陶瓷工業(yè)用鉀長石應(yīng)用技術(shù)及產(chǎn)業(yè)前景

宗培新

（中國非金屬礦工業(yè)有限公司，北京 100142）

1 鉀長石在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用

長石是鉀、鈉、鈣等堿金屬或堿土金屬鋁硅酸鹽礦物的總稱。鉀長石具有熔點(diǎn)低(1150±20℃)、熔融間隔時(shí)間長、熔融粘度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、電瓷、研磨材料等工業(yè)部門。長石礦物除了作為玻璃工業(yè)原料外(約占總用量的50%～60%)，在陶瓷工業(yè)中的用量占30%，其余用于化工、玻璃熔劑、搪瓷原料、磨料磨具、玻璃纖維、電焊條等行業(yè)。

鉀長石在陶瓷中的應(yīng)用有如下幾個(gè)方面：

(1)鉀長石既是熔劑原料又是瘠性原料，在坯體中降低燒成溫度又可縮短坯體的干燥時(shí)間，同時(shí)減少坯體干燥時(shí)的收縮和變形。鉀長石在陶瓷工業(yè)中的用量約占鉀長石總量的30%。

(2)鉀長石在高溫下，熔化為長石玻璃，填充坯體顆粒間的空隙，粘結(jié)顆粒使坯體致密，可改善透明度，有助于提高坯體的機(jī)械強(qiáng)度。

(3)長石玻璃在高溫下是液態(tài)介質(zhì)，能促使石英和高嶺礦物的熔解和相互滲透，促進(jìn)莫來石結(jié)晶的生成和發(fā)育。

(4)鉀長石的組成中包含有瓷坯中的主要氧化物，因此作為主要原材料可以替代其他工業(yè)原料，降低生產(chǎn)成本。國內(nèi)幾種常見鉀長石的化學(xué)成分見下表。

鉀長石原料的化學(xué)組成(%)

2 我國鉀長石資源分布及特點(diǎn)

我國鉀長石資源儲(chǔ)量及其豐富，分布廣泛，貯量和品質(zhì)各不相同，主要分布在黑龍江、新疆、陜西、青海、云南、山西、遼寧、河北、河南、江蘇、安徽、福建、廣東、廣西、四川、山東等省區(qū)，已有文獻(xiàn)報(bào)道的鉀長石礦源達(dá)60多個(gè)。平均K2O含量為11.63%，儲(chǔ)量達(dá)79億t。其中山西、黑龍江、新疆、陜西、青海的儲(chǔ)量約占鉀長石已探明儲(chǔ)量的90%。山西鉀長石儲(chǔ)量據(jù)報(bào)道在全國名列第一，達(dá)30億t，其鉀長石中的鉀含量為12%～13%，F(xiàn)e2O3含量＜1%，Al2O3含量＞18%，在工業(yè)應(yīng)用指標(biāo)中屬于優(yōu)質(zhì)礦石。

(1)廣東。

廣東鉀長石資源豐富，探明儲(chǔ)量居全國第四位，80%是偉晶巖礦床。礦床受大斷裂帶及侵入巖體影響。在清遠(yuǎn)、中山、云浮、五華、高州等地有小規(guī)模開采。但質(zhì)量不穩(wěn)定，省內(nèi)高質(zhì)量鉀長石粉仍需從外地引入購入。

(2)山西。

山西鉀長石廣泛分布于北至陽高、南至運(yùn)城地區(qū)，以太原附近的古交、婁煩、陽曲、靜樂、原平、代縣、呂梁最為集中，原礦呈肉紅色、解理好，開采時(shí)間較長。原平鉀長石中鉀含量11%以上，鈉含量2%～3%，鐵含量0.2%以下，云母少，燒后白度較好。

(3)河南。

河南鉀長石主要集中在西南部的伏牛山一帶，東北部也有出產(chǎn)。河南內(nèi)鄉(xiāng)、盧氏、西峽、嵩縣均有較大量的鉀長石產(chǎn)出，其特點(diǎn)是鉀含量10.5%，鈉含量3%左右，鐵含量0.3%以下，含云母，部分礦體云母多。該地鉀長石適宜于陶瓷釉料的生產(chǎn)，燒后白度較好。河南安陽主要以產(chǎn)鈉長石為主，鉀含量7%左右，鈉含量高。

