甘肅凹凸棒礦石亟需開創(chuàng)發(fā)展的新局面

馬英東

1862年，俄國學者隆夫欽科夫首次在烏拉爾地區(qū)發(fā)現了一種層鏈狀結構的粘土礦物，并將其命名為“坡縷石”。1931年在美國佐治亞州的奧特堡地區(qū)（Attapulgus）和法國的莫爾摩隆地區(qū)的漂白土中也發(fā)現了這種黏土礦物，并由第拉白連特1935年采用Attapulgite之名。

1976年在全國的礦物普查中，中國學者許冀泉等在江蘇省六合縣竹鎮(zhèn)小盤山發(fā)現該礦，許冀泉根據奧特堡之音同時兼顧該礦的晶體結構特征，將其譯名為“凹凸棒石”。1982年江蘇盱眙縣雍小山發(fā)現凹凸棒石粘土礦，經江蘇地勘部門勘查評價，為大型礦床規(guī)模。

我國的凹凸棒石黏土礦帶主要有蘇皖礦帶和甘肅礦帶，其中江蘇盱眙已探明凹凸棒石黏土礦資源量?0.44?億噸，遠景儲藏量大。安徽明光已探明凹凸棒石黏土礦資源量1.15?億噸，甘肅省凹凸棒石黏土礦，已查明儲量3.02億噸，分布于白銀靖遠和張掖臨澤。白銀地區(qū)遠景儲藏量達10億噸，屬于露天礦，易于開采。

作為一種重要的稀缺性非金屬礦產資源，凹凸棒石粘土（別稱“凹土”）具有特殊的纖維結構、不同尋常的膠體和吸附性能，在機械、軍工、農牧業(yè)、建材、化工、石油、冶金、食品等幾十個領域有著廣泛用途，有“萬土之王”“千用之土”等美譽。

納米材料，前景應用廣闊

凹凸棒石，簡單說就是一種天然的一維納米級材料。

凹土礦為土塊狀結構，顏色為灰白、青灰、淺黃和淺綠。油脂光澤，比重輕，潮濕時呈粘性和可塑性，內部多孔道，比表面積大，大部分的陽離子、水分子和一定大小的有機分子均可直接被吸附進孔道中，放大4萬倍的凹凸棒石晶體形態(tài)呈棒狀和纖維狀，其長0.5-5微米，寬0.05-0.15微米，為2：1型粘土礦物。

凹土礦是具有納米通道結構的天然納米結構礦物材料，它的應用前景有多廣闊呢？在脫色市場上，全球每年使用的脫色土用量在130萬噸左右。在吸附市場上，歐洲每年需要200余萬噸，美國需260萬噸。在寵物墊料上，國際每年需要280萬噸。我國目前的凹土產品僅30萬噸左右。

凹土有很強的吸水性，一般為25%，加之熱穩(wěn)定性，適于配制深鉆井泥漿；由其配制的懸浮體經攪拌后，纖維相互交叉、淀積，形成“亂稻草堆狀”網架結構，廣泛應用于石油領域。

從醫(yī)療的角度來看，凹土具有滅菌、除臭、去毒、殺蟲性的功能。軍工上應用用于防護裝置吸附毒氣，吸除動、植物油色素、黃曲霉素等。在釀造工業(yè)中，凹土來澄清葡萄酒、蘋果酒、啤酒等酒類制品，可以除去酒中的各種殘渣雜質，使酒質純凈。

從化工的角度看，凹土具有表面活性中心，除吸附外，還有催化作用。凹土可用作乙醇轉化為乙烯的催化劑，也可作為催化劑載體。同時，加工后的凹凸棒石粘土制品是較為理想的吸附劑、食品加工助劑和食品添加劑，可取代活性炭。

在污水處理中，凹土可以再生，它耗能少，對環(huán)境保護非常有利。因此，凹土在保護生態(tài)環(huán)境，土壤改良方面，應用廣泛。

2005年，蘭州大學教授劉偉生研究發(fā)現，甘肅礦帶中的凹凸棒富含碘、硒、鋅、硼等19種微量元素，將活化后的凹凸棒肥料拌在土壤中，可以在土壤缺少肥料時再慢慢釋放，補充微量元素，不會對土壤和農作物帶來任何副作用，在綠色農業(yè)產業(yè)發(fā)展中，凹土也有很好的利用前景。

中科院段雪院士團隊針對土壤污染嚴重，團隊開發(fā)的“凹凸棒石負載插層結構土壤修復材料”取得技術突破，在土壤污染治理上效果良好。

蘇皖地區(qū)，發(fā)動引擎推動產業(yè)發(fā)展

國外凹凸棒石主要生產地區(qū)為美國、歐洲和日本，已在石油鉆井泥漿、農藥、化肥、化工吸附劑、催化劑、污水處理、涂料、黏結劑、太陽能貯熱等眾多領域開發(fā)出上千種產品。我國凹凸棒石產業(yè)起步較晚，但在蘇皖地區(qū)發(fā)展較為迅速。

