淺析甘肅省凹凸棒的產業發展趨勢

李潔+楊蕾+蘇揚

【摘 要】本文綜述了甘肅省臨澤地區凹凸棒礦產的現狀，梳理了甘肅省凹凸棒產業開發的前景、思路和主導方向，對未來甘肅省凹凸棒產業鏈的發展提出了建議。

【關鍵詞】凹凸棒；產業化；成果應用

[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，簡稱凹土（attapulgite，ATP），又名坡縷石（palygorskite），是一種層鏈狀過渡結構的含水鎂鋁硅酸鹽礦物，理論化學式為Si8Mg5O20（OH）2（OH2）4·4H2O，在我國江蘇、安徽、甘肅等地儲量豐富。作為一種稀有非金屬天然納米礦物原料，由于擁有特殊的納米孔道結構，使之具備許多特殊的物理化學及工藝性能，具有廣泛的應用前景。

近年來，甘肅省張掖市臨澤縣、白銀市會寧縣、靖遠縣等地區已經發現了凹凸棒礦產資源，已探明凹凸棒石黏土儲量5億噸，遠景儲量則超過10億噸，礦區規模居全國首位。但除了張掖市臨澤縣凹凸棒礦區之外，其他礦區均存在著開采難度大和礦產品位較低等問題。而臨澤縣礦區分布面積巨大，已探明凹凸棒石粘土儲量超過1億噸。經多家權威單位測試，發現礦區礦體呈層狀產于沉積巖和風化殼中，易于進行凹陷露采。截至目前，是中國已知儲量最大的凹凸棒石黏土礦，礦床平均品位25%，最高品位達到50%。同時礦區夾層還伴生了儲量超過1億噸的一級石膏（食品級），平均品位達到75%，因此最具開發利用價值。

一、甘肅凹凸棒特點

臨澤地區凹凸棒石黏土礦地處板橋鎮，位于臨澤縣東北方向，由正北山、楊臺洼灘和鋸條山三個礦帶組成，礦區屬凹凸棒石及石膏復合礦，含有凹凸棒石黏土和石膏兩種礦物，層狀間隔產出，界限明顯。二者位于盆地內第三系白楊河組中，為內陸咸水湖相沉積成因，凹凸棒石粘土有灰白色和磚紅色兩種類型，石膏有透明度高的普通石膏和混有凹凸棒粘土的泥質石膏兩種類型。

礦區凹凸棒石呈土狀、致密塊狀產于沉積巖和風化殼中，顏色呈白色，灰白色，青灰色，灰綠色或磚紅色。土質細膩，有油脂滑感，質輕、性脆，斷口呈貝殼狀或參差狀，吸水性強。濕時具粘性和可塑性，干燥后收縮小，不大顯裂紋，水浸泡崩散，具有獨特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質和較高的吸附脫色能力，并具有一定的可塑性及粘結力。

二、甘肅凹凸棒基本特性

通過相關科研機構對凹凸棒石粘土進行熱處理、酸處理和堿處理，并對原礦及處理后樣品的比表面積、陽離子交換容、PH、膠體率、脫色力、造漿率、體積吸水率、白度、化學組分及水分等各項物理化學性能進行分析后發現，原礦中的凹凸棒石粘土均為單斜晶系，組分中含有一定量的碳酸鹽，K2O和NA2O含量高于江蘇盱眙的黏土，含有大量的石英、白云石、長石、云母、方解石等雜質，屬于典型土狀白云質凹凸棒石粘土。

礦區石膏與玄晶石具有相同的結晶形態，是一種潛在的藥用石膏，石膏原礦經過高溫燒結可以產生半水石膏，繼續升高溫度，則可以生成無水石膏。

三、國內外產業發展現狀

1. 國外產業現狀

自七十年代中期以來，西方國家凹凸棒土的研究不斷深入，使其生產和應用領域方面得到很大的發展。世界凹凸棒土主要生產地區為美國、歐洲和日本，約占世界產品開發總能力的75%左右，已在石油鉆井泥漿、農藥、化肥、化工吸附劑、催化劑、污水處理、印刷、涂料、黏結劑、太陽能貯熱等眾多領域開發出上千種產品。

