听中国矿大郑水林教授谈硅藻土产业发展及应用前景

您所在的位置:网站首页 硅藻土的规格 听中国矿大郑水林教授谈硅藻土产业发展及应用前景

听中国矿大郑水林教授谈硅藻土产业发展及应用前景

2024-02-26 09:33| 来源: 网络整理| 查看: 265

中、低品位硅藻土资源的高效综合利用是中国硅藻土产业可持续发展的必由之路。中国硅藻土储量虽然居世界第二位,但储量和质量与美国差距很大。美国内华达地区70%以上硅藻土为优质硅藻土,中国硅藻土资源质量最好的吉林长白山地区,优质硅藻土的比例也仅有30%左右,而且30多年来,由于只采优质一级硅藻土资源,大量的二级或三级硅藻土资源被浪费;另一方面,我国云南(除腾冲县的少量资源外)、浙江、内蒙古等地的硅藻土资源基本上属于低品位资源,含有大量黏土、砂质和碎屑等杂质,不能直接用来生产助滤剂、吸附剂、功能填料等高性能和高附加值硅藻制品或材料。因此,中、低品位硅藻土资源的高效综合利用是中国硅藻土产业可持续发展的必由之路。

低品位硅藻土矿利用的难点在于硅藻颗粒与黏土矿粒的分离和分选。黏土矿嵌布粒度微细,不仅分布于硅藻颗粒之间而且存在于硅藻颗粒孔道中,难以解离和分选。硅藻土选矿技术的另一个特点是要尽可能减少硅藻结构的破坏,因为完整的硅藻结构对于其应用性能非常重要。因此,一般在选矿过程中尽量不采用磨矿方式以避免对硅藻结构的破坏。

应用领域拓宽但价格优势不足

记者:我国自上世纪60年代应用硅藻土资源以来,随着关注度的加大及科研水平的提高,硅藻土的综合利用能力迅速提高,涉及领域逐渐扩大、用量日增,目前硅藻土主要有哪些应用领域?

郑水林:助滤剂是硅藻土的主要产品之一,约占中国硅藻土产品总产量的35%左右(在美国约占硅藻土产品消费量的50%)。目前硅藻土助滤剂有干燥品、锻烧品和溶剂锻烧品三大类,十几个品种,年生产能力超过20万吨,主要产地为吉林省临江市、吉林省长,白朝鲜族自治县。

建筑与建材是中国硅藻土的主要产品之二,约占中国硅藻土产品总产量的39%左右。该领域主要包含两类产品:隔热保温材料和健康环保内墙材料。隔热保温材料品种包括保温砖、板粒状产品、粉状产品、水泥制品、微孔硅酸钙等,主要产地为浙江嵘州、吉林省(长白县、临江市、敦化市等),其中浙江嵘州市是中国最大的硅藻土保温隔热材料生产地,约占全国产量的70%。

健康环保内墙材料,商品名称又称硅藻泥、硅藻壁材或硅藻涂料,是一种以优质硅藻土、锻烧硅藻土、熔剂锻烧硅藻土为主要组分的具有调湿和空气净化功能的内墙涂料或涂层材料,该种材料自2000年在中国生产以来,发展很快,目前年用消费接近2000万m2,主要生产与服务企业位于北京、吉林长春和临江、山东青岛、四川成都、福建厦门及浙江、深圳等地。

吸附剂和载体是硅藻土的主要用途之一。吸附剂主要用于环保(污水处理、水体净化、空气净化等),对硅藻土的纯度和孔体积要求较高,大多是用物理或化学方法提纯后的产品或是用优质硅藻土矿干燥、分级、锻烧的产品;硅藻土载体(钒催化剂载体、农药及杀虫剂载体等)也是纯度较高的产品,要求比表面积和孔体积较大。该类产品主要生产地区为吉林省临江市、长白县、云南大理、昆明、浙江嵘州、山东等地。

硅藻土填料主要用于橡胶、沥青、油漆、塑料、化妆品、齿科材料、炸药密度调节剂等产品。中国生产的硅藻土填料包括物理法提纯产品、直接干燥粉磨产品和锻烧产品三大类、十余个品种。主要产地为吉林省临江市、长白县、云南大理、浙江嵘州、广东湛江等地。

硅藻土产品市场现状

记者:国内各类硅藻土产品价格如何?出口和对外贸易情况怎么样?我国硅藻土产业发展中亟待解决的问题主要有哪些?与国外相比有哪些差距?如何提高产品创新性和附加值,赢得在世界市场上的话语权?

