以來，我國滑石出口量開始下降，至1998年降至69.65萬t，年均降幅29.8%。2000年出口75.12萬t，退回到十年前的水平。
滑石出口量下降的主要原因:①從1996年開始,我國政府實行出口許可證有償招標制度。許多客戶搶在1995年內，將本該1996年裝運的滑石提前裝運，致使1995年的出口量增幅較大，1996年的減少。②我國出口滑石的主要市場為亞洲各國，占歷年出口總量的65%～ 92%。1997年爆發的亞洲金融危機，使一些國家尤其是日本、韓國的經濟受到衝擊，進口成本加大，導致從中國進口量減少。③造紙填料是我國滑石的最大消費領域。出口量的50%～ 60%用於造紙填料。然而由於價格以及環保問題，亞洲造紙工藝逐漸向中性和鹼法過渡,致使滑石在填料市場所占份額越來越小。僅20世紀九十年代以來的十年間，世界範圍內滑石在造紙填料市場上的份額平均減少25%，亞洲為30%。在今後五年內,亞洲市場將有更大幅度的減少。
與亞洲市場相反，1996年以來我國出口歐美的滑石量穩步增加,這是對我國中高檔滑石需求增大所致。這類滑石主要用做汽車用聚丙烯塑膠填料，是滑石套用近年來最快的增長點之一。
流向
2000年,我國滑石出口的國家和地區達74個。日、泰、韓、印尼、菲律賓和馬來西亞是滑石粉主要進口國；日、美、意、我國台灣和韓國,是滑石原料主要進口國和地區。
1984年，我國滑石92.6%出口亞洲,歐、美、其它地區分別占6.2%、0.7%和0.5%。但到1994年,情況已有所變化。亞洲市場所占比例降至85%,其他市場總計比例上升至15%。1999年，亞洲市場進一步降至65.2%，歐、美、其它地區分別達16%、17%和1%。由此可見：歐、美已成為我國滑石出口的重要增長點。2000年，市場份額與1999年相比，亞洲有所回升，美國基本不變，但歐洲下降了5.1%。
FOB價格亞洲低、歐美高
1994年出口到日、韓的價格，遠低於出口到歐美的。這是由於當時日韓大量進口用於造紙級滑石粉的低檔滑石小粒，而歐美則一直進口質優、價高的塊滑石。然而，近年來隨著滑石在造紙填料市場份額的減少，亞洲市場低檔滑石小粒使用量也在減少。而隨著塑膠工業的發展，亞洲市場對高檔塊滑石的需求在增長，2000年歐美市場和日韓市場的價格差距減少了許多。
出口許可證
我國滑石出口,一直實行許可證制,但1995年前為無償使用,1996年才開始有償使用。出口商通過協定和公開招標,得到許可證。表4是每年發放的許可證數量以及市場價格。可以看出:許可證的貨品出口市場價格逐年在增長,其原因主要有兩點:①許可證的供應量小於市場的需求量,形成供不應求的局面,使得許可證的市場價格升高。②出口商為確保年年得到許可證,保持給用戶供貨的連續性,以及在下一年度的公開招標中處於有利地位,多得協定投標許可證,而不得不在公開招標中高投價格,確保中標。
令人驚奇的是：作為世界最大的滑石生產國、出口國,近年來我國滑石粉的進口量增長迅速，年增長率達91.5%。1992年進口量僅為1376t,而2000年已達1.37萬t，金額683.7萬美元。進口均為微細目滑石粉,單價均在400美元/t以上,遠遠高於我國滑石粉的出口平均價。我國進口滑石粉主要來自於我國台灣、美國、日本、比利時、挪威。20世紀九十年代以前,我國對微細目或其它高檔產品無太大需求，國內產品可滿足需要，幾乎無需進口。八十年代以來，我國從國外引進一些生產設備,其中一些設備投產時仍沿用設備設計時薦用的國外微細目滑石產品。另外,我國的汽車、塗料、油漆等工業近年來快速發展，產品不斷升級換代。這些行業的一些套用領域對滑石的品質提出了更高的要求,使用進口的高檔滑石粉,這也是近年來滑石進口快速增長的重要原因。