其中美國自20世紀30年代就開始對凹凸棒開展綜合開發利用，目前已有超過20家綜合性集團公司開發凹土及其附加產品，應用方向多達近500種，產量和銷售量占美國市場的90%以上，全球市場的50%以上，是凹凸棒高附加值產品第一出口大國。以Oil-Dir公司為例，該公司自30年代以來開始研究凹凸棒，目前已成為世界最大的工業、汽車、園藝和其他專業市場的吸附劑生產商，凹凸棒年產量超過200萬噸，產品種類涵蓋了消費類（寵物墊料）、專業產品（專用于食用油、石油類油脂漂白、過濾、凈化）、谷物生產和園藝產品（專用于農作物化學保護用劑和混合肥料的載體、農業化學試劑載體、其他農業和運動場草皮產品載體和土壤調節劑）、工業和汽車用產品（專用于工業清潔和汽車維護保養以及環保中油脂類、水的吸附劑）等多個領域，已經形成了完善和完整的研發-生產-保障-銷售鏈條。

2. 國內發展現狀

近年來，我國在不斷保持創新研發的基礎上，又引進了部分國際先進的凹凸棒土制造新技術，研發能力得到鞏固和提升，市場需求得到進一步提升。從目前凹凸棒產業的發展趨勢看，隨著新材料制備技術的逐漸發展，整個產業開始由作坊型向規模化生產應用型發展。而在國家“十三五”期間大力發展環保產業、開發環保材料的大背景下，凹凸棒作為潛力巨大的天然環保納米材料，必將迎來新的發展高峰。

目前江蘇省在凹凸棒產業領域趨于全國領先地位，主要發展地區在盱眙縣，在江蘇省政府的推動下，盱眙縣政府為配套凹凸棒企業發展，突出基礎設施配套建設，積極推進凹凸棒企業、科研院所、用戶三方合作，搶占新產品應用市場，加速技術成果的產業轉化，加大開發的強度、密度、深度，實現高效綜合利用。endprint

四、市場競爭趨勢

從整體來看，目前我國凹凸棒產業的發展仍然不算成熟，凹凸棒的市場也存在諸多不規范的地方。現階段我國大部分與凹凸棒產業相關的企業正處于由傳統經營模式向現代經營模式轉型的關鍵時期，即以設備生產和推銷為主的經營觀念逐步向以技術支持和服務的觀念轉變；從粗放為主的管理模式逐步向專業化、規范化和集約化的管理模式轉變；從單純的產業發展思路逐步向產業發展與資本運作相結合的發展思路轉變。在此基礎上，提升創新研發能力、擴充產品型譜、提升產品質量是企業的重中之重。因此在“十三五”期間，預計我國凹凸棒產業化能力將越來越強，產品產能也將不斷增長，市場規模將不斷擴大。因此，在新一輪以企業規模、技術、品牌、渠道和服務為核心的市場競爭中，競爭的焦點已不再是低價和促銷，那些粗放加工型企業勢必會被市場所淘汰。

五、甘肅凹凸棒產業現狀

甘肅省在凹凸棒產業還處于相對落后的階段，包括蘭州大學、西北師大、甘肅理工大學等在內的大多數省內高校僅僅對凹凸棒做了基礎探索類研究，研究重點僅限于對凹凸棒的提純及與其他復合材料制備，未形成系統科研體系，也沒有實現高品質轉化應用成果。而民營企業目前介入凹凸棒研究較多，但是這些企業均處于單打獨斗的局面，加上科研技術基礎薄弱，專業人才欠缺，導致應用技術不成熟，普遍存在著開采加工粗放的問題，主要產品也僅為原礦石研磨加工、復合肥料粘結劑、飼料添加劑等技術含量較低的初級產品。尤其在臨澤縣礦區一帶，無證企業和作坊亂采亂挖現現象嚴重，一定程度破壞了礦區環境。

