铝土矿
一、铝土矿石品级标准(GB3497—83)
表1.1 铝土矿石品级标准
品级
品 位
用 途
铝硅比值(A/S)(不小于)
w(A12O3)(不小于)%
Ⅰ
12
73
研磨料、高铝水泥、氧化铝
69
氧化铝
66
氧化铝
60
氧化铝
Ⅱ
9
7l
氧化铝、高铝水泥
67
氧化铝
64
氧化铝
50
氧化铝
Ⅲ
7
69
氧化铝
66
氧化铝
62
氧化铝
Ⅳ
5
62
氧化铝
V
4
58
氧化铝
Ⅵ
3
54
氧化铝
Ⅶ
6
48
氧化铝(三水铝石)
注:根据铝土矿其他指标,分为不同矿石类型:
① 三氧化二铁:
低铁型 Fe203(质量分数) 3%以下;
含铁型 Fe2O3(质量分数) 3%~6%;
中铁型 Fe2O3(质量分数) 6%~15%;
高铁型 Fe203(质量分数) 15%以上。
② 硫:
低硫型 S(质量分数)%以下;
中硫型 S(质量分数)%~%;
高硫型 S(质量分数)%以上。
二、铝土矿、菱镁矿矿床类型
铝土矿矿床类型
沉积型铝土矿矿床
该类矿床多产于碳酸盐岩侵蚀面上,少数产于砂岩、页岩、玄武岩的侵蚀面上或其组成的岩系中。含矿岩系自上而下由页岩、砂页岩、不稳定灰岩、薄煤层、粘土岩(矿)、铝土矿、含铁粘土岩、铁矿(赤铁矿、菱铁矿)或黄铁矿等组成。矿体形态、规模及矿石物质组分等均受含矿岩系基底岩性和古地形的控制,据此又可划分为两个亚类。
a) 产于碳酸盐岩侵蚀面上的一水硬铝石铝土矿矿床。含矿岩系呈假整合覆盖于灰岩、白云质灰岩或白云岩侵蚀面上。矿体呈似层状、透镜状和漏斗状。单个矿体长一般数百米至两千余米,个别的仅数十米,宽二百米至千余米。产状一般平缓,部分受后期构造影响而变陡。矿层厚度变化稳定—很不稳定。一般厚1 m~6 m。古地形低凹处矿体厚度增大,质量也好,岩溶漏斗极发育地区矿体厚度很不稳定,最厚可达50余米(漏斗中部);古地形凸起处厚度变薄,质量变差,甚至出现无矿“天窗”。矿床规模多为大、中型,该类铝土矿矿石储量占全国总储量的84%。该亚类铝土矿矿石结构呈土状(粗糙状)、鲕状、豆状、碎屑状等。矿石颜色多为白色、灰色,也有红色、浅绿色及杂色等。矿物成分以一水硬铝石为主,其次为高岭石、水云母、绿泥石、褐铁矿、针铁矿、赤铁矿、一水软铝石,微量的锆石、锐钛矿、金红石等,有时有黄铁矿、菱铁矿和三水铝石。主要化学组分w(Al2O3)为40%~75%、w(SiO2)为4%~18%、w(Fe2O3)为2%~20%、w(S)<%~8%、硅铝比值为3~12。伴生有用元素镓质量分数%~%。共生矿产有耐火粘土、铁矿、硫铁矿、熔剂灰岩、煤矿等。该类矿床以低铁低硫型矿石为主,如贵州小山坝、林歹;河南小关、张窑院;山西克俄、白家庄;山东沣水等,是我国目前工业开采利用的主要对象。该类矿床也有以高铁型铝土矿石和高硫型铝土矿石为主的矿床,前者如陕西府谷、贵州大豆厂等,后者如山东湖田南(深部)、四川大佛岩、贵州猫场、广西平果(沉积矿)等。
b) 产于砂岩、页岩、泥灰岩、玄武岩侵蚀面或由这些岩石组成的岩系中的一水硬铝石铝土矿矿床:矿体呈层状或透镜状,单个矿体一般长数百米至千余米。厚度较稳定,一般厚1 m~4 m。矿床规模多为中、小型。矿石储量占全国总储量的6%。该亚类铝土矿矿石结构呈致密状、角砾状、鲕状、豆状等。矿石颜色呈灰、青灰、浅绿、紫红及杂色等。矿物成分主要为一水硬铝石,其次为高岭石、蒙脱石、多水高岭石、绿泥石、菱铁矿、褐铁矿、黄铁矿等。主要化学组分w(Al2O3)为40%~70%、w(SiO2)为8%~20%、w(Fe2O3)为2%~20%、w(S)<%~3%,铝硅比值~9,一般3~5,属中、贫矿石。伴生有用元素镓质量分数%~ %。共生矿产有半软质粘土和硬质粘土矿等。该类矿床的矿石类型以中、高铁型铝土矿居多,如湖南李家田、山东王村、四川新华乡等矿床。
该类矿床目前我国只有少量开采,主要作为配矿使用。
堆积型铝土矿矿床
该类矿床系由原生沉积铝土矿在适宜的构造条件下经风化淋滤,就地残积或在岩溶洼地(或坡地)中重新堆积而成的。在风化淋滤过程中有害组分硫被淋失,矿石由高硫铝土矿转变为高铁铝土矿,从而提高了矿床工业利用价值。矿石呈大小不等的块砾及碎屑夹于松散红土中构成含矿层(矿体)。矿体形态复杂,呈不规则状,多随基底地形而异,长数百米至两千余米,宽数十米至千余米。含矿层厚度 m~10 m,变化较大。含矿率一般 t/m3~ t/m3。矿体规模多为中、小型,矿石储量占全国总储量的%。
矿石结构呈鲕状、豆状、碎屑状。矿石颜色为灰色、褐红色、杂色等。矿物成分以一水硬铝石为主,其次为高岭石、针铁矿、赤铁矿、三水铝石、一水软铝石等。化学成分w(A12O3)为40%~65%、w(SiO2)为2%~12%、w(Fe2O3)为16%~25%、w(S)<%,铝硅比值4~15,矿区平均铝硅比值一般大于10。伴生有用组分镓质量分数%~%。
该类矿床全为一水硬铝石铝土矿。矿石类型以高铁型铝土矿为主。
该类矿床因矿石与红土混杂,需经选洗才能利用。矿石特征是含Fe2O3高,铝硅比值高,宜用拜尔法生产氧化铝。矿床产状平缓,覆盖薄,宜露采。属此类矿床的有广西平果(堆积矿)、云南广南(堆积矿)等。
红土型铝土矿矿床
我国的红土型铝土矿矿床(即风化残余型或玄武岩风化壳型)产于玄武岩风化壳中,由玄武岩风化淋滤而成。玄武岩风化壳一般自上而下分为红土带、含矿富集带、玄武岩分解带,再下为新鲜玄武岩。含矿富集带位于风化壳的中上部,与上、下两带均为过渡关系,由红土与块砾状铝土矿组成。
含矿富集带(含矿层)多分布于残丘顶部,呈斗篷状或不规则状,产状平缓。单个含矿层面积一般 km2~4 km2,厚度一般 m~l m,含矿率 t/m3~ t/m3。矿体规模多为小型。该类矿床储量占全国总储量的 %。
矿石呈残余结构,如气孔状、杏仁状、斑点状、砂状等。矿石颜色为灰白色、棕黄色、褐红色等。矿物成分以三水铝石为主,其次为褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、伊丁石、高岭石、一水软铝石及微量石英、蛋白石、钛铁矿等。化学成分w(A12O3)为30%~50%、w(SiO2)为7%~10%、w(Fe2O3)为18%~25%、铝硅比值4~6,伴生及共生矿产有镓及钴土矿。
该类矿床属三水型铝土矿。矿石类型属高铁低硫型铝土矿。
该类矿床覆盖薄,宜露采。国外多为大型一特大型矿床,质量也好,为国外铝工业的主要矿源之一。目前我国已知矿床均为小型,且矿石质量也差,仅小规模开采利用。属此类矿床的有海南蓬莱、福建漳浦等矿床。
菱镁矿矿床类型
镁质碳酸盐岩层中的晶质菱镁矿床
此类矿床主要产于古元古界,少数产于太古宇、中新元古界(长城系、震旦系)、中泥盆统和三叠系。
我国古元古界菱镁矿矿床产于辽东一带辽河群和胶东一带粉子山群厚大的镁质碳酸盐建造中,矿体围岩多为白云石大理岩,少数为滑石绿泥片岩、绢云母片岩、黑云母片岩或千枚岩等。区域变质程度为绿片岩相至铁铝榴石角闪岩相。近矿围岩蚀变有菱镁矿化、硅化、滑石化和白云石化等。矿体多呈似层状、透镜状。矿体产状基本与围岩一致,少数矿体与围岩层理有交角。有的矿体沿走向突变为白云石大理岩。矿体与围岩的界线清楚,也有的为不规则状或渐变过渡。矿体走向长1000 m~5000 m。单层矿体厚5 m~300m。有的矿体中常有大小不等的白云石大理岩包体或菱镁矿化白云石大理岩包体。常见矿石构造有条带状、放射状(菊花状)、块状、斑点状、斑纹状等。矿石矿物以晶质菱镁矿为主,杂质矿物有白云石、滑石、透闪石、石英、绿泥石和炭质物等,有的含微量黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿和磷灰石等。菱镁矿粒度从小于l mm至大于5 mm,一般为2 mm~30mm。矿石可分为:纯菱镁矿型、高硅型和高钙型等。矿石主要化学组分含量为:w(MgO)%~%,w(CaO)%一%,w(SiO2)%~%,w(Fe2O3)%~%、w(Al2 O3)%~%。少数矿床有可煅烧高纯镁砂的特级品矿石。此类矿床是我国最重要的菱镁矿矿床,如辽宁大石桥至海城一带菱镁矿矿床(海城、桦子峪、青山怀、小圣水寺等)和山东掖县粉子山菱镁矿矿床。
我国太古宇菱镁矿矿床产于太行山东麓赞皇群变质岩系的白云石大理岩中,区域变质程度属铁铝榴石角闪岩相。围岩蚀变有方柱石化、葡萄石化、绿帘石化、硅化、碳酸盐化、绿泥石化、绢云母化、黑云母化、白云母化、钾长石化和钠长石化等。矿体呈似层状、透镜状,局部有分枝或呈不规则团块状。主矿体走向长一般为1 000 m左右,厚 m~ m,平均厚 m。矿石矿物以晶质菱镁矿为主,其次为白云石,含少量石英、长石、偶见黄铜矿、黄铁矿、赤铁矿和孔雀石等。矿石主要化学组分储量为:w(MgO)%~%,w(CaO)~%,w(SiO2)~%,w(Fe2O3)~%。矿石含铁较高,铁主要以(Mg、Fe)CO3形式存在。矿床规模一般为中小型,如河北邢台县补透、大河菱镁矿矿床。
我国震旦系菱镁矿矿床产于大巴山等地区震旦系微晶白云岩中。矿体呈似层状、透镜状,其边缘常有不规则分枝。矿体一般长50 m~500 m,厚2 m~10 m。矿石矿物以晶质菱镁矿为主,含有白云石,有的含方解石和微量蛇纹石。个别矿床矿石中含有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、滑石和石英等,次生矿物有褐铁矿、白铅矿、菱锌矿和异极矿等。矿石属高钙型。矿石主要化学组分含量为:w(MgO)%~%,w(CaO)%~%,w(酸不溶物)%~%。个别矿床矿石中含w(Pb)%~%,w(Zn)1%~2%。矿床规模很小,少数可达小型,如四川汉源县桂贤、团宝山菱镁矿矿床。
超基性岩中的风化淋滤型隐晶质菱镁矿矿床
此类矿床是超基性岩(蛇纹岩)岩体经受含CO2地表水的化学风化作用后,其硅酸盐岩矿物分解产生的镁质碳酸盐,迁移至风化壳裂隙中形成的。超基性岩风化壳深一般数十米,具有垂直分带现象,一般自上而下为:赭石带、绿高岭石带、绿高岭石蛇纹岩带、硅化淋滤蛇纹岩带、碳酸盐化蛇纹岩带。菱镁矿矿带位于碳酸盐化蛇纹岩带中,一般距地表10 m~30 m,或直接出露于地表。矿带长1 000 m左右,宽40 m~50 m,最宽300 m~400 m,厚10 m~50 m。矿体呈不规则的透镜状、似层状,倾角很小,呈水平或近水平状。矿体规模较小,一般厚数米。矿体与围岩的界线不规则,也不明显。矿石隐晶质菱镁矿为主,杂质矿物有蛋白石、石髓和褐铁矿,偶有次生的石英、方解石细脉或绿高岭石等。矿石质量不好。其主要化学组分含量为:w(MgO)%~%,w(CaO)%~%,w(SiO2)2%~ 11%、w(A12O3+Fe2O3)%。矿床规模小型,矿石需经选矿后方能利用,如内蒙古达茂旗乌珠尔铬铁矿中共生的菱镁矿、乌拉特中旗察汗奴鲁铬铁矿中共生的菱镁矿。
另外,在西藏班戈错、杜佳里湖、扎布耶茶卡湖有第四纪湖相菱镁矿矿床,主要矿体产于湖滨阶地中,将来也可能利用。
三、铝土矿、菱镁矿矿石类型
铝土矿矿石类型
自然类型
按结构构造分为土状(粗糙状)、致密状、豆状、鲕状、碎屑状、角砾状铝土矿等,还有砂状、杏仁状、斑点状、气孔状铝土矿等。
按颜色分为白色、灰色、黑色、红色、浅绿色铝土矿等。
按主要的铝矿物成分分为下列几种矿石类型:
a) 一水型铝土矿:主要由一水硬铝石(硬水铝石)、一水软铝石(软水铝石)组成。一水型铝土矿又可分成一水硬铝石铝土矿、一水软铝石—一水硬铝石铝土矿和一水软铝石铝土矿三种;
b) 三水型铝土矿:主要由三水铝石组成;
c) 混合型铝土矿:由一水硬铝石、一水软铝石和三水铝石混合组成。如三水铝石—一水软铝石土矿、一水软铝石—三水铝石铝土矿和比较少见的一水硬铝石—-水软铝石—-三水铝石铝土矿等。
我国已知铝土矿以一水硬铝石铝土矿为主,也有少量的三水型铝土矿和混合型铝土矿。
工业类型
在划分矿石自然类型的基础上,按矿石A12O3含量、铝硅比值、工业用途、提取氧化铝的方法及杂质Fe2O3、S含量划分矿石工业类型。如高铝耐火材料、电熔刚玉、高铝水泥、拜尔法生产氧化铝或烧结法生产氧化铝和联合法生产氧化铝的矿石及高铁铝土矿、低铁铝土矿、高硫铝土矿、低硫铝土矿等等。
菱镁矿矿石类型
自然类型
矿石按菱镁矿结晶程度划分为晶质菱镁矿矿石和隐晶质菱镁矿矿石(晶体粒度小于1μm)两大类。
矿石按矿物组合划分为:
a) 纯菱镁矿型矿石,主要由菱镁矿组成,其他杂质很少,但有时含较多炭质物;
b) 高硅型矿石,除主要矿物菱镁矿外,还有较多的滑石、透闪石、石英、蛋白石或玉髓等;
c) 高钙型矿石,除主要矿物菱镁矿外,含较多的白云石、方解石或透闪石,还有部分钙赋存于菱镁矿中;
d) 高硅高钙型矿石,除主要矿物菱镁矿外,含较多的石英、蛋白石、玉髓、白云石、滑石或透闪石等;
e) 高铝高硅型矿石,除主要矿物菱镁矿外,含较多的绿泥石或炭质、泥质物等;
f) 高铁型矿石,铁以固溶体(Mg、Fe)CO3形式赋存于菱镁矿或铁菱镁矿中,或者以赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿或褐铁矿等形式存在。
按矿石的构造特征划分为:块状矿石,条带状矿石,片状矿石,斑点状矿石,斑纹状矿石,豆状(球粒状)矿石,皮壳状(葡萄状)矿石,放射状(菊花状)矿石,残余叠层石状矿石。
按菱镁矿粒度划分为:微细粒(< mm=,细粒( mm~ mm),中粒( mm~ mm),粗粒( mm~ mm),巨粒(>20 mm)。
按矿石风化程度划分为:原生矿石、风化矿石。
工业类型
在划分菱镁矿自然类型的基础上,按矿石的采、选、加工的不同方案和矿石质量的差异,具体划分各矿床的矿石工业类型和品级。
四、铝土矿、菱镁矿矿体厚度稳定程度划分标准及类型系数
表4.1 铝土矿、菱镁矿矿体厚度稳定程度划分标准及类型系数表
矿 种
稳定程度
量化判别标志
类型系数
厚度变化系数
%
大厚度工程率
%
厚度频率曲线形态
铝土矿
稳 定
<40
0
单峰,频率集中
较稳定
40~80
0~2
单峰但厚度频率变动域较宽
不稳定
>80
>2
峰值不显著或多峰
菱镁矿
稳 定
<40
0
单峰频率集中
较稳定
40~100
0~2
单峰但厚度频率变动域较宽
不稳定
50~120
>2
峰值不显著或多峰
五、铝土矿、菱镁矿矿体规模划分标准及类型系数
表 铝土矿、菱镁矿矿体规模划分标准及类型系数表
矿 种
规 模
长 度m
延深或宽度 m
类型系数
铝土矿
沉积型
大
>1400
>1000
中
1400~1000
1000~400
小
<1000
<400
堆积型
大
>3000
>400
中
3000~1500
400—300
小
<1500
<300
红土型
大
中
≥4000
≥2000
小
<4000
<2000
菱镁矿
大
>2000
>300
中
2000~500
300~100
小
<500
<100
六、铝土矿、菱镁矿矿床勘查类型工程间距参考
表 铝土矿、菱镁矿矿床勘查类型工程间距参考表
矿种
类型
矿床勘查类型
控制的工程间距 m
沿走向
沿倾向
铝土矿
沉积型
Ⅰ
200
200
Ⅱ
140
140
Ⅲ
100
100
堆积型
Ⅰ
Ⅱ
100
100
Ⅲ
50
50
红土型
I
Ⅱ
Ⅲ
50
50
菱镁矿
沉积变质型
I
300
100~150
Ⅱ
200
100
Ⅲ
50~100
50~100
七、铝土矿床一般工业指标
表 铝土矿床一般工业指标
项 目
一水硬铝石型
沉积型矿床
露 采
坑 采
边界品位
铝硅比值
~
~
w(A12O3)%
≥40
≥40
块段最低工业品位
铝硅比值
≥
≥
w(A12O3)
%
≥55
≥55
最低可采厚度 m
~
~
夹石剔除厚度 m
~
—
剥采比 m3/m3
10~15
八、堆积型与红土型铝土矿参考工业指标
表8.1 堆积型与红土型铝土矿参考工业指标
项 目
广西某地堆积型
海南某地红土型
一水硬铝石型
三水铝石型
边界品位
铝硅比值(A/S)
~
w(A12O3) %
≥40
≥28
块段最低工业品位
铝硅比值(A/S)
≥
w(A12O3) %
有害组分最大允许含量
w B / %
S
≤
CaO+MgO
≤
CO2
≤
P2O5
≤
有机物
暂不限
最低可采厚度 m
≥
≥
夹石剔除厚度 m
≥
剥采比 m3/m3
12~15
边界含矿率 kg/m3
≥200
≥30
矿区(段)平均含矿率 kg/m3
≥300
九、冶镁菱镁矿主要参考工业指标
表9.1 冶镁菱镁矿主要参考工业指标
项 目
矿 石 级 别
特级品
一级品
二级品
三级品
四级品
w(MgO) %
≥47
≥46
≥45
≥43
≥41
w(CaO) %
≤
≤
≤
≤
≤
w(SiO2) %
≤
≤
≤
≤
≤
最低可采厚度 m
2~4
夹石剔除厚度 m
1~2
十、工业加工技术及应用对铝土矿、冶镁菱镁矿矿石的质量要求
工业加工技术对铝土矿石的质量要求
从铝土矿矿石中提取氧化铝的方法
工业上提取金属铝是先从铝土矿中提取氧化铝,然后用氧化铝电解成金属铝。氧化铝的生产方法有碱法、酸法、电热法。目前我国均使用碱法生产氧化铝。根据氧化铝生产的流程不同,碱法又分为烧结法、拜尔法和联合法。
a) 烧结法:一般把铝土矿、碱粉、石灰(或石灰石)按一定比例混合磨细之后,在高温(1200℃~1300℃)下烧结,各组分互相作用后生成铝酸钠(Na2O·A12O3)、铁酸钠(Na2O3·Fe2O3)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)和钛酸钙(CaO·TiO2)。因铝酸钠溶于水或稀碱液,铁酸钠水解为 NaOH和Fe2O3·H2O沉淀,而硅酸二钙和钛酸钙则不溶于水或稀碱液,故用稀碱液(赤泥洗液)溶出烧结熟料时,可以使其中有用成分A12O3和Na2O进入溶液,而有害杂质硅酸二钙、钛酸钙和Fe2O3·H2O等不溶性残渣则进入赤泥,从而达到了分离的目的。得到的铝酸钠溶液(粗液)中,还含有一定量的SiO2,经脱硅处理后成为料浆,通过碳酸分解,可得A1(OH)3,焙烧后成为无水的氧化铝产品。烧结法能合理地处理铝硅比值较低的矿石。
b) 拜尔法:在压煮器内,用苛性碱溶液,采用高温压煮法制得铝酸钠溶液,加上新制的氢氧化铝晶种,在降温和搅拌的条件下进行分解,可获得氢氧化铝沉淀,经洗涤、过滤后进行焙烧而得无水的氧化铝成品。此法多用于处理铝硅比值较高的矿石。
c) 联合法:为了使用价格便宜的苏打补偿拜尔法苛性碱的损失,以降低成本,而在采用拜尔法处理高品级铝土矿的同时,采用烧结法处理中低品级铝土矿和拜尔法赤泥的方法。此法对不同品级矿石皆能处理。
铝土矿物质组分在氧化铝生产中的作用和要求
铝硅比值(A/S):矿石A/S值在碱法生产氧化铝中是一项十分重要的技术经济指标,它决定了氧化铝的生产方法。在生产方法已定型的工厂中,矿石A/S值直接影响工厂的生产能力、总回收率、原料、燃料消耗及产品的直接费用。对拜尔法来说,A/S值直接影响矿石中A12O3的溶出率和碱耗。对烧结法而言,熟料烧结是关键,熟料的生产费用和热耗均各占氧化铝生产费用和热耗的50%以上,而矿石A/S值又直接决定熟料质量和生产每吨氧化铝的熟料需要量。就烧结法而言,在一定范围内矿石A/S值高,烧结温度范围就宽,热耗低;反之,烧结温度范围窄,熟料质量不稳定,熟料窑易结厚窑皮并形成“结瘤”,操作困难,而且熟料烧结过程的中间产物硅铝酸钠(Na2O·A12O3·2SiO2)不能完全分解,造成Al2O3和Na2O的标准溶出率降低,赤泥率、碱耗、熟料折合比、原料、燃料及成本增加,熟料窑生产能力及运转率下降。
氧化铁:对烧结法而言,Fe2O3是具有双重性的杂质,其含量过低过高都有害。Fe2O3主要与Na2O作用生成Na2O·Fe2O3,该化合物有降低烧结温度的作用,烧结温度在1200℃~1300℃时,所得的熟料粒度均匀,易于湿磨溶出,在1300℃以上则熟料质硬,难于湿磨溶出。研究证明,矿石中Fe2O3含量过低,则熟料不能成球,操作困难;但Fe2O3含量过高,烧结时会出现大量液相,在降低烧结温度的同时降低了烧结温度范围,导致熟料窑结圈,操作困难。熟料中Fe2O3与碱作用生成铁酸钠,水解为苛性钠与Fe2O3·H2O沉淀,后者以固相进入残渣成为赤泥。Fe2O3含量越高,则赤泥量越大,使赤泥分离与洗涤作业复杂,由于赤泥吸附,洗涤不净造成碱与Na2O损失。综合上述,烧结法一般要求矿石中Fe2O3含量以7%~10%为宜。
硫(S):硫是烧结法生产氧化铝中十分有害的杂质。原料、燃料及生产用水等带入的硫,在烧结法过程中将和碱作用,生成Na2S及FeS,而Na2S氧化为Na2SO4,每1 kg硫将损失 kg碱,在溶出时Na2SO4含量超过7%时,使熟料窑结圈严重,不能正常运转,蒸发碳分母液时,Na2SO4以碳钠矾(2 Na2SO4·Na2CO2)析出,使蒸发器表面结垢,传热效率下降,管道容器堵塞,影响生产的正常进行。矿石含硫量高,烧结时易结圈,碱耗、煤耗增加,熟料折合比增加,Al2O3溶出率及产能下降,成本增加。在拜尔法熔出过程中,硫含量高将使碱耗增加。
氧化钛(TiO2):少量氧化钛可以提高熟料中Na2O的溶出率,降低烧结温度,提高赤泥水泥的强度。然而在溶出过程中,因为矿石中氧化铝水合物往往被TiO2薄膜包围,阻碍碱液与氧化铝水合物接触,又阻碍Al2O3溶出。为了保证熟料烧结中间化合物Na2O·Al2O3·2SiO2能完全分解,在配料中CaO和TiO2含量相同,使熟料中TiO2全部形成CaO·TiO2,保证熟料中的Al2O3和Na2O的溶出率。氧化钛含量增加,熟料中Al203含量相对减少,熟料折合比增加。因为一般矿石中氧化钛含量较低(2%~4%),所以不对氧化钛含量提出具体要求。
氧化镁(MgO):矿石中氧化镁含量高时,将使熟料中氧化铝产率相对降低,从而影响技术经济指标。由于铝土矿矿石中MgO含量较低,一般为1%左右,所以不对MgO含量提出具体要求。
氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O):实践证明,Na2O和K2O的存在,对降低碱耗是有益的,其含量不限。
镓(Ga):矿石Ga的质量分数一般为%~%,在生产过程中以Na2O·Ga2O3形式在溶液中积累,抽取溶液用石灰乳法除去杂质氧化铝,富集后制得NaGaO2溶液,电解得金属镓。
矿石中杂质在电熔刚玉生产中的作用和要求
氧化硅(SiO2):SiO2含量高时,炉内熔体粘度增加,流动性变差,扩散能力低,电极端部易被粘住,易形成悬料,影响溶化和电能输送。同时熔料熔化层易结壳,阻碍CO逸出,当CO在熔体内大量积聚,可能造成喷炉事故。SiO2含量高,炉料配铁量增加,使炉温降低,影响硅铁沉降。如果加铁不足,还原后的硅铁比重小和感磁性弱,造成部分硅铁颗粒分散于刚玉结晶中。上述两种情况所得到的刚玉,均能产生铁斑,降低产品质量。
氧化铁(Fe2O3):Fe2O3能和还原出的硅与钛结成铁合金沉到炉底,使刚玉与硅铁杂质分离,同时硅与钛还原更容易进行。如果铁的含量低,在生产过程中可加铁屑。当铁的含量超过一定限度时,还原氧化铁将增加电耗。
氧化钛(TiO2):产品中含少量TiO2可增加磨琢性能,但TiO2超过一定数量将增加刚玉的脆性。
氧化钙(CaO):产品中含少量CaO将增加刚玉脆性,当w>(CaO)>%~%时,将会降低刚玉的磨琢性能。
氧化镁(MgO):产品中含w>(MgO)为1%,将降低刚玉磨琢性能10 %,增加刚玉脆性15 %。
矿石中杂质在生产高铝水泥中的作用和要求
氧化硅(SiO2):烧结时SiO2与石灰及氧化铝作用生成铝硅酸二钙(2CaO·Al2O3·SiO2),它为不活泼的稳定体,消耗Al2O3,造成水泥质量降低。
氧化铁(Fe2O3):Fe2O3与配料中石灰作用,生成CaO·Fe2O3,凝固很慢,使水泥早期强度降低。
氧化钛(TiO2):水泥中有适量的TiO2可以提高水泥早期强度。但是过量的TiO2在水泥凝固中有使水泥变得不稳定的作用。铝土矿中w(TiO2)一般要求小于4%。
氧化镁(MgO)、氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O):在烧结过程中,MgO与Al2O3作用生成惰性的尖晶石,造成Al2O3损失。Na2O、K2O在烧结过程中与Al2O3作用生成Na2O·Al2O3及K2O·Al2O3,对水泥起腐蚀作用,降低水泥强度。一般要求w(MgO)<1%,w(K2O+Na2O)<%。
矿石作为高铝耐火粘土利用时的质量要求,按DZ/T 0206—2002《高岭土、膨润土、耐火粘土类矿产地质勘查规范》执行。
工业应用对菱镁矿矿石的质量要求
用菱镁矿生产金属镁主要采用氯化镁熔盐电解法,但制取无水氯化镁的方法有多种,我国目前是采用菱镁矿颗粒料直接氯化生产氯化镁,然后在温度约700℃左右时将熔融的氯化镁进行电解,即得到粗镁。在制取氯化镁时,钙、硅、铝和铁的氧化物均为有害杂质。这些杂质(钙、铝、铁氧化物)大部分生成氯盐,不但多消耗氯气,而且增加了环保治理设施;而二氧化硅除部分生成氯盐外,其余均以固态物质留于炉内。由于炉内杂质不断积累改变炉况,使生产不能正常进行,从而缩短了炉运行周期,增加清渣工作量。所以要求冶镁菱镁矿矿石中的钙、硅、铝、铁的含量要低。
十一、铝土矿用作电熔刚玉和高铝水泥原料时的质量要求—企业标准
表 铝土矿用作电熔刚玉原料时的质量要求
项 目
第二砂轮厂
第四砂轮厂
w(A1203) %
≥85
≥80
w(Fe203) %
<5
<6
w(SiO2) %
<
w(TiO2) %
~
<
w(CaO) %
<
w(CaO+MgO) %
<
w(烧失量) %
<
<1
铝硅比值(A/S)
≥15
≥12
进厂块度 mm
<250
20~300
烧失率 %
<4
注1:一水硬铝石型铝土矿。
注2:熟料。
注3:供矿品位。
表 铝土矿用作高铝水泥原料时的质量要求
项 目
郑州水泥厂
浙江萧山炼铁厂
w(A12O3) %
>72
>70
w(SiO2) %
<6
<6
w(Fe2O3) %
<2
<
w(TiO2) %
<4
铝硅比值(A/S)
>7
>7
注l:一水硬铝石型铝土矿。
注2:生料。
注3:供矿品位。
铜、铅、锌、银、镍、钼矿
一、铜、铅、锌、银、镍、钼矿主要矿物表
表1 铜、铅、锌、银、镍、钼矿主要矿物表
矿物名称
英文名称
化学分子式
金属质量分数 (%)
主
要
铜
矿
物
自然铜
Native Copper
Cu
(Cu)约100
黄铜矿
Chalcopyrite
Cu Fe S2
斑铜矿
Bornite
Cu5 Fe S4
辉铜矿
Chalcocite
Cu2 S
铜蓝
Covellite
Cu S
方黄铜矿
Cubanite
Cu Fe2 S3
锑黝铜矿
Tetrachedrite
Cu12 Sb4 S13
砷黝铜矿
Tennantite
Cu12 As4 S13
硫砷铜矿
Enargite
Cu3 As S4
赤铜矿
Cuprite
Cu2O
黑铜矿
Tenorite
CuO
孔雀石
Malachite
Cu2 [ CO3 ](OH)2
CuO:
蓝铜矿
Azurite
Cu3 [ CO3 ] 2(OH)2
CuO:
硅孔雀石
Chrysocolla
(Cu, AI)2 H2 Si2O3 (OH)4·nH2O
CuO:
水胆矾
Brochantite
Cu4 [ SO4 ](OH)6
CuO:
胆矾
Chalcanthite
Cu(SO4)·5H2O
CuO:
氯铜矿
Atacamite
Cu2 (OH)3 CI
主
要
铅
矿
物
方铅矿
Galena
Pb S
(Pb)
硫锑铅矿
Boulangerite
Pb5 Sb4 S11
脆硫锑铅矿
Jamesonite
Pb4 Fe Sb6 S14
车轮矿
Bournonite
Cu Pb Sb S3
白铅矿
Cerussite
Pb [ CO3 ]
PbO:
铅矾
Anglesite
Pb [ SO4 ]
PbO:
铬铅矿
Crocoite
Pb [ CrO4 ]
PbO:
磷氯铅矿
Pyromorphite
Pb5 [ PO4 ]3CI
PbO:
砷铅矿
Mimetite
Pb5 [ AsO4 ]3CI
PbO:
钼铅矿
Wulfenite
Pb [ MoO4 ]
PbO:
钒铅矿
Vanadinite
Pb5 [ VO4 ]3CI
PbO:
主
要
锌矿物
闪锌矿
Sphalerite
ZnS
(Zn)
纤锌矿
Wurtzite
ZnS
菱锌矿
Smithsonite
Zn [ CO2 ]
ZnO:
异极矿
Hemimorphite
Zn4 [ Si2O7 ](OH)2 ·H2O
ZnO:
硅锌矿
Willemite
Zn2 [ SiO4 ]
ZnO:
水锌矿
Hydrozincite
Zn5 [ CO3 ]2·(OH)6
ZnO:
红锌矿
Zincite
ZnO
表(续)
矿物名称
英文名称
化学分子式
金属质量分数(%)
主要镍矿物
镍黄铁矿
Pentlandite
(Fe,Ni)S8
(Ni)(当Fe:Ni=1:1时)
紫硫镍(铁)矿
Violarite
FeNi2S4
针镍矿
Millerite
NiS
硫镍矿
Polydymite
Ni3S4
方硫镍矿
Vaesite
NiS2
红砷镍矿
Niccolite
NiAs
砷镍矿
Maucherite
Ni3 As2至Ni11 As8
(~)
辉砷镍矿
Gersdorffite
Ni As S
绿镍矿
Bunsenite
NiO
镍绿泥石
Nepouite
Ni6 [Si4O10](OH)8
绿高岭石
Nontronite
Nax(H2O)4{Fe2 [AIXSi4-XO10](OH)2}
暗镍蛇纹石
Garnierite
(Mg, Ni)6 [ Si4O10 ](OH)8
镍磁铁矿
Trevorite
Ni Fe2O4
镍矿
Retgersite
Ni [SO4] ·6H2O
碧矾
Morenosite
Ni [SO4] ·7H2O
翠镍矿
Zaratite
NiCO3 ·2Ni(OH)2 ·4H2O
主要银矿物
自然银
Native Silver
Ag
(Ag)100
银金矿
Electrum
(Ag、Au)
>50
锑银矿
Dyscrasite
Ag3 Sb
辉银矿
Argentite
Ag2 S
螺硫银矿
Acanthite
Ag2 S
深红银矿
Pyrargyrite
Ag3 Sb S3
淡红银矿
Proustite
Ag3As S3
脆银矿
Stephanite
Ag5 Sb S4
辉锑银矿
Miargyrite
Ag Sb S2
辉硒银矿
Aguilarite
Ag4 Se S
硫银锗矿
Argyrodite
Ag4 Ge S6
硫锑铜银矿
Polybasite
(Ag, Cu)16 Sb2 S11
硫铜银矿
Stromeyerite
Ag Cu S
硫银锡矿
Canfieldite
Ag8 Sn S6
辉锑铅银矿
Diaphorite
Pb2 Ag3 Sb3 S8/Ag3 Pb2 Sb3 S8
黝锑银矿
Freibergite
(Ag, Cu)12 Sb4 S13
碲银矿
Hesibergite
Ag2 Te
碲银钯矿
Telargpalite
(Pd, Ag)4+χ Te
~
硒银矿
Naumannite
Ag2 Se
氯角银矿
Chlorargyrite
Ag CI
溴角银矿
Bromargyrite
Ag Br
黄碘银矿
Miersite
Ag I
表 (续)
矿物名称
英文名称
化学分子式
金属质量分数(%)
主要钼矿物
辉钼矿
Molybdenite
MoS2
(Mo)
硒钼矿
Drysdallite
Mo Se2
胶硫钼矿
Jordisite
MoS2
铁辉钼矿
Femolite
FeMo5S11
硫钼铜矿
Castaingite
Cu Mo2 S5
钼华
Molybdite
MoO3
钼钨钙矿
Powellite
Ca [ MoO4 ]
MoO3:
钼白钨矿
Seyrigite
Ca(W,Mo)O4
钼铅矿
Wulfenite
Pb [ MoO4 ]
MoO3:
钒钼铅矿
Eosite
Pb(Mo,V)O4
钨钼铅矿
Chillagite
Pb(Mo,W)O4
水钼铁矿
Ferrimolybdite
Fe2(H2O)8 [ MoO4 ]3(?)
钼秘矿
Koechlinite
Bi2 MoO6
MoO3:
钼铜矿
Lindgrenite
Cu3 [ MoO4 ]2(OH)2
MoO3:
铀钼矿
Sedovite
U [ MoO4 ]2
黄钼铀矿
Iriginite
U(H2O3)[ MoO4 ]2(OH)2
MoO3:
紫钼铀矿
Mourite
UO2·5MoO3·5H2O(?)
MoO3:
斜水钼铀矿
Umohoite
UMoO6(H2O)2·2H2O
水钙钼铀矿
Calcurmolite
Ca(UO2)3(MoO4)3(OH)2·8H2O
镁钼铀钼矿
Cousinite
Mg(UO2)2 [ MoO4 ]2(OH)2·5H2O
磷钙铁钼矿
Melkovite
H6CaFe [ PO4 ][ MoO4 ]4·6H2O
砷钼钙铁矿
Betpakdalite
CaFe2(H2O)10 [ As2MO5O14 ]
MoO3:
砷钼铁钠石
Sodiumbetpakdalite
(Na,Ca)3Fe2(AsO4)(MoO4)6·15H2O
黄氮汞矿
Mosesite
Hg2N(SO4,MoO4,CI)·H2O
黑钼钴矿
Pateraite
CoMoO4(?)
