公告/发布日期:2019/02/04

米乐(中国)官方网站 分布于爱知县濑户地区的未使用原料“青鲭鱼”的丰度现状及利用技术开发

-陶瓷原料枯竭对策-

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  • 据透露,分布于濑户地区的“青花鱼”是经过高岭土化的风化花岗岩贝壳
  • 开发出利用磁选法将青花鱼作为陶瓷原料的技术
  • 将青花鱼与陶瓷、瓷砖原料混合,可以减少优质原料的使用量,实现资源的稳定供应


摘要

米乐m6官方网站[理事长中钵良二](以下简称“AIST”)地圈资源与环境研究部[研究部门负责人 Mitsuhata Yuji] Tetsuichi Takagi 矿产资源研究小组高级研究员 Yuki Tsunasawa 研究员是爱知县陶瓷工业合作社 [主席 Makoto Niwa]、爱知县硅砂开采合作社 [主席 Toshihiro Yamanaka]、岐阜县陶瓷原料合作社 [主席 Mizuno] Seiji] 与 Marufuji Mining Limited 共同合伙公司(代表人:青山茂)澄清了爱知县濑户地区分布的未使用原料“青花鱼”的可用性,并开发了其使用技术。

我们调查了分布在爱知县濑户地区的以前无法使用的资源“青鲭鱼”的性质和分布,发现它是高岭土化效应已收到花岗岩风化贝壳,资源有百万吨。另外,青花鱼中含有云母水尾磁选并将其用作陶瓷原料。通过将青花鱼混入陶瓷和瓷砖的原材料中,预计可以减少优质原材料的使用量,从而实现资源的稳定供应。详细结果可参见AIST日本地质调查中心2016年10月18日发表的地质调查研究报告,以及美国的美国矿物学会学术期刊发表美国矿物学家2018 年 7 月 1 日(东部夏令时间)。

照片 1
青花鱼广泛分布于蛙眼粘土(优质陶瓷原料)下方,富含高岭土,但由于含有较多杂质(云母),至今尚未被开采或使用(照片:濑户市晓矿山)。
蓝鲭鱼的户外外观

照片 2
岐阜县陶瓷原料合作社使用青叶粘土进行的烧成试验(青叶%不包括非塑料成分)。通过将其与Frogme粘土混合并还原并烧制,可以完全商业化。
蓝鲭鱼制成的陶瓷


发展的社会背景

爱知县濑户地区和岐阜县远野地区是陶瓷工业中心,生产日本约 70% 的陶瓷和瓷砖,但长年开采导致优质原材料枯竭。因此,人们考虑利用分布广泛且未开采的资源“青鲭鱼”。青花鱼(图1)含有大量作为陶瓷原料必不可少的高岭土,但由于杂质(云母)导致产品着色以及成型粘土容易从石膏模具中脱模(脱模性)等问题,因此很难在传统制造工艺中使用。

图1
图1 青花鱼露头照片(濑户市丸藤矿山)
因其深绿灰绿色而得名。

研究历史

AIST 首先进行了实地调查并整理了现有的钻孔数据(超过 250 个钻孔),以确认蓝鲭鱼的可用性。等值线地图此外,为了了解青花鱼的成分矿物和性质,我们进行了粒度分布测量、估计了各粒径的构成矿物质的比例、X射线衍射分析、化学分析和电子显微镜观察。此外,我们与东京大学高桥义夫教授等人合作,对青鲭鱼中的高岭土进行了X射线吸收精细结构分析。在进行上述分析的同时,还进行了离心、干式和湿式磁力分离等实验,对青花鱼中的杂质进行了分离。然后,在岐阜县陶瓷原料合作社,我们进行了使用青花鱼粘土的陶瓷烧制试验。

研究内容

为了利用分布在爱知县濑户地区的未开发资源“青花鱼”作为陶瓷原料,我们根据过去的钻孔数据分析了青花鱼的可用性,并尝试开发一种分离青花鱼中杂质(云母物质和铁)的技术。根据其产状和岩性,蓝鲭鱼是经过高岭土化的白垩纪花岗岩的风化壳。根据过去250多次钻孔的数据分析了矿物的存在状态(图2),估计厚度为3-30 m,可开采量约为数百万吨。

