来自内蒙古华宸开采乌兰花岗岩尾矿的工作报告

工作报告

一、任务来源、起止年限

本项目为内蒙古华宸再生资源科技有限公司企业自筹经费项目，起止年限为2017年5月～2020年5月。

二、项目的提出：

内蒙古华宸再生资源科技有限公司其前身为2007年成立的化德县华晨矿业有限责任公司，当时公司主营业务是针对公司自身拥有的近一平方公里花岗岩的开采及石材加工，由于花岗岩矿受地质成矿条件等因素影响，加工石材过程中成材率不足30%，开采后70-80%的花岗岩不能利用，形成大量尾矿。一方面严重制约了企业的发展，企业不仅不能盈利，还造成企业连续多年严重亏损的局面；另一方面大量尾矿也对环境保护带来很大的危害和影响，不仅浪费了资源，还产生了二次污染。针对这一现状和难题，公司陷入了前所未有的困境，在这样艰难的情况下如何破解这一难题走出困境，聚焦在能否把这70-80%的尾矿变废为宝这一课题上，经公司多方调研，跑遍全国各大相关院校与科研机构，咨询了多方有关专家和机构，考察了国内多家相关企业，最后公司决定在尾矿利用探索出一条花岗岩尾矿的综合利用之路。2018年，化德县华晨矿业有限责任公司正式更名为内蒙古华宸再生资源科技有限公司，公司工作的重点逐步转为花岗岩尾矿综合利用的研发与生产上来。

初期确定的目标是简单的想把花岗岩矿物组成中石英、长石类矿物分离出来，形成石英、长石两个产品，但实践中发现这样的方案行不通，一是产率太低，经济上行不通，分离后长石、石英产率不足30%，二是分离后仍然留下70%左右的尾料无法应用。公司再次陷入进退两难之中；选择尾矿综合利用的正确方向和出路在哪里？经公司领导层艰难决策决定，重新对花岗岩矿体进行调查、研究，在矿体表层和不同深度取样分析，结果显示矿体表现出化学成分非常稳定，在2米、5米、50米、100米、150米的钻探取样中，二氧化硅、三氧化二铝、氧化钾、氧化钠含量波动很小，根据这一特征，决定放弃初期分离石英、长石的方案，利用原矿成分稳定的特点，保持矿物中的主要成分，去除有害成分铁、钛氧化物，得到烧后白度符合陶瓷生产要求的石英、长石混合料并保证各成分稳定。这样的方案能否行得通，关键是能否把矿物中的铁、钛氧化物去除掉，而这些氧化物并非单质金属，相对磁性较弱，按现有的工艺技术处理难度很大，这就是本项目的技术难点之一，也成为本项目首要解决的难题。但随之而来的又一难题出现了，即使解决了前面的难题，而生产出的产品就是一个成份比较稳定的石英、长石混合物，也就是常见的纹相岩矿物，其价值并不是很高，相比较国内一些低端的陶瓷产品使用的纹相岩类原料成本和售价严重倒挂，经济上还是行不通。如何能实现尾矿深加工后的高值利用成为本课题的又一个难题。

奇迹出现在后续的实验室不断研究过程中，很多神奇的现象相继出现，首先发现用此原料研制的陶瓷强度较普通陶瓷大幅提高，与此同时又发现了花岗岩加工后的原料中有硒元素的溶出等等。对出现的特殊现象，我们进行了更深入的分析研究，截止目前，项目总共发现了51种元素存在于华宸花岗岩之中，其中微量元素中包括16种稀土元素，还有10余种具有促进植物生长的营养性元素。从此，尾矿综合利用揭开了历史的新篇章。2019年我们正式命名经深加工提纯的花岗岩尾矿为“乌兰茶晶石”。

由于乌兰茶晶石中独特的矿物组成和化学成分，在陶瓷材料的应用研究中可以实现许多特殊功能性目标，所以自2019年开始项目组陆续开展了一系列“基于乌兰茶晶石研制功能性陶瓷材料”的研制工作，主要包括“抗菌强化骨质瓷”、“抗菌强化硬质白瓷”、“远红外抗菌一次烧成硬质白瓷”、“远红外抗菌二次烧软质高档瓷”、“抗菌变色瓷”、“远红外抗菌无铅陶瓷熔块”、“抗菌陶瓷釉料”、“远红外抗菌建筑陶瓷”、“远红外抗菌卫生洁具”、 “远红外理疗功能陶瓷”、“远红外催陈熟化陶瓷材料”、“富硒多元素无土栽培陶粒”等等。

三、研究内容：

1、乌兰茶晶石提纯技术研究

2、乌兰茶晶石的绿色、环保生产工艺及装备研究

3、基于乌兰茶晶石功能陶瓷材料研究

4、基于乌兰茶晶石抗菌性陶瓷熔块、陶瓷釉料研究

5、基于乌兰茶晶石功能陶粒研究

6、乌兰茶晶石研制功能性日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷等一系列产品。

7、利用生产过程中产生的尾泥研制富硒多元素无土栽培陶粒类及无机肥料等系列产品。

四、项目研究总体思路

1、针对原始的花岗岩矿物进行深入研究，探索矿物的成矿原因及搞清矿物组成与复杂的化学成分，针对原始矿物的有害成分进行分析、评估，找出去除解决办法，为下一步工艺、装备研究提供技术基础。