二、铜、铅、锌、银、镍、钼矿床主要工业类型
表 铜矿床主要工业类型简表
矿床
工业
类型
成矿地质特征
常见金属矿物
矿体形状
规模及品位
(质量分数)
伴生组分
矿床实例
斑岩
铜矿
产生在各种斑岩(花岗闪长斑岩、二长斑岩、闪长斑岩、斜长花岗斑岩等)岩体及其周围岩层中
以黄铜矿为主,少量辉铜矿、斑铜矿、黄铁矿、辉钼矿等
层状、似层状、空心筒状、巨大透镜体等
中、大型至巨大型,品位一般偏低
钼、硫、金、银、铼、铅、锌、钴等
江西德兴富家坞铜厂,西藏玉龙,黑龙江多宝山,山西铜矿峪,内蒙古乌奴格吐等
矽卡岩
型铜矿
沿中酸性侵入岩碳酸盐类岩石接触带的内外或离开岩体沿围岩的岩层产出
以黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿为主,少量辉钼矿、辉铜矿、方铅矿、闪锌矿、白钨矿、锡石等
以似层状、透镜状、扁豆状为主,还有囊状、筒状、脉状等
大、中、小型均有,品位一般>1%
铁、硫、钨、钼、铅、锌、锡、铍、镓、铟、锗、镉、金、银、硒、碲、铊、铼、钒、铂族
安徽铜官山,湖北铜录山,江西永平、城门山,辽宁华铜,黑龙江弓棚子,河北寿王坟
变质岩
层状铜矿
在变质岩(白云岩、大理岩、片岩、片麻岩等)中沿层产出
以黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿为主,少量辉铜矿、辉砷钴矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、磁铁矿等
层状、似层状、透镜状、扁豆状
大、中型为主,品位一般大于l%
硫、铅、锌、砷、钼、镍、钴、金、银、硒、铋、铂族
云南东川汤丹、易门狮山、三家厂,山西中条胡家峪,辽宁红透山
超基性
岩铜镍矿
产于超基性岩(纯橄榄岩、辉橄岩、橄辉岩等)岩体的中、下部或分布在脉状岩体中
黄铜矿、方黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、紫硫镍铁矿等
似层状,不连续大透镜状、大脉状
大、中、小型均有,品位一般小于1%
铂族、钴、金、银、硒、碲等
甘肃金川,吉林磐石红旗岭,四川力马河,云南金平,新疆喀拉通克、黄山
砂岩
铜矿
在红色砂岩中的灰至灰绿色砂岩(浅色砂岩)中沿层产出
以辉铜矿为主,少量斑铜矿、黄铜矿、自然铜、黄铁矿、方铅矿等
似层状、扁豆状、透镜状
中、小型
主,品位大部分大于1%
硫、铅、银、钼、钨等
云南大姚六苴、郝家河,湖南车江,四川大铜厂
火山岩
黄铁矿
型铜矿
产于变质火山岩(石英角斑岩、细碧岩等)中
以黄铜矿、黄铁矿为主,其次辉铜矿、黝铜矿、铜蓝、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、磁铁矿等
透镜状、大小不等的扁豆状、层状等
大、中、小型均有,品位一般1%左右
硫、铅、锌、钼、金、银、砷、硒、碲、铟、镉、铊、镓、铋、汞等
甘肃白银厂,青海红沟,云南大红山,河南刘山岩
各种围
岩中的
脉状铜矿
产于各种岩石(侵入岩、喷出岩、变质岩、沉积岩)的断裂带中,倾斜常陡
以黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿为主,其次有辉钼矿、闪锌矿、方铅矿、黝铜矿等
板状、脉状、复脉带
中、小型,品位一般大于1%
硫、铅、锌、金、银、钨、钼、钴等
安徽穿山洞、铜牛井,江苏铜井,湖北石花街,吉林二道
羊岔
表 铅、锌矿床主要工业类型简表
矿床工业类型
成矿地质特征
常见金属矿物
矿体形状
规模及品位
(质量分数)
伴生组分
矿床实例
碳酸盐岩型铅锌矿
产于大理岩、白云岩、石灰岩、不纯灰岩中,大致沿层产出
方铅矿、闪锌矿、黄铁矿,次为黄铜矿、辉锑矿、辰砂、淡红银矿、菱铁矿等
层状、似层状、透镜状、囊状、巢状、脉状、瓜藤状等
大、中、小型均有,品位较富,一般ω(Pb+Zn)>8 %
银、金、铜、硫、锑、镓、铟、锗、镉等
广东凡口,云南会泽矿山厂、七零厂,辽宁柴河,江苏栖霞山,贵州杉树林,辽宁青城子
泥岩—细碎屑岩型铅锌矿
在泥岩、粉砂岩、含碳酸盐质岩石中大致沿层产出
以黄铁矿、方铅矿、闪锌矿为主,次为黄铜矿、黝铜矿、磁黄铁矿、毒砂、斜方硫锑铅矿及一些含银矿物
层状、似层状、透镜状等
大、中型为主,品位较富,ω(Pb+Zn)>7 %
银、金、铜、硫、镓、铟、锗、镉等
内蒙古东升庙,甘肃厂坝、李家沟,陕西铅洞山、银洞梁,河北高板河,浙江乌岙,广西泗顶厂
矽卡岩型 铅
锌 矿
沿花岗岩类侵入体与碳酸盐岩接触带的内外或离开岩体沿围岩岩层产出
以黄铁矿、方铅矿、闪锌矿为主,次为黄铜矿、磁铁矿、黑钨矿、白钨矿、锡石、磁黄铁矿及其他一些银矿物
透镜状、扁豆状、囊状、似层状等
以中、小型为主,品位较富
金、银、铜、硫、锡、钨、镓、铟、铊、镉、锗等
湖南水口山、黄沙坪,辽宁桓仁,广西拉么
海相火山岩型铅锌矿
产于凝灰岩、熔岩、潜火山岩及与碎屑岩的互层带中,沿层产出
以方铅矿、闪锌矿为主,次为黄铁矿、黄铜矿、黝铜矿、磁黄铁矿及一些含银矿物
层状、似层状、透镜状、扁豆状
以大、中型为主,品位中等偏富
常与金、银、铜共、伴生,伴生还有:硫、镉、锗、镓、铟、锡等
甘肃白银厂小铁山,青海锡铁山,新疆可可塔勒,四川白玉呷村
砂、砾岩型铅锌矿
产于红层中之浅色砂岩、砂砾岩、灰质角砾岩中,基本沿层产出
主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿、微量黄铜矿、磁黄铁矿、赤铁矿、硫镉矿等
层状、似层状、巨大透镜状、扁豆状
大中型为主,直至超大型,品位偏富,ω(Pb+Zn)>7 %
硫、银、镉、铊、钼、锗、钴、锑、铋等
云南兰坪金顶
各种围岩中的脉状铅锌(银)矿
产于各种岩(侵入岩、火山岩、变质岩、沉积岩)的断裂带的充填交代脉状矿床
主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿、次为黄铜矿、磁黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、辉银矿、银金矿、自然银、硫锑银矿等
脉状、复脉状、扁豆状、透镜状
大、中、小型均有,品位较富,ω(Pb+Zn)>9%
银、金、铜、硫、锡、镉、锗、铟、锑、铋等
河北蔡家营,内蒙古甲乌拉,湖南桃林,云南白秧坪
表 银矿床主要工业类型简表
矿床工业
类型
成矿地质特征
常见金属矿物
矿体形状
规模及品位(质量分数)
伴生组分
矿床实例
碳酸盐岩型银(铅锌)矿
产于大理岩、白云岩、灰岩、不纯灰岩、白云质灰岩中,大致沿层产出
方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、自然银、辉银矿、银黝铜矿、黑硫银锡矿、脆银矿等
层状、似层状、透镜状、脉状、囊状等
大、中、小型均有,品位贫富兼有
铅、锌、铜、硫、镓、铟、锗、镉、锑等
广东凡口,辽宁八家子
泥岩一
碎屑岩
型银矿
产于含炭质黑色页岩、泥岩夹薄层泥灰岩、白云岩之岩层中,大致沿层产出
黄铁矿、辉硒银矿、硒银矿、硫银锗矿、辉银矿、自然银、辉锑矿
层状、似层状、脉状、透镜状、扁豆状
大、中、小型均有,品位贫一中等
锑、钒、硒、锗、金、铂族
湖北白果园,广东梅县嵩溪
海相火山岩、火山一沉积岩型银矿
产于凝灰岩、熔岩及与碎屑岩互层带中,基本上沿层产出
黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉银矿、螺硫银矿、辉铜银矿、金银矿、自然银等
层状、似层状、透镜状、扁豆状
大、中、小型均有,品位较富
铜、铅、锌、金、硫、锑、锗、镓、铟、锡等
甘肃小铁山,青海锡铁山,四川白玉呷村
千枚岩
片岩型
银矿
产于炭质绢云石英片岩、含炭绢云千枚岩、绢云石英片岩中,沿层或层间破碎带产出
方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、辉银矿、自然银、螺硫银矿、银铜矿、硫锑铜银矿
层状、似层状、透镜状、扁豆状
大、中型为主,品位较富
铅、锌、铜、硫、镉、金
河南破山,陕西银洞子,辽宁高家堡子
陆相火山、次
火山岩
型银矿
产于火山岩或次火山岩中的断裂、裂隙带或斑岩体接触带外侧围岩中
黄铁矿、辉银矿、螺硫银矿、深红银矿、淡红银矿、硫锑银矿、硫铋银矿、金银矿、自然银、角银矿,次为方铅矿,闪锌矿等
脉状、不规则似层状、透镜状等
大、中、小型均有,品位贫一富均有
铅、锌、锑、砷、汞、铋、碲、硒、金等
内蒙古额仁陶勒盖、查干布拉根,浙江大岭口,江西银露岭、鲍家
脉状银矿(与铅锌矿工业类型相同)
产于各种围岩构造破碎带中的脉状银(铅锌)矿
黄铁矿、辉银矿、自然银、硫铜银矿、硫锑铜银矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁铁矿、赤铁矿、菱锰矿等
脉状、复脉状、不规则似层状、透镜状
大、中、小型均有,品位较富
金、铜、铅、锌、锡、锑、镉、铟、锗、硒等
内蒙古赤峰官地,江西虎家尖,安徽鸡冠石,湖南桃林
表 镍矿床主要工业类型简表
矿床工
业类型
成矿地质特征
常见金属矿物
矿体形状
规模及品位
(质量分数)
伴生组分
矿床实例
超基性
岩铜
镍矿
产于超基性岩(纯橄榄岩、辉橄岩、橄辉岩等)岩体的中、下部或分布在脉状岩体中
镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、黄铜矿、方黄铜矿、磁黄铁矿等
似层状,不连续大透镜状、大脉状
大、中、小型均有,品位一般小于1%
铂族、钴、金、银、硒、碲等
甘肃金川,吉林红旗岭,四川力马河,新疆喀拉通克
热液脉
状硫化
镍一砷
化镍矿
矿体产于中酸性岩体裂隙及与围岩—砂岩、页、灰岩、变质凝灰岩等的接触带
常见红砷镍矿、砷镍矿、辉砷镍矿、砷钴矿、黄铜矿、黄镍矿、针镍矿、闪锌矿、方铅矿、白铁矿、自然金、沥青铀矿等
脉状、网脉状、似层状、透镜状、管状产出
中、小型,品位不稳定, 由% ~10%不等
铜、银、砷、铋、钴、锑等
辽宁柜子哈达、万宝钵
沉积型
硫化
镍矿
分布于黑色页岩中(Є1等),沿层产出
黄铁矿、钼集合体、二硫镍矿、硫铁镍矿、辉砷镍矿、紫硫镍(铁)矿、褐铁矿、赤铁矿等
层状、透镜状、扁豆状
中、小型,品位% ~%
钼、钻、钒、铀、铂族、银、金等
湖南大浒镍矿
风化壳型镍矿(硅酸盐型)
产于超基性岩风化残坡积层中
锌高岭石、镍绿泥石、暗镍蛇纹石、蒙脱石及铁锰的氧化物和氢氧化物
层状、似层状、巢状
大、中、小型均有,品位较低, % ~ 2%
钴、铁等
云南墨江(硅酸镍型)
表 钼矿床主要工业类型简表
矿床工业类型
成矿地质特征
常见金属矿物
矿体形状
规模及品位
(质量分数)
伴生组分
矿床实例
斑岩型钼矿
产于花岗岩及花岗斑岩体内部及其周围岩石中,矿化与硅化、钾化关系密切
以 以黄铁矿、辉钼矿、黄铜矿为主
层状、似层状、筒状、巨大透
镜状
中、大型至巨大型,品位偏低
铜、钨、金、银、铼、铅、锌、钻、硫
陕西金堆城,吉林大黑山,山西繁峙后峪
矽卡岩型钼矿
产于花岗岩类岩体与碳酸盐围岩接触带,以及外接触带沿层发育
以黄铁矿、辉钼矿为主,次为黄铜矿、磁黄铁矿、黑钨矿、白钨矿、方铅矿、闪锌矿
透镜状、扁豆状、似层状、囊状、筒状、脉状等
大、中、小型均有,品位较富
铜、钨、铅、锌、金、铼、硫
辽宁杨家杖子,黑龙江五道岭,江苏句容铜山,湖南柿竹园
脉型
钼矿
产于各种岩石(侵、入岩、喷出岩、变质岩、沉积岩)的断裂带中,倾斜常陡
以黄铁矿、辉钼矿为主,次为黄铜矿、磁黄铁矿、黑钨矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿
脉状、复脉状、扁豆状
中、小型常见,品位中等
铜、钨、铅、铼、硫、金、银
浙江青田石坪川,安徽太平萌坑、铜牛井,广东五华白石嶂,陕西大石沟
沉积型钼矿床
砂岩型分为两种:①钼铜矿床;②钼铀矿床,黑色页岩型,类似沉积型镍矿
辉铜矿、黄铁矿、辉铜矿及含铀钼矿物、镍的硫化物等
层状、似层状、透镜状、扁豆状
中、小型,品位偏低
铜、铀、镍、钒、铅、锌、钴、锗、硒
云南广通麂子湾,贵州兴义大际山
三、铜、铅、锌、银、镍、钼矿床勘查类型条件及工程间距参考
矿产勘查类型的划分,应依据矿体规模、主要矿体形态及内部结构、矿床构造影响程度、主矿体厚度稳定程度和有用组分分布均匀程度等五个主要地质因素来确定。为了量化这些因素的影响大小,提出类型系数的概念,每个因素都赋予一定的值,每个矿床相对应的上述五个地质因素类型系数值之和就可以确定是何种勘查类型。在影响勘查类型的五个因素中,主矿体之规模大小比较重要,所赋予的类型系数值要大些,约占30%;构造对矿体形状的影响与矿体规模有间接联系,所赋予的值要小些,约占10%;其他三个因素各占20%。
矿体规模
分为大、中、小型三类,其具体划分及类型系数如表。
矿体形态复杂程度
分为三类:
a) 简单:类型系数。矿体形态为层状、似层状、大透镜状、大脉状、长柱状及筒状,内部无夹石或很少夹石,基本无分枝复合或分枝复合有规律;
b) 中等:复杂程度属中等,类型系数。矿体形态为似层状、透镜状、脉状、柱状,内部有夹石,有分枝复合;
c)杂:类型系数。矿体形态主要为不规整的脉状、复脉状、小透镜状、扁豆状、豆荚状、囊状、鞍状、钩状、小筒柱状,内部夹石多,分枝复合多且无规律。
构造影响程度
分为三种:
a) 小型:类型系数。矿体基本无断层破坏或岩脉穿插,构造对矿体形状影响很小;
b) 中型:类型系数。有断层破坏或岩脉穿插,构造对矿体形状影响明显;
c)大型:类型系数。有多条断层破坏或岩脉穿插,对矿体错动距离大,严重影响矿体形态。
表 矿体规模划分及类型系数表
矿体规模
类型系数
矿产种类
长度 m
延深或宽 m
大 型
Cu Mo
>l 000
>500
Pb Zn
>800
>500
Ag
>300
Ni
>400
中 型
(~)
Cu Mo
300~l 000
300~500
Pb Zn
300~800
200~500
Ag
150~300
Ni
200~400
小 型
(~)
Cu Mo
<300
<300
Pb Zn
<200
Ag
<150
Ni
<200
注:由于矿体规模对类型及工程间距的影响较大,其类型系数的赋值问题,补充说明如下:小型矿体(<300 m)和中型矿体(300 m~l 000 m)按长度不同应有不同的值,小型矿体<150 m赋值、150 m~200 m赋值、>200 m赋值;中型矿体300 m赋值、400 m~500 m为、>500 m为。
矿体厚度稳定程度
大致分为稳定,较稳定和不稳定三种。各矿种不同稳定程度的厚度变化系数及类型系数见表。
表 矿体厚度稳定程度及类型系数表
矿 产 种 类
稳 定 程 度
厚度变化系数 %
类 型 系 数
铜
稳定
<60
较稳定
60~130
不稳定
>130
铅锌
稳定
<50
较稳定
50~100
不稳定
>100
银
稳定
<80
较稳定
80~130
不稳定
>130
镍
稳定
<50
较稳定
50~100
不稳定
>100
钼
稳定
>60
较稳定
60~100
不稳定
>100
有用组分分布均匀程度
可根据主元素品位变化系数划分为均匀、较均匀,不均匀三种。各矿种有用组分均匀程度具体划分及相应的类型系数值见表。
表 有用组分分布均匀程度及类型系数表
矿 产 种 类
稳 定 程 度
品位变化系数 %
类 型 系 数
铜
均匀
<60
较均匀
60~150
不均匀
>150
铅锌
均匀
<80
较均匀
80~180
不均匀
>180
银
均匀
<100
较均匀
100~160
不均匀
>160
镍
均匀
<50
较均匀
50~100
不均匀
>100
钼
均匀
<80
较均匀
80~150
不均匀
>150
注:变化系数估算公式
式中:
V—矿体厚度或品位变化系数;
σ—单工程厚度或单样品位统计的均方差;
—单工程厚度或单样品位统计的算术平均值。
各勘查类型的工程间距
见表。
表 铜、铅、锌、银、镍钼矿床勘查类型工程间距参考表 单位:米
矿 种
矿床勘查类型
控制的勘查工程间距
沿 走 向
沿 倾 向
铜
Ⅰ
200~240
100~200
Ⅱ
120~160
100~120
Ⅲ
80~100
60~80
铅锌
Ⅰ
160~200
100~200
Ⅱ
80~100
60~100
Ⅲ
40~50
30~50
银
Ⅰ
100~120
80~100
Ⅱ
60~80
40~50
Ⅲ
40~50
40~50
镍
Ⅰ
160~200
100~160
Ⅱ
50~80
50~80
Ⅲ
40~50
40~50
钼
Ⅰ
120~200
100~200
Ⅱ
80~100
60~80
Ⅲ
40~50
40~60
注1:工程间距沿倾向钻孔指实际控制矿体的距离(斜距),坑道为中段高度。
注2:同一勘查类型中工程间距视矿床规模及复杂程度择优选用。
注3:当矿体沿倾向变化较走向稳定时,工程间距沿矿体走向可密于倾向。
注4:探明的矿产资源/储量,在Ⅲ类型矿床中(银矿包括Ⅱ、Ⅲ类型),因继续加密已达到矿山生产时采掘工程密度,故不再列出。
四、矿床勘查类型实例一览
表 矿床勘查类型实例一览表
矿 种
勘查类型
矿 床 实 例
铜矿
第Ⅰ勘查类型
江西德兴、永平,西藏玉龙
第Ⅱ勘查类型
江西银山九区,安徽安庆、花树坡
第Ⅲ勘查类型
安徽狮子山,辽宁华铜
铅锌矿
第Ⅰ勘查类型
云南金顶,湖南桃林
第Ⅱ勘查类型
甘肃小铁山,云南澜沧老厂,江西银山
第Ⅲ勘查类型
湖南水口山,辽宁关门山
银矿
第Ⅰ勘查类型
四川呷村,内蒙古甲乌拉,陕西银洞子
第Ⅱ勘查类型
浙江大岭口,江西银露岭,湖北银洞沟
第Ⅲ勘查类型
浙江罗山岭头,山东十里堡
镍矿
第Ⅰ勘查类型
甘肃白家嘴,吉林红旗岭7号岩体
第Ⅱ勘查类型
四川力马河
第Ⅲ勘查类型
云南白马寨
钼矿
第Ⅰ勘查类型
陕西金堆城,河南上房沟
第Ⅱ勘查类型
辽宁杨家杖子,黑龙江五道岭
第Ⅲ勘查类型
吉林石人沟,北京东三岔
五、矿体圈定和矿产资源/储量估算方法
矿体的圈定和连接
矿体的圈定和连接应在充分研究矿床地质特征、成矿控制因素的基础上,根据不同勘查阶段,按照参考工业指标,或严格按照审批下达的工业指标进行。
圈定矿体时,应在单工程中从等于或大于边界品位的样品圈起,将矿体中大于夹石剔除厚度的无矿样品作为夹石圈出。连续出现大于边界品位、小于最低工业品位的地段应作为低品位矿圈出。矿体的厚度小于最小可采厚度,但品位较高,其厚度与品位的乘积达到米百分值(米·克 / 吨值)指标时,可圈为矿体。
在圈定矿体时,如果矿体边部一侧或两侧为厚大且成片分布的低品位矿时,应单独圈出。在此种情况下,在单工程中圈定矿体时,边界附近允许将相当于夹石厚度的低品位矿圈入矿体。对夹在矿体中厚度不大,且分布零星难以分采的低品位矿,则无须单独圈出,而应圈入矿体中参与矿体厚度和平均品位估算。
在确定矿体边界的基础上,根据勘查工程的控制程度(即探明的、控制的、推断的和预测的)圈定并划分矿产资源/储量类型。再结合可行性或预可行性研究的结果,依据GB/T 17766—1999《固体矿产资源/储量分类》标准详细划分并圈定出各类型的资源量和储量。
矿体连接时,应先连地质现象,然后根据主要控矿地质特征连接矿体。矿体的连接一般采用直线,在充分掌握矿体的形态特征时,可用自然曲线连接,但工程间矿体的厚度不应大于相邻两工程实际最大见矿厚度。
矿体外推,在有充分依据的情况下,可科学地确定外推长度。当无规律可循时,按网度的二分之一尖推或四分之一平推。当矿体边部相邻工程中存在大于边界品位二分之一矿化时,可作三分之二尖推或三分之一平推。采用米·克/吨值圈定矿体时不得外推(以米·克/吨值圈定的薄脉型矿体除外)。深部矿体无限外推,应视矿体稳定程度和周围工程控制程度而定,最大外推距离不得超过勘查网度的工程间距。
矿产资源/储量估算方法
传统几何法
传统几何法的选择,主要依据矿体地质特征、勘查工程的布置方式和勘查手段而定。常用的方法有垂直剖面法、水平断面法、地质块段法等。
垂直剖面法是在勘探线矿产资源/储量估算剖面图上进行的,即在两勘探线间(或一勘探线的外推部分)按矿体、矿石类型和矿产资源/储量类别及地质上的对应关系来划分矿产资源/储量估算块段,其特点能较好地反映出矿床的地质特征、矿体在三维地质空间沿走向及倾向的变化规律。凡是用勘探网进行勘探的矿床都可以用这一方法来估算矿产资源/储量。
水平断面法和垂直剖面法类似,对于按一定的勘探工程间距,以穿脉、沿脉坑道及坑内水平钻孔为主勘探的矿床,一般采用水平断面法估算矿产资源/储量。
地质块段法通常在矿体垂直纵投影图或水平投影图上进行,当勘探工程分布不规则,或用垂直剖面法不能正确地反映剖面间矿体的体积变化时,或厚度、品位变化不大的层状或脉状矿体,一般可用地质块段法来估算矿产资源/储量。
地质统计学法及其他方法
常用的地质统计学法有:普通克里格法、协同克里格法、泛克里格法、随机克里格法、指示克里格法、宏观克里格法等。其他方法有:距离反比法、SD(标准偏差)法等。
用于估算矿产资源/储量的计算机软件必须是国家矿产资源和储量管理部门指定,或是工业部门长期应用,经过实践证实是可行的软件。目前,工业部门用得较多的国外矿产资源/储量估算软件有:DATAMINE、VOLCAN、MINTIC等,国内软件有DOS版本的矿产资源/储量估算及经济评价软件。
六、矿床工业指标制订的一般原则及参考指标
矿床工业指标制订的一般原则
矿床工业指标是正确估算和评价矿床的矿产资源/储量的标准和基础。其制订方法有价格法、方案法、类比法、地质统计学方法等。方案法虽然工作量大,但由于其可靠实用而常常被采用;地质统计学方法易于进行多方案比较,选择最佳方案。工业指标制订应结合预可行性或可行性研究进行。制订工业指标的时间应是在野外地质勘探工作基本结束、评价矿床所需的绝大部分原始数据、试验结果已经获得的条件下进行。
预查和普查阶段,评价矿床可使用一般工业指标;详查和勘探阶段,地质勘查部门以一般工业指标为基础,根据具体矿床地质特征确定三至四套试圈指标,以此分别进行矿体圈定和矿产资源/储量试算,形成包括各套方案试算结果、相应的图纸资料在内的工业指标建议书,并将建议书提交负责该项目可行性(预可行性)研究的工业部门或设计研究院。矿山设计研究部门在进行可行性或预可行性研究的同时,负责工业指标各试圈方案的比较工作(可行性研究委托书应包含此内容)。通过资源利用、矿体完整程度、矿床开发经济效益等方面的综合比较,择优确定工业指标方案,并编制工业指标推荐报告,上报有关主管部门批准后正式下达。
用地质统计学方法建立矿床模型、制订工业指标时,应给工业指标制订单位提供记录有钻孔、坑探、槽探测量信息、样品化验分析数据及有关原始资料的软盘或光盘。
制订多组分矿床的工业指标时,应以工业价值占重要地位的组分为主要研究对象,兼顾其他有用组分。对有价值的共生有用组分应同时制订并推荐圈定矿体、估算矿产资源/储量的工业指标。
对矿石中含有的伴生有用组分,应根据具体矿床的地质特征、矿石选(冶)试验结果来确定并推荐评价指标。有时尚需对有害组分的最大允许含量做出规定。
一般工业指标
铜矿床一般工业指标及伴生组分评价指标如下:
表 铜矿床工业指标一般要求
项 目
硫 化 矿 石
氧 化 矿 石
坑 采
露 采
边界品位(质量分数) %
~
最低工业品位(质量分数) %
~
矿床平均品位(质量分数) %
~
~
最小可采厚度 m
L~2
2~4
1
夹石剔除厚度 m
2~4
4~8
2
表 铜矿床伴生有用组分评价参考表
组 分
Pb
Zn
Mo
Co
W03
Sn
Ni
S
Bi
Au
Ag
Cd、Se、Te、Ga、Ge、Re、In、T1
质量分数 %
1
>
质量分g/t
1
铅锌矿床一般工业指标和伴生组分评价指标如下
表 铅锌矿床工业指标一般要求
项 目
硫 化 矿 石
混 合 矿
氧 化 矿 石
Pb
Zn
Pb
Zn
Pb
Zn
边界品位(质量分数) %
~
~1
~
~
~1
~2
最低工业品位(质量数) %
~1
l~2
1~
2~3
~2
3~6
矿床平均品位(质量分数) %
5~8
6~9
10~12
最小可采厚度 m
1~2
1~2
1~2
夹石剔除厚度 m
2~4
2~4
2~4
表 铅锌矿床伴生有用组分评价参考表
组 分
Cu
W03
Sn
Mo
Bi
S
Sb
CaF2
Au
Ag
质量分数 %
4
5
质量分数 g/t
2
组 分
As
Cd
Ⅰn
Ga
Ge
Se
Te
Tl
Hg
U
质量分数 %
质量分数 g/t
镍矿床一般工业指标和伴生组分评价指标如下:
表 镍矿床工业指标一般要求表
项 目
硫 化 镍 矿
氧化镍—硅酸镍矿
原生矿石
氧化矿石
坑 采
露 采
坑 采
露 采
边界品位(质量分数) %
~
~
最低工业品位(质量分数) %
~
~
1
1
l
矿床平均品位(质量分数) %
~2
~1
最小可采厚度 m
1
2
1
2
1
夹石易除厚度 m
≥2
≥3
≥2
≥3
l~2
表 镍矿床伴生有用组分评价参考表
元 素
Pt、Pd
Os、Ru、Rh、h
Au
Ag
Co
Se
Te
质量分数 g /t
~
质量分数 %
钼矿床一般工业指标和伴生组分评价指标如下:
表 钼矿床工业指标一般要求表
项 目
硫 化 矿 石
露 采
坑 采
边界品位(质量分数) %
~
最低工业品位(质量分数) %
~
矿床平均品位(质量分数) %
~
~
最小可采厚度 m
2~4
1~2
夹石剔除厚度 m
4~8
2~4
表 钼矿床半生有用组分评价参考表
组 分
WQ
Cu
Pb
Zn
Fc
S
Bi
Rc
质量分数 %
10
1
质量分数 g/t
10
银矿床一般工业指标和伴生组分评价指标如下:
表 银矿床工业指标一般要求表
项 目
指 标
边界品位(质量分数) g/t
40~50
最低工业品位(质量分数) g/t
80~100
矿床平均品位(质量分数) g/t
>150
最小可采厚度 m
~1
夹石剔除厚度 m
2~4
表 钼矿床半生有用组分评价参考表
元 素
Au
Pb
Zn
Cu
S
Cd
Mn
质量分数 %
2
4
质量分数 g/t
注:伴生有用组分评价参考指标表说明:
a) 矿石中伴生元素质量分数大于表中指标时,应研究回收利用途径;
b) 表中“S”质量分数指标系指黄铁矿中硫在矿石中的质量分数;
c) 伴生元素中的Cu、WO3、Pb、Zn、Sn、Mo、Fe、Bi、CaF2、Sb等主要是对能形成独立的有用矿物、通过选矿能选成单独精矿产品的,如:
——Pb、Zn、Cu主要指赋存于硫化矿物中者;
——WO3主要指赋存于白钨矿、黑钨矿中者;
——Sn主要指赋存于锡石中者;
——Mo主要指赋存于辉钼矿中者;
——CaF2主要指赋存于萤石中者;
——Sb主要指赋存于硫锑铅矿和脆硫锑铅矿中者;
—一Fe主要指赋存于磁铁矿中者;
——Bi主要指赋存于辉铋矿中者;
c) Ge、Ga、In、Se、Te、Cd等分散元素,经选矿一般富集在铜、铅、锌的精矿中,通过冶炼回收。
七、铜、铅、锌、银、镍、钼精矿质量标准
(铜、铅、锌精矿依据“有色金属工业标准计量质量研究所”1997年标准)
铜精矿质量标准
表 铜精矿质量标准
品 级
Cu质量分数不小于 %
杂质质量分数不大于 %
As
Pb+Zn
Mg
Bi
一级品
30
2
1
二级品
25
5
3
三级品
20
8
4
四级品
13
12
5
注:铜精矿中金、银、硫为有价元素,应报分析数据。
铅精矿质量标准
表 铅精矿质量标准
品 级
Pb质量分数不小于%
杂质质量分数不大于 %
Cu
Zn
As
MgO
A12O3
一级品
70
4
二级品
65
5
三级品
55
6
四级品
45
7
注:a) 铅精矿中金、银为有价元素,应报出分析数据;
b) 其他类型铅精矿的杂质要求,由供需双方商定。
锌精矿质量标准
表 锌精矿质量标准
品 级
Zn质量分数不小于 %
杂质质量分数不大于 %
Cu
Pb
Fc
As
SiO2
一级品
55
6
二级品
50
8
三级品
45
12
四级品
40
14
注:a) 锌精矿中银、硫为有价元素,应报分析数据;
b) 锌精矿中镉、氟质量分数应分别不大于 %,锑质量分数应不大于 %,锡质量分数应不大于%,镍和锗质量分数要求,由供需双方商定。
c) 四级品铁闪锌矿含铁允许量不大于18%。
银精矿质量标准
银精矿质量标准尚未颁布,目前按原中国有色金属工业总公司(1988)中色财字第0596号文:“暂定银大于3 000 g/t的精矿为银精矿,含银1 000 g/t~300 g/t的铜、铅精矿为银铜、银铅混合精矿”的规定执行。
镍精矿质量标准
表 镍精矿质量标准(YB 724—82) 以干矿品位计算
品 级
Ni质量分数不小于 %
杂质质量分数不大于 %
特级品
8
MgO 6
一
6
二
7
6
三
四
6
9
五
六
5
12
七
八
4
15
九
十
3
20
注:镍精矿中钴、铂为有价元素,应报出分析数据。
钼精矿质量标准
表 钼精矿质量标准(GB 3200—89) 以干矿品位计算
牌 号
Mo质量分数
不小于 %
杂质质量分数不大于 %
Si02
As
Sn
P
Cu
Pb
CaO
WO3
Bi
Km053—A
53
Km053—B
53
Km051—A
51
Km051—B
5l
Km049—A
49
Km049—B
49
Km047—A
47
Km047—B
47
Km045—A
45
Km045—B
45
注: a) 牌号中的A表示单一钼矿浮选产品;B表示多金属矿综合回收浮选产品;
b) 钾、钠的质量分数,报分析数据,不作质量分数考核指标;如需方对牌号中未规定的三氧化钨和铋的质量分数有要求,可由供需双方商定;
c) 经供需双方协议,可调整表中个别指标;
d) 钼精矿中铼为有价元素,供方应报出分析数据,是否计价,供需双方协议。
金 矿
一、 岩金矿床规模划分标准表
表1 岩金矿床规模划分标准表
矿床规模
探求的资源/储量数(kg)
备 注
大 型
>20 000
中 型
5 000~20 000
小 型
<5 000
二、矿床勘查类型有关参数
表 矿体规模表
规模等级
矿体走向长度 m
矿体深度(或宽度) m
大 型
>500
>500
中 型
200~500
200~500
小 型
<200
<200
表 矿体形态变化程度表
矿体形态复杂程度
矿体形态变化特征
简 单
层状—似层状、板状—似板状、大脉体、大透镜体,形态规则或较规则,矿体连续,产状变化简单
中 等
不规则大透镜体或大脉状体、矿柱、矿囊,矿体基本连续,有分枝复合,产状变化中等
复 杂
不规则的透镜体及小透镜体、脉状体及小脉状体、小矿柱、小矿囊,矿体呈间断性状态。产状变化复杂
表 厚度稳定程度表
厚度稳定程度
矿体厚度变化系数 %
稳 定
<80
较稳定
80~130
不稳定
>130
表 构造、脉岩影响程度表
影响程度
表 现 特 点
小
矿体基本无断层错动或脉岩穿插,构造对矿体影响小或无
中 等
矿体被断层错动或被脉岩穿插,构造、脉岩对矿体形态有较明显影响,但破坏不大
大
矿体被断层错断,脉岩穿插较多或甚多,错断距离较大,严重影响矿体形态,破坏大
表 有用组分分布均匀程度表
分布均匀程度
矿体品位变化系数 %
均 匀
<100
较 均 匀
100~160
不 均 匀
>160
三、金矿床勘查工程间距
表 勘查工程间距表
勘 查
类 型
控制的资源/储量
坑 探
钻 探
段 高 个
穿 脉 m
走 向 m
倾 斜 m
Ⅰ
(二)
40~80
80~160
80~160
Ⅱ
(一)~(二)
20~40
40~80
40~80
Ⅲ
20~40
20~40
注1:(一)和(二)分别指相当于一、二个中段段高。当矿体陡倾时,一般坑道段高为30 m~40 m,缓倾斜时一般沿矿体倾斜40 m~60 m。
注2:钻探的倾斜距离一般指沿矿体倾斜的实际距离。
注3:探求探明的资源/储量的钻孔间距,可以在控制的资源/储量的钻孔间距的基础上,缩小至原间距的1/2、1/4、……余类推。
注4:对第Ⅲ类型矿床,如果用上表的工程间距,无法探求相应控制程度要求的矿产资源/储量时,则只能边探边采,不宜进行勘探工作。
注5:当矿体在走向或倾斜上的变化程度不同时,工程间距应做与矿体变化相应的调整。
四、岩金矿及其伴生组分工业指标参考
表 岩金矿工业指标参考
项 目
指 标
边界品位(质量分数)
(1×10-6)~(2×10—6),堆浸氧化矿石为(×10-6)~(1×10-6)
最低工业品位(质量分数)
(×10-6)~(×10-6)
矿床平均品位(质量分数)
(×10-6)~(×10-6)
最低可采厚度
m~ m,陡倾斜者为下限,缓倾斜至水平者为上限
夹石剔除厚度
2 m~4 m,地下开采者为下限,露天开采者为上限
无矿段剔除标准
对应工程10 m~15 m 不对应工程20 m~30 m
表 岩金矿共生(铜、铅、锌)矿产工业指标一般要求表
项 目
硫 化 矿 石
氧 化 矿 石
Cu(铜)
Pb(铅)
Zn(锌)
Cu(铜)
Pb(铅)
Zn(锌)
边界品位(WB) %
~
~
~1
~1
~2
最低工业品(WB) %
~
~1
1~2
~2
3~6
矿床平均品位(WB) %
~l
6
6
10~12
10~12
最小可采厚度 m
1~2
1~2
1~2
1
1~2
1~2
夹石剔除厚度 m
2~4
2~4
2~4
2
2~4
2~4
表 岩金矿伴生组分评价参考表
元 素
铜
铅
锌
三氧化钨
锑
钼
Cu
Pb
Zn
WO3
Sb
Mo
质量分数
%
%
%
%
%
%
元 素
砷
碳
硫
钴
银
As
C
S
Co
Ag
质量分数
%
2%
%
2(g/t)
五、岩金矿矿物
表 岩金矿矿物表
矿 物 名 称
化学分子式
金的质量分数 %
备 注
一、自然元素、天然合金和金属硫化物
1.自然金Gold
Au
>80
常与银、铂、钯、铑、铜、铋等成合金
2.银金矿Electrum
(Au,Ag)
80~50
3.黑铋金矿Maldonite
Au2Bi
4.斜方铜金矿Auricupride
Cu3Au
5.围山矿Weishanite
(Au,Ag)3,Hg2
1983年4月国际矿物
学会正式承认
二、硫化物
6.硫金银矿Uytenbogaardtite
Ag3AuS2
三、碲化物
7.碲金矿Calaverite
AuTe2
有时含少量银
8.斜方碲金矿Krennerite
AuTe2
9.亮碲金矿Montlbrayite
(Au,Sb)2Te3
10.碲金银矿Petzite
Ag3AuTe2
11.板碲金银矿Muthmannite
(Ag,Au)Te
~
12.针碲金银矿Sylvanite
(Au,Ag)Te4
13.针碲金铜矿Kostovite
CuAuTe4
14.叶碲金矿Nagyagite
Pb5Au(Te,Sb)4S5-8
~
成分不定
15.碲铜金矿Bessmertnovite
Au4Cu(Te,Pb)
~
16.碲铁铜金矿Bogdanovite
Au5(Cu,Fe)3(Te,Pb)2
~
17.碲铅铜金矿Bilibinskite
Au3Cu2PbTe2
~
四、锑化物
18.方锑金矿Aurostibite
AuSb2
五、硒化物
19.硒金银矿Fischesserite
Ag2AuSe2
六、中国金矿床成因类型划分
表 中国金矿床成因类型划分表
成 因 类 型
典型矿床
类型
地质特征
亚 类
建 造
(一)岩浆热液金矿床
系指与重熔的中酸性侵入体或与混合岩化花岗岩在成因和时空分布上有关的热液型金矿床,可分三个亚类。
1.重熔岩浆热液金矿床
硫化物—金建造
河北峪耳崖
2.混合岩化—重熔岩浆热液金矿床
硫化物—金建造
山东玲珑、焦家
3.接触交代—热液金矿床
铅—锌—金建造
湖南水口山
铜—金建造
辽宁华铜,山东沂南
(二)火山及次火山-热液金矿床
系指在成因和时、空分布上与火山及次火山活动有关的热液型金矿床,可分两个亚类。
1.火山热液金矿床
银—金建造
台湾金瓜石,吉林刺猬沟
2.次火山—热液金矿床
硫化物—金建造
黑龙江团结沟
(三)沉积-变质金矿床