前景展望
已探明的滑石資源分布於全國16個省區,儲量較大的有遼寧、江西、山東、廣西和青海五地,合計占全國94%以上。其中,江西儲量最大,但多為黑滑石。白滑石主要產自遼寧、山東、廣西三地。世界上滑石資源分布較廣,但白滑石並不多見,特別是白度超過90%的則更少,除我國以外的年產量在6萬t左右,不能滿足市場的需求。我國擁有世界上絕大部分白滑石的儲量和產量,白度88%以上的滑石年產量在40萬t以上,白度80%以上的滑石年產量在150萬t以上。我國滑石品質高、價格低,是世界上最大的白滑石產地和供應地,任何國家的白滑石均無法與我國產品形成競爭。
由於過度開採,1990年以來，無論保有儲量還是產量開始逐年下降。特別是優質滑石，產量下降得更快，質量也大不如前。目前，我國滑石年產量在200萬t左右，預計未來3～ 5年內,滑石年產量將下降至170萬t，滑石的開採成本和價格將有所提高。這種趨勢在2001年已充分顯現。近年來我國微細目滑石粉加工已趨成熟。產品質量穩定，價格具有競爭性。預計未來5年內，需求量在55～ 60萬t以上。我國滑石60%以上產量為低檔滑石小粒,主要用於造紙填料，銷往亞洲和國內市場。在未來3～ 7年內，無論亞洲，還是國內，酸法造紙都將逐漸被淘汰，滑石作為造紙填料將逐漸退出市場。我國低檔滑石將面臨市場萎縮的問題。今後3～ 5年內，世界市場對我國滑石的需求量在80萬t左右(不包括造紙滑石粉)。高檔塊滑石將供不應求，高檔滑石粉能滿足供應，低檔滑石粉仍將供大於求，微細目滑石粉的產量將進一步提高，基本滿足供應。
歐美市場：主要需要我國的優質白滑石塊，而這類滑石塊的產量在不斷減少,故今後向歐美市場的出口量很難再有增長，價格將提高。優質滑石粉供貨量，不會有太大的問題，因為生產者更願意提供附加值較高的滑石粉。另外，優質滑石粉可採用一部分質量較好，且量足、價低的滑石小粒為原料。
日本、韓國市場:日、韓是我國滑石兩個最大的進口國。在不遠的未來,造紙級滑石粉和低檔滑石原料的進口量將縮減。而隨著滑石在塑膠填料行業使用量的增加,高檔白滑石的進口量，特別是微細目滑石粉的進口量，將明顯增加。
東南亞市場：東南亞主要需求我國的中低檔滑石粉。這部分貨源供應較充足，價格也不會有太大的上漲。東南亞市場不會對我國產塊滑石有更大的需求，但卻是我國微細目滑石粉潛在的大市場。
國內市場：造紙級滑石粉的市場將繼續萎縮，但塑膠、塗料、製藥、化妝品等行業對高檔滑石粉需求高速增長。目前某些品牌的銷價高於出口市場，且不需許可證。隨著國內市場的開發,微細目、塗料和醫藥級滑石粉，今後將增長最快。
可持續發展
我國滑石的產量和出口量下降，價格上漲，供貨緊張，作為世界上最大的滑石生產國、出口國和消費國，行業的可持續發展近年受到國內外廣泛關注。我國滑石過去的所謂高產量是建立在不計後果的掠奪式開採之上。雖然這主要存在於各地的中小礦山，但其在市場中的負面影響卻是不可低估的，這使得我國滑石的產量遠遠供大於求，價格一路走低，15年前我國產世界頂級粉色滑石的價格跌至83美元/t。
情況自2000年發生了明顯的變化。經過近20年的開採，大多數中小型礦山已基本枯竭或即將枯竭，我國滑石的產量開始下降，市場價格明顯復甦。2005年國家對礦山企業資源進行整合，非法開採得到遏制。
在我國的3個白滑石主產地中，遼寧省的礦山全部民營，山東也完成了股份制改造，廣西的開採井然有序。滑石資源從制度層面得到了有效保護，可持續發展和對資源保護性開發的思路已被普遍接受。未來的中國滑石工業會向著健康、平穩、可持續的方向發展。