江蘇盱眙現有注冊登記的凹凸棒石加工企業(yè)?60?家左右，高新技術企業(yè)10家，擁有系列產品80多種，其中食用油脫色劑占全國市場份額70%、全球30%以上，凹凸棒石干燥劑占全國市場份額60%以上。2022?年實現產值25億元。

江蘇盱眙正在打造“龍頭企業(yè)-重大項目-產業(yè)鏈-產業(yè)集群-產業(yè)基地”的發(fā)展模式。以爭創(chuàng)省級高新區(qū)為目標，以凹土科技小鎮(zhèn)為契機，以醫(yī)藥中間體等高尖端企業(yè)為突破點，引導資金、人才、企業(yè)向凹土科技園區(qū)集聚，打造國家級凹土產業(yè)集群。

盱眙依托中科院盱眙凹土研發(fā)中心，成立縣凹土產業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展委員會，全面指導和推進凹凸棒石產業(yè)發(fā)展，建立2億元凹凸棒石產業(yè)發(fā)展引導資金，重點對企業(yè)設備投入、研發(fā)中心、品牌打造等方面給予扶持。打造國家級凹凸棒石新材料產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略基地。

安徽明光現有注冊登記的凹凸棒石加工企業(yè)110?家，2022年實現產值?30?億元。2021年安徽出臺扶持凹凸棒政策，從提升創(chuàng)新能力，到平臺建設，到建立健全科研院所、制造企業(yè)、行業(yè)協會等各類創(chuàng)新主體協同合作的產學研用合作機制，支持建設省級凹凸棒基新材料產業(yè)研發(fā)機構、檢驗檢測中心，開展基礎研究、應用研究、技術創(chuàng)新和應用示范，為凹凸棒基新材料產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供知識儲備和技術支撐。對符合制造強省、“三重一創(chuàng)”、科技創(chuàng)新等政策資金支持條件的，按規(guī)定給予支持。支持符合條件的凹凸棒基新材料企業(yè)股改、上市（掛牌）、發(fā)行債券。推動相關市、縣設立凹凸棒基新材料政府產業(yè)投資基金，支持凹凸棒基新材料產業(yè)發(fā)展。將凹凸棒基新材料產業(yè)人才列入全省高層次和急需緊缺人才引進目錄。

甘肅礦區(qū)，凹凸棒石產業(yè)現狀

甘肅省混維凹凸棒石及伴生礦物，一維、二維納米材料不同特性優(yōu)勢明顯，為凹凸棒石產業(yè)高值化、規(guī)?；l(fā)展提供了基礎。目前兩個礦區(qū)，白銀靖遠和張掖臨澤。

白銀市西部凹凸棒應用研究院（簡稱凹土應用研究院）成立于2008年7月，由甘肅省科學技術協會、甘肅省民政廳批復成立的省屬學會。位于白銀高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)，是國內從事凹凸棒石綜合開發(fā)及應用的專業(yè)研究院。

凹土應用研究院目前擁有科研技術人員60人，柔性引進中國科學院段雪院士，建立院士工作站。享有國務院特殊津貼教授3人，教授/博士生導師7人，博士16人，研究生19人及工程技術人員15人。目前在知識產權和標準建設取得相當成就。截至2023年5月，從?Web?of?Science?記錄凹凸棒石主題SCI?研究型論文發(fā)表數量看，甘肅省在凹凸棒石應用及基礎研究成果最為密集，占全球比重?28%左右。在標準建設方面，白銀凹凸棒應用研究院制訂了國家標準《凹凸棒石黏土分級及測試方法》《凹凸棒石微量元素測定方法國家標準》等，進一步規(guī)范了行業(yè)發(fā)展并推進凹凸棒石黏土資源科學、合理、高效利用。

凹土應用研究院建設成果：2016?年8月?甘肅省科學技術廳批準建設“甘肅省凹凸棒石工程技術研究中心”。2017?年10月與中科院蘭化所聯合成立“甘肅省凹凸棒石產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟”。2018年8月?與甘肅中醫(yī)藥大學聯合建設“西北中藏藥協同創(chuàng)新中心成果轉化基地”。2019年3月與北京化工大學大學成立“甘肅西部凹凸棒石應用研究院院士成果轉化基地”。2019年“凹凸棒石土壤調理劑”產品獲第四屆蘭州科技成果博覽會“優(yōu)秀產品銀獎”。?2019年，凹凸棒石研究院帶領甘肅豐寶農化科技有限公司、甘肅昊洲農業(yè)科技有限公司、白銀新九星農化科技有限公司等四家肥料應用企業(yè)在“凹凸棒石的功能化及其在綠色農業(yè)中的應用”項目獲得甘肅省科技進步一等獎。