系指在沉积层中的成矿物质,在区域变质中进一步富集而形成的金矿床,其热液作用特征不显著。
钴—金建造
黑龙江东风山
(四)变质-热液金矿床
系指(富)含金的沉积层或火山—沉积岩石组合,在区域变质形成的热液作用下,形成与沉积变质岩系在成因和时,空分布上有关的热液型金矿床,可分两个亚类。
1.古老绿色岩中的金矿床
硫化物—金建造
吉林夹皮沟,河北金厂峪,河南小秦岭
2.含炭质(火山)碎屑岩系中的金矿床
硫化物—金建造
辽宁四道沟
铝—锌—银—金建造
河南银洞坡
钨—锑—金建造
湖南沃溪
砷—金建造
吉林二道甸子
(五)地下(卤)水溶滤金矿床
系指主要在沉积岩地区。由地下热(卤)水溶滤作用而形成的金矿床,可分两个亚类。
1.碳酸盐系中的金矿床
石英—铁白云石—金建造
陕西二台子
方解石—金建造
广西叫曼
菱铁矿—金建造
四川西昌
2.碎屑岩系中的金矿床
砷—锑—汞—金建造
贵州板其、丫他
(六)风化壳金矿床
系指在地台和近地表含金地质体,经风化淋滤形成,并主要在风化壳带产出的金矿床,可分三个亚类。
1.残余(铁帽)金矿床
褐铁矿—金建造
四川木里耳泽
2.淋积金矿床
铜—银—金建造
甘肃白银厂
3.残(坡)积金矿床
碎屑—金建造
内蒙古金盆
(七)沉积
金矿床
系指含金地质体的风化产物,经表生流水等介质搬运沉积而形成的砂金矿床,并包括部分已固结的古砂(砾)金矿床,可分五个亚类。
1.冲积砂金矿床
河床—河谷—河漫滩砂金建造
黑龙江兴隆沟
阶地砂金建造
黑龙江桦南
2.洪积砂金矿床
内蒙古金盆
3.岩溶砂金矿床
湖南隆回、岩口
4.冰碛(水)砂金矿床
青海大场,四川漳腊
5.砾岩金矿床
吉林老头沟
注:据中国地质学会矿床专业委员会贵金属组,1985年。
七、金矿物的粒度及形状分类
表 金矿物的粒度及形状分类
粒 级
粒 径 mm
延 展 率
边界圆滑
边界平整
棱角明显
边界不平整,有尖角、枝杈
巨粒金
>
1~
浑圆粒状
麦粒状
尖角粒状
粗粒金
~>
~3
角粒状
长角粒状
枝杈状
中粒金
~>
3~5
叶片状
板片状
细粒金
~>
2>5
针 状
微粒金
≤
注1:金的粒度在很大程度上决定磨矿细度和所选用的选别方法。按对选矿工艺产生的影响,将粒度划分为五级。在矿石磨碎过程中,巨粒金和粗粒金几乎全部可以分离成单体,并有利于重选法回收,但浮选、浸出效果不佳。中粒金在磨矿过程中大都能单体解离,少部分呈暴露连生体或被硫化物包裹。中细粒金用浮选法、氰化法都有好的效果。单体的金矿物无论大小均易被汞吸附。注2:自然金的不同形状在不同的选矿方法中效果不一样,如粒状的用重选法易回收,表面面积大的在溶剂中溶解较快,片状的易浮选。
八、岩金矿床工业类型
表 岩金矿床工业类型
矿床工业类型
成矿地质特征
矿物共生组合
围岩蚀变
矿体形状
规模及品位
共伴生元素
矿床实例
金属矿物
脉石矿物
破碎带蚀变岩型
(焦家式)
形成于变质基底隆起区,区内以中酸性岩浆岩、混合岩、变质岩为主。焦家式金矿受再生花岗质岩体与胶东群接触带控制,矿化发育在主断裂带下盘的角砾岩、碎裂岩、碎裂状花岗岩当中
黄铁矿为主,次为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿,少量的银金矿、自然金、自然银、白铁矿、斑铜矿、辉铜矿、黝铜矿、斜方辉钻铋矿、锆石、铁矿
石英、绢云母、长石,少量绿泥石、白云石、绿帘石、石榴子石
钾化、硅化、黄铁绢英岩化
脉带形
小到特大型
Ag
焦家、新城、三山岛
含
金
石
英
脉
型
石英单脉型
单脉以五龙金矿为代表,赋存在吕梁期黑云母花岗片麻岩发育区,含金石英脉与构造控矿关系密切,处于两组构造的复合处
黄铁矿、白钨矿、毒砂、磁黄铁矿、辉铋矿、自然金、黄铜矿、闪锌矿、胶状黄铁矿
硅化、绢云母化,次为绿泥石化、黄铁矿化
脉状、扁豆状、细脉状
小到大型 金质量分数平均为×10—6
五龙
石英网脉及复脉带型
复脉带以金厂峪金矿为典型矿床,产于太古宙遵化群中,赋矿围岩为斜长角闪岩经韧性剪切作用形成的蚀变片糜岩控制
黄铁矿,少量的黄铜矿、方铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿、磁铁矿、辉钼矿、辉铋矿、辉银矿等,以及褐铁矿、孔雀石、铜蓝
绢云母化、黄铁矿化、硅化、绿泥石化、碳酸盐化
脉状、不规则脉状和透镜状。
小到大型 金质量分数为1×10-6~×10—6
Mo
金厂峪
石英硅化钾化蚀变岩型(东坪式)
产于中、高级变质岩地区,岩性为斜长角闪岩、片麻岩、麻粒岩、变粒岩区域性深断裂及派生的次级断裂控制含矿地质体的分布,具体产于偏碱性性杂岩体及其外接触带,由石英脉和硅化、钾化、蚀变岩组成
黄铁矿,次为方铅矿、磁铁矿、黄铜矿,少量的闪锌矿、碲铅矿以及褐铁矿、赤铁矿、斑铜矿、辉铜矿、铜蓝、铅矾氧化矿物
钾化、硅化、钠化、黄铁矿化、绢云母化、高岭土化、褐铁矿化、碳酸盐化
脉状、透镜状。
中到特大型 金质量分数平均为×10—6
Sb
东坪、哈达门、后沟
斑岩型
(团结沟式)
与中酸性、酸性及碱性次火山岩有关。金矿体产于花岗闪长斑岩体顶部及接触带附近
黄铁矿、白铁矿、辉锑矿、自然金、黄铜矿、辰砂、雄黄、雌黄
玉髓状石英、方解石、冰洲石、铁白云石、蛋白石、长石、高岭土
硅化、黄铁矿和/或白铁矿化、碳酸盐化
层状、脉状、扁豆状
大到特大型 金质量分数为2×10-6~10×10—6
Ag、Cu、S
团结沟
矽卡岩型
中酸性小侵入体与不纯灰岩、火山凝灰岩的接触带。围岩多为含石榴子石、钙铁辉石、绿帘石矽卡岩
磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、赤铁矿、斑铜矿、银金矿
钙铝榴石、透辉石、绿帘石、石英、方解石
矽卡岩化为主,其次为钾化、硅化、绿泥石化和绢云母化
透镜状、似层状、巢状、串珠状
中到大型 金质量分数为2×10-6~200×10-6
铜质量分数为l%~4%
Fe、Cu、Pb、
Zn、Bi
华铜、沂南、鸡冠嘴、老柞山
角砾岩型
角砾岩体多产于太古宙和元古宙的变质岩中,原岩为中基性火山岩。岩体成群成带分布且受构造控制,岩性为多铁的硅铝质岩石。金矿化分布在岩体内的角砾周边及裂隙发育地段,与胶结物密切相关
黄铁矿,次为黄铜矿、方铅矿、自然金,少量闪锌矿、辉铋矿、铜蓝、斑铜矿、辉钼矿
石英、绿泥石、绿帘石,次为方解石、钾长石、绢云母、钠长石及少量黑云母、斜长石、次闪石、阳起石、萤石
硅化、绿泥石化、绿帘石化和绢云母化
似层状、透镜状。
中一大型 金质量分数为1×10—6~×10—6
Ag、Cu、S
祁雨沟、双王
硅质岩层中的
含金铁建造型
(东风山式)
位于地台隆起的边缘拗陷区。含矿地质体产于太古宙到元古宙的条带状含铁硅质岩层中
磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、钛铁矿,少量自然金、辉钴矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿
铁闪石、石英、镁铁闪石、碳酸盐矿物
硅化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化
似层状、扁豆状
小一中型 金质量分数为5×10—6~20×10—6最高160×10—6
Co、As
东风山
含金火山岩型
主要产于中新生代火山带及火山盆地。矿体由含金方解石石英脉组成,充填于火山口附近的环形放射状裂隙中,或火山管道、火山口相喷出岩中
黄铁矿、黄铜矿、黝铜矿、闪锌矿、辉银矿、银金矿、金银矿、金碲矿
玉髓、蛋白石、冰长石、石英、碳酸盐矿物
硅化、钠长石化、高岭土化、黄铁矿化、碳酸盐化、绢云母化和退色化
脉状
小型 金质量分数为×10—6~×10—6
刺猬沟
微细粒浸染型
分布于显生宙准地台及地槽区,地层为上古生界到中生界,主要含金层位为中三叠统,由碎屑岩构成的沉积岩系。金及硫化物呈浸染状分布其中
黄铁矿、白铁矿、毒砂、含砷黄铁矿、辉锑矿、自然金、雄黄
水云母、重晶石、萤石、
石膏
硅化、高岭土化、碳酸盐化、白铁矿化、毒砂化、含砷黄铁矿化
层状、似层状、透镜状
中型
Sb、Hg
丫他、板其
铁、锰、铬物
一、铁、锰、铬矿物及矿石类型
铁矿物及铁矿石类型
铁矿物
目前具有工业利用价值的主要铁矿物有:磁铁矿、钛铁矿、赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿和菱铁矿,其主要特征见表。
表 铁矿物类型表
矿物名称
化学分子式
主要成分(质量分数) %
附 注
磁铁矿
(Magnetite)
Fe3O4
Fe
FeO
钛磁铁矿
(Titanmagnetite)
(0<x<1)
Fe
TiO2 12~16
600℃以上铁钛固溶体结构均一,600℃以下分解成磁铁矿,钛铁矿及钛铁晶石
钒磁铁矿
(Coulsonite)
FeV2O4
FeO ~
V2O5 ~
含钒磁铁矿固溶体分解产物
钛铁晶石
(Uivospinel)
Fe2TiO4
FeO
TiO2
钛磁铁矿固溶体分离产物
钛铁矿
(Ilmenite)
FeTiO3
Fe
Ti
赤铁矿
(Hematite)
α—Fe2O3
Fe
磁赤铁矿
(Maghemite)
R—Fe2O3
Fe
玫瑰花状或片状集合体称镜铁矿
针铁矿
(Goethite)
α—FeO(OH)
Fe
由磁铁矿氧化而成,具磁性
纤铁矿
(Lepidocrocite)
γ—FeO(OH)
Fe2O3
Fe
褐铁矿主要组成部分,其中含不定量吸附水者称水针铁矿
菱铁矿
(Siderite)
FeCO3
FeO
CO2
褐铁矿主要组成部分,其中含不定量吸附水者称水纤铁矿;其分布不及针铁矿普遍
铁矿石的自然类型
按组成矿石的主要铁矿物可分为磁铁矿石、赤铁矿石、镜铁矿石、假象赤铁矿石、钒钛磁铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石,以及由两种以上铁矿物作为主要组成的复合矿石等。
按矿石主要脉石矿物的种类可分为石英型、闪石型、辉石型、斜长石型、石榴子石型、铁白云石型、碧玉型铁矿石等。
按结构构造可分为浸染状、网脉状、条纹-条带状、致密块状、角砾状、鲕状、肾状、蜂窝状、粉状铁矿石等。
铁矿石工业类型
炼钢用铁矿石;含铁量ω(T Fe)≥ 56 %、有害杂质含量及块度均符合直接入炉炼钢质量标准的铁矿石,主要用于平炉、电炉(炼钢做氧化剂)、转炉(炼钢做冷却剂)。
炼铁用铁矿石;含铁量ω( Tfe )≥ 50 %、[ 褐铁矿矿石 、菱铁矿矿石扣除烧损后含铁量ω( T Fe )≥50 %]、有害杂质含量及块度均符合直接入炉炼铁质量标准的铁矿石。炼铁用铁矿石及铁精矿粉按主要造渣组分的比值,又可划分为碱性矿石、自熔性矿石、半自熔性矿石和酸性矿石。其标准见表。
表 炼铁用铁矿石质量标准表
矿石类型
ω(CaO+MgO)/ω(SiO2+Al2O3)
矿石类型
ω(CaO+MgO)/ω(SiO2+Al2O3)
碱性矿石
>
半自熔性
<~
自熔性矿石
~
酸性矿石
<
注:当MgO和AI2O3含量都很低,亦可采用ω(CaO)/ω(SiO2)值确定酸碱度。
需选铁矿石:含量较低的铁矿石(贫矿),或含铁量高但有害杂质含量超过规定、含伴生有用组分不符合入炉冶炼要求的一般富矿[ω(TFe)≥50 %]统称需选铁矿石。这些矿石需要选矿、烧结或球团处理后,才能入炉冶炼。
需选铁矿石工业类型,从选矿工艺要求出发,根据磁性铁(mFe)对全铁(TFe)的占有率,将其划分为磁性铁矿石和弱磁性铁矿石。ω(TFe)/ω(TFe)≥85%为磁性铁石,ω(mFe)/ω(TFe)≤85 %为弱磁性铁矿石。当矿石物成分复杂,矿石中硅酸铁(siFe)、硫化铁(sfFe)和碳酸铁(cFe)的质量分数大于3%,或三者之和大于3%时,ω(mFe)/ω(TFe-siFe-sfFe-cFe)≥85 %为磁性铁石,ω(mFe)/ω(TFe-siFe-sfFe-cFe)≤85 %为弱磁性铁矿石。
锰矿物及锰矿石类型
锰矿物
目前工业上利用的主要锰矿物为锰的氧化物、氢氧化物、硫化物、碳酸盐及锰的硅酸盐矿物,详见表。
表 锰的工业矿物
类
矿物名称
曾用名
化学分子式
Mn及特征元素
含量(ωΒ)%
附 注
氧化物—氢氧化物类
硬锰矿
(Psilomelane)
BaMn2+Mn9 4+O20·3H2O
Mn 45~60
氧化锰矿石中的主要矿物
锰钾矿
(Cryptomelane)
隐钾锰矿
K2 Mn2+Mn74+O16
MnO2 79~90
MnO 0~6
K2O 2~4
氧化锰矿石中的主要矿物,属 α-MnO2
锰钡矿
(Hollandite)
钡硬锰矿、
碱硬锰矿
Ba2Mn2+Mn7 4+O16
MnO2 66~88
MnO 0~9
BaO 2~18
常见氧化锰矿物
钙锰石
(Rancieite)
兰西锰矿
钙硬锰矿
(Ca,Mn2+)Mn4 4+O9 ·3H2O
MnO2 65~75MnO0~14 CaO 3~12
见于锰碳酸盐和锰硅酸盐岩的风化带中
锰铅矿
(Coronadite)
铅硬锰矿、
铅锰氧石
PbMn2+Mn7 4+O16
MnO2 60±
MnO 8±
PbO 20~33
含铅次和锰矿中的常见铅锰矿物
水羟锰矿
(Vernadite)
复水锰矿、
偏锰酸矿
(Mn4+,Fe3+,Ca,Na)
(O,OH)2·nH2O
MnO2 71±
MnO ±
由锰硅酸盐和碳酸盐特别是含锰灰岩风化形成的锰帽中主要锰矿物
氧化物—氢氧化物类
软锰矿
(Pyrolusite)
β-MnO2
MnO2 90~98
原生、次生氧化锰矿石中主要锰矿物之一,具有较大且发育完好晶形者称黝锰矿,软锰矿石常作放电锰用
六方锰矿
(Nsutite)
恩苏塔矿
x=~
(大多数)
MnO2 89~93
~
锰矿氧化带中常见矿物,属ρ-MnO2,具有良好的放电性能
拉锰矿
(Ramsdellite)
兰姆斯德矿、
斜方软锰矿
γ- MnO2
MnO2 90~97
放电性能好,但较少见
钙锰矿
(Todorokite)
钡镁锰矿、
托锰矿
(Mn, Ca ,Mg)Mn3 O7 ·H2 O
MnO2 50~79
MnO 3~13
BaO ~3
CaO ±
MgO 1±
是现代海洋锰结核中的主要矿物;锰矿床氧化带中常见
水钠锰矿
(Birnessite)
钠水锰矿
Na4 Mn14 O27 ·9 H2 O
MnO2 66~79 ~12
现代海洋锰结核中的主要矿物,也见于锰矿床氧化带的下部
水锰矿
(Manganite)
γ-MnO(OH)
Mn 55~62
原生沉积氧化锰矿石中的主要矿物之一
褐锰矿
(Braunite)
3 (Mn, Fe)2O3
(Mn, Mg, Ca)SiO3
Mn 55~60
SiO2 ~11
变质锰矿和原生沉积氧化锰矿石中的主要矿的之一
黑锰矿
(Hausmannite)
Mn3O4
Mn 45~65
原生沉积氧化锰矿石中的主要矿物之一,变质或热液锰矿床中亦常见
锰铁矿
(Jacobsite)
黑镁铁锰矿
(Mn,Fe,Mg)·(Fe,Mn)2 O4
Mn 24±
Fe 42±
变质锰矿床或原生氧化锰矿石中常见矿物之一
方铁锰矿
(Bixbyite)
(Mn,Fe)2O3
Mn 52~62
变质锰矿床中或原生氧化锰矿石中出现
方锰矿
(Manganosite)
MnO
Mn
变质锰矿床中或原生氧化锰矿石中出现
水锌锰矿(Hudrohetaerolite)
Zn2,Mn4O8·H2O
Mn 38±
ZnO 14~21
含锌次生氧化锰矿床中常见锰矿物
黑锌锰矿(Chalcophanite)
(Zn,Fe2+、Mn2+)MnO7·3H2O
MnO2 60~64
~6
ZnO 14~21
含锌次生氧化锰矿床中常见锰矿物
碳
酸
盐
类
菱锰矿
(Rhodochrosite)
MnCO3
Mn 35~45
碳酸锰矿石中主要矿物
钙菱锰矿
(Calciorhodo-chrosite)
(Mn,Ca)CO3
Mn 25~35
碳酸锰矿石中主要矿物
锰方解石
(Manganocalcite)
(Ca, Mn)CO3
Mn 15~27
碳酸锰矿石中主要矿物
锰白云石
(Kutnahorite)
Ca(Mn ,Mg)(CO3)2
Mn 15~18
碳酸锰矿石中主要矿物
铁菱锰矿
(ferrorhodo-chrosite
(Mn, Fe)CO3
Mn 32~38
Fe 5~15
铁锰碳酸盐矿中常见矿物
硫
化
物
类
硫锰矿
(Alabandite)
MnS
Mn
S
变质和内生锰床中可大量出现,沉积碳酸锰矿床中可少量出现
褐硫锰矿
(Hauerite)
MnS2
Mn
S
变质和内生锰矿床中出现
硼酸
物类
锰方硼石
(Chambersite)
Mn3B7O13CI
Mn
B2O3
CI
罕见,在个别沉积矿床可作为主要锰矿物
硅
酸
盐
类
蔷薇辉石
(Rhodonite)
(Mn, Ca)SiO3
MnO
CaO
SiO2
变质及热液矿床中常见
锰铝榴石(Spessartite)
Mn3AI2(SiO4)3
MnO 21~38
AI2O3 18~20
SiO2 35~38
变质及热液矿床中常见
锰铁中蛇纹
(Mangano ferroran tigorite)
(Mn, Fe, Mg)4Si3O10·3H2O
MnO
FeO
MgO
SiO2
变质及热液矿床中常见
蜡硅锰矿
(Bementite)
Mn8Si16O15(OH)10
MnO 34~50
变质及热液矿床中常见
锰矿石自然类型
根据矿石中主要锰矿物划分:氧化锰矿石;硅酸锰矿石;硼酸锰矿石;铁锰多金属矿石;及由述两种或两种以上类型的矿物构成的复合矿石。
根据矿石结构构造划分:块状矿石、条带状矿石、多孔状矿石、肾状矿石、豆状矿石、粉状矿石、钟乳状矿石等。
锰矿石工业类型
冶金用锰矿石:
a) 根据ω(P)/ω(Mn)比值分为:
1)磷矿石:比值:≤;
2)中磷矿石:比值为~;
3)高磷矿石:比值>;
b) 根据ω(CaO+MgO)/ω(SiO2+AI2O3)比值分为:
1)酸性矿石:比值<;
2)自熔性矿石:比值为~;
3)碱性矿石:比值;
c) 根据ω(Mn)/ω(Fe)比值划分为:
1)铁锰矿石:比值<1;
2)高铁锰矿石:比值为1~3;
3)中铁锰矿石:比值3~6;
4)低铁锰矿石:比值>6。
电池用锰矿石可根据其中MnO2内部晶结构划分为a、β、r、δ、ρ型等放电锰矿石。
化工作锰矿石按用途可分为电解金属锰用、电解二氧化锰用及制锰盐用矿石。
铬矿物及铬矿石类型
铬矿物
铬的工业矿物见表。
表 铬的工业矿物
矿 物 名 称
化学分子式
ω(Cr2 O3)%
附 注
铬铁矿(亚铁铬铁矿)
镁铬铁矿
(Magnesiochromite)
(Mg ,Fe)Cr2O4
Mg:1~
Fe: 0~
50~60
少见
铁镁铬铁矿
(Magnesioferrochromite)
(Mg, Fe)Cr2O4
Mg: ~
Fe: ~0. 5
50~60
常见
镁铁铬铁矿
(Ferromagnesiochromite)
(Fe, Mg)Cr2O4
Mg: ~
Fe: ~
50~60
常见
铁铬铁矿
(Ferrochromite)
(Fe, Mg)Cr2O4
Mg: ~0
Fe: ~1
50~60
少见
铝
铬
铁
矿
铝-铁镁铬铁矿
(Aiumo-Magnesioferrochromite)
(Mg, Fe)(Cr, AI)2O4
32~50
产于高铝超基性岩中
铝-镁铁铬铁矿
(Aiumo-Ferromagnesiochromite)
(Fe, Mg)(Cr, AI)2O4
32~50
产于高铝超基性岩中
高
铁
铬
铁
矿
高铁铬铁矿
(Ferri-chromite)
(Mg, Fe)(Cr, Fe)2O4
32~50
产于纯橄岩和斜辉辉橄岩中
铝-高铁铬铁矿
(Alumo-Ferri-chromite)
(Mg, Fe)(Cr, Fe, AI)2O4
32~50
又称含铁富铁铝铬铁矿
硬铬尖晶石
(Chrompicotite)
(Mg ,Fe)(Cr,AI)2O4
32~38
铁矿石自然类型
铬矿石的自然类型见表。
表 铬矿石自然类型
矿 石 类 型
铬矿物密集程度
铬矿物质量分数 %
Cr2O3估计质量分数 %
致密块状矿石
极密集
>80
>40
浸染状矿石
稠密浸染
较密集
50~80
25~40
中等浸染
中等程度密集
30~50
15~25
稀疏浸染
稀疏
10~30
5~15
铬矿石工业类型
按工业用途划分为:冶金用铬矿石、耐火材料用铬矿石、化工用铬矿石、铸石用铬矿石。
二、铁、锰、铬矿矿床主要类型
铁矿床主要类型
岩浆晚期铁矿床
岩浆晚期分异型铁矿床
产于辉长岩一橄辉岩等基性、超基性火成岩体中。单个含矿岩体断续延长数公里至数十公里,宽一至几公里。矿体呈较规整的多层似层状,产于岩体中下部、韵律层的底部。矿体(层)累积厚度数十至二三百米,延深数百至千米以上,多为大型矿床。成矿后断裂和岩脉发育,常破坏矿体在走向、倾向上的连续性。矿石具浸染状、条带状、块状构造,陨铁嵌晶结构、固溶体分解结构。金属矿物以钛磁铁矿为主,粒状钛铁矿为次,并含少量磁黄铁矿、黄铁矿及其他钴镍硫化物。脉石矿物有辉石、基性斜长石、橄榄石、磷灰石等。矿石一般ω(TFe)20%~45%,ω(Ti02)3%~16%,ω(V2O5)%~%,ω(Cr2O3)%~%,伴生有Cu、Co、Ni、Ga、Mn、P、Se、Te、Sc及铂族元素等。矿石均需选矿后才可冶炼。矿床实例:攀枝花铁矿。
岩浆晚期贯入式矿床
产于辉长岩和斜长岩岩体中。矿体沿岩体中一定裂隙分布,或产于辉长岩与斜长岩的接触带内。矿体形状不规则,一般呈扁豆状、似脉状成群出现,雁行排列并向深部侧伏。单个矿体长数米、数十至数百米不等,厚度数米至数十米,延深数十至数百米。矿床规模多为中小型。矿石呈致密块状、浸染状构造。矿石中有用矿物颗粒较粗大,常见金红石而未见钛铁晶石。矿石矿物成分和化学成分大体与岩浆晚期分异型铁矿床类似,但常含有多量的斜长石、辉石、纤闪石、阳起石、磷灰石,岩体中局部可形成单独的铁磷矿体。矿石易选。矿床实例:大庙铁矿。
接触交代—热液铁矿床
本类型矿床一般含铁较高,分布普遍。接触交代型矿床主要产于中—酸性侵入体与碳酸盐类岩石的接触带内。
矿床规模一般为中小型,少数为大型。矿体一般长数十至数百米,少数达数千米,延深几十至数百米以上,厚度几米至几十米。矿体的形态及分布受接触带控制,有似层状、扁豆状、巢状等,常有盲矿体存在。矿石以块状构造为主,浸染状为次,亦有角砾状构造,具有交代和粒状结构。矿石矿物以磁铁矿为主,假象赤铁矿为次,有的矿区出现较多菱铁矿。硫化物以黄铁矿为主,部分矿区有黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿等。少数矿床中含有锡石和“胶态锡”。脉石矿物以透辉石、石榴子石为主,角闪石、碳酸盐矿物等次之。有的矿区脉石矿物蛇纹石较多。矿石全铁质量分数30%~70%,硫质量分数一般在4%以下,磷低,ω(SiO2)4%~15%,伴生有Cu、Co、Ni、Pb、Zn、Au、Ag、W、Sn、Mo等。矿石一般可选性良好,除某些含锡较高的矿床未利用外,均已被广泛开采利用。矿石中常含有能综合回收的伴生有用元素,如Co、Ni、Cu、Au、Ag、S等。矿床实例:大冶铁矿。
与火山—侵入活动有关的铁矿床
与陆相火山—侵入活动有关的铁矿床
矿床在火山机构中的产出位置可分为:①产于火山碎屑岩中的火山—沉积矿床;②产于玢岩体内部、顶部及其与周围火山岩接触带中的铁矿床;③产于玢岩体与周围沉积岩接触带中的铁矿床。其中以位于玢岩体顶部及其与周围火山岩接触带中的矿体规模最大,矿石较富。与陆相火山—侵入活动有关的矿床,矿体规模大小不等。大型矿体长千米以上,厚度几十至二三百米,宽数百至近千米。矿体呈似层状、饼状、透镜状、钟状、环状、囊状。产状多近水平,或以缓角度向四周倾伏。矿石矿物以磁铁矿、假象赤铁矿、赤铁矿为主,并含有黄铁矿。脉石矿物有透辉石、阳起石、磷灰石、碱性长石及硬石膏等。围岩蚀变发育。矿体外有时形成单独的黄铁矿体及硬石膏矿体。矿石具块状、浸染状、浸染网脉状、角砾状、斑杂状、条纹条带状等构造。浸染状矿石一般ω(TFe)为17%~30%,块状矿石一般ω(TFe)为35%~57%,ω(P)为%~%,ω(S)为%~8%或更高,ω(V2O5)为%~%。矿床实例:梅山铁矿。
与海相火山-侵入活动有关的铁矿床
矿床产于地槽褶皱带的海底火山喷发中心附近,矿体赋存于一套由火山碎屑岩—碳酸盐岩—熔岩(细碧岩与角斑岩)组成的建造中。矿体呈层状、似层状、透镜状,少数为脉状、囊状,常成群成带出现。单个矿体走向延长几十米至千米以上,厚几米至几十米,最厚达百米,延深百米或数百米,最大达千米。矿体一般产状平缓,中小矿体有时产状复杂。矿石构造与陆相火山—侵入活动有关的矿床相同,并具杏仁状构造、定向排列构造等。矿石中金属矿物以磁铁矿、赤铁矿为主,另有假象赤铁矿、菱铁矿和硫化物。脉石矿物有石英、钠长石、绢云母、铁绿泥石等。矿石含铁量与陆相火山—侵入活动有关的铁矿床相似,并多含Cu、Co。多数铁矿床含铁品位一般较高,矿石易选,但有的矿区含有一定数量的菱铁矿、黄铁矿、硅酸铁矿物等,影响选矿效果。矿石中伴生的S、P、V2O5、Cu、Co等,可综合回收。矿床实例:大红山铁矿。
沉积铁矿床
浅海相沉积铁矿床
震旦纪沉积赤铁矿、菱铁矿矿床:产于震旦系中,矿层底板为细砂岩或砂质页岩,顶板为黑色页岩夹薄层砂岩,一般有三四层矿,单层厚 m~2 m。矿石类型以赤铁矿石为主,菱铁矿石次之。矿石以鲕状构造为主,一般ω(TFe)为30%~50%,硫、磷含量较低。在局部地段,小断层较发育。矿床实例:庞家堡铁矿。
泥盆纪沉积赤铁矿、菱铁矿矿床:产于中上泥盆统中,含矿建造以砂、页岩为主,含矿一至四层,累积厚度不大,但较稳定。矿石类型以赤铁矿石、菱铁矿石为主,其次为鲕绿泥石矿石及混合型矿石。矿石以中等品位为主,ω(TFe)为25%~50%,一般含磷高含硫低。矿床实例:火烧坪铁矿。
海陆交替—湖相沉积铁矿床
铁矿层往往与煤系地层关系密切,有的矿层产于碳酸盐类岩石古侵蚀面上,与铝土矿、粘土矿共生。层位稳定,矿床规模多为中、小型。矿体有似层状、层状、透镜状,或由结核状和扁豆状矿石与粘土页岩或煤层组成不连续的菱铁矿、赤铁矿或褐铁矿含矿层。矿石以菱铁矿为主,或以赤铁矿为主,或两者兼有。脉石有绿泥石、石英、粘土矿物等。ω(TFe)为30%~55%,含磷高,含硫低,有的矿区含锰、铝、硫较高。本类型矿床矿石采、选、冶困难,鲕绿泥石型矿石目前在国内尚难利用。矿床实例:土台铁矿。
沉积变质铁矿床
变质铁硅建造铁矿
矿体一般大而贫,也有少量富矿。物质组分一般较简单。可分为三个亚类:①产于以角闪质岩石为主并夹有黑云变粒岩等岩石的岩层中的铁矿,有时夹有石英岩;②产于以绢云母质绿泥石质千枚岩和片岩为主的岩层中的铁矿;③产于夹有大理岩的片岩、片麻岩及变粒岩的岩层中的铁矿。
此类矿床的含矿带在区域构造上常呈复式褶皱,使矿体(层)重复出现;轴部矿体加厚;有的矿床受后期剥蚀或断层影响,在局部范围内呈单斜构造或向斜构造产出。
一个矿区内铁矿有的是多层,也有一至二层的。矿层厚者可达二三百米。矿体延长一般几百米至几千米,极少数可达十余公里,延深数百米至千米以上。矿体形态简单,多呈层状,似层状,产状与围岩基本一致。在贫矿层中的有利部位有时见富矿,个别富矿体沿走向仅百余米,延深却可达千余米。矿石矿物一般以磁铁矿为主,少数矿区赤铁矿、假象赤铁矿较多。矿石中普遍含少量碳酸铁、硅酸铁,个别矿区含量较高。脉石矿物有石英、绿泥石、镁铁闪石、铁铝榴石、黑云母、碳酸盐矿物等,一般含少量黄铁矿。矿石多具条纹条带状构造,花岗变晶、鳞片变晶结构。多数矿区的矿石ω(TFe)20%~40%,ω(Si02)为40%~50%,一般要做选矿处理;少数矿区产有富矿,ω(TFe)达50%~60%,含硫、磷低,可供直接人炉冶炼用。矿床实例:鞍山铁矿。
变质碳酸盐型铁矿
铁矿产于千枚岩、大理岩、白云质大理岩、板岩等各类岩层之中或其接触面上,以矿体厚度变化大和富矿占比例大为特征。矿体呈层状、似层状、扁豆状或不规则状。矿石矿物有赤铁矿、菱铁矿、磁铁矿、褐铁矿。脉石矿物有石英、绢云母、绿泥石及碳酸盐类。矿石构造以块状为主,鲕状、条带状次之。矿床实例:大栗子铁矿。
风化淋滤型铁矿床
本类型矿床由各类原生铁矿、硫化物矿床以及其他含铁岩石经风化淋滤富集而成,也称风化壳矿床。
本类矿床以“铁帽”分布广泛为特征,矿体形态受地形及构造影响,呈不规则或扁豆状,规模一般小型,也有大、中型矿床。矿石以疏松多孔褐铁矿为主。脉石为石英、碳酸盐类、粘土矿物等。矿石具块状、蜂窝状、葡萄状或土状构造。矿石ω(TFe)为35%~60%。多数矿床随原生矿(岩)石的不同成分,常含Pb、Zn、Cu、As、Co、Ni、S、Mn、W、Bi等杂质。矿石难选,工业利用上存在一定局限性,多作为配矿利用。矿床实例:大宝山铁矿。
其他类型铁矿床
指由多时期多因素形成,而主要成矿因素、成矿时期尚有不同认识的矿床,如海南石碌、内蒙古白云鄂博等铁矿床。
石碌铁矿的地层主要为一套浅海潟湖相沉积岩系,并经受了程度较浅的区域变质和接触变质作用。铁矿体主要赋存于白云岩、白云质结晶灰岩中的透辉石透闪石岩内,呈层状或似层状,产于复式向斜的两翼或一翼。矿区外围见中生代花岗岩。
主矿体长2 570 m,宽460 m,最大垂厚430 m。矿石矿物以赤铁矿和石英为主,并含少量磁铁矿及半假象赤铁矿、铁碧玉等。矿石平均ω(TFe)为51%,ω(SiO2)为6%~33%,ω(S)为%~%,ω(P)为%~%。矿石中ω(Fe2O3+SiO2)>90%。矿体底板以下有单独的铜钻矿体。该铁矿所产铁矿石为优质富铁矿石。
白云鄂博铁矿的地层为前寒武纪浅变质的石英岩、板岩、白云岩夹云母片岩,铁矿产于白云岩中或白云岩与硅质板岩接触处,呈似层状、透镜状顺层产出。含矿带东西长16 km,南北宽1 km~2 km,主矿体长1 250 m,水平厚度平均为245 m,真厚度99 m,最大延深970 m。铁矿石主要由磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿组成,在矿体和围岩中普遍含有多种稀有、稀土矿物。脉石矿物有萤石、钠辉石、钠闪石、云母、重晶石、白云石、石英等。近矿围岩中含稀有、稀土元素,有时可单独构成矿体。铁矿石ω(T Fe)为27%~55%,平均ω(TFe)为31%~36%,ω(S)为%~2%,ω( P)为%~1%,ω( F)为2%~10%,ω(TR2O3)为2%~8%,(Nb、Ta)2O5在富集地段质量分数为%~%。由于矿石组分复杂,属难选矿石。
锰矿床主要类型
海相沉积锰矿床
是锰矿床中最重要的类型。产出层位有:中元古界长城系高于庄组和蓟县系铁岭组,新元古界震旦系下统南沱组(大塘坡组、湘锰组)、上统陡山沱组,奥陶系中统磨刀溪组、上统五峰组,泥盆系上统榴江组、五指山组,石炭系下统大塘阶阿克沙克组、中统黄龙群,二叠系下统孤峰组、上统龙潭组,三叠系下统菠茨沟组和北泗组、中统大茅组及上统松桂组等。按含矿岩系和锰矿层特征,分为五个亚类。
a) 产于硅质岩、泥质灰岩、硅质灰岩中的碳酸锰矿床:分布于台盆或台槽区,含矿岩系以富含硅质、 泥质,以及出现硅质岩段或夹层的不纯的碳酸盐岩为特征;锰矿层主要产出于含矿岩系的泥质、硅质 灰岩段内,呈层状、似层状、透镜状;长数百米至数千米,厚一至数米;矿石具泥晶结构,结核状、豆状、微层状构造;矿石类型有菱锰矿型、钙菱锰矿—锰方解石型、锰方解石型;有的矿床局部出现锰的硅酸盐—菱锰矿型;脉石矿物主要为石英、玉髓、方解石;大多数属酸性矿石;矿层浅部发育次生氧化带;矿床规模多属中、大型。矿床实例:下雷锰矿、龙头锰矿、大通锰矿。
b) 产于黑色岩系中的碳酸锰矿床:含矿岩系或含矿岩段为黑色含炭页岩、粘土岩,具水平层理或线理;矿体呈层状、似层状、透镜状,长数百至数千米,厚一至数米;矿石具泥晶结构、球粒结构及少量鲕状结构,块状、条带状构造;矿石类型最普遍的是菱锰矿型,次有钙菱锰矿—锰方解石型、锰方解石型;脉石矿物主要为石英、方解石及粘土矿物,常见伴有星散状的黄铁矿;以酸性矿石为主;近地表部分不同程度地发育次生氧化带;矿床规模以大中型居多。典型矿床有湘潭锰矿、民乐锰矿、松桃锰矿、铜锣井锰矿和高燕锰矿。
c) 产于细碎屑岩中的氧化锰、碳酸锰矿床:含矿岩系为杂色粉砂质页岩、粉砂岩,常夹有泥质灰岩、灰岩;矿体常呈透镜状,可有数层矿;矿石具细粒集合体及鲕状、球粒状结构,条带状、块状构造;原生矿石有氧化锰类型和碳酸锰类型,氧化锰类型主要为水锰矿型,碳酸锰类型有菱锰矿型、钙菱锰矿—锰方解石型;脉石矿物以石英、玉髓或方解石为主;矿石有的属酸性矿石,也有属自熔性或碱性;近地表有发育程度不等的氧化矿石;矿床规模一般较大。矿床实例:瓦房子锰矿、斗南锰矿。
d) 产于白云岩、白云质灰岩中的氧化锰、碳酸锰矿床:含矿岩系或含矿段为白云岩、粉砂质白云岩白云质灰岩;矿体呈层状、似层状、透镜状;矿石有菱锰矿型,锰方解石—菱锰矿型,呈晶粒或隐晶结构,鲕状、豆状、块状、条带状构造;脉石矿物有石英、白云石、方解石,属酸性矿石;次生氧化带以软锰矿和水羟锰矿型矿石为主;矿床规模大、中、小型都有。矿床实例:白显锰矿。
e) 产于火山—沉积岩系中的氧化锰、碳酸锰矿床:含矿岩系属火山喷发期后或火山喷发间歇期的正常海相沉积碎屑岩与碳酸盐岩;矿层产在碎屑岩中或碎屑岩向碳酸盐岩过渡处;矿体呈层状,似层状,厚数米,长可达数千米,矿床规模中型;矿石呈晶粒状、球粒状结构,块状、条带状、网脉状构造;主要为菱锰矿型矿石,含褐锰矿和锰的硅酸盐,并有微弱的方铅矿、闪锌矿化;脉石矿物多为硅质矿物;属酸性矿石。矿床实例:莫托沙拉锰矿。
沉积变质锰矿床
产于热变质或区域变质岩系中的氧化锰矿床:为海相沉积矿床经受变质作用而成;矿石具变晶或变鲕结构,条带状构造,主要为菱锰矿—褐锰矿型、褐锰矿—黑锰矿型,一般有锰的硅酸盐出现;脉石矿物除石英、方解石外,出现少量钠—奥长石、闪石、辉石、石榴子石、云母等;围岩多属千枚岩、绿片岩类;矿床规模属中小型。矿床实例:黎家营锰矿、龙田沟锰矿。
产于热变质或区域变质岩系中的硫锰矿、碳酸锰矿床:为海相沉积矿床受接触变质或其他变质作用而成;矿石变成硫锰矿—菱锰矿型或硫锰矿—锰白云石型矿石,具变晶及球粒状结构,条带状构造,也出现少量的锰的硅酸盐;脉石矿物除石英、方解石、白云石外,出现少量变质硅酸盐矿物;围岩属板岩或绿片岩类;矿床规模属中型。矿床实例:棠甘山锰矿、天台山锰矿。
层控铅锌铁锰矿床
矿床常产于某些比较固定的层位内,明显受到后期改造作用。矿石组分复杂含铁铅锌等多种元素。矿体大多呈透镜状产出,产状与围岩近似,但不完全整合。围岩蚀变有白云石化、铁锰碳酸盐化。原生矿石有方铅矿—菱锰矿型、硫锰矿—磁铁矿型和闪锌矿—锰菱铁矿型,呈粒状、球粒状结构,块状、浸染状、细脉状构造。次生氧化后锰显著富集,有软锰矿—硬锰矿型的锰矿石和软锰矿、硬锰矿—褐铁矿型的铁锰矿石。铅锌矿物在半氧化带有白铅矿、铅矾等,在氧化带有铅硬锰矿、黑锌锰矿等一类矿物。矿床规模大中小型都有,矿床实例:后江桥锰矿、玛瑙山锰矿。
风化锰矿床
沉积含锰岩层的锰帽矿床:为原生沉积含锰岩层,经次生富集而形成有工业价值的矿床;矿体保持原来含锰岩层的产状,沿走向延续较长,沿倾向延续深浅受氧化带发育深度控制,可由数米至数十米,个别上百米;当含锰岩层产状子缓且大面积赋存在氧化带内时,矿体才有很大的延伸;矿石主要由各种次生锰的氧化物、氢氧化物组成,具次生结构和构造;矿床规模多属中小型。矿床实例:河间锰矿、东平锰矿、芦寨锰矿。
热液或层控锰矿形成的锰帽矿床:常产于层控矿床产出的地层的风化带内,矿体呈透镜状、脉状、囊状;矿石由各种次生的锰的氧化物、氢氧化物组成,常见铅硬锰矿、黑锌锰矿、水锌锰矿、黑银锰矿,含铅锌常较高,具次生结构、构造;矿床规模多属中、小型。矿床实例:高鹤锰矿、塔山锰矿。