(4)內(nèi)蒙古。

內(nèi)蒙古鉀長石分布范圍從東邊的錫林浩特到西邊的巴彥淖爾，主要產(chǎn)區(qū)在察哈爾右翼后旗、中旗、包頭以北。內(nèi)蒙古鉀長石資源特點(diǎn)是覆蓋層薄、剝采比小，便于開采。但也正是這些特點(diǎn)，造成了該地區(qū)鉀長石的一些顯著特征。

(5)陜西。

陜西鉀長石主要分布于秦嶺南北及商洛地區(qū)，各有特點(diǎn)。商洛地區(qū)鉀長石，大體可分為兩種：一種為白色鉀長石，解理好，部分有云母，鉀含量8%以上，鈉含量3%以上，鐵含量低，可達(dá)0.1%以下，燒后白度很好。多為小規(guī)模開采。

(6)河北。

河北鉀長石礦分布很廣，從其東北部的唐山一帶，到西南部的邢臺(tái)地區(qū)均有較大量的鉀長石產(chǎn)出。大部分鉀長石呈淺肉紅色(望都)—褚紅色(邯鄲)，解理好，鐵含量0.2%左右，鋁含量16%～19%，鉀含量10%～13%，鈉含量2%～3%，燒后白度一般。

(7)四川。

四川漢源儲(chǔ)量達(dá)到20億t，但鉀長石K2O含量一般在3%～7%，這類礦床一般不具有工業(yè)意義。四川寶興地區(qū)鉀長石礦床礦石的化學(xué)成分中K2O含量一般在9%～15.2%，儲(chǔ)量達(dá)4.5億t，在工業(yè)應(yīng)用指標(biāo)中屬于優(yōu)質(zhì)礦石。

(8)遼寧。

遼寧鉀長石資源豐富，主要分布在撫順、阜新、遼陽、丹東鳳城、鞍山岫巖等地區(qū)，遼寧鉀長石主要用于陶瓷工業(yè)。

(9)新疆。

新疆鉀長石集中分布在阿爾泰地區(qū)，主要富含在花崗偉晶巖礦脈和鉀長花崗巖中，鉀長石礦床礦石的化學(xué)成分中K2O的含量一般在11.71%～13.54%，F(xiàn)e2O3多數(shù)＜1%，個(gè)別或局部達(dá)到0.13%～0.24%，具有K2O品位高，F(xiàn)e2O3含量低的特點(diǎn)，在工業(yè)應(yīng)用指標(biāo)中屬于優(yōu)質(zhì)礦石。

3 國內(nèi)鉀長石加工技術(shù)水平及質(zhì)量要求

我國鉀長石資源豐富，但由于鐵、鈦及其他有害元素超標(biāo)，鉀長石的選礦提純一直是困擾此行業(yè)的主要問題之一。由于陶瓷行業(yè)對(duì)原料的苛刻要求，除極少數(shù)天然鉀長石資源無需選礦外，一般都需要對(duì)鉀長石資源進(jìn)行必要的選礦加工，除去其中的鐵、鈦、錳等有害雜質(zhì)。目前國內(nèi)的選礦方法大體如下幾種。

(1)傳統(tǒng)加工方法。

國內(nèi)部分私企加工鉀長石的方法比較簡單，使用破碎、輪碾、篩分的方法，這種方法原始，外來鐵混入少、投資少、加工成本低，但缺點(diǎn)是產(chǎn)量小、粉塵污染大，產(chǎn)品指標(biāo)不能保障。

(2)干法選礦。

干法選礦工藝比較簡單，具體為：原礦→手選→破碎→磨礦→除鐵→成品。此方法簡單，加工成本低，設(shè)備投資少。設(shè)備一般選用顎破加對(duì)輥破、球磨配強(qiáng)磁選機(jī)。但是本方法選礦效果不明顯，指標(biāo)不易達(dá)到要求，目前國內(nèi)已經(jīng)鮮有企業(yè)選用此種選礦工藝。