凹土應用研究院在農業(yè)生產、環(huán)境修復等方面取得了一定成效，研發(fā)的鹽堿地和重金屬治理的新型土壤修復劑、苦咸水處理劑、礦化改性系列肥料、飼料添加劑、日化用品等系列產品已經投放市場。

白銀市現有凹凸棒石加工企業(yè)8家，2022?年實現產值約?2?億元。高新技術企業(yè)2家，規(guī)上企業(yè)1家。凹土應用研究院是白銀市凹凸棒石新材料研究鏈主單位。

甘肅萃華科技有限公司承接院士協同基地的產業(yè)化示范線建設任務，與白銀高新投資集團股份有限公司（高新區(qū)管委會全資公司）在白銀高新區(qū)共同建設土壤修復劑生產研發(fā)基地，年產9萬噸土壤修復材料和提純粉，依托白銀高新投資集團股份有限公司的一宗凹凸棒石礦山，擬在靖遠縣建設綠色礦山和分級開采綜合利用生產線，方案正在設計規(guī)劃中。

張掖市通過與中國科學院蘭州化物所、中國礦業(yè)大學、?6?蘭州大學、西北師范大學等多家研發(fā)機構及科研團隊合作，聘請中國科學院蘭州化物所王愛勤研究員為凹凸棒石產業(yè)發(fā)展高級顧問。圍繞提純轉白、安全養(yǎng)殖、棒晶束高效無損解離等關鍵技術，研發(fā)的農用復合肥、土壤修復劑、飼料添加劑、動物貓砂、日用化妝品等?30?多個產品已上市銷售?？咕牧?、脫硫脫硝、生活污水處理劑等生產線已經完成建設，正在調試設備。凹凸棒石棒晶束解離與轉白技術獲得國家科技進步二等獎，并實現量產。張掖臨澤現有凹凸棒石加工生產企業(yè)12?家，2022年實現產值約?3?億元。

打破瓶頸，甘肅凹土礦產亟需開創(chuàng)研究應用

甘肅省凹凸棒石黏土礦具有“雜色伴生”的特點，提純、轉白是凹凸棒石高值利用的前提。目前礦產呈粗放型開發(fā)，凹凸棒石與伴生礦高效分離利用不足，沒有將混維凹凸棒石黏土礦的資源特性充分發(fā)揮。

開發(fā)的產品基本上仍處于賣資源的初級階段。相比蘇皖地區(qū)，甘肅本地對凹凸棒產業(yè)發(fā)展認識不足，支持不足，推動不足。特別是凹凸棒產品研究這個領域，一個民營研究院，沒有經費，養(yǎng)不住專業(yè)研究人才，致使凹凸棒產業(yè)研究開發(fā)走入瓶頸。

凹凸棒石應用成果轉化課題研發(fā)周期長、投入大，目前甘肅省凹凸棒石技術創(chuàng)新和高技術產品研發(fā)仍然以實驗室為主，科研成果多數停留在理論研究階段，研發(fā)跟不上，產業(yè)處于初級階段，市場占有率不高。

甘肅省凹凸棒石相關專利已申報?144?項，但上市銷售的產品僅有30?多個，且主要是以農用為主的低附加值產品；開展開放性課題研究僅有10?項課題的產品實現產業(yè)化。企業(yè)后期研發(fā)應用投入資金有限，產學研用結合的協同創(chuàng)新體系尚未真正建立，不能及時高效實現科研成果從樣品到產品到商品的轉化。

缺乏龍頭企業(yè)引領。目前甘肅省凹凸棒石產業(yè)發(fā)展處于起步階段，企業(yè)規(guī)模普遍較小，產業(yè)聚集度較低，現有企業(yè)多以小型民營企業(yè)為主。2022?年，略有規(guī)模的只有張掖奮君礦業(yè)公司和白銀豐寶農化科技有限公司。而江蘇盱眙已培育新三板掛牌企業(yè)2?家，安徽明光落戶三棵樹、嘉寶莉等知名企業(yè)，其中三棵樹涂料產值已達到20億元。甘肅凹凸棒石產業(yè)發(fā)展，需要實力雄厚的國有企業(yè)或社會龍頭企業(yè)及各類資本投資發(fā)展，來引領行業(yè)，示范帶動。