与热液贵金属、多金属矿床有关的铁锰帽矿床:矿石呈土状、角砾状,含大量粘土或岩屑,其铁、锰含量只达一般指标的边界晶位,但尚含金、银、铅、锌、铜等多种有用金属,具一定规模,可具有工业利用价值。矿床实例:七宝山铁锰矿、连州铁锰矿。
淋滤锰矿床:锰矿常产于含锰沉积岩层的构造破碎带、层间剥离带、裂隙、溶洞中,是锰质在地下水运动中被溶解、携带至适合部位积聚而生成的;矿体呈脉状、透镜状、囊状;矿石主要由次生氧化锰、氢氧化锰矿物组成,具胶状、网脉状、空洞状、土状构造;矿床规模多属中、小型。矿床实例:兰桥锰矿、汾水锰矿。
第四系中的堆积锰矿:由含锰岩层或锰矿层经次生氧化富集、破碎、短距离搬运、堆积而成;矿石由各种锰的次生氧化物、氢氧化物组成,呈角砾状、次角砾状、豆粒状,积聚于松散的砂质土壤之中;矿体呈层状、似层状,产状与地面坡度基本一致,受含锰层的出露和地貌形态的控制;矿床规模多属中、小型。矿床实例:思荣锰矿、凤凰锰矿、木圭锰矿、平乐锰矿、东湘桥锰矿。
铬矿床主要类型
层状铬矿床
矿床产于具有层状特征、韵律构造的基性一超基性杂岩体中,于岩浆早期阶段由分凝作用形成。矿体多赋存在斜方辉石岩、斜辉辉橄岩、纯橄岩等超基性岩相中。矿体呈层状,平行多层产出,单层厚度数十厘米至数米,走向延长和横向延伸非常稳定,矿床规模巨大,是世界上最主要的铬矿资源。矿石多为细粒致密一稠密浸染状,品位中等,ω(Cr2O3)/ω(FeO)值一般小于2。属于该类矿床的有南非的布什维尔德、津巴布韦的大岩墙、美国的斯提尔沃特、芬兰的克米等矿床。我国目前尚无该类型工业矿床实例。
岩浆晚期铬矿床
产于以纯橄岩为主的纯橄岩—单辉辉石岩型岩体中的铬矿床。矿体多赋存在纯橄岩岩相内的粗粒一伟晶纯橄岩中,与围岩呈渐变过渡关系,其边界需用化学方法圈定。矿体规模一般较小,常由矿毛、矿条、矿巢组成矿体(带)。矿石多呈细粒稀疏一中等浸染状,以网环状、条带状、斑杂状、角砾状构造为主。局部见有瘤状、豆状、压滤条带状构造。矿石矿物成分除铬尖晶石含量较高外,其他均与围岩一致。矿石ω(Cr2O3)一般为5%~20%,ω(Cr2O3)/ω(FeO)值小于2。造矿铬尖晶石与附生铬尖品石类型一致,多为高铁铬铁矿和铝—高铁铬铁矿。该类矿床的资源/储量在我国铬矿资源/储量中占一定比例,但多为贫矿,需经选矿方能提供工业利用。矿床实例:高寺台铬矿、平顶山铬矿、放马峪铬矿、毛家厂铬矿、松树沟铬矿。
产于以斜辉辉橄岩为主的纯橄岩—斜辉辉橄岩型镁质岩体中的铬矿床。矿体多赋存在斜辉辉橄岩相或该岩相与纯橄岩相接触带附近的纯橄岩异离体中,常成带、成群分段集中分布。矿体直接围岩多为纯橄岩,部分为斜辉辉橄岩,少数为斜辉橄榄岩,个别矿体贯入到岩体围岩中。矿体与围岩界线清楚,接触线多呈直线和折线。矿体产状多变,形态复杂,多呈不规则的扁豆状、似脉状、透镜状、囊状、柱状等。矿体外缘常有数厘米至数十厘米宽的蚀变退色带或绿泥石壳。矿石以中粗粒伟晶他形致密块状为主,矿体边部见有中细粒浸染状及豆状、瘤状构造的矿石。矿石矿物成分中除铬尖晶石和蛇纹石、绿泥石外,尚见橄榄石、斜方辉石、铬绿泥石、钙铬榴石、铬云母、单斜辉石、针镍矿、镍黄铁矿、硫砷钴矿及铂族矿物等。该类的一部分矿床矿石中ω(Cr2O3)在45%以上,ω(Cr2O3)/ω(FeO)大于;另一部分矿床矿石中ω(Cr2O3)为20%~35%,ω(Cr2O3)/ω(FeO)比值为2~。造矿铬尖晶石类型主要为铬铁矿和铝铬铁矿型,大多数与附生铬尖晶石类型一致,个别显示有较大的差别。单个矿体规模较大,长数十米至千余米,厚数米至百余米,这类矿床是我国铬铁矿床的主要类型。矿床例:罗布莎铬矿、东巧铬矿、萨尔托海铬矿、鲸鱼铬矿、赫根山铬矿。
外生铬矿床(残坡积矿床、滨海砂矿、河床砂矿等)
该类矿床是内生铬矿床或基性一超基性岩受表生改造作用而形成的,工业意义有限。矿床实例:哈萨克斯坦肯皮尔赛矿床风化壳的残积砂矿和津巴布韦大岩墙的坡积砂矿,日本和美国的滨海砂矿及越南的河床砂矿等。我国目前尚发现该类型工业矿床。
铁、锰、铬矿床规模划分
铁、锰、铬矿床规模划分见表 。
表 铁、锰、铬矿床规模划分表
矿 种
资源/储量
矿 床 规 模
大 型
中 型
小 型
铁矿
贫矿
矿石(亿吨)
>1
~1
<
富矿
矿石(亿吨)
>
~
<
锰 矿
矿石(万吨)
>2 000
200~2 000
<200
铬 矿
矿石(万吨)
>500
100~500
<100
三、勘查控制程度要求
勘查类型
确定勘查类型的主要地质依据
矿体规模
大型:铁矿、锰矿矿体沿走向长度大于l 000 m,沿倾向延深大于500 m;表生风化型铁、锰矿体,连续展布面积大于 km2。铬矿矿体沿走向长度大于500 m,沿倾向延深大于200 m。
中型:铁矿、锰矿矿体沿走向长度500 m~1 000 m,沿倾向延深200 m~500 m;表生风化型铁、锰矿体,连续展布面积 km2~ km2。铬矿矿体沿走向长度200 m~500 m,沿倾向延深 100 m~200 m。
小型:铁矿、锰矿矿体沿走向长度小于500 m,沿倾向延深小于200 m;表生风化型铁、锰矿体,连续展布面积小于 km2。铬矿矿体沿走向长度小于200 m,沿倾向延深小于100 m。
矿体形态复杂程度
简单:矿体以层状或似层状产出;分枝复合少,夹石很少见,厚度变化小( 厚度变化系数Vm< 50% )。
中等:矿体多以似层状、脉状或大型透镜状产出,间有夹石;膨胀收缩和分枝复合常见,厚度变化中等(厚度变化系数Vm=50%~100%)。
复杂:矿体以透镜状、扁豆状、脉状、囊状、筒柱状或羽毛状以及其他不规则形状断续产出;膨胀收缩和分枝复合多且复杂,厚度变化大(厚度变化系数Vm>100%)。
构造复杂程度
简单:产状稳定,呈单斜或宽缓褶皱产出;一般没有较大断层或岩脉切割穿插,局部可能有小断层或小型岩脉,但对矿体的稳定程度无明显影响。
中等:产状较稳定,常呈波状褶皱产出;有为数不多,但具一定规模的断层或岩脉切割穿插,对矿体的稳定程度有一定影响。
复杂:产状不稳定,褶皱发育,断层多且断距大,或岩脉切割穿插严重,矿体遭受到严重破坏,常以断块状产出。
矿床有用组分分布均匀程度
均匀:矿化连续,品位分布均匀(品位变化系数Vc<50%),品位变化曲线为平滑型(相邻品位绝对差值<5%)。
较均匀:矿化基本连续,品位分布较均匀(品位变化系数Vc=50%~100%),品位变化曲线以波型(相邻品位绝对差值5%~7%)为主,兼有尖峰型(相邻品位绝对差值7%~11%)。
不均匀:矿化不连续或很不连续,晶位分布不均匀或很不均匀(品位变化系数Vc>100%),品位变化曲线为尖峰型或多峰型(相邻品位绝对差值>11%)。
勘查类型的划分与确定
勘查类型的划分
依据矿体规模、矿体形态复杂程度、构造复杂程度和矿石有用组分分布均匀程度,将勘查类型划分为三个类型。其中第Ⅰ勘查类型为简单型,矿体规模为大型,矿体形态和构造变化均简单,矿石有用组分分布均匀。矿床实例:南芬铁矿(铁山、黄柏峪矿段)、庞家堡铁矿(10—36线区段)和遵义锰矿(南翼矿体)等;第Ⅱ勘查类型为中等型,矿体规模中等,矿体形态和构造变化中等,矿石有用组分分布较均匀。矿床实例:梅山铁矿、石碌铁矿、白云鄂博铁矿(主矿体、东矿体)和龙头锰矿、斗南锰矿以及罗布莎铬矿(31号主矿体)等;第Ⅲ类勘查类型为复杂型,矿体规模小型,矿体形态和构造变化复杂,矿石有用组分分布不均匀。矿床实例:大冶铁矿、凤凰山铁矿、大庙铁矿、大粟子铁矿和八一锰矿、湘潭锰矿、瓦房子锰矿以及赫根山铬矿、东巧铬矿、鲸鱼铬矿等。
勘查类型的确定
勘查类型的确定应遵循追求最佳效益的原则,从实际出发的原则、以主矿体为主的原则、类型三分允许过渡的原则和在实践中验证中并及时修正的原则。其中从实际出发的原则在勘查类型的确定中是至关重要的。由于每个矿床的地质变化特征往往不尽相同,甚至同一个矿床的不同矿体或区段,其变化程度亦各有区别。大多数情况下,影响勘查类型确定的多种地质变量因素的变化并不一定向着同一方向发展,以致其间出现多种型式组合,因此勘查类型的确定一定要从实际出发,要以引起增大勘查难度最大的变量作为确定的主要依据。本附录表 和表樊枝花铁矿和湘潭锰矿勘查实例,尽管其矿体规模都达到大型,但是两矿的探—采对比资料表明,由于成矿后构造的破坏引起勘查难度增大,均不能定为第Ⅰ勘查类型,分别确定为第Ⅱ勘查类型(樊枝化铁矿)和第Ⅲ勘查类型(湘潭锰矿)。又加下雷锰矿,各区段矿体变化特征和复杂程度不尽相同,其中0~35a勘探线范围内矿体产出比较规整,确定为第Ⅰ勘查类型;3a~34a勘探线范围内矿体变化程度中等,确定为第Ⅱ勘查类型;Ⅰ~Ⅱ勘查类型之间区段(主要是15~35a线间)矿体变化复杂,特别是断层多,矿体被严重分割,属构造复杂型,确定为第Ⅲ勘查类型。由此可见,对于勘查类型的确定,一定要从实际出发灵活运用确定原则。
铁、锰、铬矿勘查类型实例
见表、表 、表。
勘查工程间距
确定工程间距的基本原则
表 铁矿勘查类型实例
矿床名称
确定勘查类型的主要地质因素
勘查实况
套用本规范
矿体规模
矿体形态
矿体构造
组分分布
类型与网度
探采对比
勘查类型确定依据
类型
工程间距
1.南芬铁矿沉积变质型亿吨ω(TFe):%
主矿层(第三层矿):长度2900 m厚度6 m~157 m,(平均 m)垂深>1 145 m
厚大、稳定、规则的层状矿体(由地表至-200 m,高差大于500 m,厚度变化为:92 m~88 m~94 m间)
呈单斜构造,沿走向、倾向均呈舒缓波状起伏。矿体西北段顶部被断层F1切割,在详勘地段矿体中断层少
矿石以磁铁石英岩为主,呈条带状构造,矿化连接,品位分布均匀
1953~1976年勘探第Ⅰ勘探类型
A2 200 m×200 m
B (200 m~230 m)×(200 m~260 m)
C1(200 m~350 m)×(200 m~400 m)
1976年已采12个露采平台,资料对比;面积重合率89 %平均品位绝对误差[ω(TFe)]为 %储量平均相对误差 %
矿体规模超大型、矿体形态和构造均简单、矿石有用组分分布均匀,按本标志着条定为:第Ⅰ勘查类型
Ⅰ
探明:
200 m×200 m
控制:
400 m×(200 m~
400 m)
大 型
简 单
简 单
均匀
2.樊枝花铁矿岩浆晚期分异型
亿吨ω(TFe):%
露头长15 km,累计厚130 m,以主矿体计:长1000 m~2000 m,厚>15 m,有两个矿区矿体平均厚137 m~164 m,垂深已控制300 m~650 m
似层状
断层发育,主要有NE向逆断层、SN向和NW向横断层三组:均对矿体有一定程度的破坏
主矿种元素(Fe)分布较均匀、但共伴生元素多而复杂(计12种可综合利用元素)
1955-1958年勘探第Ⅰ~Ⅱ勘探类型
A2 100 m×(50 m~
60 m)
B 100 m×(100 m~120 m)
C1 200 m×(100 m~120 m)
1.稀空200m×100m与A2对比:
品位差 %
储量差 %
已采地段与A2对比(段高15m),5个台阶储量相对误差为 %、 %、 %、 %、 %
矿体规模、形态和主元素特征,可归入第Ⅰ勘探类型;但共生组分和构造均为中等复杂程度,后期断层影响了矿体的实际规模,是勘查工作增加难度的主要原因,按本标准条,定为:第Ⅱ勘查类型
Ⅱ
探明:
100 m×(50 m~100 m)
控制:
200 m×(100 m
~200 m)
大 型
简 单
中 等
较均匀
3.大庙铁矿岩浆分凝—贯入型
4 657万吨
ω(TFe):
%
由52个矿体组成,多数长度<1000 m主矿体8个:
长100 m~300 m,厚12 m~100 m,斜深200 m~300 m
透镜状、扁豆状、囊状、似脉状,分枝复合膨缩尖灭。矿体大小悬殊,厚度变化大,地表几个矿体向深部可变成一个矿体
常见后期岩脉(粗面岩和玢岩岩脉)切穿矿体,破坏了矿体的完整性
矿化连续,品位分布均匀全铁品位变化系数为20%~50%
1954~1956年勘探第Ⅲ、Ⅳ勘探类型
B(15 m~50 m)×(30 m~60 m)
坑探(坑道间距)
C1 50×50(钻探)
以24号矿体开采资料与勘探对比
1.面积重合率882 m以上:84 %872 m~800 m;53%~74%
800 m以下;46%
2.储量相对误差77 %~26 %平均 %
800 m标高以上:规模小,形态杂,岩脉破坏按本标志准第和条定为:第Ⅲ勘查类型
800m标高以上
Ⅲ
探明:
50 m×50 m
控制:
100 m×50 m
小型
复杂
中等
均匀
800 m标高以下:坑探加密其重合仍低,比第Ⅲ勘查类型更复杂
800 m标高以下:稀疏工程控制边采边探
表 锰矿勘查类型确定实例
矿床名称
确定勘探类型的主要地质因素
勘查实况
套用本规范
矿体规模
矿体形态
矿体构造
组分分布
类型与网度
探采对比
勘查类型确定依据
类型
工程间距
1.遵义锰矿海相沉积型3635万吨Mn:氧化锰质量分数为28%。碳酸锰质量分数为%
长1 600 m~ 4 000 m(整个矿层控制长度为16 500 m),宽320 m~800 m (最宽处1100m)厚~ m(最厚) m)
似层状主矿体厚度变化系数(Vm)为31%~ %
呈单斜层状产出,沿走向略有平缓起伏,4000 m长的矿层沿倾斜控制1100 m未明显变薄
矿化连续,品位与匀稳定, 4 000 m长矿层沿倾斜控制1100 m未明显变贫;Vc为 %~ %
1954~1958年勘探第Ⅰ勘探类型
A2 100 m×50 m
B 200 m×100 m
C1 400 m×200 m
(1)探采对比
厚度差 %
品位差 %
储量差4. 51 %
(2) 稀空
(200 m×100 m)
厚度差 %
品位差 %
储量差 %
规模超大型,形态稳定、成矿期后构造不发育、锰矿组分分布均匀,按本标准条原则定为:
第Ⅰ勘查类型
Ⅰ
探明:
200 m×100 m
控制:
400 m×200 m
大型
简单
简单
均匀
2.斗南锰矿海相沉积型1569万吨 Mn;氧化锰质量分数;原生20 %~25 %次生%碳酸锰质量分数<20 %
Ⅰ矿段(V1):
长 2 151 m,
宽 650 m,
厚 m
Ⅱ 矿段(V8):
长 2 320 m,
宽 541 m,
厚 m;
次要矿体;
长 100 m~480 m
宽 100 m~340 m
薄层状、透镜状、似层状。
主矿层:
Vm 19 %~46 %
次矿层:
Vm 25 %~64 %
断层发育:
Ⅰ矿段, 断距>25 m者三条;10 m~25 m者9条(平均11条/100 m);
断距<3 m 者占84 %Ⅱ矿段,F3延长1 800 m,一般断距42 m(最大65 m)
锰矿组分分布均匀,锰的品位变化系数Vc为25 %~35 %
1965-1970年勘探
Ⅰ矿段(V1)
第Ⅱ勘探类型偏复杂型
B 100 m×(50 m~100 m)
C 200 m×(100 m~200 m)
Ⅱ矿段(V8)
第Ⅱ勘 探 类 型偏简单型
B 150 m×(100 m~150 m)
C 300 m×(200 m~300 m)
目前尚未收集到探采对比资料
主矿体:
按本标准条,增大勘查难度最大的是断层对矿体的破坏,定为:
第Ⅱ勘查类型
因Ⅰ、Ⅱ矿段受破坏程不等,又有简单与复杂之分
主矿体 Ⅱ
偏简单型--Ⅱ矿段
探明:
150 m×100 m
控制:
300 m×200 m
偏复杂型--Ⅰ矿段探明:100 m×50 m
控制:200 m×100 m
次要矿体:规模小,断层破坏大, 比第Ⅲ类型更复杂
稀疏工程控制
边采边探
主矿层:大型
次矿层:小型
简 单
复杂
(Ⅰ矿段更复杂)
均匀
3.湘潭锰矿海相沉积型 1472万吨ω(Mn):%
全长8 800 m(各段长1 900 m~2 700 m)宽105 m~580 m(最宽2 000 m)厚 ~ m(平均 m)
层状、似层状,厚度变化大,褶 皱 轴 部加厚,翼 部 变 薄,Vm:%~%
有三组断层发育,断层长度一般大于200 m,垂直断距10 m~30 m,常使矿层出现20 %~29 %的(断层)无矿带
Mn品位变化系数Vc %~ %
1954~1958年勘探,1960~1965年补勘
第Ⅱ勘探类
A2 75 m×75 m
B 稳定区150 m×75 m,不稳定区及圈定边界75 m×75 m
C1 150 m×75 m
用4个采井(3个已闭坑)资料与勘探资料对比:面积差- %
储量差- %
(出现较大误差原因是将约30 % 的断层无矿带圈入矿体内)
1个地质变量因素之间稳定等级差异大,按本标准条,造 成 勘查难度增大的主要地质因素是断层,致使产出特征复杂化,定为:第Ⅲ勘 查 类 型
Ⅲ
探 明:
75 m×50 m
控 制:
150 m×(50 m~
100 m)
表 铬矿勘查类型确定实例
矿床名称
确定勘探类型的主要地质因素
勘查实况
套用本规范
矿体规模
矿体形态
矿体构造
组分分布
类型与网度
探采对比
勘查类型确定依据
类型
工程间距
1罗布莎铬矿晚期岩浆型
396万吨
ω(Cr2 O3 ): %
123个矿体:
长>100 m的32个,<50 m的137个(最长390 m, 最小<10 m;
厚1 m-3 m(最厚46 m);斜深10 m~50 m(最深300 m)
>100 m矿体为豆荚状、脉状、似层状和透镜状Vm为92 %
<100 m矿体为不规则透镜状、囊状、饼状、锅底状、眼球状和漏斗状等
123个矿体中有23个盲矿体,矿体有侧伏(SE25°),总体向南倾,产状稳定
Vc 为 %
1966~1981年勘探1984~1985年补勘第Ⅱ勘探类型(31号主矿体)
B 40 m×40 m
C 80 m×40 m
1984~1985年补勘时对原C级矿段加密为40 m×40 m网度,两矿段对比储量差分别为 %和-%,说明用80 m×40 m网度求C级 储量是恰当的
主矿体为中型,产状和形态均较稳定,组分均匀,构造对矿体破坏不明显,按本标准条定为:
第Ⅱ勘查类型
>100 m小矿体为:
第Ⅲ勘查类型
Ⅱ
探明:
50 m×50 m
控制:
100 m×50 m
Ⅲ
探明:
25 m×25 m
控制
50 m×25 m
主 矿 体 中 型
小 矿 体 小 型
主 矿 体 中 等
小 矿 体 复 杂
简 单
均 匀
<100 m矿体比Ⅲ类型更复杂
稀疏工程控制
边采边探
2.赫根山铬矿岩浆分异型万吨
ω(C 2 O 3): %
~ %
主矿体6个(占储量
90 %):
长 60 m-720 m
斜深 40 m~280 m
厚 m~ m
其他小矿体:
长 10 m~40 m
厚 m~1 m
豆荚状、透镜状、似脉状、厚 度 胀 缩 明 显,厚度变化系数 (Vm): %~ %
构 造 破 坏 不明 显,但 矿体 倾 角 变化大,侧 伏(20°~30°)明显
品位分布均匀,Cr2 O3 的 品位
变 化 系 数(Vc)为 %~
%
1957~1961年勘探北部(号矿体):
第Ⅲ勘探类型
C 60 m×40 m
南部(4,10号矿体):
第Ⅳ勘探类型
C 20 m×(20 m~
30 m)
10矿体C级储量与下列稀空网度比较储量差:
(1) 40 m×(20 m~30 m)
差- %
(2) 60 m×(20 m~30 m)
差%
(3) 80 m×(20 m~30 m)
差 %
矿体形态较规则,组分分均匀,构造破坏不明显但矿体倾角变化大,厚度不稳定,按本标准条及与较复杂的10号矿体稀空网度比较,定为:第Ⅲ勘查类型
Ⅲ
北部(较简单型)
探明:
50 m×25 m
控制:
100 m×50 m
南部(较复杂型)
探明:
25 m×25 m
控制:
50 m×50 m
中—小 型
中 等—复 杂
中 等
均 匀
3.鲸鱼铬矿岩浆熔离型
万吨
ω(Gr2O3):%
主矿体3个:
长 m~ m
宽 m~ m
厚 m~ m
一般矿体:
长10 m~20 m
厚 m~3 m
主矿体:透镜状%
~%。一般矿体多产于主矿体四周,呈不规则柱状或囊状
产状多变,侧伏普遍且变化大(侧伏角20°~65°)开采资料表明:矿体赋存状态几乎无规律可寻
组分分布均匀,
Vc %~%
1965~1966年勘探第Ⅳ勘探类型
C 20 m×20 m
Ⅰ和Ⅰ1两矿体(占地勘储量的%)的探采对比资料:
Ⅰ1矿体:
面积重合率%
储量差-%
Ⅰ号矿体:
面积重合率%
储量差%
四个地质变量因素中惟组分分布均匀,影响勘查难度的是矿体规模、形态和构造 变化复杂,按本 标 准
5. 和两条,该矿床实际勘查类型比第Ⅲ勘查类型更复杂
勘查期间只作稀疏工程控制,主要工作应转为边采边探方式进行
小 型
主矿体中等
小矿体复杂
复 杂
均 匀
以勘查类型为基础,类型简单工程间距相对稀疏,类型复杂则工程间距相对密集。
相邻勘查类型和控制程度之间的勘查工程间距原则上为整数级差关系。
勘查工程间距可有一定变化范围,以适应同一勘查类型不同矿床或同一矿床不同矿体(或矿段)的实际变化差异。
确定间距的方法
通常采用类比法,以相同类型矿床的勘查工程间距稀密验证和已有的探采验证资料类比等办法确定;也可以根据已有的勘查成果,运用地质统计学方法或动态分维几何学方法(SD法)确定。
推荐的工程间距
铁矿勘查工程间距见表 。
表 铁矿勘查工程间距
勘 查 类 型
勘 查 工 程 间 距 (m)
控 制 的
沿 走 向
沿 倾 向
Ⅰ
400
200~400
Ⅱ
200
100~200
Ⅲ
100
50~100
锰矿勘查工程间距见表。
表 锰矿勘查工程间距
勘 查 类 型
勘 查 工 程 间 距 m
控 制 的
沿 走 向
沿 倾 向
Ⅰ
400~600
200~400
Ⅱ
200~300
100~200
Ⅲ
100~150
50~100
铬矿勘查工程间距见表。
表 铬矿勘查工程间距
勘 查 类 型
勘 查 工 程 间 距 m
控 制 的
沿 走 向
沿 倾 向
Ⅰ
200~400
100~200
Ⅱ
100~200
50~100
Ⅲ
50~100
50
勘查控制程度
预查阶段
在区域地质研究的基础上,进行区域性地质、物探、化探路线踏勘;因矿化露头或物、化探异常较集中地段,布置极少量的取样工程,初步圈定矿化地段;估算预测的矿产资源(334)?,作为区域远景规划的宏观决策依据。
普查阶段
根据矿化范围的大小,对已发现的矿化地段要有一至三条主干地质、物探、化探剖面控制;主干剖面上应布置数量有限的取样工程,结合已掌握的成矿规律,大致圈定矿本的展布空间;估算推断的矿产资源量(333),作为矿山远景规划的依据。
详查阶段
根据系统取样工程获得的资料,基本查明矿区(床)、矿体的地质特征,矿石质量和加工技术性能,以及主要开采技术条件。在此基础上圈定矿体,估算控制的矿产资源/储量,作为矿山总体规划和矿山项目建议书使用。
勘探阶段
通过在系统取样工程基础上加密取样工程,详细查明矿区(床)矿体地质特征、矿石质量和加工技术性能,以及开采技术条件。在此基础上进一步圈定矿体,估算探明的矿产资源/储量,其中可采储量部分应满足矿山首期建设设计的要求。
矿山建设对矿产资源/储量的要求
铁、锰矿矿山建设要求(表)
表 铁、锰矿矿山建设要求
矿山生产规模
年生产能力
万吨/年
服务年限
年
相当储量
万吨
大 型
>100
>30
>3 000
中 型
30~100
20~30
600~3 000
小 型
<30
<20
<600
铬矿矿山建设要求(表)
表 铬矿矿山建设要求
矿山生产规模
年生产能力
万吨/年
服务年限
年
相当储量
万吨
大 型
>25
>20
>500
中 型
10~25
15~20
150~500
小 型
<10
<15
<150
四、矿产资源/储量估算
矿床工业指标
主要内容
矿石质量指标
边界品位:是圈定矿体的单个样品有用组分含量的最低标准,是划分矿石与废石(包括非矿夹石)的分界品位。
最低工业品位:单工程中单矿层样品的最低平均品位要求,又称最低可采品位。
有害组分的最大允许含量:矿体在单工程样品中,对产品质量或对加工过程有不良影响组分的最大允许含量。
伴生有组分的综合利用指标:矿体中与主要有用组分相伴生的,在技术上可行、经济上合理,能被综合回收的其他有组分的最低含量标准。
矿床开采技术指标
最低可采厚度:可供工业开采的矿体(矿层或矿脉)的最小真厚度值。
夹石剔除厚度:开采时难以剔除,被允许圈入矿体中的非矿部分的最大真厚度值,又称夹石最大允许真厚度。
铁、锰、铬矿床一般工业指标
铁矿
炼钢用铁矿石见表。
表 炼钢用铁矿石一般工业指标
矿石类型
ω (TFe)
主 要 有 害 物 质
其他有害物质
ω(SiO2)
ω(S)
ω(P)
磁铁矿石
赤铁矿石
≥56%
≤13%
≤%
≤%
ω(Cu)≤%
ω(As) ≤%
注:矿石块度要求为平炉用铁矿石25 mm~250 mm;电炉用铁矿石50 mm~100 mm,转炉用铁矿石10 mm~50 mm。
炼铁用铁矿石见表。
表 炼铁用铁矿石一般工业指标
矿石类型
ω (TFe)
主 要 有 害 物 质
其他有害物质
ω(SiO2)
ω(S)
ω(P)
磁铁矿石
赤铁矿石
褐铁矿石
菱铁矿石
≥50%
≤18%
≤%
≤%
ω(Cu) ≤%
ω(Pb) ≤%
ω(Zn) ≤%
ω(Sn) ≤%
ω(As) ≤%
ω(F) ≤%
注1:褐铁矿石、菱铁矿石为扣除烧损后折算的标准;自熔性矿石全铁质量分数[ω (TFe)]可降至≥40%。磷含量为一般要求,按炼铁品种不同对矿石含磷量要求也不同:
酸性转炉炼钢生铁矿石ω(P)≤0. 03%;碱性平炉炼钢生铁矿石ω(P)≤(%~%);碱性侧吹炉炼钢生铁矿石ω(P)≤(%~%);托马斯生铁矿石ω(P)≤(%~%);普通铸造生铁矿石ω(P)≤(%~%);高磷铸造生铁矿石ω(P)≤(%~%)。
注2:矿石块度要求:8 mm~40 mm。
需选铁矿石见表。
表 需进行选矿的铁矿石一般工业指标
矿 石 类 型
ω (TFe) %
边 界 品 位
工 业 品 位
磁铁矿石
≥20
ω (mFe) ≥15
≥25
ω (mFe) ≥20
赤铁矿石
≥25
28~30
菱铁矿石
≥20
≥25
褐铁矿石
≥25
≥30
如果矿石易采、易选,经济效果好,或含有可以综合回收的伴生组分,则全铁(TFe)含量要求可适当降低;磁铁矿石中硅酸铁、硫化铁、碳酸铁含量较高,则采用磁性铁(mFe)标准。
矿床开采技术指标见表。
表 矿床开采技术指标
矿床开采技术指标
露 天 矿
坑 内 圹
最小可采厚度 m
2~4
1~2
夹石剔除厚度 m
1~2
1
铁矿石中伴生组分评价参考含量见表。
表 铁矿石中伴生组分评价参考含量表
伴 生 组 分
质 量 分 数
伴 生 组 分
质 量 分 数
V2O3
%~%
Mo
%
TiO2
5%
S
2%~4%
Co
%
P2O5
1%~2%
Cu
%~%
Nb2O5
%
Ni
%~%
TR2O3
%
Pb
%
U
%
Zn
%
Au
(~)×10-6
Sn
%
Ag
5×10-6
注:表中Co、Cu、Ni、Pb、Zn、Mo 、S 、Au 、Ag 系指这些元素赋存于硫化物中的质量分数;V2O5指赋存于有用铁矿物中的质量分数;P2O5指磷灰石状态时的质量分数;U指以晶质铀矿、方钍石等独立矿物存在时的质量分数;Nb2O5指以铌铁矿矿物为主的质量分数;TR2O3指以独居石、氟碳铈矿矿和为主时的质量分数;Sn指富集在铁精矿中的锡,当铁精矿还原焙烧时,锡被挥发,可在烟道中回收或在铁尾矿中呈锡石单独矿物的质量分数;TiO2指钒钛铁磁铁矿床中,可被选出的粒状钛铁矿中的质量分数;铁矿石中其他有用组分,如铬、镓、锗、硼等达到多少质量分数即可综合回收,目前尚无成熟经验,在工作中可据具体情况与有关部门商定;表中质量分数一般为块段平均品位。
锰矿
治金用锰矿石一般工业指标见表。
表 冶金用锰矿石一般工业指标
自然
类型
工业
分类
品
级
ω (Mn) %
ω (Mn+Fe)
ω (Mn) /ω (Fe)
每1%锰允许含磷量
%
ω(SiO2)
%
边界品位
单工程平均品位
氧
化
锰
矿
石
富锰矿石
Ⅰ
40
≥6
≤15
Ⅱ
35
≥4
≤
≤25
Ⅲ
30
≥3
≤
≤35
贫锰矿石
10~15
18
铁锰矿石
Ⅰ
25
≥50
≤%(磷总量)
≤25
Ⅱ
20
≥40
≤%(磷总量)
≤25
Ⅲ
10
15
≥30
≤%(磷总量)
≤25
碳酸锰 矿石
富锰矿石
25
≥3
≤
≤25
贫锰矿石
10
15
铁锰矿石
10
15
≥25
≤%(磷总量)
≤35
含锰灰岩
8
12
碱性矿石
注1: 灰质氧化矿石(脉石以方解石为主,碱度≥,烧失量质量分数达18%以上)的评价,可采用碳酸锰矿石的工业指标。
注2:自熔性、碱性的锰矿石,可酌量降低其富矿锰品位指标。
注3:当碳酸锰矿石的失量较高,虽然锰的质量分数略低于25%,但焙烧后锰含量可达到氧化锰富矿矿石标准时,这类碳酸锰矿石也可作为富锰矿石考虑。
矿床开采技术指标:矿层最低可采厚度 m~ m;夹石剔除厚度 m~ m;堆积矿净矿含矿率(质量分数)≥15%。
表 优质锰矿石和优质富锰矿石品位及杂质含量指标
工业分类
品级
自然类型
ω (Mn) %
ω (Mn)/ω (Fe)
ω (P)/ω (Mn)
烧失量(ωΒ)
优质锰矿石
氧化锰矿石
≥18
≥6
≥20%
碳酸锰矿石
≥15
≥6
优质
富锰
矿石
Ⅰ
氧化锰矿石
≥35
≥6
≤
≥20%
碳酸锰矿石
≥28
≥6
≤
Ⅱ
氧化锰矿石
≥30
≥4
≤
≥20%
碳酸锰矿石
≥25
≥4
≤
注:优质锰矿、优质富锰矿矿层最低可采厚度标准可为 m~ m。
优质锰矿石、优质富锰矿石品位及杂质含量指标见表 。
锰矿石中伴生组分评价参考含量见表。
表 锰矿石中伴生组分评价参考含量表
元素或组分
Co
Ni
Cu
Pb
Zn
Au
Ag
B2O3
S
含量(ωΒ)
%~%
%~%
%~%
%
%
×10-6
(5~10)×10-6
1%~3%
2~4%
注:锰矿石中伴生元素多呈细微粒分散、包裹,或与锰、铁矿物结合的状态存在。
伴生多种贵金属及有色金属的矿床,据目前的实验研究,用化学选矿,综合回收效果好,技术经济上可行,从而使锰含量未达到表内矿石要求的锰矿石,也具有利用价值,应根据加工技术试验结果制订包括锰含量在内的合理工业指标。
天然放电锰(锰粉)一般技术标准见表 。
化工用二氧化锰矿粉一般技术要求:ω(MnO2)≥50%;其他元素如制硫酸锰时,ω(Fe)≤3%,ω(AI2O3)≤3%,ω(CaO)≤5%,ω(MgO)≤%;制高锰酸钾时,ω(Fe)≤5%,ω(SiO2)≤5%,ω(AI2O3)≤4%。
表 天然放电锰(锰粉)一般技术指标
品 级
ω(MnO2)%
ω (TFe)%
制成锰粉的放电时间
Ⅰ
≥75
≤
≥570
Ⅱ
≥70
≤
≥510
Ⅲ
≥65
≤
≥450
Ⅳ
≥60
≤
≥390
Ⅴ
≥55
≤
≥330
注:对其他有害元素,一般标准为:ω(Cu)<%,ω(Ni)<%,ω(Co) <%,ω(Pb)<%。
铬矿
矿石品位及开采技术指标见表。
表 铬矿矿石品位及开采技术指标
项 目
矿 床 和 矿 石 类 型
内 生 矿 床
富 矿
贫 矿
ω(Cr2O3)
边界品位
≥25
≥5~8
最低工业品位
≥32
≥12
最低开采厚度 m
~
夹石剔除厚度 m
注1:冶金用铬铁矿石或精矿,火法冶炼时ω(Cr2O3)/ω(FeO)>2(湿法提炼金属铬则不受其限制)
ω(SiO2)≤8%(用矿热法冶炼高碳铬铁时不受其限制);ω(P) ≤%,ω(S) ≤%。
注2:耐火材料用铬矿石或精矿,ω(SiO2)≤10%,ω(CaO)≤3%,ω(FeO) ≤14%。
注3:化工用铬矿石或精矿ω(SiO2)≤8%,ω(AI2O3)≤15%。
注4:辉绿岩铸石用铬矿石,ω(Cr2O3)≥(10%~20%),ω(SiO2)<10%
注5:当需选铬铁矿中伴生的铂族元素总量达到(~)×10-6时,应做出评价。
注6:贫矿边界品位的选取一般为尾矿品位的两倍。
注7:富矿最低开采厚度的选取,单矿层,复矿层则每一单层 m。
冶炼铬铁用富矿(或精矿)质量要求见表。
矿产资源/储量估算方法
估算参数的确定
矿体面积
根据矿体产状和形态在几何法、求职仪法或坐标计算法等多种方法中选择最合理的一种。面积测定不得少于两次,当差值≥2 %时,取其平均值。
表 冶炼铬铁用富矿(或精矿)质量要求
品级
ω(Cr2O3)%
ω(Cr2O3)/ω(FeO)
ω(P)%
ω(S)%
ω(SiO2)%
用途举例
Ⅰ
≥50
>3
—
—
<
氮化铬铁
Ⅱ
≥45
~3
<
<
<6
中低碳和微碳铬铁
Ⅲ
≥40
≥
<
<
<6
碳素铁铬铁(电炉)
Ⅳ
≥32
≥
<
<
<8
碳素铬铁(电炉)
注:块度要求,高炉冶炼碳素铬铁为20 mm~75 mm,电炉冶炼铬铁为40 mm~50 mm(粉矿、精矿均可)。
矿块(段)平均厚度
矿体厚度变化水大时,采用算术平均法;矿体厚度变化较大或控制工程分布不均时,则应采用影响距离加权平均法。
矿石体积质量(体重)
一般采用小体积质量(体重);裂隙发育、结构疏松应采用大体积质量(体重)值。当体积质量(体重)值在不同矿石类型中差别较大时,应按矿石类型分别计算矿石的平均体积质量(体重)。当矿石湿度大于3 %时,还应进行湿度校正。
平均品位
分别以单工程中的单矿层为计算单位,按勘探线剖面、块段、矿体(矿床)分类计算。其中,当样品分割长度或矿体厚度与样品品位有一定依存关系时,或在沿脉工程中,取样间距不等且样品品位变化较大时,应采用相应的样品长度或矿体厚度、取样距离等影响参数对品位进行加权平均。反之,应以算术平均法计算。
估算方法分类
几何图形法
将矿体空间形态分割成较简单的几何形态,同时求矿石平均体积质量(体重),通过几何形态的体积与密度乘积求取估算结果。根据矿产状和形态可为垂直剖面法、水平断面法和地质块段法等。伴生有益组分的估算方法有以主矿种矿石量为基础的普通估算法,还有单矿物分析估算法和精矿分析估算方法等。
地质统计学法
以区域化变量理论为基础,以变异函数为主要工具,估算时需充分考虑矿石品位的空间变异和矿化强度在空间的分布特征,使估算结果符合矿床产出的地质规律,以提高其置信度。此法需要拥用较多的样本个体为基础。目前地质统计法已广泛采用计算机技术,并细分有多种输入或估算方法。当前使用较多的平面输入法、剖面输入法、多边形法、距离加权法和克里格法等。伴生有用组分估算方法有相关分析法、回归分析法和协同克里格法等。
SD法
是断面法引用计算机处理技术的新发展,它是以最佳结构地质变量为基础的,以断面构形替代空间构形为核心,以spline函数及维几何学为工具的估算方法。它适用于多种矿床类型不同矿体规模、产状和不同勘查阶段,而且还可以对估算成果做出精度评估。
×××铁(锰或铬)矿床矿产资源/储量分类估算结果表
表适用于铁、锰、铬矿床,为分类登记矿产资源/储量估算结果之用。使用中可根据矿床的具体情况取舍表中内容,或对有关栏目再作细化展开。
五、名词解释
全铁(TFe)
指岩矿石样品经化验分析确定的铁元素的总含量。全铁是评价铁矿石质量的主要技术指标。
磁性铁(mFe)
一般是指强磁性铁矿物中的铁。其含量可根据铁矿石的物相分析结果确定。磁铁矿、钛磁铁矿、半假象赤铁矿等都属于具有工业价值的强磁性铁矿物。在磁场强度为(×104)~(×104)A/m的磁场中可进行磁选。磁黄铁矿虽具有强磁性,但因含硫高,故在铁矿床中不作为具工业价值的磁性铁矿物。在地质勘查中,铁矿石中磁性铁占全铁的百分率称为磁性铁占有率,是评价铁矿床工业价值和划分矿石工业类型的依据。
表 ×××铁(锰或铬)矿床矿产资源/储量分类估算结果表
矿产资源/储量类型
查明矿产资源
潜在矿产资源
合计
探明的
控制的
推断的
预测的
名称
代码
矿体编号
块段编号
平均品位
矿石量
矿体编号
块段编号
平均品位
矿石量
矿体编号
块段编号
矿
石
量
矿体编号
块段编号
矿
石
量
块段
矿体
块段
矿体
储量
111
储量
121
122
基础储量
111b
基础储量
121b
122b
2M11
2M12
2M22
资源量
2S11
资源量
2S21
2S22
331
332
333
334?
