我國葉蠟石在玻璃纖維行業(yè)中的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

舒 鋒

（中國非金屬礦工業(yè)有限公司，北京 100035）

0 前言

葉蠟石屬結(jié)晶結(jié)構(gòu)為2∶1型的層狀含水鋁硅酸鹽黏土礦物?；瘜W結(jié)構(gòu)式為Al2［Si4O10］（OH）2，理論化學組成為Al2O328.3%，SiO266.7%，H2O5.0%。

葉蠟石由酸性火山玻璃水解改造或區(qū)域變質(zhì)或低溫熱液蝕變而成。質(zhì)地細膩，常呈淡黃、乳灰白、灰綠等顏色，蠟狀光澤，有滑感，硬度低（1～2），密度2.65～2.90 g/cm3，耐火度大于1 700℃，在水中無膨脹性和可塑性，吸水性差，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有化學惰性、絕緣性和絕熱性［1］。常與石英、高嶺石、蒙脫石、地開石、絹云母以及藍晶石、紅柱石、剛玉等礦物共生，主要用于建筑陶瓷、耐火材料、玻璃纖維、造紙、塑料等十幾個領(lǐng)域。

1 我國葉蠟石資源概況

我國是世界上葉蠟石礦儲量最豐富的國家之一，其已探明儲量僅次于日本和韓國。截至2020年，我國葉蠟石礦區(qū)數(shù)量達到78個，基礎(chǔ)儲量2 952.17萬t，儲量332.75萬t，資源量達到7 048.93萬t，查明資源儲量1 0001.10萬t（表1）。從儲量上看，浙江省的葉蠟石礦產(chǎn)儲量占全國第一，浙、閩兩省是我國葉蠟石礦產(chǎn)最多的省份，分別占探明儲量的48.85%和28.68%；其次是江西、北京、內(nèi)蒙古、新疆等?。▍^(qū)）；在黑龍江、廣東、廣西等?。▍^(qū)）也有分布。

表1 我國葉蠟石儲量［2］

2 我國玻纖產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

我國玻璃纖維產(chǎn)業(yè)近年來處于高速發(fā)展的階段。2011~2020年，我國玻纖產(chǎn)量年均復合增長率達到6.85%。特別是近兩年隨著玻璃纖維產(chǎn)品供求關(guān)系好轉(zhuǎn)，下游應用領(lǐng)域不斷擴展，市場景氣度快速回升。2020年我國玻纖產(chǎn)量541萬t，約占全球總產(chǎn)量的65%，中國已成為世界規(guī)模最大的玻纖生產(chǎn)國［3］。

我國玻纖生產(chǎn)企業(yè)分布相對集中，主要集中在浙江、山東、四川、江西、重慶等地，具有較強的集群效應。在此競爭格局下，大型玻纖企業(yè)具有較大的競爭優(yōu)勢，新興企業(yè)進入該市場非常困難。隨著環(huán)保要求的日趨嚴格以及較高的技術(shù)、資金等要求，我國從政策上也提高了準入門檻，大型玻纖企業(yè)的優(yōu)勢將更加明顯。不僅新興企業(yè)進入市場更困難，競爭力較弱的企業(yè)也很可能被逐漸擠出市場。預期行業(yè)集中度將進一步提高，寡頭壟斷格局會長期維持［4］。

圖1 2011~2020年玻纖總量及增速變化情況

近年來，隨著玻纖行業(yè)的高速發(fā)展，我國也培育了一批大型優(yōu)質(zhì)玻纖生產(chǎn)企業(yè)，如中國巨石、泰山玻纖和重慶國際等玻纖企業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)、資金、品牌及成本控制等多方面均具有較強的國際競爭力。中國巨石、泰山玻纖和重慶國際是國內(nèi)玻纖行業(yè)的三大巨頭，約占到國內(nèi)玻纖產(chǎn)能的70%左右。以中國巨石、泰山玻纖為代表的中國玻纖企業(yè)的迅速崛起，正不斷改變著世界玻纖格局［5］。