图 2
图2 濑户市丸藤矿山周围样式图的示例(须藤贞久创作)

在开发分离蓝鲭鱼中杂质的技术时,我们首先研究了粘土含量(粒径<250μm)和水滴残留物(>250μm)。通过筛分将残水按粒径分离后,对各粒径进行各种化学分析,推算各粒径的矿物质含有率。结果证实,粒径大于2mm的颗粒中不含有云母。另外,粒径为2mm以下的颗粒群中包含的云母为稀土滚筒磁选机干磁选矿可以轻松分离它。 (图3)。经确定,经磁选分离出杂质的青花鱼水渣可作为陶瓷非塑料原料和硅砂的氧化铝添加剂。

图 3
图3:水衬残渣瓷选品(摄影:须藤定久先生)

另一方面,由于粘土的粒径较小,难以使用干法分离,因此我们尝试使用湿式高磁力磁力分离器分离云母。然而,不仅含有铁的云母而且高岭土也作为磁性物质被回收,并且发现很难将云母与粘土分离。为了阐明其原因,使用电子束显微分析仪(EPMA)分析了高岭土的化学成分,并使用使用同步辐射的X射线吸收精细结构分析仪(XAFS)分析了高岭土中存在的铁的状态。结果发现,青花鱼中的高岭土是铁高岭石,其中三价铁取代了晶体结构中的部分铝和硅。因此,很明显,仅靠磁力选矿无法完全分离作为粘土成分的高岭土和云母。因此,通过将湿式高磁力磁选限制为一次并选择性去除富铁云母,我们最大限度地减少了磁选导致的高岭土损失,并提高了从石膏模具中的脱模性。另外,为了用铁着色,我们将其与优质原材料(蛙眼粘土)混合,还原烧制,能够维持作为陶瓷制品的充分的白度。因此,很明显,尽管是在实验室规模,但通过使用粘土精炼工厂中安装的筛分设备和磁力分离器进行精炼,蓝鲭鱼可以用作陶瓷原料。

以这次联合研究为契机,青花鱼的存在和特性得到了濑户和远野地区陶瓷行业的认可,并于2018年6月开始使用青花鱼(原矿石)作为瓷砖原料(图4)。目前,原料生产商正在继续对其作为陶瓷原料进行精炼试验。

图 4
图4(左)矿山(Marufuji Mine LLC)开采的青花鱼被运送到瓷砖原料厂(YMM Ltd)(岐阜县陶瓷原料合作社提供),(右)青花鱼放入矿石储存罐

未来计划

为了全面利用青花鱼作为陶瓷原料,需要将实验从实验室规模扩大到实验室规模和工厂规模,找出制造过程中的问题并估算成本。该公司计划继续与濑户和远野地区的公司和工会合作进行研发。

查询

国立产业技术综合研究所
地圈资源与环境研究部
高级首席研究员 Tetsuichi Takagi 电子邮件:takagi-t*aistgojp(发送前请将 * 更改为 @。)



术语解释

◆高岭土化效应
花岗岩和砂岩等造岩矿物,尤其是长石,与热水或地下水发生反应并转化为高岭土(一种粘土矿物)的效应。[返回来源]
◆花岗岩风化贝壳
花岗岩表面因长期风吹雨打而变脆的部分称为风化花岗岩壳。厚度可以从几米到几十米不等。[返回来源]
◆瑞日
一种通过搅拌水中的沙质或泥质物质并分离和收集沉淀物和上清液来将粗颗粒与细颗粒分离的方法或过程。[返回来源]
◆磁选
一种利用矿物磁性差异来分离和分选矿物的方法。用于将易被磁铁吸引的矿物与不易被磁铁吸引的矿物分开。[返回来源]
◆等值线图
该图显示了连接目标地层具有相同厚度的点的线或线组。[返回来源]
◆历史
根据露头和钻孔岩心的观察来表达某一点的地质剖面的图表。直方图的顶部和底部与时间轴一致,以便可以比较多个位置的地质剖面。 [返回来源]
◆稀土滚筒磁选机
一种磁选机,使用强大的稀土磁铁来分离矿物。[返回来源]
◆还原烧制
在燃料燃烧不完全的缺氧条件下烧制陶瓷。[返回来源]