合计
储量
基础储量
资源量
资源/储量之各
注:计量单位:铁、锰、铬矿含量以质量分数(%)计;矿石量以万吨计。
硫化铁(sfFe)
指铁矿石经化学物相分析结果确定的含铁硫化物中的铁,包括黄铁矿、白铁矿、砷黄铁矿、磁黄铁矿等矿物中的铁。
碳酸铁(cFe)
指铁矿石经化学物相分析结果确定的含铁碳酸盐矿物中的铁,包括菱铁矿、铁白云石等矿物中的铁。
菱铁矿(FeCO3)中ω(FeO)为%,ω(CO2)%,焙烧以后CO2烧失,FeO含量相对提高。因此在评价菱铁矿床时,其工业指标可略低于磁铁矿石和赤铁矿石。铁白云石含铁低,属于铁白云石类型的矿石,不具工业价值,但可作为熔剂利用。
硅酸铁(siFe)
指铁矿石经化学物相分析结果确定的含铁硅酸盐矿物中的铁。含铁硅酸盐矿物种类很多,主要有橄榄石类、石榴子石类、辉石类、闪石类、黑云母、铁绿泥石、阳起石、绿帘石等。这些含铁硅酸盐矿物一般含铁量较低,且含硅高,为工业不可用铁,需要在选矿过程中将其选除。
过去认为铁矿石中的硅酸铁不溶于稀盐酸,因而称为非可溶铁,全铁减去硅酸铁称可溶铁(SFe)。实践证明有很多含铁硅酸盐矿物可不同程度地溶于稀盐酸。以钙铁榴石为例,在分析可溶铁时,其铁含量的50%可被溶解。故笼统地说硅酸铁为非可溶铁是不正确的,采用可溶铁作为评价铁矿石的标准也不合适。
赤(褐)铁(oFe)
指铁矿石经化学物相分析结果确定的赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿等矿物中的铁。属于该类型的需选矿石,选矿工艺比磁铁矿复杂,因此在评价该类型矿床时,矿石的铁含量要求应略高于磁铁矿矿床。
造渣组分
铁矿石中不能被还原进入生铁的氧化物称为造渣组分。主要造渣组分有酸性氧化物(SiO2)、碱性氧化物(CaO、MgO、BaO、Na2O、K2O)和两性氧化物(Al2O3、TiO2等)。在炉渣中起主要作用的是其中的SiO2、A12O3、CaO、MgO等组分。
假象赤铁矿
交代其他矿物形成的赤铁矿,它保持被交代矿物的外形,称之为假象赤铁矿。
放电锰矿石
具有放电性能的二氧化锰矿石,是制作干电池的原料。在电池中的作用主要是消除电池工作时氢的极化作用,使电流畅通。其放电性能取决于MnO2的含量和晶型:MnO2含量越高越好,其晶型以γ型和ρ型最优。
钨、锡、汞、锑矿床规模划分标准
一、 钨、锡、汞、锑矿床规模划分标准表
矿种名称
单 位
矿 床 规 模
大 型
中 型
小 型
钨
WO3(万吨)
>5
1~5
<1
锡
Sn(万吨)
>4
~4
<
汞
Hg(吨)
>2 000
500~2 000
<500
锑
Sb(万吨)
>10
l~10
<1
二、汞的环保要求
汞是当前环境污染的最大公害之一。汞的污染分有机汞与无机汞两类,无机汞毒性较小,由呼吸道进入人体较之消化道进入者危害性大;有机汞通过生物界复杂的食物链可富集近数百至数十万倍。震惊世界的日本水俣病,即源于含汞废水。
a) 目前国家工业“三废”排放试行标准GB/T 4—73对汞的要求为:
1) 废水最高容许排放浓度: mg/L
2) 废气:
烟囱高度(m) 20 30 40 60
最高允许排放浓度(mg/m3)
b) 国家工业企业设计卫生标准GBJ 3—73要求:
居民区大气中含汞最高容许浓度日平均 3 mg/m3。
三、汞矿含矿体的圈定
汞矿的矿化一般极不均匀,各采样线间,品位呈跳跃变化,且不因加密测线而异。按勘查工程控制、圈定的“矿体”,开采时常见矿石与不稳定夹石随机交错,以致采场互不连续,或越出圈定边界,实为矿体相对密集的地质体。
含矿体按含矿系数与品位乘积及控矿地质特征圈定。为此,矿床的地质研究程度将直接影响到合理圈定含矿体的问题。具体用于圈定含矿体边界的标志能否定量,也主要取决于地质研究程度。
含矿体一般分两个步骤圈定,首先在乎面(或纵投影面)上圈定,然后在断面方向圈定。平面圈定含矿体均按见矿勘查工程内推或外推的原则,结合控矿地质构造条件,用直线或自然曲线连接、圈定。断面圈定一般以控矿地质标志为依据,随各矿床的地质特征及地质研究程度而异。含矿体的边界可以是矿体边界,也可以按控矿标志超越矿体边界。以往沿用于圈定边界的具体方法如下:
a) 含矿边界明显,含矿体厚度不大,矿体直接受控于标志面——包括覆盖层或断裂面,含矿体边界即按标志面圈定;
b) 含矿边界不明显,含矿体厚度较大,矿体在含矿部位内跳跃变化,含矿边界分别按以下方法确定,即:
1) 以矿体顶、底界以外的结晶辰砂为边界。
2) 按统计规律,首先确定见矿概率最大部位,再分别按矿体及辰砂的分布情况圈定边界,即在最大见矿概率部位内,按辰砂的顶、底界为边界;矿体在该部位内,辰砂连续分布至其外,按最大见矿概率部位的顶、底为边界;矿体自该部位连续至其外,以矿体顶或底为边界。
3) 有条件确定含矿体边界品位的矿床,按定量指标圈定。
四、钨、锡、汞、锑矿床勘查类型确定因素参考
表 矿体规模分级参考表
矿 种
参 数
矿体规模
备 注
大
中
小
钨
长m
>1 000
1 000~300
<300
延深或宽m
>600
600~200
<200
锡
长m
>700
700~300
<300
若矿体为管条状,则:倾斜长大于500 m,截面积大于200 m2为大型;倾斜长为500 m~200 m,截面积为200 m2~30 m2为中型;倾斜长小于200 m,截面积小于30 m2为小型
延深或宽m
>200
200~100
<100
锑
长m
>600
600~300
<300
延深或宽m
>400
400~200
<200
汞
长轴m
>600
600~200
<200
此处规模指的是汞矿的含矿体规模
短轴m
>100
100~40
<40
表 主要有用组分分布均匀程度分级参考表
均匀程度
品位变化系数 %
钨
锡
锑
均匀
<50
<60
<70
较均匀
50~130
60~120
70~125
不均匀
>130
>120
>125
表 矿化连续性分级参考表
连 续 性
汞含矿系数
连续
≥
基本连续
~
不连续
≤
表 厚度稳定程度分级参考表
稳定程度
厚度变化系数 %
钨
锡
锑
稳定
<60
<50
<65
较稳定
60~80
50~100
65~100
不稳定
>80
>100
>100
表 汞矿体内部结构复杂程度分级表
级 别
特 征
简单
矿体产状与含矿体一致,矿化富集规律明显
较复杂
矿体产状与含矿体不一致,矿化富集规律明显
复杂
矿体产状与含矿体不一致或矿体产状多变,矿化富集规律不太明显或不明显
五、 钨、锡、汞、锑矿床勘查类型划分实例
表 钨、锡、汞、锑矿床勘查类型划分实例
矿
种
勘查
类型
矿床实例
主矿体规模
矿体形态
品位变化
系数
%
厚度变化
系数
%
构造坏程度
矿化连续性
夹石
情况
备注
长
m
延深或宽
m
厚度
m
钨
第Ⅰ
类型
湖南瑶岗仙矽卡岩型白钨矿床
2000
>1000
一般:10~40
平均:20
缓倾斜
似层状
86
较稳定
基本
连续
偶见
江西漂塘石英细脉带型
钨锡矿床的I、Ⅲ矿带
880~1230
470~560
10~20
细脉带
26~42
42~40
小
基本
连续
少
第Ⅱ
类型
江西盘古山石英大脉型钨铋矿床
400~800
400~800
~
陡倾斜薄板
状至厚板状
220~242
稳定
小
基本
连续
湖南邓阜仙石英大脉型钨铜锡矿床
400~1000
300~550
~
陡倾薄板状
170~400
较稳定
基本
连续
第Ⅲ
类型
江西棕树坑石英大脉型钨锡矿床
80~150
150~300
~
陡倾薄板状
200
40
小
湖南沃溪层状浸染型钨锑金矿床
100~300
200~1500
~3
板柱状、透
镜状、囊状
285
70
小
不连续
锡
第Ⅰ
类型
广西大厂长坡区硫化物硫盐型矿体
92号
700
1130
5~79
平均
似层状
169
14
五
连续
很少
又如云南个旧松树脚锡石—硫化物矽卡岩型Ⅰ—1号矿体
91号
480
1030
似层状
透镜状
142
82
无
连续
偶见
第Ⅱ
类型
广东阳春锡山锡石—石英脉18号矿体
400
200
12
似层状
75~85
60~80
中等
又如广西栗木老虎头蚀变花岗岩型矿床;云南个旧马拉格锡石—硫化物型22及4号矿体;广东长辅锡石—石英型V2矿体;广西大厂长坡区硫化物—硫盐型0号矿脉等。
第Ⅲ
类型
云南个旧老厂锡矿床2~4号矿体
266
92
平均脉幅:
层脉组合,
形态复杂
131
又如,云南个旧卡房1—2—1号矿体、广东阳春锡山锡石—石英型9号矿体
表(续)
矿
种
勘查
类型
矿 床 实 例
主矿体规模
矿体形态
品位变化
系数
%
厚度变化
系数
%
构造破
坏程度
矿 化
连续性
夹石
情况
备 注
长
m
延深或宽m
厚度
m
锑
第I
类型
湖南锡矿山飞水岩锑矿床1号矿体
1 010
753
一般:1~5
平均:3
似层状
65
62
很小
连续
少
又如甘肃崖湾锑矿6号矿脉、云南木利锑矿1号矿层等
贵州半坡锑矿I号矿脉
1 196
430
陡倾斜
交错脉状
124
114
很小
基本
连续
少
湖南锡矿山飞水岩锑矿床Ⅱ号矿层的主矿段
1 600
410
一般3~
平均:
似层状
89
88
很小
较连续
较多
夹石
第Ⅱ
类型
湖南板溪锑矿床的蒋家冲
2号矿脉
900
620
陡倾交错
型薄板状
63
97
小
基本
连续
少
又如湖南渣滓溪锑矿床9号矿脉
第Ⅲ
类型
安徽花山锑金矿Ⅲ号矿脉
240
120
透镜状
120
113
小
不连续
又如江西宝山锑金矿、广西赵家岭锑矿床
汞
第Ⅰ
类型
贵州务川木油厂汞矿床
449号矿体
3 300
246~436
似层状
49~64
41~58
小
连续
贵州万山杉木董汞矿床 主含矿体
l 250
40~120
似层状
含矿系数
小
连续
贵州铜仁沙落湾—回龙溪汞矿
400~1 100
40~220
数米
似层状
层带状
含矿系数
>
较连续
第Ⅱ
类型
贵州丹寨宏发厂汞矿
120~440
60~200
数米至 十余米
层带状或
透镜状
内部结构
较复杂
不连续
又如贵州铜仁路腊汞矿
第Ⅲ
类型
贵州万山冷风洞汞矿床I号含矿体
360
8~30
~
似层状、
扁豆状、
豆荚状
不连续
六、钨、锡、汞、锑矿床勘查工程间距
表 钨、锡、汞、锑矿床勘查工程间距参考表
矿种
矿床勘查类型
勘查工程间距 m
备 注
控 制 的
沿走向
沿倾向
钨
Ⅰ
坑:100~120
钻:100~200
坑:100~200
钻:80~200
Ⅱ
坑(穿脉):80~100
钻:80~100
坑(沿脉):100
坑(穿脉):80~100
钻:60
Ⅲ
坑(沿脉或穿脉加短沿脉):50~60 钻:50
坑(沿脉或穿脉加短沿脉):40~50 钻:40
锡
Ⅰ
80~120
80~120
(1)似层状与脉状或管条状与脉状组合而成的矿体,应根据具体情况控制主体部分或分别布置工程;
(2)管条状矿体的水平截面控制工程应在两个以上,其布置形式可采用平行穿脉或“十”字型穿脉或扇形水痘钻控制;
(3)对于第Ⅱ、第Ⅲ类型的板脉状矿体,一般采用沿脉坑道为主,配合钻探或穿脉部拉短沿脉进行勘查。
Ⅱ
60~80
管条状:20~40
40~60
管条状:30~40
Ⅲ
40~50
管条状:10~20
30~40
管条状:30~40
汞
Ⅰ
240~120
80~40
(1)汞矿多呈带状分布,含矿体长:短轴之比一般为5:1至10:1,宜用勘探线法布置工程,勘探线的方向应垂直长轴;
(2)汞矿一般隐伏并具多层以性,宜用钻探为主勘查手段;但由于矿化的特殊复杂性,了解含矿体的内部结构,研究矿化富集规律等又必须用坑探,若地形条件允许,勘探阶段宜适当增加坑探工程量。
Ⅱ
120~60
40
Ⅲ
120~60
40~20
锑
Ⅰ
坑:80~100
钻:80
坑:两个中段高
钻:60~120
(1)缓倾斜矿床,中段高一般为20 m~35 m,陡倾余矿床中段高一般为40 m~60 m;
(2)对第Ⅲ类型矿床而言,只能“边采边探”。
Ⅱ
60~80
坑:一至两个中段高
钻:40~60
Ⅲ
30~40
坑:一个中段高
钻:30~40
注1:表中所列为详查工程间距,勘探工程间距原则上加密1倍以上;
表中所列工程间距是指工程实际控制矿体的斜距;
当矿体的走向长与倾斜长有显著差别时,表中所列工程间距要作相应调整;
划分勘查类型、选择勘查手段和确定勘查工程间距,要充分考虑各矿床地质特征和矿体的具体地质因素,必须从实际出发,及时地综合研究,合理地布置勘查工程,不宜机械大胜或简单地以工程密度取代地质研究程度。
七、 钨、锡、汞、锑矿床主要工业类型
表 钨矿床主要工业类型简表
矿床类型
地质特征
成矿
时代
矿体形态 及规模
矿石类型及
结构构造
主要金属
矿 物
矿石质量
矿床规模
类型相对重要性
矿床
实例
WO3质量分数%
伴生组分
矽卡岩钨矿
产于花岗岩类岩体与碳酸盐岩或火山-沉积岩系接触带及其附近
古生代至新生代,以中生代为主
似层状、透镜状、少量脉状,厚数米至百余米,走向可达1 km~2 km,倾向达1 km
白钨矿矿石;块状、角砾状、细脉状、浸染状
白钨矿,伴生辉钼矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、锡石及铍矿物
~
Mo
Pb
Zn
Cu
Bi
Au
Ag
Sn
小、中、大型,有时为特大型
重要
湖南瑶岗仙、大溶溪
斑岩钨矿
产于花岗石类(花岗闪长班岩、石英斑岩、花岗斑岩)岩体上部或顶部内外接触带中,具钾化、绢云母化、泥化、青磐岩化
侏罗纪为主,次为白垩纪
透镜状、带状,长宽为数百米、厚数十米
白钨矿矿石或钨矿矿石;网脉状
白钨矿或黑钨矿,伴生辉钼矿、锡石、辉秘矿、闪锌矿、黄铁矿、方铅矿、方钴矿
~
Cu
Sn
Mo
Pb
Zn
Fe
S
Bi
Au
Ag
小、中、大型
次要
广东
莲花山,江西
阳储岭
云英岩钨矿
产于花岗岩类岩体上部及顶部硬砂岩、砂岩和页岩层中,花岗岩围岩中常见钾长石化和云英岩化
中生代至新生代
脉状、镶柱状、网脉矿化体,面积为几万至几十万平方米,深可达千米以上
黑钨矿矿石;块状、细脉状、浸染状
黑钨矿,伴生白钨矿、辉钼矿、锡石、辉秘矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿
~
Mo
Bi
Sn
小、中型
次要
江西
九龙脑,
湖南
柿竹园
石英脉钨矿
产于花岗岩类岩体上部与围岩的内外接触带裂隙中,花岗岩具钾长石化、云英岩化,泥质岩具角岩化
中生代和新生代为主、古生代次之
脉状和脉带状,厚几厘米至几米,脉带可达几十米,走向长可达1 km~2 km,倾向达700 m,常有几至几百条平行脉
黑钨矿矿石、白钨矿矿石;块状、细脉状,时见角砾状、浸染状
黑钨矿,有时为白钨矿,伴生锡石、辉钼矿、黄铁矿、辉铋矿、钽铌矿物、方铅矿、闪锌矿、绿柱石
~
Sn
Mo
Bi
Nb
Ta
Be
小、中、大型
重要
江西西华山、浒坑
硅质岩钨矿
产于沉积及火山-沉积岩的硅质岩中,有工业意义者为变质的类似物
古生代
层状、似层状、透镜状,矿带长数百至千米,最长 2 600 m,宽百余米至数百米,厚数米至百余米
黑钨矿及白钨矿矿石;徽细粒浸染状,条带状
含钨赤铁矿、钨酸铁矿(徽细料)、白钨矿,伴生菱铁矿、辉钼矿
~
Cu
Fe
S
Mo
Au
Ag
Bi
小、中、大型
潜在资源为主
江西枫林,广西大明山
表 锡矿床主要工业类型简表
矿床类型
地质特征
成矿
时代
矿体形态及规模
矿石类型及结构构造
主要金属矿物
矿石质量
矿床
规模
类型相对重要性
矿床
实例
Sn质量分数
%
伴生
组分
矽卡岩锡矿
产于花岗岩类岩体与碳酸盐岩石内外接触带,远离岩体出现各种成分似层状、沿层透镜状、脉状矿床
中生代为主
似层状、透镜状、囊状、脉状,厚数米到数十米、延深数十米到数百米
原生锡石矿;浸染状、块状、网脉状
锡石,伴生磁黄铁矿、闪锌矿、黄铁矿、毒砂、方铅矿
~
Fe
Cu
Pb
Zn
小、中、大型、特大型
重要
云南个旧,广西大厂
斑岩锡矿
于浅成一超浅成酸性斑岩岩体内接触带,具黄玉绢英岩化、云英岩化、绿泥石化、硅化
中生代和新生代为主
筒状、复杂形态,平面面积一般小于1 km2,延深达数百米
原生锡石矿;网脉状
锡石,伴生黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿
—
W
Mo
中、大型
重要
广东银岩、西岭
锡石硅酸盐脉锡矿
产于花岗岩类岩体外接触带的硅铝质岩石中,近岩体常以电气石为主,远岩体以绿泥石为主
中生代为主,次为古生代
脉状、带状矿化体、镶柱状网脉体,矿化深达数百米
原生锡石矿;浸染状、带状、角砾状
锡石,伴生有铜和锌的硫化物,有时有黑钨矿
~3. 0
W
Cu
Bi
Ln
Pb
Zn
小、中、大型、特大型
重要
云南铁厂
锡石硫化物脉锡矿
产于花岗岩类岩体外接触带的硅铝质岩石中
中生代为主,其次为第三纪
脉状、带状矿化体、柱状、似层状、透镜状
原生锡石矿;浸染状、角砾状
锡石为主,伴生磁黄铁矿黄铜矿、方铅矿、闪锌矿黄铁矿
~
Cu
Zn
Pb
Ln
W
Ag
小、中、大型
次要
内蒙古大井
石英脉及石英LU石锡矿
产于中深成花 岗岩类岩体与 硅铝质岩石内 外接触带附近, 具云英岩化、浅色云母化、电气 石化
中生代为主
脉状、脉带、镶柱状网脉体或呈不规则状,从岩体内100 m至上部围岩中600 m为矿化区间
原生锡石矿;块状、 浸染状、少量为角砾状集合体
锡石为主,常伴黑钨矿、辉铋矿、铌钽铁矿、辉钼矿、 绿柱石、锂云母
~
W
Bi
Ta
Nb
Sc
Be
Li
小、中、大型
次要
广西栗木
花岗岩风化干冗锡矿
产于含锡石的花岗岩或具锡石蚀变(钠长石化、云英岩化、硅化、电气石化等)带的花岗岩的顶部风化壳中
中生代、新生代
层状、似层状、透镜状、带状,长宽一般数百米直至千米以上,厚数米至数十米直至百米以上
风化壳锡石矿;土状、半松散状
锡石,伴生黑钨矿、白钨矿、铌钽铁矿、磷钇矿钛铁矿、金红石
锡石含量为 kg/m3~ kg/m3
W
Nb
Ta
TR
Ti
小、中、大型
重要
云南云龙
表 汞矿床主要工业类型简表
矿床类型
地质特征
成矿
时代
矿体形态及规模
矿石类型及结构构造
主要金属矿物
矿石质量
矿床
规模
类型相对重要性
矿床
实例
Sn质量分数
%
伴生
组分
层状汞矿
产于背斜构造内的碳酸盐岩层中,常见断层破碎带和层间破碎带
新生代、中生代
层状、透镜状,厚数米至十几米,长宽达数百米,偶可达数千米
汞硫化物矿或锑汞硫化矿;浸染状、细脉浸染状
辰砂、辉锑矿,伴生锑黑辰砂、碲汞矿,时有自然汞,其他有黄铁矿、白铁矿、毒砂及铜、铅、锌硫化物
~
Sb
Cu
Te
Pb
Zn
中、大型、特大型
重要
贵州万山、务川
脉状汞矿
产生各种岩石的断裂中,具滑石菱镁片岩化,少数碳酸盐化和泥化
中生代、新生代
脉状,长几米至三百米,偶达五百米,宽几米,偶达几十米,延深几十至二百米,偶可达七百米
汞硫化物矿;浸染状、细脉浸染状
辰砂、伴生少量辉锑矿,黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉饿矿、雄黄、黄铁矿
~
小、中型至大型
次要
贵州大园、肖家冲
锑矿床主要工业类型简表
矿
床
类
型
地质特征
成矿
时代
矿体形态
及规模
矿石类型 及结构构造
主要金属
矿物
矿石质量
矿床
规模
类型
相对
重要性
矿床
实例
Sn质量分数%
伴生
组分
层状锑矿
产于碳酸盐岩地层中,位于大断裂附近
中生代
似层状为主,次为扁豆状、透镜状;沿层产出,长数百米至千余米,厚几十厘米至数米,延深百米
辉锑矿及其氧化物;块状、角砾状、浸染状
辉锑矿,伴生少量黄铁矿,徽量磁黄铁矿、闪锌矿、毒砂等
2~6
Hg
As
中、大型、特大型
重要
湖南锡矿山,云南木利,湖北徐家山
脉状锑矿
产生浅变质板岩、石英砂岩、火山碎屑岩、碳酸盐岩中的层间破碎带、断裂破碎带中
中生代为主,次为古生代、新生代
脉状(大脉状、细脉带状、不规则脉状);交错脉和顺层脉,长几十米至几百米,个别达千余米,宽几米,延深数百米
辉锑矿及其氧化物、锑汞、锑钨金硫化物;块状、角砾状、浸染状、条带状及细脉带状
辉锑矿及其氧化物,伴生白钨矿、黑钨矿、毒砂、黄铁矿、闪锌矿、黝铜矿等
2~5
W
Au
As
Hg
Pb
小、中、大型
次要
广西大厂,贵州半坡,湖南活溪
八、钨、锡、汞、锑矿床一般参考工业标准
钨矿床一般参考工业指标及伴生组分评价指标
钨矿床一般参考工业指标及伴生组分评价指标见表和表。
表 钨矿床一般工业指标参考表
项 目
要 求
备 注
边界品位(WO3质量分数)
%~ %
坑采厚度< m时应考虑米百分值计算
最低品位(WO3质量分数)
%~ %
可采厚度
≥1 m~2 m
夹石剔除厚度
≥2 m~5 m
表 钨矿床伴生有用组分综合评价参考表
组分
w(Cu)
%
w(Pb)
%
w(Zn)
%
w(Sn)
%
w(Mo)
%
w(Bi)
%
w(Sb)
%
w(Co)
%
w(BeO)
%
w(Li2O)
%
含量
组分
w(Ta2O5)
%
w(Nb2O5)%
w(Tr2O5)%
w(Ga) %
w(Ge) %
w(Cd) %
w(In) %
w(S) %
w (Au) g/t
w(Ag)
g/t
含量
4
1
锡矿床一般参考工业指标及伴生组分评价指标
锡矿床一般参考工业指标及伴生组分评价指标见表和表。
表 锡矿床矿床一般参考工业指标参考表
项 目
要 求
备 注
边界品位(Sn质量分数)
%~ %
坑采厚度<时应考虑米百分值计算
最低工业品位(Sn质量分数)
%~ %
可采厚度
≥( ~1m )
夹石剔除厚度
≥2 m
注1:本参考指标是以全锡计算,适用于以锡石为主的矿床。当矿床中胶态锡、硫化锡所占比例>10 %时,要提高指标。
注2:以胶态锡、硫化锡为主的矿石,要按采、选、冶技术经济条件另行制定指标。
表 锡矿床伴生有用组分综合评价参考表
组分
Cu
Pb
Zn
Bi
w
Mn
Fe
S
质量分数
%
4
20
10
汞矿床一般参考工业指标
汞矿床一般参考工业指标见表。
表 汞矿床一般工业指标参考表
项 目
要 求
边界品位(Hg质量分数)
%
最低品位(Hg质量分数)
%~ %
可采厚度
≥ m~ m
夹石剔除厚度
≥2 m~4 m
注1:由于汞矿勘查时只能圈出含矿体,上述指标则用于勘查工程中圈定见矿厚度,并据以计算含矿系数及矿体平均品位。
注2:评价含矿体时,按含矿系数与品位乘积提出指标要求,即含矿系数×矿体平均品位≥%
注3:指标中品位下限用于规模较大,开采建设条件好的汞矿床。
注4:厚度下限用于陡倾斜矿床,反之则用上限。
注5:厚度<,用米百分值(厚度×品位)确定指标。
注6:矿床的平均品位应大于%~%,才宜进一步工作。
锑矿床一般参考工业指标及伴生组分评价指标
锑矿床一般参考工业指标及伴生组分评价指标见表和表。
表 锑矿床一般工业指标参考表
项 目
要 求
边界品位(Sb质量分数)
%~%
最低品位(Sb质量分数)
%~%
可采厚度
≥ m~1 m
夹石剔除厚度
≥2m
注:<时,按工业米百分值计算。
表 锑矿床伴生有用组分综合评价参考表
组 分
质量分数
组 分
质量分数
As
%
Se
%
Au
×10-6
Co
%
Ag
2×10-6
Ni
%
WO3
%
CaF2
5%
Hg
%
BaSO4
8%
Bi
%
九、钨、锡、汞、锑(矿物、元素)的性质和用途及地球化学性状
钨(矿物、元素)的性质、用途及地球化学性状
钨金属呈银白色,质量密度大(单晶钨为 g/cm3),熔点高(3 400℃),高硬度和高强度,耐磨、耐腐蚀性强。 mm的钨丝拉伸强度为 kg/mm2。在高温条件下的拉张强度超过任何金属,并有良好的高温导电、导热性能,膨胀系数小。常温下钨在空气中是稳定的,在400℃时开始氧化,失去光泽。高于600℃的水蒸气使钨迅速氧化,生成WO3和WO2。不加热时,任何浓度的单一盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸以及王水对钨都不起作用。当温度升至80℃~100℃时,上述各种酸中除氢氟酸外,对钨发生微弱作用。在常温条件下钨可以迅速溶于氢氟酸和浓硝酸的混合液中,但在碱溶液中不起作用。在有空气存在条件下,熔融碱可以把钨氧化成钨酸盐,在有氧化剂(NaNO3、NaNO2、KClO3、PbO2)存在的情况下,生成钨酸盐的反应更猛烈。高温下,钨与氯、溴、碘、一氧化碳、二氧化碳和硫等起反应,但不与氢反应。
金属钨是电器工业和电子工业的重要原料。
碳化钨主要用于生产硬质合金。广泛用于金属切削加工工具、矿山及地质钻头镶片、拉伸冲压磨
具、耐磨耐腐蚀零件等。
钨合金钢用于制造高速钻头、切削工具和机械中抗磨、抗打击、耐腐蚀的结构材料。
高比重钨基合金(钨、铁、镍、铜、锰制成)用于飞机的平衡系统和配重系统、仪表系统中的惯性旋转元件及陀螺仪的转子,以及医疗和化学放射性同位素(钴60)的容器和反坦克、反潜艇的穿甲弹头。
含钨高温合金,应用于宇航业做火箭喷嘴、喷管、离子火箭发动机的热离解器;核工业用来做盛液态金属的容器、热离子交换器等。
其他还应用于颜料、油漆、橡胶、纺织、石油、化工等方面。
钨业生产主要品种有钨精矿和钨的中间制品,即钨铁、钨酸、钨酸钠、钨酸钙、三氧化钨、蓝色氧化钨、仲钨酸铵(APT)、偏钨酸铵、钨粉、钨丝、WC粉、硬质合金、铸造碳化钨等。
钨在自然界是一种分布较广泛的元素,几乎见于各类岩石中。钨在元素周期表中属于第6周期第
ⅥB族,原子序数为74,原子量为。钨在地壳中的平均含量为×10-6,在自然界主要呈六价
阳离子,其离子半径为×10-6m,电价高,有极强的极化能力,是亲石元素,与氧、氟、氯亲和力强,而形成络阴离子,主要形式是[WO4]2-。它与溶液中Fe2+、Mn2+、Ca2+等阳离子结合形成黑钨矿或白钨矿而沉淀富集。
钨的重要矿物均为钨酸盐。在成矿过程中与[WO4]2-络阴离子结合的阳离子仅有Ca2+、Fe2+、Mn2+、Pb2+和Cu2+、Zn2+、A13+、Fe3+、Y3+等,因而形成矿物有限。目前在地壳中仅发现有20余种钨矿物,但具有开采价值的只有黑钨矿和白钨矿。
钨在热液中的迁移形式是多样的。钨矿液进入不同围岩时,往往产生不同反应,进入硅铝质围岩
时,易形成黑钨矿;而进入碳酸盐岩围岩时,易交代形成白钨矿。
在表生条件下,钨矿物较稳定,可形成砂矿。但在酸性介质条件下,含钨矿物可被分解,并以WO3
形式溶于地表水中,在一定条件下形成某些钨的次生矿物。有时以矿物微粒或离子形式被粘土或铁锰
氧化物吸附而聚集于页岩、泥质细砂岩及铁锰矿层中。近年来在古老变质岩系中发现有层状钨矿床和
钨的矿源层,说明变质作用对钨也能起富集作用。
锡(矿物、元素)的性质、用途及地球化学性状
锡是人类最早发现和使用的金属之一。
锡是一种银白色金属,强光泽,质量密度大( g/cm3),熔点低(℃),质软(摩氏硬度),展性好,延性很差,不能拉成细丝。化学性稳定,锡盐无毒。随温度变化锡有三种同位素异性体:α-锡,或称灰锡(等轴晶系);β-锡,或称白锡(正方晶系);r-锡,或称脆锡(斜方晶系)。
由于锡展性好,化学性质稳定,无毒,易溶、抗腐蚀、摩擦系数小等特点,广泛用于人类生活、现代工业、国防工业、尖端科学诸方面。
镀锡板(马口铁),占锡消费量的40%左右,用作食品和饮料的容器、各种包装材料、家庭用具和干电池外壳等。
锡铅和少量锑组成低熔点合金即焊锡,占锡消费量的20%。
锡与一些金属(铜、铅、镍、铋、锆、银、金等)制成合金,如青铜、巴比特合金、活字合金、钛基合金、铌锡合金等用于轴承工业、印刷工业、原子能工业和航空工业等领域。
锡的有机化合物主要用作木材防腐剂、农药等;锡的无机化合物主要用作催化剂、稳定剂、添加剂和陶瓷工业的乳化剂等。
地壳中锡的丰度约2×10-6,锡的原子序数为50,原子量是,位于元素周期表第5周期ⅣA族,离子半径:Sn2+为×10-10 m、Sn4+为×10-10 m。
锡属于亲铁铜元素组,但在岩石圈上部又具有亲氧和亲硫两重特性。锡与硫化合,形成一硫化锡和二硫化锡,在高温条件下具有较强的挥发性。锡与氧化合,生成一氧化锡和二氧化锡,其中四价化合物——二氧化锡(锡石)在自然界是最稳定的化合物之一。
由于离子半径、电负性的相近似,离子Sn2+可与Ca2+、Cd2+、In2+、Te2+等类质同象置换;而Sn4+则与Fe3+、Mg2+、Sc3+、In3+、Nb5+、Ti4+等类质同象置换。
据研究,锡在岩浆演化成岩早期,锡以分散状态分布于云母、角闪石、榍石等造岩矿物中,或以锡石副矿物产出;热液作用阶段,锡一方面生成氧化物(锡石)和含[SnO3]2-、[Sn03]4-等络离子的锡酸盐,另一方面又可生成硫化物(硫化锡)和含[SnS]2-、[SnS4]4-、[SnS6]8-等络离子的硫锡盐酸。由于锡酸盐和硫锡酸盐均易于水解,生成锡的氢氧化物,经脱水作用生成SnO2(锡石)。
锡石在表生条件下极稳定,可富集于锡石硫化物矿床的氧化带和砂矿床中,锡的硫化物、硫盐和硅酸盐矿物,在氧化带可形成木锡和水锡石。
汞(矿物、元素)的性质、用途及地球化学性状
汞是在常温下惟一呈液态的金属,又称水银。-℃时凝成固体。银白色,质量密度为
g/cm3,沸点357℃。汞还能与许多金属形成合金,称为汞齐。
朱砂(d—HgS黑色粉末,D—HgS红色粉末)是传统的贵重中药,色泽艳红、美丽,粒大的称珠宝
砂,是珍品;含辰砂的叶蜡石,称为“鸡血石”,是珍稀的宝玉石原料。
氧化汞,其鲜红色粉末,广泛用于各种标准汞电池中作电池去极剂,橙黄色(红色)氧化汞还用于分析试剂、防腐、防霉和制药工业。
氯化汞(HgCl2)又称升汞,主要用于化工触媒剂,也用于锌锰电池、医药、分析试剂、防腐和制取其他汞盐等。在塑料工业,用乙炔法生产聚氯乙烯时,氯化汞可作为氯乙烯合成工序的催化剂。
汞齐合金中,钛汞齐主要是作为汞释放器代替液态汞用于汞灯及荧光灯的生产之中。锌汞齐主要
用于碱性高能电池、锌银扣式电池和锌空气电池的生产之中,作电池负极活性材料。
汞位于元素周期表第6周期第Ⅱ。族中,原子序数为80,原子量,离子半径:Hg+为×10-10m,Hg2+为×10-10m。它是典型的亲铜元素,在亲铜元素中具有最大的电离势。汞的第一个电子的电离势为 eV;第二个电子的电离势是 eV。这就是说它比金的电离势 eV和银的还要大,所以汞易与各种金属按不同比例生成合金[例如汞银矿(AgHg或Ag2Hg2~Ag36Hg)、汞膏(Hg2Cl2)、汞金矿(AuHg)]。
在自然界中的汞主要是形成红色的硫化物—辰砂。它几乎是一种纯的HgS,而黑色的硫化物—黑辰砂(HgZnFe)(S)是一种固溶体。至于汞的复杂硫化物——汞黝铜矿(CuHg)12Sb4S13和硫汞锑矿HgSb4S8,由于不太稳定,在低温热液条件下极易转变为简单硫化物—辰砂,因此,汞的复杂硫化物极为少见。
汞的显著特点之一是具有很强的挥发性,所以它具有和其他金属不同的迁移性能。
自然界中分布的汞有金属汞、一价汞和二价汞的化合物。HgCl2可以溶于水而迁移,但硫化汞的溶解度很低,而且周转介质中许多物质对汞都有很高的吸附能力,因而汞矿床的分散晕能延伸的范围很小。汞在地壳中的丰度为×10-6。在不同类型火成岩中含量变化范围在(×10-6)~(×10-6)之间;在不同类型的沉积岩中,汞含量顺序为页岩>砂岩>灰岩;在各种土壤中,汞的含量亦有较大的变化。
汞在土壤中的行为主要表现在土壤对汞的固定和释放作用上。土壤中的腐殖质对汞有很大的吸附
性,尤其在pH值较低时,更易吸附。当pH值偏高时,土壤中矿物质对汞的吸附作用相应地增强。
锑(矿物、元素)的性质、用途及地球化学性状
锑是一种银白色金属。质量密度为 g/cm3,摩氏硬度3,熔点℃,沸点1 580℃,性脆,不具延展性,是电和热的不良导体(导电率为银的%),在常温下不易氧化,耐酸,抗腐蚀。锑的最大特征是热缩冷胀和具同素异形现象。
锑与其他软金属(铅、锡、铝、铜)制成合金,用于制作蓄电池、印刷铅字合金、轴承、耐酸和耐磨元件以及军事上榴霞弹、曳光弹等。锑还制作低熔点焊接材料。高纯度锑金属(%)作为硅、锗的掺杂元素或铋、硒、碲的掺杂元素以及锑的金属互化物(铟锑、铝锑、镓锑)可制成半导体晶体元件,用于通讯器材、医疗器材、国防武器、军工仪表、电视机、收录机等方面。
锑的化合物用途也很广泛。天然硫化锑用于制成火柴,将其加入炮弹有利于射击校准。三氧化锑
是制造珐琅亮漆和耐火漆的重要原料。三氯化锑可供钢的制品、医药上刺激剂、试器上的烧蓝用。五氯化锑用于有机化学生产。五硫化锑是橡胶生产的红色颜料及硬化剂。锑酸铅是一种耐火涂料。硫酸三氟锑酸铵是染剂,用于织物的染色。
目前,生产各种阻燃剂是锑主要市场需求。
锑在元素周期表中是第5周期的VA 族元素。原子序数51,原子量,原子半径×10-10
m,离子半径Sb3-为×10-10m和Sb5+为×10-10m,地球化学电价有3-、3+、4+、5+。锑和砷、铋有密切的地球化学关系和相似的化学性质,同属亲铜元素,被称为“半金属族”。故砷、锑、铋、汞常组成各种硫盐矿物和复硫化物,如黝铜矿—砷铜黝矿、硫锑汞矿等。
锑的最外层电子结构5S25P3以P3充填形式出现,丢失电子和获得电子可能性均存在,既可形成阳离子(Sb3+、Sb4+或自然金属(Sb),也可形成阴离子(Sb3-)和络阴离子[SbS2]-、[SbS2]2-、[SbS3]3-、[SbCl]3-、[HS2S4]-等。在自然界中常形成阳离子三价态(Sb3+),在低氧富硫环境中,Sb3+与硫结合形成自然界最普遍分布的辉锑矿;只是在低硫富氧环境中才形成阳离子五价态(Sb5+),与氧结合形成锑华等。个别情况出现自然锑或金属互化物的零价态。
锑在地壳丰度为×10-6,但浓集系数高(为25 000)。
锑的熔点和沸点较低,高温时挥发性强,在地球物质分异过程中集中于地壳上部。在岩浆作用初期阶段,因低硫低氧,Sb3+可与铁族元素结合形成锑钯矿(Pd3Sb),或者呈固熔体分离状态分布于辉长岩质的深成岩中,Sb3+与Sb5+ 进入磁铁矿、钛铁矿、磷灰石、斜长石中,使它们成了锑的载体矿物。晚期阶段Sb3+,有限地代替与碱相近的亲石元素钙,致使方解石、白钨矿等含钙矿物含微量锑。Sb3+ 还部分地替代Y3+、Ce3+、U4+、Th4+使一些铌钽矿物不但含微量锑,而且有时形成钽锑矿、铌钽锑矿、锑铌矿等。此时含锰矿物(黑钨矿物、蔷薇辉石等)也含微量锑。由于上述原因,使很多矿床含微量锑,从而在地球化学勘查中,锑成为远程指示元素。
高温热液阶段,锑熔点和沸点低,溶解度大,不能富集成矿;中温阶段,随硫的浓度增加,锑与亲铁、亲铜元素共同与硫结合形成复硫化物和硫盐矿物(如硫锑铅矿、脆硫锑铅矿、车轮矿等);低温热液是锑主要浓集成矿期,Sb3+与硫结合形成辉锑矿,常出现砷、汞、银等低温元素组合。
辉锑矿在表生作用下,于弱酸性溶液中溶解成Sb (OH)3,或Sb2 (S04) 3发生迁移。然而,锑硫酸盐很不稳定,将很快水解,在极强氧化条件下形成锑华、黄锑华、锑赫石,有时构成残积或坡积矿床。有的则迁移到水体沉积形成“矿源层”,成岩后期又活化迁移到有利构造(破碎带、裂隙)中充填成矿。
十、钨、锡、汞、锑的主要矿物
表 钨的主要矿物表
汉字名称
英文名称
化学分子式
金属钨质量分数
%
黑钨矿
Wolframite
(Fe·Mn)[WO4]