郑水林:其实,这些年国内硅藻矿物材料的市场价格一直在降,对此,我也是看在眼里,疼在心里。就拿助滤剂价格来说,国内助滤剂价格普遍在2000元/吨,而美国助滤剂普遍在6000元/吨以上;功能填料的价格,国内2000~5000元/吨,我国优质功能填料的生产原料基本靠进口,进口价格为8000~10000元/吨,有的甚至高达15000元/吨,因此成品的销售利润往往微乎其微。这主要是由于中国硅藻土产品中深加工、高附加值产品少所造成的,同时高品位硅藻土稀缺也是我国硅藻矿物材料价格偏低的一个重要因素。

从中国硅藻土进出口数量和金额对比分析,近年来进口硅藻土产品价格有上升的趋势,但是,出口价格变化不大,说明中国硅藻土产品结构和技术含量有待提升。中国硅藻土出口产品以硅藻土粉和保温材料为主,出口产品的科技含量、附加值和价格都比较低,从2003年到2008年上半年的出口情况看,平均价格为143.67美元/吨,折合人民币约1005.72元/吨,进口硅藻土产品则以技术含量高的高端产品为主,主要是高端助滤剂,平均价格为756.64美元/吨,折合人民币约5296.48元/吨,进口产品平均价格是出口的5.3倍。

国际上,以美国为代表,尽管不同时期硅藻土产品消费结构会有不同程度的调整,但助滤剂一直占据主导地位,其次是填料、吸附剂、绝缘材料及其他;以法国、德国、丹麦、日本和俄罗斯等为代表的工业发达国家,助滤剂产品的应用也占主导地位。日本绝大部分地区都能以低成本开发硅藻土资源,近年来以硅藻土为原料的新型室内装修材料在日本受到消费者的青睐,由此拉动日本硅藻土建材生产的稳定增长。在硅藻土产品结构上,中国与国外还有相当大的差距。由于技术、工艺等方而的原因,国内对硅藻土的应用还主要以轻质保温材料为主,而国际上则以助滤剂为主。

要想赢得在世界市场上的话语权,就要充分利用硅藻土的特性,发展最能发挥其天然禀赋的材料或制品。

硅藻土最突出的特性是其颗粒中有规律分布和贯通纳米孔道的硅质多孔结构,目前前还没有发现具有这一结构特点的其他天然矿物。因此,硅藻土资源加工利用的一个重要发展趋势是充分利用其特性,发展能最大限度发挥或挖掘其天然禀赋的材料或制品,如饮料、饮水、啤酒、生物医药制剂的吸附过滤材料,工业废水和生活污水处理材料,健康环保(调湿和净化室内空气)内墙装饰材料,保温隔热与隔音材料,催化剂载体等。

助滤剂是硅藻土的传统加工产品,也是国内外用量最大的硅藻土制品,未来仍将是硅藻土产业的主要发展领域之一。硅藻土助滤剂主要是以优质硅藻土为原料,采用干燥、煅烧或熔剂煅烧技术生产。其发展趋势是采用现代信息和控制技术优化生产工艺,稳定产品质量,降低能耗和生产成本;发展高性能助滤剂以及现代生物医药制剂选择性微过滤产品。