目前甘肅省內以凹凸棒研究為重點方向的單位為中科院蘭州化物所，該所在凹土及其有機無機復合材料方面開展了大量研究開發工作，在凹土及其親水凝膠復合物應用基礎研究方面處于國際引領地位。其中王愛勤研究員作為該所在凹凸棒研發方面的首席科學家，先后主持完成和承擔包括國家自然科學基金、國家863等項目30余項；在國內外刊物上發表論文300余篇，出版專著5部；申請發明專利50件，其中授權15件；獲省部級成果獎10項，成果顯著。

總體來說，甘肅省的凹凸棒產業應用和研究具備良好的技術基礎，但絕大多數科研機構和企業還沒有以高效開發利用凹凸棒石黏土資源為目標，市場拓展方向不明確，沒有培育出凹凸棒石黏土深加工的龍頭企業，科技創新和高新技術產品轉化能力不強，在國內市場中處于競爭劣勢。但近年來，隨著甘肅省政府的不斷重視，提出了以加快研發高附加值、具有市場競爭優勢的主導凹凸棒產品為核心導向的要求，在一定程度上促進了各單位加強人才隊伍建設和產學研聯合。同時，蘭州市政府相關領導在調研中認識到了凹凸棒石黏土開發及產業化對蘭州經濟發展的重要作用，多次召集市科技局、高新區等相關部門，專題研究解決凹凸棒產業開發中面臨的問題，為項目建設創造了良好的環境，未來發展態勢樂觀。

六、甘肅省發展凹凸棒產業的重要性

進入21世紀以后，人們對材料科學與材料產業的關注與重視程度已提高到一個前所未有的高度。目前，以功能材料為其主流的新材料產業，已被公認為是全球最重要、發展最快的高新技術產業之一。

新材料，尤其是新型功能材料，對工業、農業、交通、信息、國防以及其它高新技術產業的發展具有毋庸置疑的的、不可替代的支撐作用。因此，新材料不僅是當今世界高新技術的核心支柱，也是產業進步的重要推動力，可以說，新材料與新一代功能材料已經滲入了新技術革命的所有領域，涉及了國民經濟的每個部門，進入了大眾生活的各個方面。

而凹凸棒作為新材料的代表，具有極其廣泛的用途，更為關鍵的是，凹凸棒作為天然的納米級材料，可以有效降低現階段很多工業、制造業領域的原材料問題，提高工業產品科技水平，更能夠降低生產成本，整體提高行業發展效益；同時，為了實現凹凸棒產品的規模化和先進性，還可以帶動相關領域的微電子技術、計算機技術、能源技術、化學技術、生物技術、環保技術、納米技術等在內的多個高新技術發展，并可以逐步將技術應用擴散至其他領域。

此外，隨著中國經濟的高速發展，粗放經濟對環境的污染和破壞已經成為了重要的議題，在推進城鎮化的過程中，環境污染治理和綠色經濟發展也成為了首要的難題，而凹凸棒依托材料本身良好的吸附能力和特性，既可以生產出針對大氣、水、土壤污染的治理類產品，又可以在環保涂料工業、建筑工業、機械制造工業的產品生產中發揮巨大作用，從源頭實現綠色制造，為經濟后續發展奠定良好的基礎。

因此，大力發展凹凸棒產業，是提高現有科學技術現代化程度與生產力水平的重要手段；是提高經濟發展水平，提升人民生活質量的重要推動力，應當作為甘肅省重大戰略措施進行實施。

七、甘肅凹凸棒的主要應用方向

除了利用凹凸棒石黏土本身特性的常規應用方向（吸附劑、脫色劑）外，通過充分調研國內現有專利和科研成果，以臨澤地區凹凸棒特性為基礎，結合甘肅省地方經濟和產業需求，簡要分析并梳理出凹凸棒還可重點應用至以下幾個方面（不僅限于此）：