钨铁矿
Ferberrite
Fe[W04]
钨锰矿
Huebnerite
MnLWO4]
白钨矿
Scheelite
Ca[WO4]
钼白钨矿
Molybdoscheelite
Ca[Mo·W]4
铜白钨矿
Cuproscheelite
(Ca·Cu)[WO4]
钨华
Tungstite
H2WO4
水钨华
Hydrotungstite
H2WO4·H2O
高铁钨华
Ferritungstite
Fe2O3·WO4·6H2O
铜钨矿
Cuprotungstite
Cu2[WO4](OH)2
辉钨矿
Tungstenite
WS2
钨铅矿
Stolzite
Pb[WO4]
钼钨铅矿
Chillagite
3Pb[WO4]·Pb[MoO4]
钨锌矿
Sanmartinite
(Zn·Fe)[WO4]
表 锡的主要矿物表
汉字名称
英文名称
化学分子式
金属锡质量分数 %
锡石
Cassiterite
SnO2
黑锡矿
(亚锡石)
Romarchite
SnO
三方硫锡矿
Berndtite
SnS2
黄锡矿
Stannite
Cu2FeSnS4
硫锡矿
Herzenbergite
SnS
硫锡铅矿
Teallite
PbSnS2
圆柱锡矿
Cylindrite
Pb3Sb2Sn4S14
辉锑锡铅矿
Franckeite
Pb5Sb2Sn3S14
马来亚石
(钙硅锡矿)
Malayaite
CaSn[SiO4]O
水锡石
(锡酸矿)
Hydrocassiterite
(Sn·Fe)(OH)2
硫银锡矿
Canfieldite
Ag8SnS6
硫钼锡铜矿
Hemusite
Cu6SnMoS8
银黄锡矿
Hocartite
Ag2FeSnS4
锌黄锡矿
Isostannite
Cu2(Zn·Fe)SnS4
硫锡铁铜矿
Mawsonite
Cu6Fe2SnS8
斜方硫锡矿
Ottemannite
Sn2S3
表 汞的主要矿物表
汉字名称
英文名称
化学分子式
金属汞质量分数 %
自然汞
Mercury
Hg
辰砂
Cinnabar
HgS
黑辰砂
Metacinnabare
HgSe
硒汞矿
Tiemannite
HgSe
碲汞矿
Coloradoite
HgTe
汞膏
Calomel
Hg2Cl2
氯汞矿
Pinchite
Hg2C12O
黄氯汞矿
Terlinguaite
Hg2C12O
橙红石
Montroydite
HgO
硫汞锑矿
Livingstonite
HgSb4S8
汞黝铜矿
Hermesite
Cu10(Hg·Fe·Zn)2Sb4S13
6~17
表 锑的主要矿物表
汉字名称
英文名称
化学分子式
金属锑质量分数 %
自然锑
Antimony
Sb
砷锑矿
Stibarsen
SbAs
辉锑矿
Antimonite
Sb2S3
车轮矿
Bournonite
PbCuSbS3
硫锑铜矿
Skinnerite
Cu3SbS3
硫锑铁矿
Gudmundite
FeSbS
辉锑铁矿
Berthierite
FeSb2SO4
5
硫锑铅矿
Boulangerite
PbsSb4Sll
脆硫锑铅矿
Jamesonite
Pb4FeSb6S14
脆银矿
Stephanite
Ag5SbS4
火硫锑银矿
Pyrostilprite
Ag3SbS2
辉锑银矿
Miargyrite
AgSbS2
辉锑锡铅矿
Franckeite
Pb5Sb2Sn3S14
硫汞锑矿
Livingstonite
HgSb4S8
锑华
Valentinite
Sb2O3
黄锑华
Stibiconite
SbSb2O6(OH)
方锑矿
Senarmontite
Sb2O3
水锑铅矿
Bindheimite
Pb2Sb2O6(O,OH)
锑钙石
Romeite
Ca2Sb2O7
十一、钨、锡、汞、锑矿石的选冶质量、工艺技术性能及精矿质量标准
钨、锡、汞、锑矿石的选冶质量、工艺与技术性能
钨矿石
钨矿的主要选矿方法有手选、重介质选、重选、浮选、磁选和电选。黑钨矿以重选为主,白钨矿以浮选为主。为提高钨精矿质量和钨的回收利用率,当前有选冶工艺联合的趋势,增加焙烧除砷和浸出水冶(回收有益组分)等冶炼手段。
钨的冶炼有火法和水法两种。黑钨精矿和白钨精矿的冶炼工艺流程不同。当矿石中既含黑钨矿又
含白钨矿时,要查明其相应关系和含量比例,分别选出白钨精矿和黑钨精矿,以便分别冶炼。作为钨冶炼矿物原料的钨精矿,w(WO3)应大于65%,经火法冶炼成钨铁合金[w(W)>70%或>65%]经水法冶炼成正钨酸钠、钨酸铵或钨酸钙等;最后进一步处理成三氧化钨[w(WO3)≥%],再还原(用氢)成钨粉[w(W)≥%]。
世界上长期以来开发的钨矿原料,主要是白钨矿,而我国长期以来开采利用的以石英脉型黑钨矿为主。我国的大型、超大型以白钨矿为主的多金属矿床,由于嵌布粒度细,矿石物质组分复杂,选冶的经济技术指标尚未彻底解决。为此要注意寻找黑钨矿和大颗粒的、易选的白钨矿石。
与钨矿床伴生有益组分通常有锡、钼、铋、铜、铅、锌、锑、金、银、钴、铍、铌、钽、锂、稀土元素、硫、砷、压电水晶、焙炼水晶、萤石等,但如不能在选矿中回收,使其进入精矿,则变成有害组分。砷、硫、铜、磷会使钨钢变脆,影响制品质量;锡会降低钨钢的切削性能;水法冶炼过程中砷会使粗钨酸不易净化,钼会影响钨丝的效能和使用寿命,水冶黑钨精矿过程中钙会影响三氧化钨的浸出率而降低回收率。水冶白钨精矿过程中,锰会影响三氧化钨回收率。黑钨精矿中锑、铋、铅,白钨精矿中锌、铋、铅对于生产优质钨铁有不良影响,白钨精矿中铁,锑对生产优质钨制品也有不良影响。在勘探工作中,查明矿石中和钨矿物中有害杂质的含量及赋存状态,选择合理的选矿方法和工艺流程,尽量降低钨精矿中有害杂质的含量,以便使生产的钨精矿达到国家标准。
锡矿石
锡质量分数大于40%以上的低杂质富锡矿石,可直接入炉冶炼;锡质量分数低于40%的矿
石,或杂质多的矿石,需经选矿后去杂质,使锡质量分数富集到40%以上再人炉冶炼。不同类型的锡矿石,国内采用的选矿方法(流程)有:
a) 易选矿石,如氧化矿石、锡石石英型矿石、含锡花岗岩型矿石等,常用重选或重—浮流程处理;
b) 难选矿石,如锡石硫化物的矽卡岩型矿石、锡石硫化物型矿石,一般采用重—浮—重、磁—浮—重等选矿综合流程或选冶联合流程处理;
c) 极难选矿石,如含锡磁铁矿矽卡岩型矿石,要用磁—浮—重,或中矿烟化等选冶联合流程处理;
d) 对锡铅共生的矿石,难以选出合格的锡精矿时,则可选出锡铅混合精矿,冶炼生产锡铅焊料或其他合金;
e) 在锡石粒度细,含铁高,铁锡连生体多,单体锡石少的情况下,我国一些选厂在维持和提高最终锡精矿品位的同时,产出部分富中矿(锡质量分数为3%~10%)和难选中矿(锡质量分数为1%~2%),使锡的选矿回收率提高约10%。
锡的冶炼方法,以火法为主,湿法为辅。现代锡的生产,一般包括四个主要过程:炼前处理、还原熔炼、炼渣和粗锡精炼。
a) 炼前处理是为了除去对冶炼有害的硫、砷、锑、铅、铋、铁、钨、钽、铌等杂质,同时达到综合回收各种有用金属的目的;炼前处理的方法包括精选、焙烧和浸出等作业,根据所含杂质不同,采用一个或几个作业组成的联合流程;
b) 还原熔炼主要是使氧化锡还原成粗锡,同时将铁的氧化物还原成FeO并与脉石成分一起造渣;
c) 炼渣用烟化炉挥发方法,这样产出的废渣含锡低,金属回收率高,同时大量减少铁的循环;
d) 粗锡精炼,一般分为火法精炼和电解精炼,主要是进一步除去铁、铜、砷、锑、铅、铋和银等杂质,同时综合回收有用金属。
汞矿石
我国已发现的汞矿石类型有单汞、汞铀、汞锑、汞硒、汞金以及汞多金属等。目前,供工业利用者均为单汞矿石。单汞矿石,无论品位高低其选冶性能相近,工业技术不要求划分矿石品级。汞铀矿石中汞未回收。汞锑矿石中汞的分离正在试验中。
单汞矿石易选、易冶,工艺流程简单。通常可在矿山就地进行处理,常在坑口或其附近建成采—冶或采—选—冶联合企业。手选后高品位汞矿石可直接冶炼,低品位矿石经选矿富集后冶炼。一般是重—浮联合流程。用摇床回收药用朱砂,浮选后获汞精矿。
金属汞的冶炼方法有火法和湿法。
a) 火法炼汞,将汞矿石或精矿进行焙烧,直接将汞还原呈气态分离出来,而后冷凝成液态汞。法炼汞工序简单,技术经济指标高。
b) 湿法炼汞是用硫化钠或次氯酸盐溶液浸出汞精矿,浸出液净化后用电解或置换等方法获得金属汞。此法可减少汞污染,但流程复杂,技术经济指标不如火法,故未广泛采用。
美国还研究出从辰砂矿石中提取汞的电氧化法,汞的回收率可达90%一99%,但未见生产报道。
锑矿石
锑矿选矿方法,有手选、重选和浮选,大多数采用手选—浮选流程、手选—重选—浮选联合流程,采用单一浮选流程少。
我国锑矿石分为三大类:锑矿石:锑金钨、锑钨、锑金、锑汞共生矿石;锡铅锌为主的锑硫盐矿石。
辉锑矿及其氧化物组成的矿石为易选冶矿石,是目前我国主要锑矿石。锑金钨、锑钨、锑金共生矿石是中等易选冶矿石。锑硫盐矿石和锑汞矿石分别是较难选冶和难选冶矿石。
锡矿山飞水岩硫化锑矿石,氧化率为8%~18%,采用手选—重介质—浮选联合流程。
锡矿山童家院混合锑矿石,氧化率为33%~46%,氧化物以黄锑矿为主,采用手选—跳汰—浮选—摇床的选矿流程。
云南木利氧化锑矿石,氧化率为%。氧化矿物主要为锑华、锑赫石、黄锑华、红锑矿等,呈土状和粉末状。以重介质旋流预选—重选(跳汰)—矿泥浮选的联合流程效果最好。
含砷较高的锑矿石,在浮选过程中用丁醛铵黑药取代黄药作捕收剂,有利于降低锑精矿中砷的
品位。
硫化锑矿、氧化锑矿和混合锑矿,均采用火法冶炼工艺流程。
低品位的块精矿[w(Sb)为6%~15%],用直井焙烧炉氧化挥发焙烧生产氧化锑。产出的锑氧平
均含量为80%一81%(部分达82%)。颜色洁白,可作商品出售。
高品位粉状锑精矿经制粒或压团后在鼓风炉中挥发熔炼制取锑氧。锑氧再进入反射炉加碱除砷还
原熔炼并精炼成精锑。精锑进入锑白炉内经加热熔化氧化挥发制成三氧化二锑(锑白)。含氧化锑不少
于%,平均粒度/μm~/μm,为优质锑白。
高品位单一块状硫化锑块矿,经生铁炉加热熔炼,可产出纯净的针状三硫化锑(俗称生锑)。
除火法冶炼外,为消除环境污染,提高产品质量,推广了电解湿法冶炼,即硫化钠碱性溶液浸出—电解湿法冶炼流程。
湘西锑金钨共生矿石,采用手选(反手选)—重选(摇床、溜槽)—浮选联合流程,分别获得白钨精矿、金精矿和锑金混合精矿。锑金精矿采用“鼓风炉氧化挥发—贵锑电解”提取工艺。
广西大厂铅锌锑硫盐多金属矿石中锑的回收,采用浮选流程获锑铅精矿,再用“火法—电解”联合流程,反射炉还原熔炼成高铅合金和高品位锑氧。高品位锑氧再还原熔炼成铅锑合金[w(Sb)91%~
93%,w(Pb)6%~9%]。
陕西公馆锑汞矿石与含汞锑矿石,经浮选得锑汞混合精矿,再用火法冶炼挥发汞,使汞锑分离。
钨、锡、汞、锑精矿质量标准
钨精矿质量标准
钨精矿质量标准见表和表。
表 特级钨精矿国家标准(GB2825-81)
品 种
w(W03)
不小于
%
杂质(wβ)不大于 %
S
P
As
Mo
Ca
Mn
Cu
Sn
SiO2
Fe
Sb
Bi
Pb
Zn
黑钨特-I-3
黑钨特-I-2
黑钨特-I-1
70
70
68
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
黑钨特-Ⅱ-3
黑钨特-Ⅱ-2
黑钨特-Ⅱ-1
70
70
68
.05
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
―
白钨特-I-3
白钨特-I-2
白钨特-I-1
72
70
70
.03
―
―
―
―
―
―
0。5
―
―
―
―
―
―
白钨特-Ⅱ-3
白钨特-Ⅱ-2
白钨特-Ⅱ-1
72
70
70
―
―
―
0. 1
―
―
―
―
―
―
―
―
―
注1:表中“一”者为杂质不限。
注2:本标准不包括人造白钨,该产品订标准执行。
注3:精矿中钽铌为有价元素,供方应报出分析数据。
注4:根据用户需要和资源特点,钨精矿中特级品可自订企业标准执行。
注5:黑钨精矿特级品Ⅰ类产品中Sb,Bi,Pb的杂质要求和白钨精矿特级品Ⅱ类产品中Fe、Sb的杂质要求暂不作交货依据,但供方应报出数据。
表 一、二级钨精矿国家标准(CB 2825—81)
品 种
w(WO3)
不小于
%
杂质(wβ)不大于
%
用途举例
S
P
As
Mo
Ca
Mn
Cu
Sn
Si02
黑钨一级Ⅰ类
黑钨一级Ⅱ类
黑钨一级Ⅲ类
黑钨二级
黑钨二级Ⅰ类
黑钨二级Ⅱ类
黑钨二级Ⅲ类
白钨二级
65
65
65
65
65
65
65
65
P+As-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
钨铁
硬质合金、触媒、钨材
钨材、钨丝、硬质合金触媒
钨铁、硬质合金
钨材、钨丝、硬质合金触媒
钨材、钨丝、硬质合金触媒
注1:表中“-”者为杂质不限。
注2:精矿中钽铌为有价元素,供方应报出分析数据。
注3;供需双方在特需要求和护理原则上,标准中规定的个别杂质项目指标及其他要求(如铁、锑、药剂等)可协商解决。
注4:钨细泥、钨杂砂以及钨难选物料等产品按国家统一价格执行。
锡精矿质量标准
锡精矿质量标准见表
表 锡精矿质量标准(YB736—82)
类 别
晶 级
锡(wβ)
不小于
%
杂质(wβ)不大于%
S
As
Bi
Zn
Sb
Fe
一类
一级品
二级品
三级品
四级品
五级品
六级品
七级品
八级品
65
60
55
50
45
40
35
30
0.?
5
7
9
12
15
16
17
18
二类
一级品
二级品
三级品
四级品
五级品
六级品
七级品
八级品
65
60
55
50
45
40
35
30
7
9
12
15
16
17
18
注1:一类是直接入炉锡精矿产品,二类是冶炼前需加工处理的锡精矿产品。 注2:锡精矿中铅、钨为有价元素,应提出分析数据。 注3:自产自用锡精矿产品,可自订企业标准执行。
汞精矿质量标准
汞精矿质量标准见表和表
表 朱砂质量标准(YB 748—70)
等 级
硫化汞(wβ)不小于 %
杂质[w(Se)]不大于 %
特
1
2
98
97
96
注1:特级朱砂粒度规定5 mm以上,如用户对粒度有特殊要求,可与厂家协商解决。
注2:各级朱砂除硒外的杂质,如用户有特殊要求,可与生产厂家协商议定。
表 湿法朱砂质量标准(GB 3631—83)
品 级
硫化汞(wβ)不小于
%
杂质(wβ)不大于
%
Se
Fe
一
二
注1:产品不得混入机械混合物
注2:产品表面应清洁,洗涤液静置澄清后应清澈透明,其pH值与当地天然水PH值之差应小于
锑精矿质量标准
锑精矿质量标准见表、和。
表 硫化锑精矿标准(YB2419—82)
类 别
品 级
锑(wβ)不小于
%
杂质(wβ)不大于%
As
Pb
粉精矿
一级
二级
三级
四级
55
45
35
30
块精矿
一级
二级
三级
四级
五级
六级
60
50
40
30
20
10
注1:硫化锑中的含锑量与精矿中总含锑量之比大于85%。
表 混合锑精矿标准(YB 2419—82)
类 别
品 级
锑(wβ)不小于
%
杂质(wβ)不大于 %
As
Pb
粉精矿
一级
二级
三级
四级
55
45
35
30
块精矿
一级
二级
三级
四级
五级
六级
60
50
40
30
20
10
注l:硫化锑中的含锑量与精矿中总含锑量之比在15%~85%范围内。
表 氧化锑精矿标准(YB 2419—82)
类 别
品 级
锑(wβ)不小于
%
杂质(wβ)不大于
%
As
Pb
块精矿
一级
二级
三级
60
50
40
注1:锑精矿中含金量达到工业品位时,应报出分析数据。
注2:硫化锑中的含锑量与精矿中总含锑量之比不小于15%。
稀 有 金 属
一、稀有金属性质、用途及主要矿物
稀有金属性质、用途
锂的性质及用途
锂是最轻的碱土金属,原子序数3,原子密度为(g/cm3),熔点为179℃,沸点1 317°C。锂在干燥的空气中呈银白色,比铅软,富延展性。用途主要如下。
原子能工业:锂的同位素6Li是制造氢弹不可缺少的原料,在核反应堆中锂可作铀、钍的熔剂。
飞机、导弹和宇航工业:锂及其化合物作成的高能燃料,具有燃烧温度高、速度快等优点,常用作飞机、火箭、潜艇的燃料,锂在高空飞机、载人飞船、潜艇密封仓中作为CO2的吸附剂。
在冶金工业上制造轻合金,耐磨合金,生产稀有金属的还原剂和精炼金属的除气剂。铝电解槽中加入锂盐,可以大大降低熔点,提高电流效率。
在石油工业、电器电子工业,也有广泛的用途。还可制作润滑剂、锂电池、玻璃、陶瓷、烟火和炸药等。
锂常与氧形成氧化物赋存于硅酸盐类矿物中。在自然界中有两个锂的同位素:即6Li与7Li。锂常与钾、铀、铷、铯发生置换,并与铍、硼密切共生。锂主要聚集于岩浆结晶分异的晚期,伟晶作用阶段和气成热液阶段,尤其是伟晶作用晚期,常形成有价值的锂矿床。在富硼镁的盐湖里,锂以离子状态赋存于卤水中,形成规模巨大的锂矿床。
铷的性质和用途
铷是银白色轻金属。原子序数37,原子密度(g/cm3),熔点很低(℃),沸点688℃。质软,在空气中能自燃,遇水激烈燃烧甚至爆炸。具有较高的正电性和最大的光电效应。铷可用于制造电子器件(光电倍增管、光电管)、分光光度计、自动控制、光谱测定、彩色电影、彩色电视、雷达、激光器,以及玻璃、陶瓷、电子钟等;在空间技术方面,离子推进器和热离子能转换器需要大量的铷;铷的氢化物和硼化物可作高能固体燃料;放射性铷可测定矿物年龄,此外铷的化合物还可应用于制药、造纸业。
铷和铯由于化学性质相近而密切共生,铷与钾的地球化学性质相近,而参与钾矿物的晶格中,一般含在云母与长石中(在锂云母可高达%),迄今为止尚未发现铷的独立矿物。
铯的性质和用途
铯是银白色的轻金属。原子序数55,原子密度 5(g/cm3),熔点℃,沸点690℃,其特性与铷相似。铯的用途与铷相同外。铯的氧化物亦可作高能固体燃料,铯可制造人工铯离子云、铯离子加速器,以及反作用系统材料与烟火制造材料。铯是制造原子钟和全球卫星定位系统不可缺少的材料。
用铯的化合物制成的红外辐射灯可发现夜间不易发现的讯号,放射性铯用于辐射化学、医学、食品和药品的照射等,铯还可作化工催化剂、特种玻璃原料。
铯除了形成铯榴石矿物外,还参加到锂、铍、钾的矿物晶格中(在红柱石中含量达3%),有时在伟晶岩的围岩中形成铯云母(含氧化铯3%~10%)。铯和铷都富集在岩浆作用晚期,尤其是在伟晶作用期。
铍的性质和用途
铍原子序数4,原子密度(/cm3),熔点(1278土5)°C,沸点2 970°C,属于轻金属。致密的铍呈浅灰色,粉状为深灰色,有良好的耐腐蚀性和高温强度,导热率大,良好的辐射透过性和对中子慢化、反射及红外线的反射性能。
铍是国防工业上的重要材料,由于它的中子吸收截面小,散射截面大,对热中子有很大的反射性能和减速作用,因而金属铍被用作原子能反应堆的防护材料和制备中子源。在宇航和航空工业用于制造火箭、导弹、宇宙飞船的转接壳体和蒙皮,大型飞船的结构材料,制作飞机制动器和飞机、飞船、导弹的导航部件,火箭、导弹、喷气飞机的高能燃料的添加剂。在冶金工业是合金钢的添加剂,制作铍铜、铍镍、铍铝等合金,还可用作耐火材料。铍还可用于陶瓷、特种玻璃、集成电路、天线等。
铍与硅的地球化学性质近似而置换硅氧四面体中的硅。在碱性岩中,铍的含量虽然很高,因其中的钛、锆、稀土的丰度高,碱性环境有利于铍形成络离子,故铍大量分散。在碱性岩浆期后气成热液作用时,由于铍重新聚合,才能形成独立矿物;在花岗岩结晶的早期,铍因缺乏高价的氧离子而很少富集,绿柱石产于钠长石花岗岩、花岗伟晶岩及气成热液矿床的整个形成过程中。
铌、钽的性质和用途
铌(Nb)又名珂(Cb),铌是银白色,原子序数41,原子密度 g/cm3,沸点4927℃,熔点(2468土10)℃。钽(Ta)是深灰色的耐熔金属,原子序数73,原子密度 g/cm3,沸点5 427℃,熔点2 996℃。铌、钽具有强度高,抗疲劳,抗变形,抗腐蚀,导热,超导,单极导电及吸收气体等优良特性。广泛应用在电子、宇航、机械工业及原子反应堆中。
电气工业:用于制造无线电、雷达、X- 射线设备的零件、微型电容器(用在火箭、宇宙飞船、人造卫星)、真空设备材料、受热元件(电子管阳极、栅极)、强力发射管、整流器、电子计算机记忆装置,超导合金制造大功率磁铁,铌酸盐、钽酸盐可作压电、光电材料。
铌钽作添加剂可生产多种合金,如热强合金、耐热合金、超硬合金、结构合金、磁性合金等;用于制造原子反应堆结构材料和防护材料,制造火箭和导弹的喷嘴及切削工具和钻头等;各种合金钢在铁路、桥梁、管道、造船、汽车、飞机、机械制造等方面广泛应用,特别是在化工耐腐机械方面锆铌、钽合金可代替铂。
利用铌钽吸附性,排除真空管的微量气体。
铌钽还可作有机合成的催化剂、人造丝拉丝模、光学玻璃等。
钽在外科医学治疗上有特殊的用途,钽片、钽条,可代零星骨骼,钽丝可作医用缝合线。
铌和钽具有完全相同的外层电子分布,相近的原子半径、离子半径因而密切共生,并形成极完全的类质同象系列(如铌铁矿—钽铁矿族)。两者常与钛、锆、钨、锡、铀、钍等共生。其中铌和钛的关系最为密切。铌和钽虽然密切共生,但因其地球化学性质尚有差异之处,所以各有其富集机制,从超基性岩至酸性岩或碱性岩,铌含量渐增,在霞石正长岩中达到最大富集,钽多富集于碱性长石花岗岩中。在花岗岩和伟晶岩中,随着岩浆的演化,钽和铌相对富集而形成矿床。在表生作用中,钽、铌矿物比重大,抗腐蚀、耐风化等特点,易形成风化壳矿床及各类砂矿矿床。
锆的性质及用途
锆有银灰色致密状及深灰色到黑色的粉末状两种,锆的原子序数40,原子密度(g/cm3),熔点1 852℃,沸点3578℃。锆耐高温,抗腐蚀、易加工,机械加工性能好,是原子能工业的重要材料,锆的热中子捕获截面小,广泛用于原子反应堆、核潜艇和铀棒保护外壳的结构材料,在无线电、电气工业中生产X—光管、电子管、回转加速器及特种电子仪器等;机械工业制造耐腐的化工机械和一般机械,冶金工业生产各种合金,其中有耐热合金、耐腐合金、结构合金、轻质合金、磁性合金、超硬合金等,可用于制造火箭喷嘴、喷气发动机叶片等;国防上生产武器、特种用途的火药和照明弹;锆在耐火材料、陶瓷、搪瓷、釉和玻璃生产中用量很大,如生产冶金耐火材料,绝缘陶瓷和铸造型砂等;在轻化工业中用以制革、有机合成催化剂,锆的玻璃纤维用于生产强化水泥;其他还用于医疗、纺织等工业。
铪的性质和用途
铪是光亮的银白色金属,原子序数72,原子密度 g/cm3,熔点2150℃,沸点5400℃。纯铪具可塑性、易加工、耐高温抗腐蚀,是原子能工业重要材料。铪的热中子捕获截面大,是较理想的中子吸收体,可作原子反应堆的控制棒和保护装置;铪粉可作火箭的推进器。在电器工业上可制造X射线管的阴极。电灯丝和电子管内的吸气剂。铪的合金可作火箭喷嘴和滑翔式重返大气层的飞行器的前沿保护层,Hf-Ta合金可制造工具钢及电阻材料。铪还应用于冶金、化工、火药及特种耐火材料。
锆和铪具有完全相同的外层电子结构,相近的原子半径、离子半径、氧化价而密切共生。在自然界中,锆主要形成独立矿物而很少分散,而铪却很少形成独立矿物,多分散在锆矿物内,在花岗岩中,锆、铪形成锆石及其变种。在花岗伟晶岩中,锆和铪也较富集,尤其是铪,在花岗伟晶岩结晶的晚期可形成富铪锆石,甚至铪锆石,无论在花岗岩或花岗伟晶岩矿床中,从早期向晚期演化时,随着铪的含量逐渐增高,锆铪比值逐渐降低。在表生作用中,锆石和斜锆石因耐风化而常形成风化壳矿床和各种砂矿矿床。
稀有金属主要矿物
稀有金属主要矿物见表。
表 稀有金属主要矿物表
矿物名称
英文名称
化学式
质量分数%
Nb2O5
Ta2O5
主
要
铌
钽
矿
物
铌铁矿
Columbite
FeNb2O6
>
<
钽铁矿
Tantalite
FeTa206
<
>
铌锰矿
Maganocolumbite
MnNb2O6
钽锰矿
Maganotantalite
MnTa2O6
重钽铁矿
Tapio1ite
FeTa206
~86
重铌铁矿
Mossite
Fe(Nb,Ta)2O6
细晶石
Microlite
(Ca,Na)2(Ta,Nb)2O6(O,OH,F)
钽铝石
Simpsonlte
A1TaO4
黄钇钽矿
Formanite
YTaO4
钽锡矿
Thoreaulite
Sn(Ta,Nb)2O7
痕
~74
钽钇矿
Yttrotantalitc
(Y,Fe)5[(Ta,Nb)2O7]3
钽钠石
Rankamaite
(Na,K)6(Ta,Nb,A1)22(O,OH)60
钽黑稀金矿
Tanteuxenitc
(Y,Ca,U)(Ta,Ti)206
钽铋矿
Bismutotantalite
Bi(Ta,Nb)O4
钽锑矿
Stibiotantalite
Sb(Ta,Nb)O4
钽铁金红石
Strueverite
(Ti,Ta,Nb,Fe)O2
铌铁金红石
I1menorutilc
(Ti,Nb,Fe)O2
钠铌矿
Natroniobite
NaNbO3
褐钇铌矿
Fcrgusonitc
YNbO4
铌锑矿
Stibiocolumbite
Sb(Nb,Ta)O4
铌镁矿
Magnoniobite
(Mg,Fe)(Nb,Ta)2O6
黑稀金矿
Euxenite
(Y,U)(Nb,Ti)2O6
复稀金矿
Po1ycrase
(Y,U,Th)(Ti,Nb)2O6
铌钙矿
Fersmite
CaNb2O6
易解石
Aeschynite
(Ce,Th,Y)(Ti,Nb)zO6
烧绿石
Pyrochlore
(Ca,Na)2Nb2O6(OH,F)
贝塔石
Betafite
(U,Ca)2(Nb,Ti)206(OH)
痕
钽贝塔石
Tantalbetafirte
(Ca,U,Y)2(Ti,Ta,Nb)2O6(OH)
铌钇矿
Samarskite
(Y,U,Fe)2(Nb,Ti,Fe)2O7
表续
矿物名称
英文名称
化学式
Li2O的质量分数%
主
要
锂
矿
物
锂辉石
Spodumene
LiAl[Si206]
~
锂冰晶石
Cryolithionite
Na3Li3lAl2Fl2
硼锂铍矿
Rhodizite
(K,Cs)2(A1,Li)8[Be3Bl0O27]
粒硅铝锂石
Bikitaite
LiAl[SiO3]2H20
锂云母
Lepido1ite
K2(Li,A1)5-6[Si6-7A12-1O20](OH,F)4
~
多硅锂云母
Poly1ithionite
K2Li,A1[Si4O10](F,OH)2
铁锂云母
Zinnwaldite
KLiFeAl[A1Si3O10](F,OM)2
透锂长石
Petalite
Li[AlSi4O10]
锂霞石
Eucryptite
Li[AlSiO4]
锂铍石
Liberite
Li2[BeSiO4]
磷铁锂矿
Triphylinte
Li(Fe,Mn)[PO4]
磷锰锂矿
Lithiophilrte
Li(Mn,Fe)[PO4]
块磷锂矿
Lithiophosphate
Li3[PO4]
锂磷铝石
Amblygonite
LiAl[PO4]F
主要铯
矿物
铯榴石a
Po11ucite
Cs[A1Si2O6]·nH2O
氟硼钾石
Avogadrite
(K,Cs)[BF4]
主
要
铍
矿
物
绿柱石
Beryl
Be3A12[Si6O18]
~
蓝柱石
Euclase
A1[BeSiO4](OH)
金绿宝石
Chrysoberyl
A12Be04
硅铍石
Phenakite
Be2[SiO4]
铍石
Bromellitc
BeO
羟铍石
Behoite
Be(OH)2
羟硅铍石
Bertrandite
Be4[Si2O7](OH)2
日光榴石
Helvite
Mn4[BeSiO4]3S
铍榴石
Danalite
Fe4[BeSiO4]3S
锑钠铍矿
Swedenborgite
NaSbBe4O7
水硅铍石
Beryllite
Be3[SiO4](OH)2·H2O
锌日光榴石
Genthelvite
Zn2[BeSiO4]3S
香花石
Hsianghualite
Li2Ca3[BeSiO4]3F2
顾家石
Gugiaite
Ca2[BeSi2O7]
硼铍石
Hambergite
Be2[BO3](OH)
磷铍钠石
Beryllonite
Na{Be[PO4]}
磷钙铍石
Hurlbutite
CaBe2[PO4]2
主要锆(铪)矿物
锆石(锆英石)
Zircon
Zr[SiO4]
(ZrHf)02:
铪锆石
Hafnon
zircon
(Zr,Hf)[SiO4]
Zr02:
Hf02:
水钛锆矿
O1ivelraite
Zr3Ti2O10·2H20
ZrO2:
等轴钙锆钛矿
Tageranite
(Zr,Ca,Ti)407
ZrO2:
钙锆钛矿
Calzirtite
Ca(Zr,Ca)2Zr4(Ti,Nb,Fe)2O16
ZrO2:
斜锆石
Baddeleyite
ZrO2
ZrO2:
钛锆钍矿
Zirkelite
(Zr,Ca,Ti,Fe2+,Th)3O5
Zr02:
胶锆石
gelzircon
Zr[SiO4]·nH2O
ZrO2::~4
钙钛锆石
Zircono1ite
CaZrTi2O7
Zr02:
注1:wB是质量分数符号。
注2:铌铁矿、钽铌铁矿、铌钽铁矿、钽铁矿均是铌铁矿—钽铁矿类质同象系列,Nb2O5与Ta2O5间存在着相互消长关系。为简便计,凡w(Ta2O5)<15%称铌铁矿,w(Nb205<10%时称钽铁矿。w(Nb205)>w(Ta2O5)称钽铌铁矿,w(Ta2O5)>w(Nb2O5)时称铌钽铁矿,w(Fe)/w(Mn)<1称铌锰矿,w(Fe)/w(Mn)>1时称铌铁矿。
a有的资料认为属于沸石矿物,也称铯沸石。
二、稀有金属矿床分类及主要工业类型
稀有金属矿床分类
碱性长石花岗岩型矿床
钠长石、锂云母花岗岩型钽、铌、锂、铷、铯矿床。
钠长石、铁锂云母花岗岩型钽、铌矿床。
钠长石、白云母花岗岩型钽、铌(钨、锡)矿床。
钠长石、锂白云母花岗岩型钽、铌-稀土矿床。
钠长石、黑鳞云母花岗岩型铌铁矿矿床。
碱性花岗岩型铌-稀土矿床
碱性岩—碳酸岩型铌-稀土矿床
伟晶岩型矿床
花岗伟晶岩型钽、铌、锂、铷、铯、铍矿床。
碱性伟晶岩型铌-钍、铀矿床。
气成热液型矿床
氟硼镁石-电气石-萤石组合类铍矿床(含铍条纹岩)。
矽卡岩型铍矿床。
云英岩型铍矿床。
石英脉型绿柱石、黑钨矿、锡石矿床。
火山岩型矿床
白云鄂博型铌-稀土矿床
风化壳型铌铁矿矿床
稀有金属矿床主要工业类型的地质特征、矿物组合、矿床规模
详见表
表 稀有金属矿床主要工业类型简表
矿床工
业类型
成矿地质特征
矿体形态
稀有金属矿物
及主要共生矿物
规模,品位
(质量分数)%
伴(共)
生组分
矿床实例
钠长石、锂云母花岗岩型钽、铌、锂、铷、铯矿床
矿床产于燕山中晚期花岗岩侵入体内,矿体赋存于侵入体顶部,围岩有早期岩浆岩类或沉积变质岩类,含矿岩体富含钠长石、锂云母,在空间上具有明显的垂直分带现象,自上而下可分为五带:
1.似伟晶岩带,一般含矿品位低;
2.富钠长石、锂云母花岗岩带,为富矿体;
3.中钠长石、锂云母花岗岩带,为工业矿体;
4.少钠长石、锂白云母花岗岩带,常为贫矿体;
5.中粒二云母花岗岩带
似层状、透镜状
锰铌钽铁矿、细晶石、含钽锡石、锂云母、富铪锆石、含铯石榴子石、少量绿柱石、锡石、磷铁锰矿、萤石
矿床规模属特大型或大型
Ta2O5:~
Nb205:~
Li20:~
Rb2O:~
Cs2O:~
BeO:
共生锂、铷、铯;伴生铍、锆、铪
江西宜春钽、铌矿
钠长石、铁锂云母花岗岩型钽铌矿床
含矿花岗岩体呈小岩瘤、岩株状产出,属于黑磷云母花岗岩,顶部富含钠长石和铁锂云母。垂直剖面上,从上到下,可划分为似伟晶岩、云英岩带;富钠长石、铁锂云母花岗岩带;钠长石、铁锂云母花岗岩带;少钠长石、铁锂云母—黑鳞云母花岗岩带,本类型矿床锂、铷、铯含量较前类型低,并伴随有稀土矿物出现
透镜状、扁豆状
铌钽铁矿、富铪锆石、锡石、钍石,其次钽铌铁矿、细晶石、磷钇矿、白钨、黑钨矿、独居石
中型规模、小型也有Ta2O5:~
Nb205:~
伴生:锂、铷、铯、锆、铪
江西石城姜坑里
钠长石、白云母花岗岩型钽、铌矿床
白云母花岗岩分布于岩体顶部,向下演化为二云母花岗岩、黑云母花岗岩,赋矿岩体具有钠长石化、黄玉化、云英岩化特征,以富钠长石、白云母花岗岩含矿最富,或者以富钠长石化、黄玉化含矿较富。本类型锂、铷、铯含量低,钨或锡矿化较强,均可综合回收
形态简单,以透镜状、扁豆状为主
细晶石、铌钽锰矿、钽铁矿,钛钽铌矿,黑钨矿、白钨矿,锡石,有的矿区有易解石、硅铍石、绿柱石
中型规模
Ta2O;:~
Nb2O5:~
Sn:~
W03:
钨、锡(铍)
广西恭城栗木,江西大吉山
钠长石、锂白云母花岗岩型钽、铌、稀土矿床
含矿岩体为钠长石、锂白云母细粒花岗岩,自上而下,分为似伟晶岩、云英岩;富钠长石、锂白云母花岗岩;钠长石、锂白云母花岗岩;少钠长石、白云母花岗岩。以富钠长石、锂白云母花岗岩矿化最强,矿种最复杂,铌、钽、稀土、锡等含量较高
矿体形态简单,以透镜状为主
铌钽矿物:黄钇钽矿、钇钽矿、铌钽铁矿、细晶石、褐钇铌矿、含钽锡石、含铌、钽、黑钨矿等;稀土矿物:氟碳钙钇矿、硅铍钇矿、磷钇矿、独居石、钍石以及富铪锆石
中—小型规模
Ta2O5:~
Nb205:~
1~
Sn:~
伴生:锆、铪、、锂、铷、铯
江西牛岭坳
钠长石、黑磷云母花岗岩型铌钽矿床
一般含矿岩体具有垂直分带特征,自上而下,呈现富钠长石、黑磷云母花岗岩带;钠长石、黑磷云母花岗岩带:微斜长石、黑云母花岗岩带,矿体主要赋存在富钠长石、黑磷云丹花岗岩中,以铌矿为主,伴生稀土矿物
矿体形态简单,主要为透镜状、扁豆状
铌铁矿,少量铌钽铁矿,伴生褐钇铌矿、磷钇矿、烧绿石、钍石、含铪锆石,独居石
中小型规模
Nb205:~
Ta205:~
锆、铪、钇、钍
江西会昌旱叫山、江西葛源灵山,广东博罗525、524
表(续)
矿床工
业类型
成矿地质特征
矿体形态
稀有金属矿物
及主要共生矿物
规模,品位
(质量分数)%
伴(共)
生组分
矿床实例
钠长石、钠闪石、花岗岩型铌、稀土矿床
含矿岩体富含钠的深色矿物:钠闪石、霓辉石、霓石等,矿床产于钠闪石、钠长石花岗侵入体的顶部,岩体侵入于中侏罗统火山碎屑岩及火山熔岩内,呈岩株状产出,钠长石自上向下逐渐减少,稀有金属矿化逐渐减弱
形态简单呈似层状、透镜状
稀有金属矿物:铌铁矿、烧绿石、锆石、硅铍钇矿;稀土矿物:氟碳铈矿、铈铀钛铁矿、独居石、日光榴石、黑稀金矿、钍石
大一巨大型铌、稀土矿床,品位中等
伴生:锆、稀土
八○一
碱性岩—碳酸岩铌、稀土
矿床
矿床由碳酸岩类杂岩体与碱性长石类杂岩体组成,岩体侵入于下震旦统耀岭河群一下志留统梅子垭组,其中碳酸岩类杂岩体,包括黑云母碳酸岩,含碳质方解石碳酸岩、铁白云石碳酸岩。碱性岩杂岩体:包括正长岩、混杂正长岩、正长斑岩、混杂钠质正长斑岩等,呈中细粒花岗变晶,变余斑状结构
形态简单,呈透镜状、脉状
稀有金属矿物:铌金红石、烧绿石、铌铁矿、锆石;稀土矿物:独居石、氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、褐帘石
大型铌、稀土矿床
NbzOs:~
RE20c:~
伴生:锆、钽、锶
庙垭
花岗伟晶岩型,钽、铌、锂、铷、铯、铍矿床