作为工业废水和生活污水处理材料是硅藻土最有发展前景的领域之一。硅藻土水处理材料主要用优质硅藻土或提纯精土为原料采用表(界)面改性与复合技术和(或)造粒技术等加工而成。其主要趋势是发展多功能材料,即不仅能吸附污染物质而且能分解或降解污染物(持续或永久除去污染物),而且方便回收和重复使用、使用过程和使用后对环境友好的高性能工业废水和生活污水处理材料。

硅藻泥、硅藻壁材、硅藻涂料等是近十几年来发展的一种健康环保内墙装饰材料,这种材料最早的功能是利用硅藻土良好的吸湿和放湿功能调节室内的湿度,即在潮湿时节吸附水分,干燥时节放出水分,因此被誉称为“可呼吸涂料”。同时,硅藻土还对室内的气态污染物,如甲醛、甲苯等具有吸附功能。但就硅藻土本身的特性来说,存在吸附饱和点,饱和以后就会脱附,即将吸附的有害气体放回空气中。吸人水分和吐出水分是人类所希望的调湿功能,但吸附的甲醛、甲苯等有害气体再释放则是人们所不希望的。因此,未来的发展趋势是在调湿功能基础上可以高效和可持续降解室内甲醛、苯、甲苯等有机污染物。

轻质保温隔热材料是当前我国硅藻土的主要制品之一,但大多是用硅藻含量较低的硅藻土矿烧制而成,技术含量和产品附加值较低。未来的发展趋势是优化轻质保温隔热材料的配方、成型和烧制工艺,提高其性能和附加值;负载复合相变材料,发展调温蓄能型节能新材料;发展具有调湿、绝热、抗菌、吸附等功能的硅藻土多孔陶瓷材料。

催化剂载体用硅藻土产品虽然用量目前不是很大,但其附加值较高。这种产品选用优质硅藻土矿为原料,集成采用选矿、复配改性、负载、成型/造粒等技术加工而成。未来的发展趋势是优化其孔结构和孔径分布以提高硅藻土载体的比表面积,同时发展高效低耗的成型/造粒技术和表面活性组分可控负载技术。

在硅藻土良好吸附性能的基础上,负载纳米TiO2等光催化组分,使其不仅具有吸附甲醛、甲苯、苯酚等有机污染物的功能,而且具有光催化降解这些有机污染物的功能。以室内硅藻涂料为例,在没有负载纳米TiO2等光催化组分之前,硅藻土可以吸附室内的甲醛,但是,它只能将甲醛吸附在硅藻颗粒的孔道中,不能将其分解成无害物质。这样,随着室内甲醛的不断产生,吸附逐渐达到饱和后,不仅不能继续吸附甲醛,而且在环境温度、湿度等的变化下,吸附的部分甲醛将会释放回到空气中。而在硅藻颗粒表面负载了纳米TiO2光催化组分之后,在阳光和灯光的照射下,吸附的甲醛被纳米TiO2光催化反应降解为二氧化钛和水,这样,材料可以继续吸附捕捉甲醛。

硅藻土的高比表面积、大孔体积可以提高相变材料的负载量,从而提高相变潜热。硅藻土有规律分布的纳米孔结构特性可以更好地吸附固定相变材料分子,从而改善和提高复合相变材料的耐久性;加之硅藻土是一种储量丰富、容易开采和加工的天然硅质矿物,来源较广泛,生产成本较低。因此,硅藻土基相变复合储能材料有望显著提高相变复合材料的储热性、耐久性、经济性及实用性,促进相变材料的技术进步和产业发展,节约能源,具有良好的发展前景。

加强应用基础研究实现产学研一体化

记者:随着国家对非金属矿综合利用和深加工的重视,在您看来,“十二五”期间,我国硅藻土领域取得了哪些进步?“十三五”期间将有哪些新的突破和进展?您有怎样的期待和建议?产学研一体化对硅藻土产业的发展至关重要,您觉得基础研究对硅藻土产业的发展起到怎样的积极作用?

