【原创】硅灰石应用全解析,四大趋势了解一下


来源:中国粉体网   黑金

[导读]  硅灰石与节能环保、电子信息、生物、航空航天、军工以及新材料和新能源为主的高技术产业联系日益紧密。

中国粉体网讯  硅灰石是一种链状偏硅酸盐矿物,由英国矿物学家沃兰斯顿的名字所命名。



来源:南方硅灰石


硅灰石主要成分是CaSi3O9,呈纤维状、针状,具有无毒、耐化学腐蚀、热稳定性及尺寸稳定良好、有玻璃和珍珠光泽、低吸水率和吸油值、力学性能及电性能优良等特性,被广泛应用于陶瓷、橡胶、塑料、冶金、涂料、油漆及建材等行业,市场价值高,已成为应用市场需求巨大、开发前景广阔的重要基础非金属矿。


硅灰石不同产品的应用


硅灰石市场产品主要分为:硅灰石粉、硅灰石超细粉、硅灰石针状粉、改性硅灰石粉。


硅灰石粉:<43μm,市场产品主要有硅灰石普通粉和硅灰石精粉。主要用于陶瓷原料和釉料、电焊条、冶金保护渣、油漆填料等领域。


硅灰石超细粉(亦称硅灰石超细精粉):<10μm,主要用作油漆、塑料橡胶、电缆填料。


硅灰石针状粉分为针状粉和超细针状粉,长径比一般大于10:1,主要用于橡胶塑料增强剂、汽车等离合器制动器的摩擦材料的纤维状填料等。


改性硅灰石粉分为改性硅灰石超细粉和改性硅灰石超细针状粉,是用硅烷等表面活性剂包覆硅灰石粉得到的产品,主要用于电缆、橡塑等材料的复合材料,具有较强的补强功能。


硅灰石的应用现状


硅灰石的表观消费结构与硅灰石产品市场结构息息相关。中国硅灰石的表观消费结构为:用于陶瓷,约占47%;用于冶金保护渣及电焊条,约占30%;用于涂料塑料等,约占20%;新型复合材料、电子元件、封装材料等新兴领域占比较少,约占3%。


国外硅灰石表观消费结构以美国为例,涂料和塑料等47%,陶瓷28%,冶金10%,摩擦材料9%。


中国(a)和美国(b)硅灰石表观消费结构


整体而言,我国硅灰石资源在世界范围内占据绝对优势,近年来发展迅速,硅灰石生产和消费已经成为世界第一。但存在一定问题:1)硅灰石开采、加工企业生产技术参差不齐,与国际知名企业仍有一定差距,集中度低;2)产品与消费市场结构较低端,附加值低,且低端产品产能过剩;3)产品技术与市场应用结合度不高。


近年来,国内骨干硅灰石企业在提高生产水平的同时,拓宽应用领域,加快延长产业链,逐步进入到硅灰石下游成品行业中。硅灰石与节能环保、电子信息、生物、航空航天、军工以及新材料和新能源为主的高技术产业联系日益紧密。


硅灰石应用发展的四大方向


混凝土


纤维增强在改善混凝土抗拉性能差、延性差等方面有着主要的优势,该方向的研究近年来发展相当迅速。其中以玻纤增强混凝土市场发展最为迅猛,预计2023年,市场总值将达33亿美元。


硅纤维具有和玻纤短纤维相似的结构,在玻纤增强混凝土应用上,对玻纤替代有一定的优势。另外,国外已广泛将硅纤维增强混凝土应用在大坝修复等应用领域。如韩国市场用于大坝修复,NYCO公司世界范围供给混凝土用掺和剂硅灰石产品NyadG等。


混凝土行业中硅灰石添加量为5%左右。中国水泥2021年产量达到25.33亿吨,其中排名在10-20位范围的葛洲坝集团水泥有限公司年产水泥3000万t。2025年以480万t用于地下空间、结构工程建设和玻纤替代等结构和特种混凝土材料,预计年需硅灰石量约为24万t。


涂料


硅灰石在涂料中可作为体质颜料和部分白色颜料代替品。此外,根据硅灰石本身的特性,还可以作为涂料改性添加剂,拓展材料的功能性。如硅灰石具有较好的耐腐性,可加大在防腐涂料领域应用。因此依托硅灰石产品发展功能性涂料,是未来应用的重要发展方向之一。


涂料用硅灰石添加量约为20%。当前海洋工程用防腐涂料主要应用在风机叶片、风机支架、光伏支架、电缆表面等行业防腐涂装。海洋能源工程建设年需求防腐涂料面积在400万平方米,总计需求涂料10万t,预测年需硅灰石量2万t。


工程塑料


硅灰石改性塑料,不仅可以降低塑料成本,也赋予了塑料更有益的服役性能,如高稳定性、阻燃性、电绝缘性、尺寸稳定性等。特别随着市场需求的升级和进步,高端改性塑料市场增长迅速,对以硅灰石为主导的高端粉体改性塑料需求也稳步提升。


改性工程塑料的下游应用领域包括家电、汽车、电子电气、办公设备和电动工具等,其中家电和汽车分别占37%和15%。据预测,到2025年,我国就汽车领域改性塑料需求量将达1180.24万吨,其中新能源汽车改性塑料需求量达236.21万吨。除此之外,近年来新兴的能源领域,包括海上风电用风机叶片、电缆、光伏支架等工程塑料用量巨大。


海洋工程用工程塑料硅灰石添加量为5%。2021至2025年,我国新增海上风电装机规模可达3470万千瓦,平均每年在700万千瓦左右,每台风力发电机用工程塑料约80吨,功率在0.15万千瓦,年需求工程塑料在40万吨左右,年新增硅灰石市场容量2万t。


可降解塑料


填充改性生物降解塑料是指以无机矿粉(包括但不限于碳酸钙滑石粉、沙粒、硅灰石等)为填充剂,加入生物降解树脂如聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、脂肪族芳香族共聚脂(PBAT)、聚乙烯醇(PVA)等混合改性后的塑料。硅灰石改性可在降低生物降解塑料生产成本的同时,显著提高生物降解塑料的力学性能。因此在有一定强度要求的包装市场(购物袋、垃圾袋等)优势明显。


可降解塑料中硅灰石添加量为5%。可降解塑料主要应用在快递、餐饮外送、购物袋、地膜四个行业。其中购物袋用可降解塑料是硅灰石使用的主要方向。2025年中国可降解塑料袋将达到106万t,以30%计添加硅灰石进行增强,年新增硅灰石市场容量约1.5万t。


此外,特种水泥、硅钙板、陶瓷岩板等对硅灰石均有一定需求。未来几年随着海洋能源工程、工程建设等行业的快速发展及国内硅灰石产品质量的提高,硅灰石下游应用方面部分产业出现或开拓性应用、或快速增长、或进口转国产,国内硅灰石产品会出现陡增需求。


硅灰石应用激增行业分析表



参考资料:

江西省新余硅灰石 产业发展规划(2022-2035)

欧阳友和.我国硅灰石矿产资源及勘查开发现状和发展建议


(中国粉体网编辑整理/黑金)

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