花岗伟晶岩矿床,常由数条至数十条伟晶岩脉组成,大小差异悬殊,长由数十米至数百米,少数达千米以上,宽由几米至数十米,少数达数百米以上。由斜长石、微斜长石、钠长石、石英、黑云母、白云母等矿物组成,按矿物组合特征可分为以下几种:
4. 斜长石-微斜长石型花岗伟晶岩,含铍或稀土;
2.微斜长石-钠长石型花岗伟晶岩脉含:铍、铌、钽;
3.钠长石型伟晶岩脉常含钽、铌、锂、铍、铷、铯、锆、铪;
4.锂辉石-钠长石型花岗伟晶岩脉含:锂、钽、铌、铍、铯、铷、锆、铪
矿体形态复杂,有脉状、透镜状、巢状、舌状及不规则状、串珠状、网状等
主要矿物:锂辉石、锂云母、锂磷铝石、磷锰锂矿、透锂长石、铯榴石、绿柱石、金绿宝石、锆石、富铪锆石、铌钽铁矿—钽铁矿、锰铌铁矿、锰钽矿、重钽矿、细晶石等;次要矿物:锡石、钨锰铁矿、多色电气石等
中、小型规模,含矿品位变化大,不同的岩相带常含不同的稀有金属组分,以薄片状钠长石—锂云母带含矿品位最富
平均品位:
Li20:;
Rb2O:;
Cs20:;
Nb205:;
Ta205:;
BeO:
锆、铪、宝石、玉石、彩石
新疆阿勒泰,内蒙古大青山,湖北幕阜山,四川康定、会理,江西石城
碱性伟晶岩型铌—钍铀矿床
碱性伟晶岩多产于大理岩、白云岩内或其接触处,常成群、成组产出。一般规模小,长由几十米至百米,宽由几米至几十米。内部由不同的矿物组合形成的相带构成。组成伟晶岩脉的主要矿物:微斜长石、条纹长石、钠长石、钠更长石、金云母、钠闪石、霓辉石、霞石等
矿体形态复杂,有脉状、透镜状、串珠状、囊状、浑圆状、网状
锆石、烧绿石、异性石、钍石、铀钍石
中、小型规模,品位变化大
钍、铀
新疆拜城,四川会理
表(续)
矿床工
业类型
成矿地质特征
矿体形态
稀有金属矿物
及主要共生矿物
规模,品位
(质量分数)%
伴(共)
生组分
矿床实例
含铍条纹岩矿床
矿体赋存于花岗岩侵入体的内外接触带的白云岩、大理岩的断裂带内及侵人体顶部凹陷处,由氟硼镁石—电气石—萤石组合呈含铍条纹岩,以密集的小脉、细脉、微脉、形成似条带状一条纹状产出。矿体长数百米至数千米,宽数十米至数百
矿体呈复杂的脉体产出及不规则的团块状
主要铍矿物:金绿宝石、塔非石、香花石、硅铍石、日光榴石、双晶石、钽铍石
规模大,品位富,BeO ~矿物粒度小,选矿成本高
伴生有锡石
湖南香花岭
云英岩型铍矿床
矿体主要产于花岗岩中或火山岩中,铍矿物赋存于石英、白云母或黑磷云母组成的云英岩中,长数十米至数百米,宽数十厘米至数米
矿体呈脉状、板状、不规则巢状产出
绿柱石、硅铍石
小型为主,BeO品位较高,可手选
伴生:钨、钼
广东惠阳杓麻山、潮安万峰山,湖南临湘虎形山江西星子枭木山,
石英脉型矿床
矿脉产于变质砂岩、粉砂岩、花岗岩中,矿脉成组成带产出,长数十米至数百米,绿柱石常与黑钨矿、锡石共生,分布不均匀,个别矿脉的局部地段较富。
脉状
绿柱石
小型规模,BeO品位变化大,可供手选
共生:黑钨矿、锡石
江西荡平、画眉坳
白云鄂博型铌、稀土矿床
矿床产于前寒武系白云鄂博群的白云岩、板岩及石英岩带中,铌、稀土分布于铁矿体、白云岩及板岩中,主要的工业矿石类型有:磁铁矿石型铌-稀土矿石,白云岩型铌-稀土矿石,板岩型铌-稀土矿石
形态简单,矿体呈厚大的层状、似层状产出,与地层产状基本一致
稀有金属矿物:铌铁矿、黄绿石、易解石、钛易解石、铌铁金红石、铌铅矿,包头矿;
稀土矿物:氟碳铈矿、独居石、黄河石、氟碳钙铈矿、褐铈铌矿、硅钛铈矿、铈磷灰石、褐帘石
特大型规模,磁铁矿石型:Nb205平均~;RE2O3平均~;白云岩矿石:Nb2O5平均~;RE203平均~; 板岩矿石:Nb2O5平均~;RE203平均~
共生:铁矿、稀土
内蒙古白云鄂博
风化壳型铌铁矿床
矿床是钠长石化花岗岩经风化作用形成,原岩中细粒钠长石花岗岩含矿性较好,风化形成的矿石类型有全风化a和半风化b两类,从上到下呈似层状叠置,厚度10~20 m
矿体形态简单,有似层状、等轴状、长条状
铌铁矿、锆石、含铪锆石
中一小型规模:铌铁矿,品位为330 g/m3~425 g/m3
伴生:锆石
广东博罗524、525
a.全风化矿石:①长石绝大部分风化为高岭土,偶尔保留长石残骸。②松散或手捏即碎散,抗压强度<2× N/cm2。若将其置于水中,大部分矿物的单体能自然松散解离。③与其下部半风化矿石接触面处的长石残余率不大于10%。④用水压(7~9)× N/cm2的水枪能正常开采,矿石中矿物能自然单体解离。
b 半风化矿石:①长石部分风化成高岭土,其分解率在50%~90%,部分未彻底风化的长石尚保留原来的晶形。②用小铁锤锤击即松散或碎成小块,十字镐可挖掘,若置于水中大部分矿物能单体自然解离。③用水压(7~9)× N/cm2的水枪开采困难,采下的部分矿石不易单体解离。
三、稀有金属矿床勘查类型的确定及勘查工程间距参考
勘查类型的确定
确定的因素
依据主要矿体规模、形态、有用组分的均匀程度、厚度稳定程度和构造的影响程度等五个因素确定勘查类型。为了量化这五个因素的影响大小,每个因素都赋予一定的数值,称类型系数。应用每个矿床相对应的上述五个地质因素的类型系数之和就可以确定是何种勘查类型。在影响勘查类型的五个因素中,主矿体的规模大小,比较重要,所赋的类型系数值要大些,约占30%;稀有金属矿床,品位变化大,对确定勘查类型影响较大,所赋的类型系数值,也要大一些,约占%,形态约占20%,厚度约占%,构造对矿体形状有影响与矿体规模有间接联系,所赋的数值要小些,约占10%。
矿体规模分为大、中、小三类,具体划分标准如下:
a) 大型:长 ×(宽或延探) (>800 m)×(>500 m);
b) 中型:长 ×(宽或延深) (400 m~800 m)×(200 m~500 m);
c) 小型:长 ×(宽或延深) [(<200 m=~400 m ]=×[(<100 m)~200 m ]。
根据矿床规模大小,赋予不同的类型系数如表。
表 矿体规模及类型系数分级表
矿 体 规 模
类型系数
备 注
长m
延深或宽m
>800
>500
(>500)~800
(>250)~400
~
(>300)~500
(>150)~250
~
100~300
50~150
~
矿体形态复杂程度划分三类:
a) 简单:类型系数。形态规则,产状稳定的层状、似层状、板状与规模巨大的透镜状、脉状矿体;内部无夹石或很少夹石,基本无复合;
b) 较简单:类型系数。矿体形态较规则,产状有变化似层状、透镜状或其他形态复杂而可肢解成数个形态较简单的矿体;
c) 复杂:类型系数。形态不规则,沿走向与倾向产状均有变化的脉状、复脉状、串珠状、阶梯状、回曲状矿体、分支复合的脉状矿体、透镜状矿体或其他形态复杂至很复杂的矿体。内部夹石多,分支复合多且无规律。
有用组分分布均匀程度:根据主元素品位变化系数划分为均匀、较均匀、不均匀三种:
a) 均匀:矿化连续,有用矿物颗粒细小,分布均匀;
b) 较均匀:矿化基本连续,有用矿物较小,分布比较均匀;
c) 不均匀:矿化不连续,有用矿物一般或粗大,甚至成聚晶产出,常达到和大于手选要求的矿物粒度,分布不均匀或很不均匀。
有用组分均匀程度具体划分及相应类型系数值见表。
厚度稳定程度:根据厚度变化系数划分为稳定、较稳定、不稳定三种,各种不稳定程度的厚度变化系数及类型系数见表
表 主要有用组分分布均匀程度表
均匀程度
品位变化系数 %
类型系数
备 注
均 匀
<80
较均匀
80~180
~
不均匀
>180
~
表 矿体厚度稳定程度表
稳 定 程 度
厚度变化系数 %
类 型 系 数
稳 定
<60
较稳定
60~130
~
不稳定
>130
构造影响程度分为三种:
a) 小:类型系数,矿体基本无断层破坏,没有无矿岩脉穿插错动,构造对矿体形状影响小;
b) 中:类型系数,有断层破坏或岩脉穿插,并可见断层错动矿体,构造对矿体形状影响明显;
c) 大:类型系数,有多条断层或岩脉穿插矿体,常见矿体被错动成若干小段,错动距离大,严重影响矿体形态。
矿床勘查类型划分
a) 第Ⅰ勘查类型:为简单型,五个地质因素的类型系数的和为~3。主矿体规模大到巨大,形态简单到较简单,厚度稳定至较稳定,主要组分分布均匀到较均匀,构造对矿体影响小到明显。属于本类型的有江西宜春碱性长石花岗岩钽铌矿床、江西会昌钠长石花岗岩风化壳钽铌矿床,白云鄂博型铌-稀土矿床;
b) 第Ⅱ勘查类型:为中等型,五个地质因素的类型系数之和为~,主矿体规模中等到大,形态复杂到较复杂,厚度不稳定到较稳定,主要有用组分分布较均匀到不均匀,构造对矿体的影响有明显影响或影响很小。属于本类型的有广西老虎头碱性长石花岗岩型钽铌矿床,广东博罗525风化壳铌矿床,新疆柯鲁木特伟晶岩112号脉,锂辉石—钠长石型花岗伟晶岩脉,庙垭碱性岩—碳酸岩铌—稀土矿床;
c) 第Ⅲ勘查类型:为复杂型,五个地质因素的类型系数之和为~,主矿体规模小到中等,形态复杂、厚度不稳定,主要有用组分分布不均匀或极不均匀,构造对矿体影响大或影响明显。属于本类型的有群库尔二号花岗伟晶岩矿脉,柯鲁木特2号矿带,画眉坳气成—热液石英脉型绿柱石、锡石矿床,上堡钠长石化花岗岩矿床等。
还有一些稀有金属矿床矿体规模小,形态很复杂,呈透镜状、脉状、巢状、网状,矿化不均匀至很不均匀。但具有一定的工业价值,可进行边采边探,不属于上述三种勘查类型。
勘查工程间距
稀有金属矿床勘查工程间距见表。
表3.4 稀有金属矿床勘查类型工程间距参考表
矿床勘查类型
勘查工程
勘查工程间距 m
控 制 的
沿 走 向
沿 倾 向
Ⅰ
钻探
160~200
120~160
Ⅱ
钻探
80~160
60~80
Ⅲ
钻探
40~80
30~40
坑探
40~80
40~60
注l:工程间距钻探坑探(沿倾向为中段高度)指探矿工程实际控制矿体的距离。
注2:同一勘查类型中工程间距视矿床规模及复杂程度择优选用。
注3:当矿体沿倾向变化较走向稳定时,沿走向的工程间距可密于倾向。
四、矿体圈定和矿产资源/储量估算方法说明
矿体的圈定和连接
圈定矿体时,应在单项工程中从等于或大于边界品位的样品圈定,将矿体中大于夹石剔除厚度的无矿样品作夹石剔除。当矿体厚度小于最小可采厚度时,但品位高,其品位与厚度乘积达到米百分值者,可圈定为矿体。
在圈定矿体时,如果矿体的边部(或上下部位)为厚大的且成片分布的低品位矿,其平均品位高于边界品位,但低于最低工业品位应单独圈定,并结合可行性或预可行研究评价,划为边际经济或次边际经济的资源/储量,不得以工程平均品位或块段平均品位代替的办法划入经济的资源/储量。
在确定边界的基础上,应根据勘查工程的控制程度,分别圈定探明的、控制的、推断的、预测的不同勘查程度的资源/储量,再结合可行性或预可行性研究结果,依据GB/T 17766—1999《固体矿产资源/储量分类》标准,详细划分,并圈定出各类型的资源量和储量。
矿体连接应考虑两工程、两剖面各地质体的对应与和谐情况,先连接矿体上、下的地质体,再根据地质体特征连接矿体,两工程间矿体的连接一般应近于直线,只有掌握了矿体地质特征的情况下,可用自然趋势法连接,但圈定矿体的厚度,不能大于两工程的见矿厚度。
稀有金属矿床不同的岩相(或构造)带,常有不同的稀有金属矿化类型和矿化特征。因此,在连接矿体时应考虑其岩相(或构造)带的特征。
矿体外推,在有充分依据的情况下,可科学地确定外推长度。当无规律可循时,按网度的二分之一尖推或四分之一平推。当矿体边部相邻工程中存在大于边界品位而且厚度大于工程间距的二分之一矿化时,可作三分之二尖推或三分之一平推。采用米·克/吨值圈定矿体时,不得外推。深部矿体无限外推,应视矿体稳定程度和周围工程控制程度而定,最大外推距离不得超过勘探网度的工程间距。
块段的划分原则
储量块段是矿产资源/储量估算的基本单元,块段的划分应考虑矿石的类型、品级、矿体的厚薄以及工程控制与分采等情况划分。
对品位变化均匀或较均匀的矿床,圈定矿块的每一个单项工程的平均品位必须达到最低工业品位要求。
对品位变化不均匀或极不均匀的矿体,在矿块圈定中允许有个别工程平均品位低于最低工业品位,但不得连续有两个以上工程都低于最低工业品位。
矿产资源/储量估算方法
传统的矿产资源/储量估算方法选择,主要依据矿体地质特征、勘查工程布置方式和勘查手段确定,常用的方法有垂直剖面法、水平断面法、地质块段法。
垂直剖面法:一般按勘查网度布置工程,并以钻孔为主圈定的厚大矿体,常采用垂直剖面法估算矿产资源/储量。它是在矿产资源/储量估算的勘探线剖面上进行,在两条勘探线间,按矿体、矿石类型和矿产资源/储量类型及地质上的对应关系等因素来划分矿产资源/储量估算块段,其特点是能较好的反映出矿床的地质特征,矿体在三维地质空间上沿走向及倾向的变化规律。
水平断面法:一般按一定的工程间距布置勘查工程,并且以水平坑道为主(或有一定的水平钻孔)圈定的厚大矿体,常用水平断面法进行矿产资源/储量估算。
地质块段法:当勘探工程布置不均匀,或用垂直剖面法不能正确的反映剖面间矿体的体积变化时,或者是厚度、品位变化不大的层状或脉状矿体,一般用地质块段法。
地质统计学估算矿产资源/储量的方法
随着电子计算机的广泛应用,要求尽可能推广使用地质统计学方法估算矿产资源/储量,全方位实现矿产资源/储量计算微机处理。
常用的地质统计学估算矿产资源/储量的方法有克里格法、距离反比法、SD法等,用计算储量的计算机软件,必须是国家资源储量管理部门指定的,或是工业部门长期应用的,经过实践,证明是可行的软件。目前工业部门用得较多的软件有:DATAMINE、VOL、CAN、MINTIC等。凡运用地质统计学方法估算矿产资源/储量的矿区,必须按DZ/T 0033—2002《固体矿产勘查/矿山闭坑地质报告编写规范》的附录B,编写地质统计学估算资源/储量报告,作为矿产地质勘查报告的有关章节。
五、稀有金属矿床参考性工业指标
表 铍矿床参考性工业指标
矿床类型
边界品位
最低工业品位
最低可采
厚度 m
夹石剔除
厚度 m
机选BeO
质量分数 %
手选绿柱石
质量分数 %
机选BeO
质量分数 %
手选绿柱石
质量分数 %
气成—热液矿床
~
~
~
~
~
≥
花岗伟晶岩类矿床
~
~
~
~
~
≥
碱性长石花岗岩类矿床
~
~
1~
≥
残坡积类砂矿床
kg/m3
2~/m3
表 锂矿床参考性工业指标
矿床类型
边界品位
最低工业品位
最低可采
厚度 m
夹石剔除
厚度 m
机选Li2O
质量分数 %
手选锂辉石
质量分数 %
机选Li20
质量分数 %
手选锂辉石
质量分数 %
花岗伟晶岩类矿床
~
~
~
≥
碱性长石花岗岩类矿床
~
~
~
≥
表 伴生铯铷综合回收参考性工业指标
金属
种类
矿 床 类 型
边界品位
最低工业品位
机选氧化物质量分数
%
机选氧化物质量分数
%
手选铯榴石质量分数
%
铯
花岗伟晶岩类矿床
含锂云母的碱性长石花岗岩类与花岗伟晶岩类矿床
~
铷
含锂云母的碱性长石花岗岩类与花岗伟晶岩类矿床
~
~
表 锆矿床参考性工业指标
矿床类型
边界品位
最低工业品位
最低可采
厚度 m
夹石剔除
厚度 m
ZrO2 %
锆英石kg·m-3
ZrO2 %
锆英石kg·m-3
滨海类砂矿床
~
1~
~
4~6
风化壳矿床
~
内生矿床
~
≥
2) 手选矿石的参考标准。绿柱石的粒径>,矿物品位在%~%以上;锂辉石粒径>3cm,矿物品位2%~3%以上,适于手选,应划分出手选进行储量计算。铌钽铁矿粒径>,铯榴石粒径>3cm,在开采过程中,可附带手选。手选矿石的尾矿具机选价值者与不适于手选的矿石,都属于机选矿石。
表 铌钽矿床参考性工业指标
矿床类型
边界品位
最低工业品位
最低可采
厚度 m
夹石剔除
厚度 m
(Ta,Nb)2O5
或Ta205
(Ta,Nb)2O5
或Ta202
花岗伟晶岩类矿床
≥
%~%
%~%
%~%
%~ %
~
≥2
碱性长石花岗岩矿床
≥
%~%
%~%
%~%
%~ %
~
≥4
风化壳(褐钇铌矿或铌铁矿)矿
%~%
重砂品位80~100)g/m3
%~ %
重砂品位(250
~280)g/m3
~
原生铌矿床
%~%
%~%
≥5
河流类砂矿床(铌铁矿或褐钇铌矿)
%~ %
重砂品位
40 g/m3
%~%
重砂品位250 g/m3
≥2
表 伴生铍锂钽铌综合回收参考性工业指标
矿 床 类 型
铍
锂
铌 钽
BeO质量分数%
Li20质量分数%
(Ta,Nb)2O5质量分数 %
或Ta205质量分数 %
花岗伟晶岩类矿床与气成—热液矿床
≥
≥
≥~
≥
碱性长石花岗岩类矿床
≥~
≥
≥~
≥
六、各种稀有金属精矿质量指标
铍精矿
表6.1 绿柱石精矿质量标准(YB 746—75)
精矿种类
等 级
BeO质量分数 %
杂质质量分数 %
Fe2O3
Li2O
F
浮选精矿
1
≥10
≤2
≤
≤
2
≥8
≤3
≤
≤
3
≥8
≤4
≤
≤
手选精矿
l
≥10
≤4
≤
≤
2
≥8
≤5
≤
≤
锂精矿
表6.2 锂辉石精矿质量标准(YB 836—75)
等 级
Li2O质量分数
%
杂质质量分数%
Fe203
MnO
P205
K20+NazO
1
≥6
≤3
≤
≤
≤3
2
≥5
≤3
≤
≤
≤3
3
≥4
≤4
≤
≤
≤4
4
≥
≤
≤
≤
≤4
表 锂云母精矿质量标准(GB 3201—82)
品 级
主成分质量分数(不小于) %
Li2O+Rb2O+Cs20
Li2O
特级品
一级品
6
5
玻璃、陶瓷用
品 级
主成分质量分数(不小于) %
杂质质量分数(不大于) %
Li2O十Rb2O+Cs2O
Li2O
K2O+Na2O
Fe2O3
A12O3
一级品
二级品
三级品
5
4
3
4
3
2
8
7
6
26
28
28
表 低铁锂辉石精矿质量标准
晶 组
Li2O
质量分数%
SiO2
质量分数 %
A12O3
质量分数 %
杂质质量分数 %
Fez03+MnO
P2O5
K2O+Na2O
微晶玻璃级锂辉石精矿
≥6
≥65
≥22
≤
≤
≤
陶瓷级锂辉石精矿
≥6
≥65
≥22
≤~
≤
≤
铯精矿
铯榴石精矿质量标准:Cs2O质量分数≥20%
铌钽精矿
表6.5 中国钽铌精矿质量标准
等级
类型
精矿名称
(NbTa)2O5质量分数(不小于) %
Ta2O5质量分数(不小于) %
杂质质量分数(不大于) %
TiO2
Si02
W03
P
一
等
品
一级
二级
三级
钽铌精矿
钽铌精矿
钽铌精矿
60
55
55
40
38
35
5
7
3
一级
二级
三级
钽铌精矿
钽铌精矿
钽铌精矿
50
45
45
32
29
26
6
11
三等品
钽铌精矿
40
22
7
15
4
一等品
二等品
褐钇铌钽精矿
褐钇铌钽精矿
35
30
4
5
4
6
注:该标准是1987年修改YB 831-75标准而成的。
锆铪精矿
表 锆英石精矿质量标准(YB 834—75)
等 级
(ZrHf)02 质量分数 %
杂质质量分数 %
Ti02
P2O5
Fe2O3
一级品
一类
≥65
≤
≤
≤
二类
≥65
≤
≤
≤
二级品
≥63
≤
≤
≤
三级品
≥60
≤
≤
≤
各种稀有金属精矿质量标准说明
若稀有金属矿质量不符合标准,属于下列情况之一者,须由供需双方商定:
a) 铍精矿中的BeO质量分数<8%者;
b) 锂精矿中LiO品位达不到标准,但其中Li2O+Rb2O+Cs2O品位达到标准规定的Li2O品位标准者;
c) 钽铌精矿中(NbTa)2 O 5质量分数<30%,或其中的杂质含量超过标准者;
d) 锆英石精矿中(Zr、Hf)O2质量分数<60%者;
e) 锆英石精矿中的HfO:质量分数<2%者。
若需方采用硫酸法生产BeO,则要求铍精矿中的Ca质量分数<%。
若需方采用碱熔融法生产BeO,则精矿中的Ca含量不受限制。
若需方采用硅氟酸钠生产BeO,则铍精矿中的F含量不受限制。
若钽铌精矿或锆铪精矿中含U3O5与ThO2,应进行化学分析。
用于铸造型砂的锆英石精矿中的放射性物质含量按国家标准GBT—8—74放射性防护有关规定执行
用于红外炉的锆英石精矿应提出放射性元素含量资料。
七、花岗伟晶岩中宝石、玉石的质量要求参考指标
表 花岗伟晶岩中宝石、玉石的质量要求参考指标
类别
宝石名称
(矿物名称)
最小尺寸
mm×mm×mm
高质量标志
低品级
(有少量缺点)
备 注
宝
石
祖母绿(祖母绿)
2×2×2
深绿色透明度高,>20 mm
色浅,有小裂纹及少量矿物包裹体,半透明
海蓝宝石(海蓝宝石)
4×4×4
较深的天蓝色,透明,裂纹极少,>20 mm
浅色,蓝绿色,有少量裂纹及包裹体,透明至半透明
最小尺寸以能切磨成一个戒指面为准
红色绿宝石(绿柱石)
4×4×4
深玫瑰色,透明度高,裂纹极少,>20 mm
浅红色,有少量裂纹及包裹体,半透明
金色绿宝石(绿柱石)
4×4×4
金黄色,透明度高,裂纹极少,>20 mm
浅黄色,黄绿色,有少量裂纹及矿物包裹体,半透明
绿色绿宝石(绿柱石)
4×4×4
鲜绿色,透明度高。裂纹极少,>20 mm
浅绿色,黄绿色,有少量裂纹及矿物包裹体,半透明
绿色由铬所引起
纯绿宝石(绿柱石)
4×4×4
无色透明,裂纹和矿物包裹体极少,>20 mm
很浅的蓝色,绿色,有少量裂纹及矿物包裹体,半透明
猫眼海蓝宝石(绿柱石)
4×4×4
天蓝色,半透明,裂纹极少,>20 mm
浅蓝色,有少量裂纹及矿物包裹体
金绿猫眼石(金绿宝石)
3×3×3
黄绿色,密黄色,裂纹和矿物包裹体极少,半透明,>10 mm
颜色带褐,杂质增多,有少量裂纹,质量在5克拉以下
翠绿宝石(变石)
3×3×3
翠绿色,蓝绿色,裂纹极少,变色显著>10 mm
浅绿色,有少量裂纹及矿物包裹体,质量在5克拉以下
酒黄宝石(黄玉)
6×6×5
三色,玫瑰色,酒黄色,裂纹极少,>15 mm× 5 mm× 12mm
色浅或无色,有少量裂纹
红碧玺(红色电气石)
4×4×4
双桃红色,裂纹少,透明,>20 mm
浅红色,裂纹较多,透明度稍差
绿碧玺(绿色电气石)
4×4×4
碧绿色,裂纹少,透明,>20 mm
浅绿色,裂纹较多,半透明
稀 土 矿 产
一、稀土矿产资源/储量规模划分
表 稀土矿产资源/储量规模划分标准表
矿床名称
储量单位
矿 床 规 模
大型
中型
小型
稀土原生矿
REO 万吨
≥50
5~50
<5
风化壳矿床
铈族稀土氧化物总量 万吨
≥10
1~10
<1
钇族稀土氧化物总量 万吨
≥5
~5
<
二、确定勘查类型的主要因素及工程间距的确定
稀土内生矿床勘查类型划分
矿体延展规模:
分为大、中、小三类,其具体划分及类型系数列表。
表 矿体规模划分及类型系数表
矿体规模
长度 m
沿倾向延深 m
类 型 系 数
大
≥600
≥300
中
600~300
300~100
小
<300
<100
矿体形态复杂程度:
a) 简单,类型系数,矿体形态为层状、似层状、板状、大透镜状,产状稳定,内部结构简单,内部无夹石或很少夹石,基本无分枝复合;
b) 较简单,复杂程度属中等,类型系数,矿体形态为似层状、透镜状、规则脉状,局部有分枝复合现象,产状较稳定,内部结构较简单,内部有夹石;
c) 复杂,类型系数,矿体形态有脉状、带状、小透镜状,网脉状、网脉浸染状,具分枝复合现象,膨大缩小,尖灭侧现,产状不稳定或极不稳定,内部结构复杂或极复杂。
构造影响程度:
a) 小,类型系数,矿体基本无断层破坏或岩脉穿插,构造对矿体形状影响很小;
b) 中等,类型系数,偶有断层破坏或岩脉穿插矿体,构造对矿体形状影响明显;
c) 大,类型系数,有或常有断层,岩脉破坏矿体,对矿体错动距离大,严重影响矿体形态。
矿体厚度稳定程度:
按厚度变化系数及矿体类型系数大致分稳定、较稳定和不稳定三种,列于表。
表 矿体厚度稳定程度表
稳 定 程 度
厚度变化系数 %
类 型 系 数
稳 定
<50
较 稳 定
50~100
不 稳 定
>100
稀土组分分布均匀程度:
根据稀土主元素品位变化系数划分为均匀、较均匀、不均匀三种,相应的类型系数列于表。
表 有用组分分布均匀程度
均 匀 程 度
品位变化系数 %
类 型 系 数
均 匀
<60
较 均 匀
60~120
不 均 匀
>120
风化壳离子吸附型稀土矿床勘查类型划分
矿体延展规模:
按面积分为大、中、小三类及类型系数列于表。
表 矿体规模及类型系数表
矿 体 规 模
矿体面积 km2
类 型 系 数
大
≥1
中
~l
小
<
矿体的矿化连续性:
按其含矿率2)分为连续、较连续、不连续三种。
a) 连续,其含矿率为>90%,相应的类型系数为;
b) 较连续,其含矿率在90%~70%,相应的类型系数为;
c) 不连续,其含矿率为<70%,相应的类型系数为。
2)
3)
式中:
Fr——边界模数:
Ar——与矿体水平投影面等面积之矩形周长(m);
A——矿体水平投影面边界长总长度(m);
矿体形态复杂程度:
a) 简单(矿体边界模数Fr3)>),似层状,成片连续分布,偶有夹石或风化球,相应的类型系数为;
b) 较简单(矿体边界模数Fr ~),似层状至透镜状,成片连续至较连续分布,常有夹石或风化球,相应的类型系数为;
c) 复杂(矿体边界模数Fr<),透镜状,较零散分布,类型系数为。
厚度稳定程度:
a) 稳定,厚度变化系数为<60%,类型系数为;
b) 较稳定,厚度变化系数60%~120%,类型系数为;
c) 不稳定,厚度变化系数>120%,类型系数为。
稀土组分分布均匀程度:
a) 均匀,品位变化系数<30%,类型系数为;
b) 较均匀,品位变化系数30%~60%,类型系数为;
c) 不均匀,品位变化系数>60%,类型系数为。
勘查工程间距的确定
勘查工程的布置原则
一般是以一定的几何形态的网格控制矿体,并根据工程密度估算不同类别的矿产资源/储量。勘查工程间距,系指用勘查工程控制矿体的实际距离,内生矿床地表槽、井探工程间距比深部勘查工程加密一倍。勘探工程的布置应视矿体在山头、山腰、山脚的分布规律、采用相对均衡的工程间距。
应根据矿体地质特征和矿山建设的需要,参考同类矿床勘查的经验进行。地表应以槽井探浅钻工程为主,深部应以岩心钻探为主,当地形有利或矿体形态复杂,钻探难以控制,需要验证或需要采集选矿大样时,也可用坑探工程。管条状和形态极复杂的矿体以坑探为主。若钻探所获地质成果与坑探验证成果相近,不宜投入较多的坑探工作量。坑探以沿脉配合穿脉进行。
对于风化壳离子吸附型稀土矿床一般采用勘探线与地形相结合的方法,地形较平坦,沟谷不发育时可采用勘探网法;勘探线应尽量垂直山脊走向,当山脊较长且走向变化明显时,应分段取不同方向的勘探线;勘查工程的布置应视矿体在山头、山腰、山脚的分布规律,采用相对均衡的工程间距。地形很复杂的部位,应适当加密控制。
施工原则
应按照由已知到未知,由表及里、由浅入深、由稀到密的原则进行,基准孔、参数孔、沿走向和倾向的主导剖面应优先施工。
勘查各阶段工程间距(密度)
预查阶段:勘查工程极少,无间距要求。
普查阶段:勘查工程是根据验证异常和初步控制矿体的需要布置的有限取样工程,工程间距无明确要求,一般以一至三条剖面稀疏控制矿体。
详查阶段;是在普查时对矿体初步查明之后,布置系统取样工程对矿体加以控制。工程间距是根据勘查类型来确定。该工程间距是进行高级别勘查的基本网度,也是计算控制的矿产资源/储量的工程密度。
勘探阶段:是对详查中系统取样工程间距加密后的工程密度是计算探明的矿产资源/储量的工程密度。探明的、控制的矿产资源/储量其勘查工程间距(密度)相互间原则上成倍数关系,勘查工作程度越高,网度越密。
勘查工程的确定
勘查工程间距的确定与矿床勘查类型有关,亦与矿体五种主要地质因素有关。对于勘查工程数量较多的矿床,可运用地质统计学法、SD法或其他数理方法确定最佳工程间距;对于一般中小型矿床有类比条件时,运用传统的类比法确定最佳工程间距;对于大型矿床,应进行不同勘查手段的工程验证,确定最佳工程间距。
工程间距表
在总结我国稀土矿床勘查经验和探采比的基础上,根据矿床的不同勘查类型、不同地质可靠程度的矿产资源/储量,按类比法确定的工程间距列出表供参考。勘查方法和手段应根据矿床类型矿体产状和地形条件而定,选择经济的、有效的勘查方法及手段。
表 矿床勘查类型工程间距参考表
勘 查 类 型
控 制 工 程 间 距 m
内 生 矿 床
风化壳离于吸附型稀土矿床
走 向(m)
倾 向(m)
密 度 个/km2
网 度 m×m
简单(第Ⅰ类型)
200~240
100~200
60~80
(200×80)~(160×80)
中等(第Ⅱ类型)
120~200
80~120
100~140
(160×60)~(120×60)
复杂(第Ⅲ类型)
80~120
60~100
210~310
(120×40)~(80×40)
三、矿体圈定和矿产资源/储量估算方法
矿体的圈定和连接
矿体的圈定和连接应在充分研究矿床地质特征、成矿控制因素的基础上,严格按照上级主管部门审批投资者认可下达的工业指标进行。
在单项工程中用等于或大于边界品位的样品圈定矿体,小于最低可采厚度而品位较高时,可按米百分值圈定,以该工程为截止点圈连矿体。等于或大于剔除厚度的非矿部分应作夹石单独圈出。
在圈定矿产资源/储量时,单工程中若有连续多个样品大于边界品位而低于最低工业品位,允许带入相当于夹石剔除厚度的样品,其余的应单独圈出作为边际经济资源量。
见矿工程间一般用直线连接矿体,在掌握矿体形态变化规律时,可用自然趋势曲线连接,但工程间矿体厚度不应大于相邻两工程实际最大见矿厚度。
相邻两工程的平均品位均低于最低工业品位而等于或大于边界品位时,应单独圈出,计算边际经济资源量。
矿体外推,在有充分依据的情况下,可科学地确定外推长度。当无规律可循时,一般按网度的1/2尖推或1/4平推。当采用米百分值时,一般不得外推。
稀土多组分共生矿体,可以任选一个最佳边界品位或综合工业品位圈定矿体。指标由主管部门或投资者下达。
在确定矿体边界的基础上,根据勘查工程的控制程度(即探明的、控制的、推断的和预测的)圈定并划分矿产资源/储量类型。再结合预可行性研究或可行性研究结果,依据GB/T 17766—1999《固体矿产资源/储量分类》标准详细划分并圈出各类型的资源/储量。
矿产资源/储量估算方法
传统矿产资源/储量估算方法
垂直剖面法是在勘探线矿产资源/储量估算剖面图上进行的,其在两勘探线间(或一勘探线的外推部分)按矿体、矿石类型和矿产资源/储量类别及地质上的对应关系来划分矿产资源/储量估算块段,其特点能较好地反映出矿床的地质特征、矿体在三维地质空间沿走向及倾向的变化规律。凡是用勘探网进行勘探的矿床都可以用这一方法来估算矿产资源/储量。
水平断面法和垂直剖面法类似,对于按一定的勘探工程间距,以穿脉、沿脉坑道及坑内水平钻孔为主勘探的矿床,一般采用水平断面法来估算矿产资源/储量。
地质块段法通常在矿体垂直纵投影图或水平投影图上进行,当勘探工程分布不规则,或用垂直剖面法不能正确地反映剖面间矿体的体积变化时;或厚度、品位变化不大的层状或脉状矿体,一般可用地质块段法来估算资源/储量。
地质统计学估算矿产资源/储量的方法
有条件时,应积极采用地质统计学方法估算矿产资源/储量。矿产资源/储量估算应在品位数据结构分析、区域化变量的变异函数计算和研究、正确确定矿产资源/储量估值参数及选择估值方法的条件下进行。
常用的地质统计学估算储量的方法有克里格法、距离反比法、SD法等。提倡和鼓励运用新技术、新方法。用于估算矿产资源/储量的新方法或新研制的计算机软件必须是国务院地质矿产主管部门组织专家鉴定,验收并认可后,方可使用。
SD法:是以最佳结构地质变量为基础,以断面构形替代空间构形为核心,以Spline函数及分维几何学为工具的估算方法,立足于传统的断面法,并做了改造。它适用于不同矿床类型、矿体规模、产状、不同矿产勘查阶段,还可对估算的成果作精度预测。
四、稀土精矿、稀土氧化物、稀土化合物质量标准
稀土精矿产品质量标准
稀土精矿共五种,高稀土铁矿石一种,其产品品级、牌号、适应性和标准(参见表和表)如下:
a) 氟碳铈镧矿精矿REO63一REO30八个牌号中的F、CaO、TiO2、TFe含量由供方提供分析数据,但不做参考依据;
b) 氟碳铈矿——独居石混合精矿质量标准适用于经选矿所得的氟碳铈矿——独居石混合精矿,其中一级品产品杂质P、CaO含量只提供数据,不做考核依据;
c) 独居石精矿质量标准适用于砂矿经选矿干燥后的独居石精矿;
d) 磷钇矿精矿质量标准适用于砂矿经选矿干燥后的磷钇矿精矿;
e) 氟碳铈矿精矿表中,以G为牌号的是中国稀土公司高品位氟碳铈矿精矿标准,以品级划分产品标准的为包头钢铁稀土公司将含氟碳铈矿、氟碳钙铈矿等为主的原生稀土矿经选矿富集得到的稀土精矿标准,专供出口国际市场用。
高稀土铁矿石质量标准
表适应用于供冶炼稀土富渣的高稀土铁矿石;需方若对高稀土铁矿石中的Nb2O3、MnO、F等有特殊要求时,由双方商定;高稀土铁矿石的粒度为0mm~200 mm,其中大于200mm的不超过10%。
表 稀土精矿产品质量标准
精矿名称
产品品级或牌号牌号
ω(REO)
(不小于)%
ω(配分)(不小于) %
ω(杂质)(不大于) %
F
TiO2
P2O5
CaO
TFe
氟碳铈镧
矿精矿
REO68
68
7
不规定
不规定
REO63
63
REO60
60
REO55
55
REO50
50
REO45
45
REO40
40
REO35
35
REO30
30
氟碳铈矿
—
独 居 石
混合精矿
品 级
F
P
Ca
TFe
一级品
60
7
5
5
7
二级品
55
7
9
三级品
50
7
10
四级品
45
8
10
五级品
40
9
10
六级品
35
10
15
七级品
30
12
18
独居石
精 矿
品 级
REO+ThO2
TiO2
ZrO2
SiO2
一级品
二级品
三级品
四级品
磷钇矿
精 矿
品级
Y2O3
TiO2
ZrO2
Si02
一级品
二级品
三级品
四级品
五级品
氟碳铈
矿精矿
牌 号
Eu203
Ca
G—1
60
8
6
6
C—2
55
10
8
12
C—3
50
10
8
14
品 级
La203
CeO2
Pr6011
Nd2O3
Eu2O3
HREO
一级品
60
22
45
4
15
3
二级品
55
22
45
4
15
3
三级品
50
22
45
4
15
3
四级品
30
22
45
4
15
3
高钇和富铕混合稀土氧化物量标准
高钇和富铕混合稀土氧化物量标准参见表。
分组稀土氧化物富集物
共四种分组氧化物富集物,其产品牌号,标准适用性和标准参见表、表、表和表。
镧铈氧化物富集物
从离子吸附型稀土矿中提取制得的镧铈氧化物富集物、供深加工和冶金、农业微肥、石油催化剂等用。其产品化学成分应符合表规定。
表 高稀土铁矿石质量标准
矿石名称
品 级
化 学 成 分
ω(REO) %
ω(TFe) %
高稀土
铁矿石
特级品
≥
≥24
一级品
≥
≥24
二级品
≥
≥24
表 高钇和富铕混合稀土氧化物量标准
级
级别
ω(REO)
(不小于)
%
高钇混合稀土氧化物
富铕混合稀土氧化物
产品牌号
ω(配分)
(不少于)
%
ω(杂质)
(不大于)
%
产品牌号
ω(配分)
(不小于)
%
ω杂质)
(不大于)
%
Y2O3
A12O3
ThO2
Eu203
Y2O3
Th02
特级
94
特HY20360
60
特Ceu20310
特HY20355
55
特Ceu20309
特HY20350
50
特Ceu20308
特HY20345