3 葉蠟石在玻纖行業(yè)中的應用

葉蠟石并不是唯一能用來生產(chǎn)玻璃纖維的含Al2O3礦物原料，歐美國家的玻璃纖維企業(yè)，采用精選或質(zhì)地好的高嶺土而不是葉蠟石作玻纖原料。

玻璃纖維主要成分為SiO2、Al2O3、CaO和MgO等，約占玻纖組分的90%，這些組分主要由石英砂、葉蠟石、高嶺土、白云石、硼鈣石等天然礦物原料引入。玻纖中使用葉蠟石的主要目的是引入Al2O3，代替鋁粉降低成本，提高玻纖機械強度，其中Al2O3質(zhì)量分數(shù)以16%～22%的中鋁葉蠟石為佳，Al2O3質(zhì)量分數(shù)過高或過低都對生產(chǎn)工藝有很大影響。由于葉蠟石產(chǎn)地和成因不同，葉蠟石中Al2O3質(zhì)量分數(shù)略有偏差，均要求產(chǎn)品批次內(nèi)均勻度≥97%，批次間均勻度≥95%。Fe2O3質(zhì)量分數(shù)是玻纖用葉蠟石質(zhì)量控制的一個重要指標，它不僅影響玻纖的著色問題，對池窯中玻璃液的傳熱性能也有重要影響。另外含K2O、Na2O高的伊利石型葉蠟石也不適合無堿玻璃纖維的生產(chǎn)；含有的石英型水鋁石，在窯爐中不易熔化，拉絲時易產(chǎn)生斷頭。

玻纖用葉蠟石技術(shù)指標為：葉蠟石原礦中Al2O3≥16%，且Fe2O3≤0.5%（表2）。

表2 玻纖用葉蠟石技術(shù)指標

按玻纖的成分和原料配方，葉蠟石原料占玻纖產(chǎn)品重量的60%，2020年我國玻纖行業(yè)大約需要325萬t葉蠟石。目前葉蠟石開采礦山有67個，其中大型礦山約占9%（年產(chǎn)10萬t以上），小型礦山約占64%，可直接用于玻纖原料的礦山約占總數(shù)的1/5，大部分礦山葉蠟石資源品質(zhì)稍差，部分指標（多為Fe2O3）不能滿足玻纖要求，并且選礦難度大，主要用于陶瓷、耐火材料等其他行業(yè)。

我國玻纖葉蠟石供應主要分為兩種類型，一種為玻纖企業(yè)建有粉料加工生產(chǎn)線，通過市場外購葉蠟石塊礦，自行生產(chǎn)葉蠟石微粉。如中國建材集團旗下的大型玻纖公司中國巨石和泰山玻纖均有自己的原料粉磨生產(chǎn)線。另一種是獨立的玻纖原料供應商，根據(jù)玻纖企業(yè)需要，提供葉蠟石、高嶺土及其不同搭配的多種粉料產(chǎn)品。如福建遠嘉、浙江磊納是國內(nèi)葉蠟石微粉的大型加工企業(yè)［6］。

4 葉蠟石在玻纖行業(yè)的發(fā)展趨勢

（1）多礦點配礦才能滿足玻纖企業(yè)質(zhì)量要求。隨著葉蠟石資源的不斷開發(fā)，資源品質(zhì)逐漸下降，單一礦點的礦石難以單獨進行玻纖生產(chǎn)，需要多礦點進行配礦才能滿足質(zhì)量需求。根據(jù)配礦原則，一般選擇2種葉蠟石按照一定的比例進行搭配使用。有必要時，由3種或4種葉蠟石進行搭配。配礦的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是均化，要確保原料的質(zhì)量穩(wěn)定性、化學成分的均勻性。

（2）葉蠟石選礦除鐵工藝研究亟需加強。我國葉蠟石中Fe2O3質(zhì)量分數(shù)普遍較高，而且與Al2O3相比，F(xiàn)e2O3質(zhì)量分數(shù)高才是限制我國玻纖用葉蠟石資源的主要問題。我國葉蠟石Fe2O3質(zhì)量分數(shù)分布在0.25%～1.5%區(qū)間的占82%以上。統(tǒng)計推算，經(jīng)過選礦除鐵后，假如Fe2O3質(zhì)量分數(shù)降低0.1%，那么玻纖葉蠟石的可供給量可增加8%。在現(xiàn)有葉蠟石資源基礎(chǔ)上，單純利用選礦除鐵技術(shù)就能提高我國玻纖葉蠟石資源可供量，除鐵是提高資源保障的可行方法之一。

（3）建立專業(yè)化、標準化玻纖原料生產(chǎn)基地是趨勢。從發(fā)達國家玻纖工業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗來看，玻纖原料生產(chǎn)越來越趨向?qū)I(yè)化。通過專業(yè)化、標準化的玻纖原料基地，為玻纖企業(yè)提供質(zhì)量穩(wěn)定、滿足加工要求的標準化原料，不僅可以避免因原料不穩(wěn)定，造成拉絲作業(yè)嚴重斷頭飛絲現(xiàn)象，而且可以大大提升玻纖產(chǎn)品的質(zhì)量；建立完善的標準化原料檢驗檢測、均化及物流系統(tǒng)，保障玻纖企業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)，推動我國玻纖行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，建立專業(yè)化標準化玻纖原料基地是保障玻纖質(zhì)量穩(wěn)定的重要手段。