郑水林:为了解决我国优质硅藻土资源不足的问题,国家“十二五”科技支撑计划重点项目专门设置了“低品位硅藻土资源高效利用与深加工关键技术研究(2011BAB03B07)”课题,目标之一是“攻克制约低品位硅藻土物理选矿产业发展的关键技术一湿法高效连续分选技术与装备,为低品位硅藻土矿的大规模高效选矿生产线的建设和发展提供关键技术支撑”。

主要攻克以下4个关键技术:一是硅藻土与赫土矿物的解离与分散技术;二是硅藻土与黏土矿物的连续层流离心沉降分选技术与装备及分选工艺优化和智能控制技术;三是选矿尾矿的处理和综合利用技术:四是年产12000吨硅藻精土的选矿示范生产线建设。预计,该课题完成后对我国硅藻土资源的利用和硅藻土产业的持续发展具有重要支撑作用和重大战略意义。

如果将吸附比做生命体的胃的话,纳米TiO2光催化组分就是其消化功能。吃到胃里的食物经消化后可以继续进食。不仅如此,研究表明,硅藻土表面负载TiO2不仅可以赋予其光催化降解有机污染物的功能,而且可以优化其孔结构,形成更多地中孔和显著提高其比表面积,进而提高其吸附性能。因此,硅藻土表面负载纳米TiO2等光催化组分后的复合材料可以显著提升硅藻土的环保功能。中国在纳米TiO2硅藻土复合材料的制备和应用技术近几年取得了显著进展:2006年完成实验室研究;2009年完成年产120吨中试纳米TiO2/硅藻土复合材料中试生产线建设生产;2013年10月投产的年产1000吨纳米TiO2/硅藻土复合材料产业化示范线建设得到国家“十二五”国家科技支撑重点项口课题“低品位硅藻土资源高效利用与深加工关键技术研究”和2012年国家发改委“产业振兴和技术改造项口”中央预算内投资计划的立项支持。在该材料制备技术方面,口前已获得或申请了多项国家发明专利,发表了多篇学术和技术论文。

硅藻土在我国是具有资源优势的矿种,但目前综合水平偏低,和发达国家相比,存在品种少、应用领域小多、人均消费量低和生产规模较小的差距。但可以认为,随着改革开放和科学研究的深入,相关部门的关注,我国硅藻土资源的综合利用水平与国外的差距将逐步缩小。随着硅藻土提纯的新技术深入研究,可以满足新产品综合的需要。另外结合硅藻土的理化特性,对硅藻土表面微观改性、微孔结构的人为调控等,可以综合硅藻土的新用途,进一步提升其附加价值。

资料来源:中国建材网 为此,记者对中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院教授、博士生导师,中国非金属矿工业协会副会长、专家委员会副主任,中国非矿协会矿物加工技术专委会专家组组长郑水林进行了专访,郑水林对我国硅藻土矿产资源的开发研究以及未来硅藻土产品结构调整进行了全面深入的解析。

储量领先与品位不高的矛盾

记者:我国作为一个硅藻土资源大国,我国的硅藻土资源分布情况如何?您觉得对硅藻土矿产资源的管理,以及合理利用矿产资源方面需要注意些什么?

郑水林:硅藻土是中国的重要非金属矿产资源之一,其探明储量居世界第二和亚洲首位。自20世纪60年代开发以来,经过50多年的发展,中国的硅藻土加工利用产业已形成了仅次于美国的规模,年加工生产能力已超过50万吨。2016年产量约60万吨,其中助滤剂20万吨,保温和生态建材约22万吨,吸附剂及载体材料约5万吨,水处理剂等环境治理材料约5万吨,各类填料约5万吨,其他约3万吨。

目前已有包括保温材料、助滤剂、功能填料、催化剂载体、吸附剂、水处理及净化剂、硅藻壁材、室内空气净化材料、沥青改性剂、农药载体等十多个品种、近百种不同规格的硅藻土制品;这些产品广泛应用于建筑、建材、啤酒、饮料、食品、药品、化工、环保、路面材料、牙膏、涂料、橡胶等领域。