1. 水性環保涂料中的應用

首先，通過改性的凹凸棒石黏土可作為水性防水涂料的懸浮劑，在一定程度上使水性防水涂料綜合性能較大幅度提高，同時具備防水性好、節能環保、成本低等特點，可廣泛應用在新建民用住宅、廠房等建筑物中。

第二，凹凸棒石通過精細研磨、提純和針對性改性，可作為水性涂料的添加劑，改善水性涂料的綜合性能，彌補傳統懸浮劑、增稠劑和分散劑的不足，形成新一代環保無污染的裝修材料，使涂料具備涂刷均勻，不易垂直流失的特點。此外，凹凸棒還可用作水基涂料和油基涂料的增稠劑、阻流劑和均化劑，尤其適用于外墻涂料、屋面涂料、結構涂料和膠凝涂料。若輔以其它成分制備復合材料，能使涂料具有保溫、隔熱、抗沉降、耐水洗、抗漂流、色澤好、污跡易檫、耐摩擦等顯著特點。

第三，利用凹凸棒石天然納米特性，可以結合樹脂固化劑、流平劑、磷酸鋅、滑石粉等多種材料制備復合水性環氧防腐涂料，以解決現有防腐涂料存在涂層隨著長期受到自然環境因素的影響容易出現場開裂，起泡，剝落，生銹等現象，提升防腐涂料的防腐性能。所制備的涂料具有較好的施工性能，并可在潮濕的環境下使用。endprint

2. 水質凈化處理

隨著環保問題日益突出，尤其是水質安全已經成為國家需要重點解決的難題，因此具有良好吸附性能的凹凸棒成了國內外研究的熱點。國內外的不少研究表明，凹凸棒經機械提純、酸改性、高溫改性、有機改性活化后，可顯著提高對生活廢水、工業廢水、綜合廢水的治理，如針對常見的造紙黑液、制革廢水、印染廢水、電鍍廢水等，改性凹凸棒產品可有效吸附鎘、汞、六價鉻、鉛等重金屬離子，對有機懸浮物和油脂的去除率也表現良好。而使用凹凸棒作為廢水處理添加劑，具有成本低、效果好、利用率高等特點，因此具有廣闊的應用發展前景。

3. 橡膠填充劑

在傳統的橡膠工業中，炭黑是主要的補強材料，但近年來，隨著聚合物復合材料的開發利用和高性能及環保化的發展趨勢，以及人們對淺色橡膠制品花色品種的需求不斷提升，促使橡膠填充劑的需求朝著低成本化、品種差異化和環保化發展，因此提高填充劑的性能具有重要的意義和廣闊的經濟前景。

凹凸棒土的化學成分為硅、鋁氧化物，含少量鐵、鈣、錳氧化物。其中白色纖維狀結晶是半補強類填充劑，能使擠出壓延膠料表面光滑。通過改性的凹凸棒粘土理論上可提高橡膠制品的定伸應力，提高拉斷伸長率，具有高白度、高分散性、高遮蓋力的特點。因此在橡膠制品中加入該凹凸棒，不但能改善其外觀質量，延緩老化速度，而且可耐酸堿腐蝕，節能環保，降低成本。

4. 香煙過濾嘴應用

隨著人們對自身健康和環境污染的日益重視，國家煙草總局已于2011年下達降焦指標，各煙廠開始停產高焦油卷煙，而低焦油卷煙成為重點發展方向。卷煙上接裝濾嘴作為降焦減害的有效途徑，在煙草業未來發展中繼續起著重要的作用，由于不同的過濾材料所起的作用不同，開發既能選擇性吸附有害氣體、降低焦油含量，又能保持卷煙口味、保持價格低廉的產品，是目前煙草業發展的關鍵。

而凹凸棒石的主要特點是具備較大的比表面積，能優先吸附煙氣中對健康有害的極性氣體化合物，利用凹凸棒制作懸濁液并均勻地滲透進醋纖絲束中，或將凹凸棒制作成顆粒嵌入復合濾嘴中，均可幫助吸煙者降低焦油吸入濃度，一定程度上減少香煙帶來的危害。

