[00817711]低品位凹土矿资源的协同增效利用技术及产业化

江苏凹凸棒石黏土资源的储量位居全球第一，占全国的70％、世界的49％。占总量60％以上的低品位凹凸棒石黏土矿物资源因组成复杂、提纯困难，缺乏科学合理应用开发而广泛存在“低值弃用”现象，造成了严重的资源浪费和环境问题。该项目摒弃提纯-精制-再利用的传统方式，以“整体利用”的创新思路开创低品位凹凸棒石黏土的科学应用道路。该项目充分利用其天然微纳米组分之间粒度、几何形状和理化性能上的协同增效优势，发明了低品位凹凸棒石黏土矿资源的协同增效利用技术，突破了制约低品位凹凸棒石黏土矿有效利用的共性关键技术难题。在系列科技项目成果基础上，持续开展产学研合作，推进创新成果的产业化，培育了凹凸棒石黏土产业高值化利用新的增长点。 主要技术创新如下： 1.基于低品位凹凸棒石黏土矿物中凹凸棒石和白云石、蒙脱石等伴生矿的水化性质差异，发明了释放其天然微纳米复合优势的解离-改性-干燥一体化技术，巧妙利用升温增压提升溶剂化效应以及溶剂汽化过程中相变力场，有效保护各组分的晶体结构，同时解决了干燥中的二次团聚难题。以此为支撑发明了低品位凹凸棒石黏土制备橡塑矿物功能助剂制备及应用技术。该助剂显著改善橡塑材料的机械强度、热稳定性等性能，实现了复合材料性能的优化和生产成本的降低。助剂最佳用量4％，聚氨酯革拉伸强度提升30％以上，热分解温度由215℃提升到316℃，且产品性能全面满足(GB/T 8949-2008)要求。 2.研发了基于低品位凹凸棒石黏土中白云石、凹凸棒石微纳米集合体优势的多元微粒助留系统构建技术，发明了适合现代高速纸机的造纸用系列复合矿物助留剂生产及应用技术。该助留剂集助留、助滤和填充三种功能于一体，有效解决了再生纸浆中细小植物纤维及填料留着率低、白水悬浮浓度高、废纸油墨粘附纸网问题，降低了造纸成本并提升了纸品性能。在工业包装纸生产的纸浆中添加2％助剂，填料留着率提升13％，吨纸节约纤维用量25kg。 3.以低品位凹凸棒石黏土解离-改性-干燥一体化技术为支撑，充分利用其解离后多元微纳米组分构筑的丰富介孔结构，发明了高效负载-低温烧结造粒一体化的催化剂制备技术，用于白酒催陈和氯代硝基苯催化加氢等催化工艺，显著提升催化剂的选择性催化性能。新酒经凹凸棒石黏土催陈剂处理90天，其口感和风味等与自然成熟1年的白酒相当，缩短了白酒储存时间，吨酒成本降低近100元。 该项目从产业需求出发，立足关键技术创新，突破了长期制约凹凸棒石黏土产业发展的技术瓶颈。项目首次开发了基于低品位黏土矿的造纸矿物助留剂、橡塑矿物助剂、功能矿物催化剂等三大类11个全新产品，近两年完成单位新增销售收入44667万元，利润10118.75万元，形成了低品位凹凸棒石黏土高值化利用新的产业增长点。研究成果共获中国授权发明专利34项，实用新型专利3项；发表论文38篇，出版专著1部，对其它低品位无机非金属矿物的高效利用也具有良好示范作用。