截止2008年，全國滑石登記的礦區共120個，查明資源儲量2.6億t，資源量1.38億t，基礎儲量1.21億t，儲量7515萬t。我國滑石的優勢不但體現在儲量和產量方面，而更重要是體現在白滑石的超凡品質方面。沒有中國的出口，世界市場對白滑石的需求絕對不能得到滿足。
滑石是低附加值礦產品，一般情況下消費以短距離的周邊市場為主，但中國白滑石卻是例外，即使滑石資源比較豐富的歐美地區每年也要從我國進口25萬t左右的中高檔白滑石。中國滑石在亞洲市場和世界市場的地位和作用是不一樣的：在亞洲市場，中國滑石是最主要的供貨商，包括高中低檔的全部產品；從世界市場的角度看，中國滑石的產量約占世界產量的35%。歐美滑石資源比較豐富，產量之和大於中國，需要的僅是中國的高品質白滑石。
毫無疑問，我國仍然是滑石資源最豐富的國家，特別是高檔白滑石。資源數量完全能滿足國內國外的基本需求，在可預見的未來，中國滑石自給有餘，出口仍然是其最重要的市場。
目前我國滑石年產量200萬t，其中遼寧90萬t、廣西55萬t、山東35萬t、江西10萬t。預計今後5年，滑石工業將處於調整期，產量會維持在200萬t左右，出口數量60萬t左右。5年後，高檔原料的產量會進一步下降，出口量也會相應減少，但微細目粉體的產量和出口量都會有所增加。
產業政策
儘管滑石被列為“兩高一資”產品，但它確實是碳排放和其他污染物排放較低的產品，粉體加工的碳排放在150～800kg/t，沒有污水、氮氧化物、硫化物的排放，粉塵使用一般的除塵設備都能有效地解決。滑石用於陶瓷，可降低燒成溫度；滑石用於PP填料，能節省樹脂的使用量。隨著開採年限的增長，原料質量不如從前，開採成本越來越高，資源緊缺的問題突顯，可能成為加工工業進一步發展的制約瓶頸。目前遼寧省的原料價格高於國內其他產區50～100美元/t，我國滑石原料高於周邊國家50～100美元/t。我國滑石的原料價格優勢正在弱化。
滑石工業的進一步發展不能再依賴廉價資源，必須依靠自己多年來積累的加工和技術的優勢，發展高附加值的深加工產品和提高對資源的有效利用。值得高興的是：我國滑石規模相對15年前縮小了50%，但產值卻增長了5 0 0 % ；高端產品的價格由5 年前的200～300美元/t提高到500～600美元/t甚至超過1000美元/t。微細目的產量2009年達到13萬t左右。省級以上科研成果幾十項，自主智慧財產權和專利發明數十項。表面改性、粒狀、壓縮、塑膠母粒等眾多新產品已形成系列和規模。高端產品的份額正在快速上升，自主品牌也開始得到國際市場的認可。
中國滑石進入國際市場已有70年的歷史，但動因今昔截然不同。如果說當年為了生存不得不出賣原料的話，那么今天主動走出國門則是參與國際市場的競爭，尋求發展空間；下一步還需要考慮如何利用全球資源。沒有足夠的資源保證，今後行業的發展只能是奢談。有關政策既要鼓勵充分利用和開發國內現有資源，更要放寬眼界，開放國外的原料來源渠道。
套用展望
滑石除了套用於上述PP複合滑石材料、功能塗料、潤滑油改性等領域，在污水處理吸附、造紙、金屬冶煉、建築用材改性等領域中也有套用探索，滑石這一優質鎂質矽酸鹽的研發正處於低品質向精細化過渡的階段。
今後滑石行業發展的重點主要集中在以下幾方面，一增強滑石改性、複合過程的機理研究，以利於滑石功能材料的進一步開發; 二研究有關改性、複合的新方法，提高滑石的套用價值，拓展滑石的套用範圍; 三開發高性能、低成本、環境友好的滑石複合產品( 如滑石複合PLA、滑石複合PP、滑石複合陶瓷、滑石複合潤滑劑等) ; 四加強滑石在污水處理、潤滑等新領域的基礎研究工作，為滑石在這些行業中的套用提供理論支撐。