5. 飼料添加劑

經提純改性的凹凸棒土作為飼料添加劑，在一定程度上可抑制動物胃腸道內的毒素，增強動物抗病蟲能力，提高動物成活率和健康狀況。如在豬飼料中，凹凸棒土與玉米、麥麩、蛋氨酸、多維素等常用飼料材料進行混合，可以增進豬的消化率，改善生長狀態。

6. 有機肥料

首先，凹凸棒土可以作復合肥料的黏結劑和造粒添加劑，目前國內復混肥大多采用團聚法造粒。在復混肥生產中除選用水、蒸汽、硫酸、磷酸、水玻璃、硫酸銨母液等作為液體黏結劑外，還常選用某些黏土礦物質作為固體黏結劑及填充料，而凹凸棒土可以增加顆粒間的接觸面，不僅可以提高肥料成粒率，而且顆粒強度高，還可提高復混肥產量，降低成本，減少環境污染。

其次，凹凸棒可以作為肥料緩釋劑和緩釋肥料的載體，由于凹凸棒土具有離子交換性和多孔性，因此能夠延長并提高肥料中有效成分的利用率。有研究表明，用酸處理過的凹凸棒土能有效防止硝酸銨、硫酸銨、尿素等氮肥中氮的損失。

第三，凹凸棒可作為液體肥料的懸浮劑。由于液體肥料是由一種或一種以上營養元素作為溶質溶解在水中的液體產品，所以需要借助懸浮劑的作用使營養元素始終懸浮于水中。而凹凸棒土的一個重要特點就是在相當低的濃度下可以形成高黏度的穩定懸浮液，從而起到良好的懸浮穩定作用，提高液體肥料的使用率。

八、甘肅凹凸棒產業發展建議

目前，甘肅省內各市縣對于凹凸棒的科研、資金投入極少，宣傳力度還有所欠缺，沒有組建集團式攻關團隊。現有研發實驗設備、生產設備也相對落后，重點瓶頸技術亟待攻關。而作為國內凹凸棒科研實力最強的中科院化物所，現階段工作重心放在江蘇省盱眙縣，一定程度上造成了科技資源流失。但凹凸棒作為國家戰略性新興產業，發展潛力巨大，且甘肅省具備礦產資源優勢，如能全面開展產業化進程，可以有效促進甘肅省未來的科技和經濟發展。

因此，建議甘肅省以政府機構為平臺政府加速調研，制定凹凸棒產業發展規劃，并根據現有科技水平、企業規模等實際情況頒布支持政策，明確相關業務部門責任，對省內資源進行合理化整合，同時瞄準省內、國內需求及國際前沿技術，明確核心牽頭企業，并圍繞牽頭企業匯聚一批專業科研人員和機構，吸納省內凹凸棒生產企業，最大化利用省內科技資源和經濟資源，明確主攻產品方向，優化產業要素配置，改變單打獨斗的現狀，形成集團化產學研聯盟，建立凹凸棒產業良性循環發展鏈條。

在此基礎上，省內龍頭企業可設立專項基金，持續支持關鍵技術與高附加值新產品的研發，并以優惠政策鼓勵新興企業投入凹凸棒產業，同時促進信息流動，實現省內資源共享，加速技術創新和成果轉化，加強引進技術人才、生產工藝和機械設備的力度，協助省內企業快速縮短與國內先進企業的差距，提高市場競爭能力。

九、甘肅凹凸棒產業鏈帶來的效益

1. 凹凸棒產業帶來的效益

通過不斷的研發和產品開發，凹凸棒產業必將成為甘肅省社會和經濟發展中不可缺少的經濟形式，并在經濟交流和商品流動的范圍中發揮著重要作用。在宏觀層面，作為一種新的產業形式，凹凸棒產業能夠促進國內和國際貿易，促進省內、區域乃至整個國民經濟的發展；在微觀層面，凹凸棒產業能夠帶動新技術開發、商業、金融等相關產業的發展，同時為國內外企業提供了一個有效的平臺，明確產業的現狀及發展趨勢，把握更多的商業機會。因此，凹凸棒產業對經濟的影響是有重要作用的。