中国已在吉林、云南、浙江、四川、内蒙古、山东、广东、河北、海南、黑龙江等10多个省(自治区)发现硅藻土矿70余处,已探明储量4亿多吨,远景储量超过20亿吨。其中在吉林长白山地区(临江市和长白县)、内蒙古、广东徐闻、云南腾冲4处发现了优质硅藻土。其中吉林省探明储量最多,约2.1亿吨,占全国一半,远景储量超过10亿吨。吉林长白山地区探明储量6000多万吨,远景储量超过6亿吨,是目前发现的中国最大的优质硅藻土资源蕴藏地,也是目前世界上储量达上千万吨的优质硅藻土产地之一。云南省探明储量0.82亿吨,约占全国探明储量的20%,远景储量超过6亿吨。浙江省探明储量0.43亿吨,约占全国探明储量的10%,远景储量2亿吨以上。吉林、云南、浙江三省的探明储量约占中国探明储量的80%;其余省、自治区占20%左右。

硅藻土是一种储量有限和不可再生、对人类社会可持续发展不可或缺的重要矿产资源,而且人类迄今还不能合成硅藻结构材料,因此,在加工利用中必须珍惜这种宝贵资源。

一是要充分利用其天然禀赋,将其用到最能发挥其天然禀赋的领域;

二是要通过采用现代高新技术提升或优化其天然禀赋,使其为人类社会发挥更大的作用;

三是采用先进选矿技术充分利用低品位硅藻土资源,这一点对于中国这样一个低品位硅藻土资源占绝对多数的人口大国来说尤其重要。

有鉴于此,硅藻土加工利用的发展趋势是综合利用高、中、低品位硅藻土资源;充分利用硅藻土的独特物理化学和孔结构特性,开发健康、环保、节能功能的硅藻土制品或硅藻矿物材料,如饮料、食品及生物制品过滤净化材料、废水处理与室内空气净化材料、室内调湿和调温功能材料。

中、低品位硅藻土资源的高效综合利用是中国硅藻土产业可持续发展的必由之路。中国硅藻土储量虽然居世界第二位,但储量和质量与美国差距很大。美国内华达地区70%以上硅藻土为优质硅藻土,中国硅藻土资源质量最好的吉林长白山地区,优质硅藻土的比例也仅有30%左右,而且30多年来,由于只采优质一级硅藻土资源,大量的二级或三级硅藻土资源被浪费;另一方面,我国云南(除腾冲县的少量资源外)、浙江、内蒙古等地的硅藻土资源基本上属于低品位资源,含有大量黏土、砂质和碎屑等杂质,不能直接用来生产助滤剂、吸附剂、功能填料等高性能和高附加值硅藻制品或材料。因此,中、低品位硅藻土资源的高效综合利用是中国硅藻土产业可持续发展的必由之路。

低品位硅藻土矿利用的难点在于硅藻颗粒与黏土矿粒的分离和分选。黏土矿嵌布粒度微细,不仅分布于硅藻颗粒之间而且存在于硅藻颗粒孔道中,难以解离和分选。硅藻土选矿技术的另一个特点是要尽可能减少硅藻结构的破坏,因为完整的硅藻结构对于其应用性能非常重要。因此,一般在选矿过程中尽量不采用磨矿方式以避免对硅藻结构的破坏。

应用领域拓宽但价格优势不足

记者:我国自上世纪60年代应用硅藻土资源以来,随着关注度的加大及科研水平的提高,硅藻土的综合利用能力迅速提高,涉及领域逐渐扩大、用量日增,目前硅藻土主要有哪些应用领域?