(3)濕法選礦。

隨著科學(xué)的進(jìn)步，除鐵工藝的不斷完善，濕法選礦除鐵工藝已經(jīng)被越來越多的廠家選用。該工藝為：原礦→破碎→磨礦→除鐵→脫水→烘干→成品。

設(shè)備選型主要為破碎采用顎式破碎機(jī)和對(duì)輥破碎機(jī)，磨礦采用球磨機(jī)，除鐵采用永磁除鐵器、高梯度磁選機(jī)，脫水采用真空脫水機(jī)，烘干一般采用輥筒干燥機(jī)。如果需要，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮浮選工序，以除去原礦中的其他有害雜質(zhì)。目前國內(nèi)鉀長石加工企業(yè)中大多選用此種工藝。此工藝技術(shù)成熟、可靠，產(chǎn)品可滿足陶瓷行業(yè)對(duì)原料的技術(shù)要求。

做拋光磚坯體的鉀長石對(duì)粒度的要求＜5mm。一般現(xiàn)有礦山采用的加工方法是使用顎式破碎機(jī)進(jìn)行粗破，然后配對(duì)輥破碎機(jī)進(jìn)行細(xì)碎、篩分即可。

目前國內(nèi)鉀長石原料比較緊張，鉀含量在11%以上的鉀長石非常適合做釉料使用，鉀含量9%以下的鉀長石適合做拋光磚坯體使用。

4 國內(nèi)鉀長石需求現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

4.1 需求現(xiàn)狀

鉀長石在陶瓷工業(yè)中做陶瓷坯體配料、陶瓷釉料的用量占30%，其余用于化工、玻璃熔劑、搪瓷原料、磨料磨具、玻璃纖維、電焊條等其他行業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，玻璃產(chǎn)品、建筑陶瓷等用量越來越大，鉀長石需求量日益增加，市場前景廣闊。

隨著陶瓷行業(yè)的大力發(fā)展，鉀長石資源的大量消耗使得鉀長石礦儲(chǔ)量不斷減少，開采的成本越來越大，所以鉀長石價(jià)格上漲成為必然。國內(nèi)優(yōu)質(zhì)鉀長石供不應(yīng)求，目前陶瓷工業(yè)用優(yōu)質(zhì)鉀長石資源從朝鮮、印度等國家大量進(jìn)口。

從我國鉀長石企業(yè)的性質(zhì)來看，目前鉀長石的開采經(jīng)營者以民企為主，我國鉀長石礦分布分散，開采條件差，起點(diǎn)低，相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較小。鉀長石行業(yè)集中度低，企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模小，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

從全球鉀長石市場來看，隨著國際廠商不斷進(jìn)入中國市場，國內(nèi)鉀長石行業(yè)整合勢(shì)必加劇，行業(yè)競爭愈發(fā)激烈。另外，我國鉀長石產(chǎn)品大多是低端產(chǎn)品，其附加值較低，競爭手段單一，使得我國企業(yè)在與國際企業(yè)競爭中處于不利地位。

鉀長石企業(yè)只有通過增大鉀長石企業(yè)規(guī)模，提高鉀長石行業(yè)集中度，才能改善我國鉀長石產(chǎn)業(yè)秩序混亂、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、自然環(huán)境破壞嚴(yán)重、環(huán)境保護(hù)能力不足的局面。

4.2 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

山東省陶瓷產(chǎn)區(qū)主要有淄博和臨沂兩個(gè)地區(qū)。山東淄博陶瓷生產(chǎn)歷史悠久，經(jīng)過二十多年的快速發(fā)展，淄博建陶業(yè)已發(fā)展成為基礎(chǔ)雄厚、體系完備、市場涵蓋面廣、社會(huì)就業(yè)者眾、極具區(qū)域特色的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，是該市支柱產(chǎn)業(yè)的主要組成部分，在國內(nèi)同行業(yè)中占據(jù)重要位置。通過引進(jìn)、消化、吸收意大利、德國和西班牙等國的先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，該市建陶企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和裝備水平迅速提高。目前該市建陶企業(yè)主要產(chǎn)品有微粉、聚晶微粉拋光磚、普通滲花磚、內(nèi)墻磚、外墻磚等。臨沂以生產(chǎn)中低檔內(nèi)墻磚為主，低檔墻地磚很少使用鉀長石，而大多使用瓷石。

