凹凸棒石,皮米才干

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灭菌除臭,吸附金属离子,放入食品、化妆品用作凝胶……凹凸棒石这种矿物质,名声虽然不显,用途却广泛。在江苏省盱眙县,凹凸棒石储量占了世界已探明总储量的48%。开采价格200元/吨,经过纳米技术处理和产品升级,成品售价最高约合80万元/吨。科技“魔法棒”一挥,石头价值成百倍增。

“盱眙凹凸棒石特色产业基地”被科技部列为国家火炬特色的国字号。记者谢震霖摄

“凹凸棒石的最大特点是吸附能力强。”中国科学院盱眙凹土应用技术研发与产业化中心主任王爱勤告诉记者,凹凸棒石是一种具有棒状晶体结构的含水富镁的铝硅酸盐矿物,由于内部多孔道,具有很强的吸附能力,被广泛应用于化工、建材、造纸、医药、农业、环保和食品等领域。

提起江苏淮安的盱眙县,最著名的当属全国闻名的小龙虾。除此之外,盱眙还有一样得天独厚的宝贵资源——凹凸棒石黏土,储量占据了全世界的“半壁江山”。在中科院的科技助力下,盱眙县喊出了“龙虾富民,凹凸强县”的口号,搭建创新和交流平台,促进产学研深度融合。

自上世纪70年代末在江苏发现矿藏以来,凹凸棒石很快进入工业化生产加工期,不过,直至2010年,一直面临附加值较低、产业链较短的难题,盱眙县凹凸棒石全部产值不足4亿元。

据介绍,凹凸棒石晶体形态呈棒状,棒晶长约1—5微米,直径约20—70纳米,是一种天然的一维纳米材料。“凹凸棒石的最大特点是吸附能力强”。中国科学院盱眙凹土应用技术研发与产业化中心主任王爱勤说,因为独特的一维纳米结构和孔道结构,赋予了它许多特殊的物理化学性质,被广泛应用于化工、建材、医药、农业等领域,例如灭菌除臭,吸附金属离子,放入食品化妆品用作凝胶等。

“每吨产品的平均价格当时是1千多元。”王爱勤说,究其原因,一是制约产业发展的关键共性技术没有取得突破,二是缺少凹凸棒石创新研发团队的技术支撑,三是缺少公共测试和服务平台。

我国于上世纪70年代末在江苏六合发现了凹凸棒石黏土矿带,之后陆续在安徽、甘肃、贵州、河南和内蒙古等地也发现了较大的凹凸棒石黏土矿。但江苏盱眙凹凸棒石最具工业化开发价值,储量也最多,占世界总量的48%,国内总量的74%。经过近30年的发展,凹凸棒石黏土已在盱眙形成产业集群,但产品的附加值较低,产业链较短,到2010年底产值还不到4亿元。

丰富的凹凸棒石资源不想被“贱卖”,但如何才能高值利用?2010年6月,中科院和盱眙县政府联合共建了凹土应用技术研发与产业化中心,先后引进中科院兰州化学物理研究所、中科院宁波材料技术与工程研究所、中科院广州能源研究所单位,形成产研共融的创新发展新格局。

“每吨产品的平均价格当时是1000多元。”王爱勤说,资源多却产值低的主要原因,一是制约产业发展的关键共性技术没有取得突破;二是缺少凹凸棒石创新研发团队的技术支撑;三是缺少公共测试和服务平台。

王爱勤介绍,天然的凹凸棒石棒晶大多以鸟巢状或柴垛状聚集,不具备纳米材料的特性。多年来,国内外研究者采用高速搅拌、超声、对辊、碾磨和冷冻等传统处理方式对凹凸棒石棒晶束进行了解离研究,但只能做到部分解离,同时会影响凹凸棒石纳米性能的应用。

丰富的凹凸棒石资源如何才能充分利用? 王爱勤介绍,天然的凹凸棒石棒晶大多以鸟巢状或柴垛状聚集,不具备纳米材料的特性。多年来,国内外研究者采用高速搅拌、超声、对辊、碾磨和冷冻等传统处理方式对凹凸棒石棒晶束进行了解离研究,但只能做到部分解离,同时会影响凹凸棒石纳米性能的应用。

经过历时5年的研究,科研人员发展了对辊处理—制浆提纯—高压均质—乙醇交换一体化工艺,成功实现棒晶束的高效解离。中科院盱眙凹土应用技术研发与产业化中心副主任郑茂松说,这标志着制约产业发展多年的关键共性问题取得突破,实现了凹凸棒石从矿物材料到纳米材料的华丽转身。

经过历时5年的研究,科研人员发展了对辊处理—制浆提纯—高压均质—乙醇交换一体化工艺,成功实现棒晶束的高效解离。中科院盱眙凹土应用技术研发与产业化中心副主任郑茂松说,这标志着制约产业发展多年的关键共性问题取得突破,实现了凹凸棒石从矿物材料到纳米材料的华丽转身。

在此基础上,中心开发了凹凸棒石纳米无机凝胶、凹凸棒石油品高效脱色剂、凹凸棒石催化材料、凹凸棒石绝缘介质浆料等高值化利用产品,并成功实现产业化应用。

郑茂松举例说,一直以来,各种霉菌毒素的危害困扰着畜牧业发展,并且危害人体健康。中心研发了凹凸棒石玉米赤霉烯酮吸附剂并实现产业化,填补了我国高端霉菌毒素吸附剂自主研发和生产领域的空白,打破国外产品在此领域的技术和市场垄断。

郑茂松举例说,一直以来,各种霉菌毒素的危害困扰着畜牧业发展,并且危害人体健康。中心创造性地研发了凹凸棒石玉米赤霉烯酮吸附剂并实现产业化,该项目获批江苏省科技厅2016年度重大成果转化项目,填补了我国高端霉菌毒素吸附剂自主研发和生产领域的空白,打破国外产品在此领域的技术和市场垄断。

据介绍,盱眙目前凹凸棒石产品的平均价格为每吨4000多元,价格最高的绝缘材料可达每吨80万元。中科院南京分院通过构建平台、突破技术、服务产业,已助推盱眙凹凸棒石产值从2010年的不足4亿元增长到2016年的20亿元。

“盱眙目前凹凸棒石产品的平均价格为每吨4千多元,价格最高的绝缘材料可达每吨80万元。”王爱勤说。

(原载于《文汇报》 2017-03-27 03版)

据悉,中科院南京分院将“政府大力支持,聚焦特色产业;构建创新平台,按需引进资源;突破产业瓶颈,助推转型升级”总结为院地合作的“盱眙模式”。通过构建平台、突破技术、服务产业,已助推盱眙凹凸棒石产值从2010年的不足4亿元增长到2016年的20亿元。

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