其次，凹凸棒產業的發展對人流、物流、信息流的發展也有促進作用，隨著凹凸棒產業的社會分工和科學技術的不斷細化，使甘肅省內眾多產業之間在一定程度上都產生了直接或間接的關聯。形成更為明確的需求與供給關系，影響省內建筑業、材料業、環保業以及勞動力、資金、設備的不斷發展，進而促進科研生產及產品制造所需的要素，增加就業機會。同時為其他產業提出新的需求、新的供給要求、新的投資要求等能夠改變市場的需求內容，使甘肅省在新材料生產、環保科技、礦產開發等方面的國際影響力持續擴大。endprint

最后，在政府機構的引導與協助下，可以促使凹凸棒產業鏈條在最短的時間內達到國內先進水平，使其為加速城市的建設和發展做出一定貢獻。

2. 帶動其他產業的發展

凹凸棒產業鏈的建立，會帶動一大批國民經濟中的重要行業，如展覽營銷、商旅餐飲、通訊交通、運輸報關、廣告宣傳及城市建設等領域的發展。同時，它對促進進出口貿易、技術引進、中外合作，吸引外資都起到了積極的作用。不僅可以培育新興產業群，而且可以直接或間接帶動一系列相關產業的發展，有利于促進消費，改變支出預期，快速的將潛在的消費與投資需求轉化為現實需求，把遠期的消費與投資需求轉化為即期的消費與投資需求，形成對相關行業的良性發展，促進整體產業結構優化升級，特別是以科技交流、高新技術成果及高新技術產品展覽為主題的會展活動，必將為技術進步與自主創新奠定良好的基礎。

十、小結

對于甘肅省凹凸棒產業來說，現階段正處于空白領域進入戰略領域的機遇中，通過政府引導、牽頭企業支持等多種手段，能夠協助和促進省內科研單位和中小企業的發展，填補技術領域和市場需求的不足，客觀上為科研單位和中小企業的生存發展提供了擴展領域，取得一大批具有新穎性、先進性和實用性的科技發明成果，設計出復合市場需求的新結構、新規格、新式樣的產品。

因此，充分發揮政府職能作用，堅持科學發展觀，全面保護、整合現有凹凸棒資源，不斷提高資源綜合利用水平，加大產品研發力度，加強產品開發，必將使凹凸棒產業成為甘肅省重要的“綠色發展產業”。

參考文獻：

1、羅茜；《甘肅臨澤凹凸棒石及石膏復合礦的組成、結構及性能的研究》；北京化工大學

2、徐慶、王斌等；《凹凸棒土改性及應用狀況的研究》；蘭州交通大學。

3、張印民，劉欽甫等；《我國凹凸棒石粘土應用研究現狀》；中國非金屬礦工業導刊 2010（3）：18-20。

4、王愛勤、鄭茂松等；《凹凸棒石黏土應用研究》；化學工業出版社。

5、陳紅、王愛勤等；《不同礦點凹凸棒黏土對復合高吸水性樹脂吸水性能的影響》；非金屬礦； 2011， 34（1）：1-3。

6、陳浩、王愛勤；《不同產地凹凸棒粘土理化性質及其對復合保水劑性能影響研究》；中國礦業， 2008， 17（3）：73-75。

7、王愛勤；《有機-無機復合高吸水性樹脂研究進展與發展趨勢》；《功能材料信息》， 2006（5）：14-18。

8、顧雪石；《凹凸棒粉飼料添加劑》；啟東市匯龍混合設備有限公司。

9、薛先金；《一種凹凸棒土豬飼料及其制備方法》；安徽金源農牧科技有限公司。

10、馬小芳等；《一種納米凹凸棒石復合水性環氧防腐涂料及其制備方法》；西北永新涂料有限公司。

11、《甘肅西部凹凸棒石應用研究院發展目標及思路》；甘肅西部凹凸棒石應用研究院。endprint