郑水林:助滤剂是硅藻土的主要产品之一,约占中国硅藻土产品总产量的35%左右(在美国约占硅藻土产品消费量的50%)。目前硅藻土助滤剂有干燥品、锻烧品和溶剂锻烧品三大类,十几个品种,年生产能力超过20万吨,主要产地为吉林省临江市、吉林省长,白朝鲜族自治县。

建筑与建材是中国硅藻土的主要产品之二,约占中国硅藻土产品总产量的39%左右。该领域主要包含两类产品:隔热保温材料和健康环保内墙材料。隔热保温材料品种包括保温砖、板粒状产品、粉状产品、水泥制品、微孔硅酸钙等,主要产地为浙江嵘州、吉林省(长白县、临江市、敦化市等),其中浙江嵘州市是中国最大的硅藻土保温隔热材料生产地,约占全国产量的70%。

健康环保内墙材料,商品名称又称硅藻泥、硅藻壁材或硅藻涂料,是一种以优质硅藻土、锻烧硅藻土、熔剂锻烧硅藻土为主要组分的具有调湿和空气净化功能的内墙涂料或涂层材料,该种材料自2000年在中国生产以来,发展很快,目前年用消费接近2000万m2,主要生产与服务企业位于北京、吉林长春和临江、山东青岛、四川成都、福建厦门及浙江、深圳等地。

吸附剂和载体是硅藻土的主要用途之一。吸附剂主要用于环保(污水处理、水体净化、空气净化等),对硅藻土的纯度和孔体积要求较高,大多是用物理或化学方法提纯后的产品或是用优质硅藻土矿干燥、分级、锻烧的产品;硅藻土载体(钒催化剂载体、农药及杀虫剂载体等)也是纯度较高的产品,要求比表面积和孔体积较大。该类产品主要生产地区为吉林省临江市、长白县、云南大理、昆明、浙江嵘州、山东等地。

硅藻土填料主要用于橡胶、沥青、油漆、塑料、化妆品、齿科材料、炸药密度调节剂等产品。中国生产的硅藻土填料包括物理法提纯产品、直接干燥粉磨产品和锻烧产品三大类、十余个品种。主要产地为吉林省临江市、长白县、云南大理、浙江嵘州、广东湛江等地。

硅藻土产品市场现状

记者:国内各类硅藻土产品价格如何?出口和对外贸易情况怎么样?我国硅藻土产业发展中亟待解决的问题主要有哪些?与国外相比有哪些差距?如何提高产品创新性和附加值,赢得在世界市场上的话语权?

郑水林:其实,这些年国内硅藻矿物材料的市场价格一直在降,对此,我也是看在眼里,疼在心里。就拿助滤剂价格来说,国内助滤剂价格普遍在2000元/吨,而美国助滤剂普遍在6000元/吨以上;功能填料的价格,国内2000~5000元/吨,我国优质功能填料的生产原料基本靠进口,进口价格为8000~10000元/吨,有的甚至高达15000元/吨,因此成品的销售利润往往微乎其微。这主要是由于中国硅藻土产品中深加工、高附加值产品少所造成的,同时高品位硅藻土稀缺也是我国硅藻矿物材料价格偏低的一个重要因素。

从中国硅藻土进出口数量和金额对比分析,近年来进口硅藻土产品价格有上升的趋势,但是,出口价格变化不大,说明中国硅藻土产品结构和技术含量有待提升。中国硅藻土出口产品以硅藻土粉和保温材料为主,出口产品的科技含量、附加值和价格都比较低,从2003年到2008年上半年的出口情况看,平均价格为143.67美元/吨,折合人民币约1005.72元/吨,进口硅藻土产品则以技术含量高的高端产品为主,主要是高端助滤剂,平均价格为756.64美元/吨,折合人民币约5296.48元/吨,进口产品平均价格是出口的5.3倍。

国际上,以美国为代表,尽管不同时期硅藻土产品消费结构会有不同程度的调整,但助滤剂一直占据主导地位,其次是填料、吸附剂、绝缘材料及其他;以法国、德国、丹麦、日本和俄罗斯等为代表的工业发达国家,助滤剂产品的应用也占主导地位。日本绝大部分地区都能以低成本开发硅藻土资源,近年来以硅藻土为原料的新型室内装修材料在日本受到消费者的青睐,由此拉动日本硅藻土建材生产的稳定增长。在硅藻土产品结构上,中国与国外还有相当大的差距。由于技术、工艺等方而的原因,国内对硅藻土的应用还主要以轻质保温材料为主,而国际上则以助滤剂为主。