淄博陶瓷企業(yè)使用的鉀長石大都來自當(dāng)?shù)氐碾u窩礦。國內(nèi)目前陶瓷釉料主要產(chǎn)地為佛山和淄博兩地。淄博的熔塊產(chǎn)能為100多萬t/年，已經(jīng)達(dá)到國內(nèi)的一半。目前所有的熔快加工企業(yè)均為民營企業(yè)，該領(lǐng)域技術(shù)要求高，市場競爭激烈。

山東對(duì)鉀長石的需求量很大，主要來自山東、江西、河南、湖南、朝鮮等地。磚坯用量為150萬t/年。

從去年底開始，山東陶瓷行業(yè)產(chǎn)能逐步恢復(fù)，目前市場行情看漲，產(chǎn)品供不應(yīng)求。比2011年的產(chǎn)業(yè)形式樂觀。就市場而言，由于陶瓷產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，整體原料用量在減少，但是鉀長石的用量在提高。品位高的原材料市場很好。

河南作為陶瓷行業(yè)的傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)，近年來隨著國內(nèi)陶瓷行業(yè)產(chǎn)業(yè)調(diào)整，正逐步成為新型陶瓷產(chǎn)區(qū)，主要集中在內(nèi)黃、鶴壁、汝陽、鄭州等地。內(nèi)黃瓷區(qū)主要產(chǎn)品有高檔拋光磚、仿古磚、內(nèi)外墻磚等產(chǎn)品。鶴壁市石林陶瓷產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，是河南省新興的建陶產(chǎn)區(qū)，汝陽瓷區(qū)目前有四家陶瓷企業(yè)，三家均生產(chǎn)內(nèi)墻磚，一家生產(chǎn)拋光磚。

目前，河南省坯體用鉀長石主要來源于河南林州、盧氏縣、洛陽宜川縣、登封市。釉料用鉀長石90%以上來自湖南平江，少量來自河南嵩縣。鉀長石主要用于陶瓷的坯體和釉料中，目前河南省鉀長石的使用量超過300萬t/年。

陜西省陶瓷企業(yè)目前有30余家，鑒于當(dāng)前陶瓷企業(yè)的窯爐日趨大型化，產(chǎn)品以生產(chǎn)墻地磚為主，工廠主要集中在咸陽、三原、寶雞、富平、千陽等地，產(chǎn)品主要是中低檔產(chǎn)品，市場主要供應(yīng)西部地區(qū)。由于東部及沿海地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，目前在陜西不斷有新的陶瓷企業(yè)投資建廠。

很多低檔磚廠由于價(jià)格問題，不使用鉀長石，在陶瓷坯體中用的鉀長石也屬于低檔，未來市場上高檔磚是主流方向，低檔磚將逐步退出市場。所以，鉀長石在陜西的市場需求量將逐步擴(kuò)大。

鉀含量大于11%的高品質(zhì)鉀長石在全國各地都有很大的市場空間，低品位的鉀長石一般就地銷售。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展及城鎮(zhèn)化速度的不斷提高，為陶瓷行業(yè)的加速發(fā)展提供了很大的空間，去年底至今，國內(nèi)陶瓷市場出現(xiàn)回暖，多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品供不應(yīng)求。與以往不同的是，內(nèi)陸地區(qū)的低端產(chǎn)品和廣東的高端產(chǎn)品齊頭并進(jìn)，均受到市場的歡迎。據(jù)預(yù)測(cè)，未來十年我國陶瓷行業(yè)將出現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展的局面，產(chǎn)品朝著高檔、超薄的方向發(fā)展，其對(duì)原料的需求量可能有所減少，但是對(duì)鉀長石的需求量將出現(xiàn)較大的增長趨勢(shì)。