黑滑石具有润滑、绝缘、耐热、耐酸碱等特性,在日用陶瓷、工程塑料、航空航天、半导体等领域应用前景广阔。记者调查了解到,江西省上饶市广丰区坐拥黑滑石储量、品位“两个世界第一”,当地依托独特的片层纳米结构,坚持煅烧深加工与高端应用“两条腿走路”,产品应用场景从单一陶瓷延伸至橡胶、塑料、涂料及硅基、镁基新材料。
业内人士指出,从“卖原矿”到“点石成金”,广丰黑滑石在“换道超车”的路上,需突破新产品验证周期长、高端人才匮乏等制约,推动资源优势加快转化为产业胜势。
资源价值一度被低估
地处赣东北的广丰素有“世界滑石之都”之称。上饶上丰滑石集团有限公司负责人郑继辉介绍,广丰境内黑滑石已探明储量2.3亿吨、远景储量10亿吨,储量居世界第一;矿体中二氧化硅含量约66%、氧化镁含量约30%,品位居世界第一。该矿于1978年勘探发现,早年仅作为廉价陶瓷原料销售,开发利用层次低,资源价值一度被“低估”。
黑滑石的价值密码,就藏在它的微观结构里。与普通白滑石的微米级结构不同,黑滑石具有独特的片层纳米结构,厚度仅约10纳米。“白滑石多用于白色陶瓷、浅色塑料、日化粉体等,黑滑石因结构不同,能支撑更广泛的应用。”江西鑫拓基新材料科技有限公司总经理纪礽辉说,黑滑石煅烧后白度可达95%,以它为母料制作高档陶瓷,成本仅为骨质瓷的八分之一、优质高岭土的三分之一,性价比优势显著。
黑滑石的应用价值,最先在陶瓷领域得到验证。黑滑石在陶瓷烧制中具有降熔、增韧、提白等功效,随着企业攻克烧成温度、烧成范围等关键技术,其制瓷原料已可兼容现有窑炉体系。据介绍,以黑滑石为母料烧制的瓷器进入国宴用瓷行列,G20杭州峰会接待外宾用瓷即以广丰黑滑石为原料,“黑”矿烧出“白”瓷名品。
广丰区黑滑石产业发展研究中心主任刘卫宙介绍,广丰凭借高白度、低成本优势,完全有条件培育“广丰白瓷”新品类,为替代传统制瓷原料打开空间。
资源禀赋正加速转化为发展动能。刘卫宙介绍,广丰区黑滑石深加工企业已由2家增至13家,黑滑石产业成为区里培育新支柱产业的“一号工程”,当地正举全区之力推进产业发展。
产业持续壮大的背后,资源保障底座同步夯实。据介绍,广丰黑滑石分南北两大矿带,南矿带由区属国企上丰集团统一开采,原矿价格稳定、供给不断档,黑滑石产业园二期厂房建成,多家企业入驻投产,产业集聚效应初显。
顶层设计同步加力。上饶市已将黑滑石纳入“十五五”规划重点培育的前沿矿物新材料,加快集采矿、煅烧、细粉加工为一体的产业链建设。上饶黑滑石产业研究院已获批江西省引进共建高端研发机构、省重点研发计划项目。
高端化突围破材料壁垒
陶瓷应用撑起了黑滑石产业的“基本盘”,硅镁分离与高值化利用,正在为这片资源打开更广阔的想象空间。
江西硅上新材料科技有限公司依托中南大学柴立元院士团队,在国内探索氯化法硅镁分离工艺——以黑滑石与氯气反应得到四氯化硅与氯化镁,气相分离使产品纯度大幅提升。目前小试已获成功,正加快中试放大。
“四氯化硅是整个硅产业的枢纽原料,单晶硅、多晶硅、氮化硅、光纤预制棒都离不开它。”公司总经理柴新平介绍,目前全球高端氮化硅粉体仅日本宇部公司实现稳定量产,每吨售价高达150万元,日方对华供货交付周期长达6至8个月,严重制约国内新能源汽车轴承、半导体基板等产业发展。如果依托本地矿产自主研发的氯化工艺落地实现量产,氮化硅生产成本仅需每吨20余万元,能大幅降低国内高端装备原材料采购成本。
高端产品矩阵加快培育。除氮化硅外,企业同步攻关光纤预制棒,推动高活性氧化镁在金属冶炼领域应用,相关产品已实现大规模使用。柴新平说,随着研发深入,黑滑石在电磁屏蔽、吸波材料等前沿领域也有望打开新空间。
高端化突围的同时,传统优势领域的应用升级同样提速。在橡胶领域,黑滑石纳米片层产生的“迷宫效应”可将轮胎气密性提升3至5倍。纪礽辉说,有一家轮胎厂加入黑滑石后的产品已进入合格供应商认证阶段,每月稳定拉货十余吨;在汽车塑料件、涂料、密封条、中高压电缆绝缘等场景,黑滑石填料的增韧、耐腐蚀、耐老化性能也逐步得到验证。
协同施策纾解发展堵点
目前广丰黑滑石正从“资源底座”向“产业高地”跃升,调研中我们也看到,产业向高端进阶的过程中,还面临一些现实挑战。
——新产品验证链条较长,市场落地存在现实门槛。纪礽辉介绍,新材料要融入成熟工业供应链,需要完成全套资质核验、性能实测等环节,整体耗时往往比较久。就拿轮胎领域应用来说,黑滑石填料可以显著提升轮胎气密性,但想要进入轮胎企业正式供货体系,仅稳定性试验就要9个月,完整全流程验证往往需要3至5年时间。
——高层次专业人才供给不足,关键工艺攻关存在压力。柴新平表示,氮化硅的生产理论原理并不晦涩,真正的难点集中在设备与精细工艺控制层面。企业已经联动外部力量开展设备技术攻关,但单靠企业自身力量尚有局限;仅依托区县层级的资源条件,也较难充分匹配重大技术研发的需求。
受访业内人士结合产业实际,提出一些可供参考的发展思路,助力当地更好把资源禀赋转化为实实在在的产业竞争力。
一是争取更高层级科研项目资源加持。柴新平提出,可探索依托院士团队,在广丰布局黑滑石新材料国家工程研究机构,汇聚国内多方科研资源开展协同研究,重点助力硅镁分离、氮化硅国产化、光纤预制棒等关键技术走向产业化,助力抢占高端新材料发展机遇。
二是优化完善人才引育配套体系。刘卫宙建议,可推动高校与本地搭建研究生联合培养平台,定向为产业储备专业人才;用好“揭榜挂帅”等创新机制,面向海内外吸纳氮化硅工艺控制、氯化法设备设计等领域的行业领军人才,同时在安居、子女就学、科研经费保障等方面优化配套条件,缓解县域引才留才的客观困难。
三是探索用好新材料相关政策工具。不少从业者谈到,可以参考国家首批次新材料保险补偿的相关政策思路,研究将黑滑石系列新材料纳入政策支持范畴,借助政策托举,帮助企业跨过新材料验证推广的现实难关,推动优质本土新材料加速对接市场。
(文章来源:经济参考报)