要想赢得在世界市场上的话语权,就要充分利用硅藻土的特性,发展最能发挥其天然禀赋的材料或制品。

硅藻土最突出的特性是其颗粒中有规律分布和贯通纳米孔道的硅质多孔结构,目前前还没有发现具有这一结构特点的其他天然矿物。因此,硅藻土资源加工利用的一个重要发展趋势是充分利用其特性,发展能最大限度发挥或挖掘其天然禀赋的材料或制品,如饮料、饮水、啤酒、生物医药制剂的吸附过滤材料,工业废水和生活污水处理材料,健康环保(调湿和净化室内空气)内墙装饰材料,保温隔热与隔音材料,催化剂载体等。

助滤剂是硅藻土的传统加工产品,也是国内外用量最大的硅藻土制品,未来仍将是硅藻土产业的主要发展领域之一。硅藻土助滤剂主要是以优质硅藻土为原料,采用干燥、煅烧或熔剂煅烧技术生产。其发展趋势是采用现代信息和控制技术优化生产工艺,稳定产品质量,降低能耗和生产成本;发展高性能助滤剂以及现代生物医药制剂选择性微过滤产品。

作为工业废水和生活污水处理材料是硅藻土最有发展前景的领域之一。硅藻土水处理材料主要用优质硅藻土或提纯精土为原料采用表(界)面改性与复合技术和(或)造粒技术等加工而成。其主要趋势是发展多功能材料,即不仅能吸附污染物质而且能分解或降解污染物(持续或永久除去污染物),而且方便回收和重复使用、使用过程和使用后对环境友好的高性能工业废水和生活污水处理材料。

硅藻泥、硅藻壁材、硅藻涂料等是近十几年来发展的一种健康环保内墙装饰材料,这种材料最早的功能是利用硅藻土良好的吸湿和放湿功能调节室内的湿度,即在潮湿时节吸附水分,干燥时节放出水分,因此被誉称为“可呼吸涂料”。同时,硅藻土还对室内的气态污染物,如甲醛、甲苯等具有吸附功能。但就硅藻土本身的特性来说,存在吸附饱和点,饱和以后就会脱附,即将吸附的有害气体放回空气中。吸人水分和吐出水分是人类所希望的调湿功能,但吸附的甲醛、甲苯等有害气体再释放则是人们所不希望的。因此,未来的发展趋势是在调湿功能基础上可以高效和可持续降解室内甲醛、苯、甲苯等有机污染物。

轻质保温隔热材料是当前我国硅藻土的主要制品之一,但大多是用硅藻含量较低的硅藻土矿烧制而成,技术含量和产品附加值较低。未来的发展趋势是优化轻质保温隔热材料的配方、成型和烧制工艺,提高其性能和附加值;负载复合相变材料,发展调温蓄能型节能新材料;发展具有调湿、绝热、抗菌、吸附等功能的硅藻土多孔陶瓷材料。

催化剂载体用硅藻土产品虽然用量目前不是很大,但其附加值较高。这种产品选用优质硅藻土矿为原料,集成采用选矿、复配改性、负载、成型/造粒等技术加工而成。未来的发展趋势是优化其孔结构和孔径分布以提高硅藻土载体的比表面积,同时发展高效低耗的成型/造粒技术和表面活性组分可控负载技术。

在硅藻土良好吸附性能的基础上,负载纳米TiO2等光催化组分,使其不仅具有吸附甲醛、甲苯、苯酚等有机污染物的功能,而且具有光催化降解这些有机污染物的功能。以室内硅藻涂料为例,在没有负载纳米TiO2等光催化组分之前,硅藻土可以吸附室内的甲醛,但是,它只能将甲醛吸附在硅藻颗粒的孔道中,不能将其分解成无害物质。这样,随着室内甲醛的不断产生,吸附逐渐达到饱和后,不仅不能继续吸附甲醛,而且在环境温度、湿度等的变化下,吸附的部分甲醛将会释放回到空气中。而在硅藻颗粒表面负载了纳米TiO2光催化组分之后,在阳光和灯光的照射下,吸附的甲醛被纳米TiO2光催化反应降解为二氧化钛和水,这样,材料可以继续吸附捕捉甲醛。