政府扶持，推動凹凸棒石產業(yè)化發(fā)展

凹凸棒礦石黏土，是甘肅重要的礦石資源，開發(fā)利用前景廣闊。地方政府應該大力支持，推動凹凸棒石產業(yè)進行高質量發(fā)展。

第一，在政府的推動下，建立專業(yè)的具有事業(yè)編制的凹凸棒石應用研究院，劃撥研究經費，才能持續(xù)地推進基礎研究，推進凹凸棒石產品攻關、技術突破。

亟需研究應用型產品解決在鹽堿地治理、重金屬污染土壤修復，亟需研究開發(fā)針對生態(tài)、農業(yè)、環(huán)保以及化工催化等系列環(huán)境友好型新材料，實現材料與環(huán)境修復雙向綠色。

加快推動凹凸棒石專業(yè)人才培育，支持引進和培育高端人才，提升凹凸棒石基礎研究及前沿技術研發(fā)能力。

建議政府實施“專精特新”企業(yè)和高新技術企業(yè)梯次培育計劃，重點培育“三新一高”鏈主企業(yè)，盡快把凹凸棒石應用研究院打造培育成甘肅省特色資源優(yōu)勢開發(fā)利用和產業(yè)化轉化的重要研發(fā)基地。

第二，建立政府牽頭，政策引導，科技引領，技術創(chuàng)新”的發(fā)展機制。整合甘肅西部凹凸棒石應用研究院現有優(yōu)勢資源，充分發(fā)揮好院士協同創(chuàng)新基地和專家智庫平臺，與省內各大高校從事凹凸棒石資源應用開發(fā)的科研人員共建技術開發(fā)平臺，借助科研單位的優(yōu)勢和力量，開啟對混維凹凸棒石產品復合-復配工藝技術的研發(fā)，開展凹凸棒石與其它材料的復合研究，構建系列凹凸棒石納米復合材料，促進新技術和新產品開發(fā)。

建立“科研機構-高校-企業(yè)”的良性循環(huán)發(fā)展路徑。推動高新技術成果轉化，推動產品的社會廣泛應用。

突破納米化凹凸棒石加工技術、中低品位凹凸棒石礦微納米復合協同效應技術，開發(fā)出高效、低成本綠色規(guī)模化制備新工藝技術，建立工業(yè)示范生產線，推動產品向產業(yè)鏈、價值鏈高端邁進。

第三，建議政府聯合相關組織，成立凹凸棒專業(yè)標準化技術委員會，標準化體系建設，為產品建立國家標準、行業(yè)標準，為產品在市場準入保駕護航。

鼓勵行業(yè)優(yōu)勢企業(yè)、服務機構，牽頭搭建凹凸棒石產業(yè)知識產權運營中心、凹凸棒石產品檢驗檢測及認證綜合服務、凹凸棒石戰(zhàn)略聯盟、凹凸棒石新材料科研及產業(yè)化應用創(chuàng)新聯合體等支撐平臺，加速科技成果轉化應用。

支持“專精特新”中小企業(yè)參與凹凸棒石產業(yè)關鍵共性技術研發(fā)，培育一批自主創(chuàng)新能力強的單項冠軍企業(yè)，促進大中小企業(yè)協同創(chuàng)新融通發(fā)展。

第四，積極謀劃發(fā)展，將凹凸棒石產業(yè)列入全省招商引資重點項目，引導凹凸棒石加工企業(yè)、項目和資金、技術、人才等要素向園區(qū)聚集。把白銀打造成凹凸棒石科技創(chuàng)新園區(qū)，把臨澤打造成凹凸棒石產品加工園區(qū)，兩手抓，兩手都要硬。科學布局產業(yè)，推動產業(yè)發(fā)展，建立起行業(yè)發(fā)展的產業(yè)鏈。

第五，積極開展凹凸棒石技術創(chuàng)新合作鼓勵，開展凹凸棒石科學和技術國內外聯合研發(fā)，打造以甘肅、江蘇及安徽為主的國家級制造業(yè)創(chuàng)新中心，推動凹凸棒石全產業(yè)鏈關鍵核心技術、材料和裝備創(chuàng)新合作。定期與盱眙、明光輪辦全國凹凸棒石高層論壇，堅持每年舉辦凹凸棒石產業(yè)合作大會、科研技術成果發(fā)布會，進一步提升甘肅凹凸棒石產業(yè)的知名度和影響力。加強張掖、白銀兩地合作交流，推進產業(yè)優(yōu)勢互補、錯位發(fā)展。擴大與凹凸棒石技術領先的企業(yè)項目合作交流，共同開拓更廣闊的市場。

甘肅優(yōu)質稀有資源凹土礦石黏土，有著不可估量的戰(zhàn)略地位和市場前景，只有地方政府把這一資源作為支柱產業(yè)和重點產業(yè)來扶持，產學研全方位科學布局凹凸棒石全產業(yè)鏈，推進凹凸棒石產業(yè)化發(fā)展，打造一批優(yōu)質高新技術企業(yè)，就會讓這個行業(yè)騰飛。

（責任編輯??李秀江）