2、研究如何解决矿物中有害物质的去除及有益物质的富集和保留，这是尾矿能否高值综合利用的关键，包括工艺研究和成套装备的研究与实际应用。

3、基于提纯后的乌兰茶晶石开展各种功能性陶瓷材料的研究，为下一步在功能性日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、陶类等产品的研究、开发提供技术支持。

4、开展各类具有陶瓷终端多功能产品的研发工作，主要包括：一次烧、二次烧的日用陶瓷、强化日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、功能性陶瓷熔块及釉料、功能性陶类产品，最大程度的发挥这些产品的远红外功能、抗菌功能、负离子功能、易洁功能、高强度功能、保健和理疗功能等，在我国陶瓷行业打造大健康陶瓷系列产品，为我国陶瓷行业提质上档、转型升级提供技术和物质上的保证。

五、研究过程

项目共分为四个过程实施：

第一阶段：2017年5月～10月对华宸科技拥有的花岗岩矿进行不同部位、深度取样，进一步调研、分析矿物的特征，进行成分稳定性评估，为下一步尾矿深加工开发应用确定方向，满足尾矿加工工艺，研究有害物质的去除及有益元素的保留与富集方案。

第二阶段：2017年10月～2019年12月完成实验室建设，并在实验室的基础上，完成矿物的化学分析，简单的物理实验以及小型选矿实验，评估选矿结果，研究规模化尾矿加工提纯工艺及成套装备，设计尾矿加工工艺流程、完成成套生产线的工程设计。其中2018年5月，完成项目建设可行性研究报告并完成立项工作。

第三阶段：2019年1月～10月

1、完成尾矿加工生产线的建设，建成年产35万吨乌兰茶晶石生产线，完成调试、试生产任务。

2、完成乌兰茶晶石的常规成分和特殊成分分析任务，摸清乌兰茶晶石的物理特性和矿物特征，为下一步应用研究做好技术准备。

3、完成乌兰茶晶石产品的企业标准制定和审定、备案工作。

第四阶段：2019年8月～2020年6月：

1、完成乌兰茶晶石陶瓷材料、陶瓷熔块、釉料、陶粒的功能性特征研究。

2、完成乌兰茶晶石在各类陶瓷产品中的应用研究及生产性试验。

3、完成各类陶瓷产品按相关标准的检测以及功能性检测，做出评估，为企业投产提供技术支撑。

4、撰写技术报告及准备各种鉴定会所需资料，准备鉴定会样品，准备鉴定工作。

六、项目投资情况：

1、投资9000余万元，建成一条年产35万吨乌兰茶晶石绿色、环保生产线；

2、投资1200余万元建成实验室及中试生产线；

3、投资300余万元开展各类研究、检测任务；

4、铺底流动资金2000万元；

　   合计总投资1.25亿元。

七、完成情况及研究成果

1、完成了一条年产35万吨的乌兰茶晶石绿色、环保生产线。

2、完成了乌兰茶晶石功能性陶瓷材料的研究任务。

3、完成了远红外、抗菌、负离子、硒溶出各类陶瓷产品的研制任务。

4、申报了10项国家发明专利和5项实用新型专利，其中已授权发明专利1项，实用新型专利5项。

5、制定了一项企业标准。

八、技术关键及创新点

（一）技术关键

1、有害物质去除、有益物质富集的乌兰茶晶石生产关键技术 。

2、利用乌兰茶晶石研制具有远红外、抗菌、负离子、硒溶出、高强度功能的陶瓷材料的关键技术。

3、利用乌兰茶晶石研究日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷的关键技术及工艺。

4、利用乌兰茶晶石及尾泥研制可溶出硒的陶类产品技术。

（二）创新点

1、传统的矿物加工方法为粗碎、中碎、磁选工艺，本项目采用自主创新研究的剥离、破壁、分离、解体、富集等技术手段有效的达到了去除有害磁性物质、富集有益元素的目的。

2、以乌兰茶晶石为主体原料配合其它硅酸盐材料无需添加任何功能性添加剂研制出抗菌、远红外、负离子功能的陶瓷功能材料。

3、利用乌兰茶晶石或乌兰茶晶石生产过程中产生的尾泥，通过配方设计研制了具有硒溶出和释放远红外线以及产生负离子的陶类产品，可以作为健康功能陶瓷的新材料。

4、以乌兰茶晶石生产过程中所富集的磁性物质为研究对象，进一步加工将磁性物质中的稀土元素、稀有轻金属元素进行浓缩，深加工后的原料可作为陶类产品的功能性添加剂。

5、以乌兰茶晶石生产过程中超细溢流液为研究对象，通过浓缩可做为陶瓷的功能性原料添加剂。