硅藻土的高比表面积、大孔体积可以提高相变材料的负载量,从而提高相变潜热。硅藻土有规律分布的纳米孔结构特性可以更好地吸附固定相变材料分子,从而改善和提高复合相变材料的耐久性;加之硅藻土是一种储量丰富、容易开采和加工的天然硅质矿物,来源较广泛,生产成本较低。因此,硅藻土基相变复合储能材料有望显著提高相变复合材料的储热性、耐久性、经济性及实用性,促进相变材料的技术进步和产业发展,节约能源,具有良好的发展前景。

加强应用基础研究实现产学研一体化

记者:随着国家对非金属矿综合利用和深加工的重视,在您看来,“十二五”期间,我国硅藻土领域取得了哪些进步?“十三五”期间将有哪些新的突破和进展?您有怎样的期待和建议?产学研一体化对硅藻土产业的发展至关重要,您觉得基础研究对硅藻土产业的发展起到怎样的积极作用?

郑水林:为了解决我国优质硅藻土资源不足的问题,国家“十二五”科技支撑计划重点项目专门设置了“低品位硅藻土资源高效利用与深加工关键技术研究(2011BAB03B07)”课题,目标之一是“攻克制约低品位硅藻土物理选矿产业发展的关键技术一湿法高效连续分选技术与装备,为低品位硅藻土矿的大规模高效选矿生产线的建设和发展提供关键技术支撑”。

主要攻克以下4个关键技术:一是硅藻土与赫土矿物的解离与分散技术;二是硅藻土与黏土矿物的连续层流离心沉降分选技术与装备及分选工艺优化和智能控制技术;三是选矿尾矿的处理和综合利用技术:四是年产12000吨硅藻精土的选矿示范生产线建设。预计,该课题完成后对我国硅藻土资源的利用和硅藻土产业的持续发展具有重要支撑作用和重大战略意义。

如果将吸附比做生命体的胃的话,纳米TiO2光催化组分就是其消化功能。吃到胃里的食物经消化后可以继续进食。不仅如此,研究表明,硅藻土表面负载TiO2不仅可以赋予其光催化降解有机污染物的功能,而且可以优化其孔结构,形成更多地中孔和显著提高其比表面积,进而提高其吸附性能。因此,硅藻土表面负载纳米TiO2等光催化组分后的复合材料可以显著提升硅藻土的环保功能。中国在纳米TiO2硅藻土复合材料的制备和应用技术近几年取得了显著进展:2006年完成实验室研究;2009年完成年产120吨中试纳米TiO2/硅藻土复合材料中试生产线建设生产;2013年10月投产的年产1000吨纳米TiO2/硅藻土复合材料产业化示范线建设得到国家“十二五”国家科技支撑重点项口课题“低品位硅藻土资源高效利用与深加工关键技术研究”和2012年国家发改委“产业振兴和技术改造项口”中央预算内投资计划的立项支持。在该材料制备技术方面,口前已获得或申请了多项国家发明专利,发表了多篇学术和技术论文。

硅藻土在我国是具有资源优势的矿种,但目前综合水平偏低,和发达国家相比,存在品种少、应用领域小多、人均消费量低和生产规模较小的差距。但可以认为,随着改革开放和科学研究的深入,相关部门的关注,我国硅藻土资源的综合利用水平与国外的差距将逐步缩小。随着硅藻土提纯的新技术深入研究,可以满足新产品综合的需要。另外结合硅藻土的理化特性,对硅藻土表面微观改性、微孔结构的人为调控等,可以综合硅藻土的新用途,进一步提升其附加价值。

资料来源:中国建材网返回搜狐,查看更多



【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3