45
特CEu20307
特HY2O340
40
特CEu20306
特CEu20305
一级
92
ⅠY20360
60
ⅠCEu2O310
ⅠY20355
55
ⅠCEu20309
ⅠY2O3
50
ⅠCEu20308
ⅠY2O345
45
ⅠCeu2O307
ⅠY20340
40
ⅠCeu2O306
ⅠCEu20305
二
级
90
ⅡY20360
ⅡCEu20310
ⅡY20355
ⅡCEu20309
ⅡY20350
ⅡCEu2O308
ⅡY2O345
ⅡCEu20307
ⅡY2O340
ⅡCEu20306
ⅡCEu20305
注:产品牌号“C”表示富集物。
a)YO配分挡次:8%~10%、>10%、>15%、>20%、>30%、>40%、
参考化学成分,配分:La2O310%~40%;%~%;%~%;%~%;%~%;%~%。
表 镧铈氧化物富集物质量标准
产 品 牌 号
化 学 成 分
不 小 于
不 大 于
ω(REO) %
ω(La203)/ω(REO)
ω(Ce02)/ω(REO)
ω(ThO2) %
C(La、Ce)080
C(La、Ce)070
注:如需方对产品质量有特殊要求时,由双方议定。
镨钕氧化物富集物
从离子吸附型稀土矿中提取制得的镨钕氧化物,供深加工和玻璃、陶瓷、磁性材料等用。其产品化学成分应符合表规定。
表 4. 5 镨钕氧化物富集物质量标准
产 品 牌 号
化 学 成 分
不 小 于
不 大 于
ω(REO) %
ω(Pr6O11)/ω(REO)
ω(Nd203)/W(REO)
ω(Th02) %
ω(Sm203) %
C(Pr、nd) 0-70
C(Pr、Nd) 0-65
C(Pr、Hd) 0-60
注:如需方对产品质量有特殊要求时,由双方议定。
钐铕钆氧化物富集物
从离子吸附型稀土矿中提取制得的钐铕钆氧化物富集物,供深加工和磁性、荧光材料及电子工业等行业用。其产品化学成分应符合表规定。
表 4. 6 钐铕钆氧化物富集物质量标准
产 品 牌 号
化 学 成 分
不 小 于
不大于
ω(REO)%
ω(Sm203)/ω(REO)
ω(Eu203)/ω(REO)
ω(Gd203)/ω(REO)
ω(Th02)%
C(Sm、Eu、Gd) 0-10
C(Sm、Eu、Gd) 0-08
C(Sm、Eu、Gd) 0-05
注:如需方对产品质量有特殊要求,由双方议定。
重稀土氧化物富集物
从离子吸附型稀土矿中提取制得的重稀土氧化物富集物,供深加工和冶金等用。其产品化学成分应符合表规定。
表 重稀土氧化物富集物质量标准
产 品 牌 号
化 学 成 分
不 小 于
不 大 于
ω(REO) %
ω(Y203)/ω(REO)
ω[(La-Nd)2O3]/ω(REO)
ω(ThO2) %
Cy203-75
Cy203-70
Cy203-65
Cy203-60
注:如需方对产品质量有特殊要求时,由双方议定。
其他稀土化合物的质量标准
其他稀土化合物的质量标准参见表。
表 其他稀土化合物的质量标准
产品名称
牌 号
ω主要成分)
(不小于) %
ω(非稀土杂质)
(不大于) %
技 术 标 准
氯化稀土
REC l3—48
REO 48
SO4-2 ,Fe2 O3
BaO+SrO <
CaO+MgO<
P2O5<
GB 4149-84
REC l3—45
REO 45
REC l3—48
RE0 48;CeO2 配分45
SO4-2
NH4C1<~
GB 4148—84
REC l3—45
RE0 45;CeO2 配分45
富镧氯化
稀 土
3—1
REO 48 La2 03 配分40
甘QB/YBY —84
LaCl 3—1
沪Q/YB 608—85
3—2
REO 45
甘Q/YBY —84
LaCl 3—2
La2 03 配分40
沪Q/YB 608—85
5—1
RE0 45;Eu203 ~
甘Q/YBY —84
5—2
RE0 45;Eu2O3 ~
5—3
RE0 45; Eu203
碳酸稀土
RE2(C03)3·nH2O-1
REO 70
Fe2O3<、
Si02<
CaOk<
SO4-2<
甘Q/YBY —84
RE2(C03)3·nH20-2
REO 60
硝酸稀土
21—1
REO 38
甘Q/YBY —84
镨钕富集物
15—1
Nd2O3 配分80
Q/YBY —84
15—2
Nd203 配分75
15—3
Nd2O3 配分65
钐铕钆
富集物
14—1
Eu203 10
甘Q/YBY —84
14—2
Eu203 8
RE—1
Eu203 8
QBT—221—83
氢氧化稀土
17—1
CeO 61
甘Q/YBY —84
17—2
CeO 72
氟化稀土
REF3—1
RE0 83;CeO 配分40
XB/T 209—95
A—8
CeO配分99
沪Q/YB 535—85
C-1
RE0 80;CeO2 配分40
沪Q/YB 540—85
“739”
RE0 90;CeO2 配分80
甘Q/YB 6-10—84
“77l”
RE0 80;CeO2 配分48
甘Q/YBY 6—11—84
“797”
RE0 90;Ce02 配分48
甘Q/YBY 6—12—84
错 黄
Py-1
Pr6O11 4
沪Q/YB 618—87
五、稀土矿石的选矿工艺、物理技术性能
稀土矿石类型
据稀土矿床中其他有用组分是否符合工业指标、矿床规模是否在小型以上(含小型)及被利用的程度,可将稀土矿石分为单一稀土矿石、共生稀土矿石;按稀土的赋存状态,分为内生型稀土矿石、离子吸附型矿石;按风化程度,可分为全风化稀土矿石、半风化稀土矿石、原生稀土矿石。
稀土矿石的选矿工艺、物理技术性能
稀土的回收技术主要有浮选法、重选法、磁选法和联合工艺法等。影响稀土回收的主要因素有稀土元素的赋存状态,稀土矿物的结构、构造、嵌布特征、脉石矿物的种类和特征等。依据获得稀土精矿产品的回收率高低,矿石可选性可分为易选、较易选、较难选和难选。
内生型稀土矿石和风化壳离子吸附型稀土矿石
内生型稀土矿石
单一稀土矿石的特征和选矿性能
示例1:郗山矿
a) 原生石英重晶石碳酸岩脉型稀土矿石
试样中含稀土氟碳酸盐矿物%(氟碳铈矿为主,氟碳钙铈矿次之);菱钙铈钠矿、碳酸锶铈矿、铈磷灰石、独居石、褐帘石等占%;碳酸盐、重晶石、石英等占%;少量白云母、萤石、长石、霓辉石、钠铁闪石、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、钍石、富钠烧绿石等。氟碳铈矿粒径 mm~5 mm,其中 mm~ mm的占%。矿石稀土品位 [ω(REO)] %,主要为稀土单矿物,呈分散状态的稀土极少。经矿石浮选稳定性试验,获稀土精矿,产率为%,含REO %,REO回收率为%;尾砂含REO %。矿石较易选。
b) 弱风化石英重晶石碳酸岩脉型稀土矿石
试样中稀土矿物含量为%,主要为氟碳铈矿、氟碳钙铈矿,次之为风化稀土;风化矿物含量为39.98%,有赤铁矿、褐铁矿、软锰矿、硬锰矿、水针铁矿、铅矾、铅铁矿等。含石英、蛋白石、玉髓%,含重晶石%,少量长石、云母、黄铁矿、方铅矿、金红石、电气石等。矿石稀土品位 [ω(REO)]
%。采用浮选工艺对矿石进行可选性试验,磨矿细度-200目占%,经一次粗选、两次扫选、一次精选,获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%,重晶石精矿,含BaS04 90%以上;尾矿含REO %。矿石易选。
c) 原生稀土矿石
取含矿片麻岩、含矿正长岩、石英重晶石碳酸岩稀土矿石按比例和质地均匀性组合成试样。矿石含稀土矿物%(以氟碳酸盐稀土矿物为主,独居石次之),长石%,石英%,方解石%,辉石与闪石%,云母%,重晶石%,其他为萤石、赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿等。矿石稀土品位 [ω(REO)] %,氟碳铈矿REO占%,独居石REO占%,氟碳铈矿粒径大于 mm的占%。采用浮选工艺对矿石进行可选性试验,磨矿细度—200目占%,经一次粗选、两次精选,获稀土精矿,产率%,含%,REO回收率%。矿石较易选。
d) 弱风化稀土矿石
试样取自地表,组合条件同c)。矿石中含稀土矿物%(氟碳铈矿占%,独居石占%),长石%,石英%,方解石与重晶石%,云母%,辉石与闪石%,赤铁矿与褐铁矿%,其他为磁铁矿、黄铁矿、萤石等。矿石稀土品位 [ω(REO)] %,氟碳铈矿粒径大于 mm的占%。采用浮选工艺对矿石进行可选性试验,磨矿细度—200目占%,经一次粗选、一次精选,以石蜡皂加煤油作捕收剂,获稀土精矿,产率%,含%,REO回收率%;采用重选—磁选工艺,获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%。矿石较难选。
示例2:牦牛坪矿
a) 原生霓石碱长花岗岩型稀土矿石
试样中含稀土矿物%,以氟碳铈矿为主,极少量独居石、硅钛铈矿、磷钇矿、褐帘石等,脉石矿物主要为长石、石英、霓辉石、重晶石,少量黑云母、磷灰石、钠铁闪石、萤石,金属矿物有少量褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿、锐钛矿等。氟碳铈矿粒径 mm~ mm的占%,矿石含REO %。采用重选—浮选工艺对矿石进行可选性试验,磨矿细度一200目占80%。获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%;尾矿含REO %。矿石较易选。
b) 原生稀土矿石
试样由半风化的伟晶状重晶霓辉石型、方解石碳酸岩型(含Mo、Pb、Bi)、霓石碱长花岗岩型三种稀土矿石组成。混合样比例分别为75%、10%、15%。矿石含稀土矿物%(以氟碳铈矿为主),方铅矿%,重晶石%,脉石矿物主要为长石、石英、方解石、钠铁闪石、霓辉石、黑云母等。矿石含稀土(REO)%,以稀土单矿物为主,其稀土(REO)占%,除氟碳铈矿外,尚含极少量氟碳钙铈矿、硅钛铈矿、磷钇矿。重晶石中的稀土(REO)占%,其他脉石矿物中的稀土(REO)占%。稀土矿物粒径大于 mm的占%。采用重选—浮选工艺对矿石进行小型选矿工艺试验,磨矿细度-200目占80%,重选粗选,中矿再选的合并稀土粗精矿用浮选,以一次粗、中矿返回粗选,一次精选,获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%,重晶石精矿产率为%,含BaSO4 %,BaSO4回收率为%;尾矿含REO %。采用浮选工艺,用第二药制剂,获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%,重晶石精矿,产率%,含BaSO4 %,BaSO4回收率为%;尾矿含REO %。两种工艺表明,矿石较易选。
示例3:白云鄂博主东矿
a) 铁矿下盘原生白云岩型稀土矿石
试样中稀土矿物以独居石为主(含%),次为氟碳铈矿(含%),另含赤铁矿%,磁铁矿%,少量铌铁矿;脉石矿物主要为白云石和铁染白云石。稀土矿物粒径一般小于 mm。矿石含REO4%,ω(Nb2 O5)为%。采用重选-浮选工艺对矿石进行可选性试验,获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%;含铌铁精矿,产率%,含Nb2 O5 %,含SFe %,含REO %,Nb2 O5回收率%,SFe回收率%,REO回收率%。矿石较易选。
b) 铁矿上盘原生白云岩型稀土矿石
矿石特征与下盘白云岩相似,REO含量为%。稀土矿物以氟碳铈矿为主,稀土(REO)占%,独居石稀土(REO)占%。矿物粒径小于 mm的占%。采用浮选工艺对矿石进行可选性试验,磨矿细度—200目占95%,获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%:含铌铁精矿,产率%,含SFe 59%,SFe回收率%。矿石较易选。
共生稀土矿石的特征和选矿性能
示例1:白云鄂博主东矿
a) 原生铁铌稀土矿石
由矿区各种类型矿石组成平均试样,稀土矿物主要为氟碳铈矿,次为独居石;铁矿物主要为赤铁矿,次为磁铁矿,少量针铁矿;含铌矿物有铌铁矿、烧绿石、易解石、钛铁金红石;脉石矿物有萤石、钠辉石、钠闪石、氟磷灰石、蒙脱石和少量石英、重晶石、方解石、金云母。氟碳铈矿与独居石的比为6∶4;氟碳铈矿的粒径为 mm~ mm,独居石为 mm~ mm,多数小于 mm。矿石含REO 7%~%,Nb2 O5 %~%,TFe %~%。采用浮选—选择性团聚分选工艺对矿石进行最佳化选矿试验,获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%;铁精矿,产率%,含TFe %,TFe回收率%:萤石精矿,产率%,含CaF2 %,CaF2回收率%。采用手弱磁选—浮选—强磁选—浮选工艺,获稀土精矿产率%,含REO %,REO回收率%;铁精矿,含TFe %,TFe回收率%,萤石精矿,含CaF2 %,CaF2 回收率%。两种工艺表明,矿石稀土较难选至难选。
b) 氧化铁铌稀土矿石
试样由氧化萤石型、钠辉石型、钠闪石型、白云石型、云母型矿石按比例组成。矿石含氟碳铈矿%~%,独居石%~%,含磁铁矿、赤铁矿、假象一半假象赤铁矿、褐铁矿共计%~%,含萤石%~%和少量铌铁矿。脉石矿物有钠辉石、钠闪石、长石、石英、白云母、方解石、黑云母、金云母、重晶石等。矿石含REO %~%,Nb2Os %~%,TFe %~%。采用弱磁选、强磁选—浮选工艺对矿石进行选矿试验,磨矿细度-200目占%~%,获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%;稀土(次)精矿,产率%,含REO %,REO回收率%;铁精矿,产率%~%,含TFe %,TFe回收率%~%。矿石稀土较难选。
示例2:庙娅矿
a) 原生碳酸盐化正长斑岩型铌稀土矿石
试样中稀土矿物以独居石为主,含量2%,含氟碳铈矿%;金属矿物有铌铁矿%,铌金红石%,磁黄铁矿、黄铁矿5%,褐铁矿3%,少量赤铁矿、闪锌矿、黄铜矿、铜蓝等;脉石矿物有钾长石32%~36%,方解石、白云石25%,钠长石10%,绢云母10%~15%,磷灰石3%,石英2%。主要有用组分粒径:氟碳铈矿 mm~ mm,铌铁矿 mm~ mm,铌金红石 mm~ mm。矿石含REO %,Nb2O5 %,S %,P2O5 %,K2O %。采用浮选—重选—磁选工艺对矿石进行选矿试验,磨矿细度—200目占%,获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%;铌精矿,产率%,含Nb2O5 %,Nb2O5 回收率%;硫精矿,产率%,含S %,S回收率%;磷精矿,产率%,含P2O5 %。P2O5回收率%。矿石稀土较易选。
b) 原生含碳方解石碳酸岩型铌稀土矿石
试样中有一定数量的正长魔岩和白云岩碳酸盐岩等矿石。稀土矿物以氟碳铈矿为主,含量2%~3%,含氟碳钙铈矿少于%,含独居石小于%;金属矿物褐铁矿5%,黄铁矿、白铁矿1%,少量铌铁矿、铌金红石、β—褐钇铌矿、方铅矿、闪锌矿、软锰矿;脉石矿物中方解石、铁白云石、白云石占71%,绢云母8%,钾长石5%,石英3%,钠长石、磷灰石、萤石、黑云母等%。氟碳铈矿粒径 mm~ mm,80%以上呈集合体,粒径 mm~1 mm。矿石含REO %,Nb2O5 %,S %。采用重选—浮选—重选—磁选工艺对矿石进行可选性试验,获稀土精矿,产率%,含REO %,REO回收率%;铌精矿,产率%,含Nb2O5 %,Nb2O5 回收率%;硫精矿,产率%,含S %,硫回收率%。矿石稀土较难选。
风化壳离子吸附型稀土矿石
矿石特点
该类矿石,主要为全风化型,其次为半风化型。矿石主要由高岭石、埃洛石等粘土矿物(20%~70%)和石英、钾长石、云母等残留岩矿物和少量难风化稀土矿物、副矿物组成,矿石结构松散,湿度较大,渗透性能一般较好。
矿石的选矿性能
原地浸提稀土工艺:在详查、勘探阶段,在有条件进行“原地浸析法开采”时做扩大性试验规模,并研究其开采技术条件。由湿法原地提取离子型稀土不论选用哪种提取剂,不论规模大小、品位高低,其主要的提取工艺程序都是:提取过滤、澄清除去杂质、分离提纯稀土、产品和废液处理等,目前生产多采用
×××提取工艺。离子型稀土矿床的“原地浸提稀土工艺”,是近年来我国稀土矿床地质勘查和选冶工艺的新技术、新工艺,它是一种成本低、产量大、经济效益好,而且它是社会效益和环境生态效益高的新的提取稀土新工艺,它克服了过去“他浸工艺”的“搬山运动”及环境生态效益差的缺点。新工艺要进一步研究和推广。一般混合稀土氧化物,其质量要求是:ω(REO)>92%、ω(A12O3)<%、ω(ThO2)<%,供参考。该类矿石属易采选矿石。
对离子型稀土矿床的勘查必须对未来开采的水土保持、环境保护提出相应的评价意见和保护措施。
六、稀土元素的性质和用途
稀土元素的分组
稀土元素是元素周期表中第ⅢB族的16个元素总称,即La-Lu镧系元素(57~71)和钇(Y,39)。
根据文献资料,稀土元素的分组有以下两种:二分组,即铈组和钇组,铈组稀土(La—Eu),用ΣCe表示,称轻稀土(组)或铈族稀土(组),钇组稀土(Gd—Lu+Y)用ΣY表示,称重稀土(组)或钇族稀土(组);三分组:即轻稀土组、中稀土组和重稀土组。由于研究对象与内容不同,通常有下面三种分法:
轻稀土组(La—Nd,另一分组相同),用LREE表示。
中稀土组(Sm—Ho或Sm—Gd),用MREE表示。
重稀土组(Er—Lu或Tb—Lu+Y),用HREE表示。
稀土的性质和用途
稀土的性质
稀土是典型的金属,银白色或灰色,金属光泽,硬度较大,导电性不良,具延展性。稀土元素化学性质活泼,其活泼性仅次于碱土金属。常温下,稀土金属需保存在煤油中。按稀土金属的活泼性次序排列,由镧一镥递减,即镧最活泼。
轻稀土金属燃点很低,如铈为165℃,镨为290°C,钕为270°C,并在燃烧时放出大量的热。
稀土能与许多元素化合。当和氧作用时,一般生成稳定性很高的RE2O3型氧化物,与水作用可放出氢气,与酸作用反应更激烈,但与碱几乎不发生反应。
稀土及其合金具有大量吸氢的能力,如镧镍合金(LaNi5)是良好的储氢材料。
稀土的用途
稀土最早的应用局限于汽灯纱罩、打火石、电弧碳棒、玻璃着色等。随着科学技术的发展人们逐渐认识了稀土的性质,使其应用领域日益广泛,用量逐渐扩大,以至成为现代工业的重要物质:
a) 冶金工业:稀土元素可作合金剂、还原剂、去硫脱氧剂等,在冶炼钢铁时加入少量稀土氧化物可净化钢铁中杂质,改变其物理化学性能;
b) 石油化工工业:催化裂化是炼油工业中重要的加工方法,原油直接蒸馏仅得15%~20%汽油,而稀土裂化取得的汽油可达原油的80%,还可产出丙烯、丁烯等重要化工原料;
c) 玻璃陶瓷工业:稀土在玻璃陶瓷中的应用,近年发展较快。铈、镨、钕、饵等稀土可做玻璃的脱色剂和着色剂,制成的玻璃器具,具有透明度高,色彩鲜艳的特点;稀土在陶瓷制作中可作釉料,使陶瓷产品具有呈色均匀、光泽明亮、鲜艳柔和的特点。稀土还可制作特种陶瓷如热敏电阻器、光电陶瓷等;
d) 电气工业:钇、铽、铥等可制造最新式电子计算机中存储数码的记忆装置;铕、钇、钆、铽等稀土氧化物具有发光效率高、色彩鲜艳、稳定性好的特性,既是制造探照灯、弧光灯、电机等零件的重要原料,也是制造彩色电视机、高强度照明用红色荧光粉、投影电视白色荧光粉的荧光材料。在目前研究开发利用的超导领域,稀土也是重要的材料之一,如钇钡铜氧系、镧铜系超导材料离不开稀土;
e) 原子能工业:钇具有中子俘获截面小比重轻,可做核反应堆的结构材料;而钐、铕、钆的中子俘获截面大,可做核反应堆的控制棒或停堆棒,还可做屏蔽材料。
此外,稀土在农业、医药、轻纺、环保等领域也有广泛用途。
稀土元素的地球化学特征
稀土元素的主要地球化学参数见表。
镧系元素在地壳中的分布量从镧到镥呈波浪式下降的趋势,这与它们的稳定性大小有关。镧系元素还有一特殊现象——“镧系收缩”,即随原子序数的增加,三价离子半径从镧到镥随之缩小,这为镧系元素的分离工艺提供了依据。镧系元素的碱性从镧到镥也逐渐降低,这是其在自然条件下发生分馏作用的主要原因。
表 6. 1 稀土元素的主要地球化学参数表
原
于
序
数
元
素
名
称
原
于
量
电子构式
电a
负
性
地壳
中重量
克拉克值
10-6
常
见
价
态
离
子
半
径
10-10 m
能
量
系
数
离
子
电
位
配
位
数
在自然界的同位敷
57
镧
4f05d16s2
39
+1
+3
138La,139La
58
铈
4f15d16s2
43
+3
+4
6
136Ce,138Ce,140Ce,142Ce
59
镨
4f35d06S2
+3
+4
6
141Pr
60
钕
4f45d06s2
26
+4
+3
6
142Nd,143Nd,144Nd,145Nd,
146Nd,148Nd,150Nd
6l
钷
(147)
4f55d06s2
+3
145Pm
62
钐
4f65d06s2
+2
+3
144Sm,147Sm,148Sm,149Sm,
150Sm,152Sm,154Sm
63
铕
4f75d06s2
+2
+3
15lEu,153Eu
64
钆
4f75d16s2
+2
+3
8
152Gd,154Gd,155Gd,156Gd,157Gd,158Gd, 160Gd
65
铽
4f95d06s2
+3
+4
6
1159Tb
66
镐
4f105d06s2
+3
156Dy,158Dy,160Dy,161Dy,
162Dy,163Dy,164Dy
67
钬
4f115d06s2
+3
156Ho
68
铒
4f125d06s2
+3
6
162Er,164Er,166Er,167Er,
168Er,170Er
69
铥
4f135d06s2
+3
6
169Tm
70
镱
4f145d06s2
+2
+3
6
168Yb,170Yb,171Yb,172Yb,
173Yb,174Yb,176Yb
7l
镥
4f145d16s2
+2
+3
6
6
175Lu,176Lu
39
钇
4d15s2
24
+3
6
89Y
a “电负性”引自《地球化学表》,科学出版社,1985年。
b 引自高等学校教材《地球化学》黎彤值,地质出版社,1988;其他引自陈德潜、陈刚《实用稀土元素地球化学》冶金工业出版社1990年。
稀土元素在地壳中的平均丰度值约为%。在各类岩石中的分布见表6. 2。花岗岩和碱性岩是稀土的主要母岩,各类稀土矿床均与其密切相关。稀土是典型的亲石元素,与其地球化学性质相近的元素有Ca2+、Mn2+、Fe2+、Th4+、U4+、Zr4+、Hf4+、Sr2+、Ba2+等,它们常发生类质同象置换。
表 稀土在各类岩中石中的丰度
岩 石 类 型
ω(RE2O3) %
碱 性 岩
花 岗 岩
中 性 岩
基 性 岩
超 基 性 岩
在自然条件下,稀土多呈三价状态,形成RE2O3型化合物,钐、铕、镱、可还原呈二价状态,它们可置换钙、铅、锶而存在于斜长石、萤石、磷氯铅矿和菱锶矿中。铈、铽、镨在表生条件下可氧化呈四价状态,形成方铈石等配合物是稀土元素迁移的最主要形式。
稀土元素在地壳中主要以参加矿物的晶格和类质同象置换形式赋存于岩石、矿(石)物中。在岩浆作用中稀土元素趋向于晚期富集。在伟晶作用中,不同成因类型的伟晶岩、稀土元素的富集特点不同。在气成热液阶段,稀土元素主要聚集于钠长岩和碳酸岩中,形成重要的稀土矿床。在热液作用阶段,稀土主要呈复杂的碳酸盐配合物被碱性溶液搬运。在表生作用下,稀土元素一般不大容易较长距离迁移,多为就地富集。在某些沉积岩中稀土含量偏高,如在磷块岩中为 n %~0. n %,但未见稀土独立矿物,稀土含量与磷具同步消长关系,稀土可能呈类质同象置换胶磷矿中的钙而赋存在胶磷矿的晶格中。在变质作用中,稀土也可能富集成矿。
七、稀土矿主要矿物及矿床类型
稀土元素在自然界的存在形式及主要矿物
稀土元素在自然界的存在形式有下列三种:独立矿物、类质同象、离子状态。三种存在形式都有可能富集成具有工业价值的矿床。
主要矿物
自然界的稀土矿物种类繁多。据统计,稀土独立矿物约170种,加上含稀土矿物4)合计超过250种。在我国各类稀土矿床中,主要的稀土矿物20余种,共分四类(表)。
表 我国稀土矿床中主要稀土矿物表
分类
矿物名称
英文名称
化学分子式
ω(RE203)/%
分析值
理论值
碳
酸
盐
、
氟
碳
酸
盐
氟碳铈矿
Bastnaesite
Ce[(CO3)F]
氟碳钙铈矿b
parisite
Ce2Ca[(C03)3F2]
~
氟碳钡铈矿b
Cordylite
Ba(Ce、La)2(C03)3F2
~
直氟碳钙钇矿α
Synchysite-(y)
(Y、Dy)(Ca(C03)2F)
黄河矿b
HuanghOite
Ba(Ce、La、Nd)(C03)2F
~
澜石
Lanthanite
Ce2(C03)3·8H2O
碳钙铈矿c
Calcioancylite
Ce(Ca、Sr)[(C03)2(OH)]·H2O
碳铈钠石b
Carbocernaite
(Sr、RE、Ba)(Ca、Na)(C03)2
磷
酸
盐
独居石
Monazite
Ce[PO4]
磷钇矿
Xenotime
Y[PO4]
水磷铈石
Rhabdophane
Ce[P04]H2O
氧
化
物
褐钇铌矿
Fergusonite
YnbO4
易解石
Aeschynite
(Ce、Th、Y)(Ti、Nb)206
黑稀金矿
Euxenite
(Y、U)(Nb、Ti)206
铈铌钙钛矿
Loparite
(Na、Ce、Ca)(Ti、Nb)O3
硅
酸
盐
褐帘石
Orthite
(Ca、Ce)2(A1、Fe)3[SiO4]
[Si2O7]O(OH)
硅钛铈矿
Chevkinite
Ce4Fe2Ti3[Si2O7]2O8
硅铍钇矿
Gad01inite
Y2FeBe2[SiO4]202
羟硅铈钙石
Brithoite
Ce3Ca2[(Si04、PO4)3](F、OH)
绿层硅铈钛矿
Rink01ite
CeNa2Ca4Ti[Si4015 F3]
羟硅铍钇矿d
Yberisilite
(ΣCe,ΣY)2Be2Si208(OH)2
a 《赣南×××型稀土矿成矿规律研究报告》。
b 《白云鄂博矿物学》科学出版社,1986年。
c 《地质地球化学》1985年增刊(总139期)。
d 《稀有元素地质概论》地质出版社,1982年;其余为《稀有元素矿物鉴定手册》科学出版社,1972年。
4) 丁孝石、白鸽等,1989年,南岭花岗岩及其风化壳的稀土元素赋存状态和分配研究,即含稀土矿物就是指RE2O3=%~5%的副矿物,如榍石、锆石、磷灰石和萤石等。
类质同象
自然界中大量稀土元素是呈类质同象赋存于其他矿物中,尤其是分散在含Ca的造岩矿物中。稀土元素的类质同象多是不等价置换的。值得注意的是部分矿物中含有较高的稀土元素并非都是类质同象,而是可能含有稀土独立矿物的细微包裹体。分散在某些工业矿物中的稀土元素具有综合利用的价值。
离子状态
在风化壳中稀土元素可以被胶体矿物——蒙脱石、多水高岭石、铁和锰的氢氧化物所吸附,在风化壳中富集。当它们被吸附在粘土中时,可以用EDTA或HCC将大部分稀土元素淋洗出来,pH值对粘土吸附稀土元素有明显的影响。同时,稀土元素被粘土矿物吸附的能力随原子序数的增加和半径的减小而减弱,即ΣCe被吸附的能力大于ΣY。
呈离子状态被粘土矿物吸附的稀土元素,可以富集成规模巨大的离子吸附型矿床。
稀土矿床类型
矿床的成因类型
超基性一基性岩系列包括超基性岩型、碳酸岩型、基性岩型。
碱性岩系列包括霓霞正长岩型、正长岩一碳酸岩型、伟晶岩型、热液脉型。
花岗岩系列包括花岗岩型、伟晶岩型、石英脉型。
变质岩系列包括混合岩型、碳酸岩型。
风化壳系列包括花岗岩风化壳型、混合岩风化壳型、火山岩风化壳型。
机械沉积系列包括碎屑岩型、残坡积型、冲积型、滨海砂矿。
化学一生物化学沉积系列包括磷块岩型、铁质岩型、有机岩型。
我国已有稀土矿床主要是与黑色、稀有金属等共生或伴生的内生矿床,其次为风化壳离子吸附型矿床,砂矿则甚少。
矿床的工业类型
铁铌稀土型矿床
矿床的产出主要在中元古界的一套浅海相浅变质岩系中。白云鄂博铁铌稀土矿是其典型代表。矿床分布于白云鄂博群组成的近东西向狭长向斜构造内。矿体呈层状、似层状、透镜状产于白云岩中,矿体规模巨大,常与铁、铌共生或伴生。矿床蚀变强烈,广泛发育萤石化、霓石化、钠闪石化等。主要矿石矿物有磁铁矿、赤铁矿、铌铁矿、易解石、独居石、氟碳铈矿等;主要脉石矿物为萤石、重晶石、白云石、钠闪石、金云母等。稀土元素成矿率85%以上。稀土矿物呈细小粒状集合体嵌布于白云石粒间或呈浸染状、细脉浸染状和囊状集合体产出。属难选一较难选矿石。矿床的矿石类型复杂,主要类型有块状、条带状铁铌稀土矿石,萤石型、霓石型、白云石型、钠闪石型、黑云母型铁铌稀土矿石,白云岩型铌稀土矿石等。矿床综合利用价值巨大,是我国重要的铁铌稀土共生工业矿床类型。目前对矿床成因还存在不同意见。
碱性岩一热液(脉)型稀土矿床
矿床的产出与碱性岩、碱性花岗岩的侵入密切相关。矿体位于侵入体内外接触带或岩脉内。如郗山碱性岩—碳酸岩脉型稀土矿床,牦牛坪霓石碱长花岗岩、重晶霓辉石脉型稀土矿床。
郗山碱性岩—碳酸岩脉稀土矿床产于前震旦系泰山系群片麻岩中含霓辉石石英正长岩内外接触带。矿体主要为含稀土的石英重晶石碳酸岩脉和细脉带,以外接触带为主。主矿体长500 m~600 m、宽(斜深)为400 m~500 m,厚度变化大,为 m~16 m。脉体分枝复合、膨缩变化频繁,有时沿走向过渡为细脉带状或细脉浸染状。围岩发生显著的碱质交代,有钠长石化、霓辉石化和钠铁闪石化,同时可见面型碳酸盐化、重晶石化、萤石化等。矿石矿物主要为氟碳铈矿,其次为氟碳钙铈矿、独居石等,矿石品位 [ω(REO)]为%~%。主要脉石矿物为碳酸盐、重晶石和硫化物等。稀土元素成矿率90%左右。稀土矿物粒度细微,—200目解离度较高,属较易选稀土矿石,同时可综合回收重晶石。矿石类型主要为石英重晶石碳酸岩型,其次有霓辉花斑岩型、霓辉石型、铈磷灰石型稀土矿石等。
碱性岩一碳酸岩型铌稀土矿床
矿床产于碱性岩一碳酸岩杂岩体中。如庙娅铌稀土矿床。该矿床含矿杂岩体规模大,长、宽较稳定,产状与围岩一致。岩浆与围岩的同化混染作用强烈,脉状充填亦较复杂。含矿正长岩类规模较大者为混染正长岩、正长岩,其次为正长斑岩;碳酸岩中较大矿体为方解石碳酸岩、黑云母碳酸岩,其次为铁白云石碳酸岩和含碳方解石碳酸岩。矿床蚀变类型有碳酸盐化、黄铁矿化、微斜长石绢一白云母化等。正长岩稀土矿化因碳酸岩的穿插交代而相对富集。矿体规模变化较大,主矿体长数百米至千余米,延深数十米至数百米,厚数米至50余米。主要矿石矿物有铌铁矿、独居石、氟碳铈矿、氟碳钙铈矿等,主要脉石矿物有正长石、方解石、白云石、黑云母、黄铁矿、磷灰石等。矿石稀土含量中一低,平均品位 [ω(REO)]为%~%。稀土元素成矿率30%以上。独居石呈散粒、团块集合体或条带状产出,粒径 mm~ mm;氟碳铈矿呈不规则碎屑状、粒状集合体与炭质混杂充填于白云石、长石粒间或与长石交织嵌布,亦有呈细脉状充填于裂隙中,粒径为 mm~ mm。矿石可选性较差。主要矿石类型有碳酸盐正长斑岩型、铁白云石碳酸岩型和含碳方解石型铌稀土矿石。
风化壳离子吸附型稀土矿床
花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床:从富Σce—富ΣY都有,规模大,品位低,分布广,易采
选,是主要的工业类型。如江西龙南等地。
混合岩风化壳离子吸附型稀土矿床:该类矿床与很类似,仅以原岩成因而有差异,以ΣCe为主,品位变化常不均匀,稀土元素大多来自黑云母、斜长石或钾长石中的类质同象物,因而ΣCe常大于Σy,且Eu可能出现不同程度的富集。
火山岩风化壳离子吸附型稀土矿床:以ΣCe为主,规模大、品位低、易采选,是主要的工业类型,与陆相火山岩(带)有关。如江西寻邬、河岭等地。
八、稀土矿床工业指标制订原则及一般工业指标
矿床工业指标制订原则
Ⅰ. 矿床工业指标是正确计算和评价矿床的矿产资源/储量的标准和基础。制订方法有价格法、方案法、类比法、地质统计学方法等。方案法虽然工作量大但由于其可靠实用而被常常采用;地质统计学方法易于进行多方案比较,选择最佳方案。工业指标制订应结合预可行性或可行性研究进行。制订工业指标的时间应在野外地质勘探工作基本结束,评价矿床所需的绝大部分原始数据,测试结果已经取得的条件下进行。
制订矿床工业指标一般作法是,地质勘查部门以一般参考指标为基础,根据矿床地质特征确定三至四套试圈指标,以此分别进行矿床圈定和矿产资源/储量试算,形成包括各套方案试算结果、相应的图纸资料在内的工业指标建议书,并将建议书提交负责该项目可行性(或预可行性)研究的工业部门或设计研究部门作为矿山开发可行性研究的资源基础。矿山设计研究部门在进行可行性或预可行性研究的同时,负责工业指标,各试圈方案的比较工作(可行性研究委托书应包含此内容)。通过资源利用、矿体完整程度、矿床开发经济效益等方面的综合比较,择优确定工业指标方案,并编制工业指标推荐报告,上报上级主管部门批准,投资者认可后正式下达。用地质统计学方法建立矿床模型、制订工业指标时,应给工业指标制订单位提供记录有钻孔测量信息、样品化验分析数据及有关原始资料的软盘或光盘。
制订多组分矿床的工业指标时,应以工业价值占重要地位的组分为主要研究对象,兼顾其他有益组分。对有价值的共生有益组分应同时制订并推荐圈定矿体、估算矿产资源/储量的工业指标。
对矿石中含有的伴生有益组分,应根据矿床的地质特征、矿石选冶试验结果来确定并推荐评价指标。有时尚需对有害组分的最大允许含量做出规定。
制订共(伴)生矿产的指标的原则
稀土矿床共(伴)生矿产的主要类型
我国稀土矿床已知有铁、铌、铅,钼、钪、硫、磷、萤石、重晶石、钾长石、高岭石、云母、石英等共(伴)生矿产。同体共生矿主要组分(或共生组分)有三种基本类型:①主要组分都达到工业品位;②部分达到工业品位;③都达不到工业品位。
制订共(伴)生矿产指标的原则
同体共生矿的各主要组分的最佳边界品位一般是分别制订的,任一组分达到边界品位都可以 圈定矿体。
第②③类共生矿一般需制订综合工业品位,作为衡量矿产综合经济价值的标准,它是矿体(块)最低综合工业品位要求,根据矿床的可行性或预可行性研究结果,矿床具有工业价值时,取工业价值所占比例分别>5%~10%的组分制订综合工业品位。工程或矿块达到综合工业品位要求的列为经济的储量,达不到的列为边际经济的储量或资源量。
伴生矿物矿产需分离提取的要做(可行性或预可行性研究)经济核算,一般要规定块段平均品位的下限;在主矿产选矿过程中自然富集的矿物,最低品位应高于尾矿品位;在选矿的尾矿和细泥中富集,能经济合理地回收时,可降低品位要求。
伴生元素矿产是在主矿产加工过程中自然发生富集回收的,一般根据冶炼中可以回收的含量标准,折算为矿石中的含量,作为最低含量标准。
5)《矿产综合勘探与评价》国家矿产储量委员会,1988年。
一般工业指标
据我国已有稀土矿详查,勘探矿区所采用的工业指标,结合矿石选矿、开发利用情况,提出稀土矿产
矿床工业指标,以及共、伴生矿产指标的制订原则和一般工业指标(表)、实例,供地质普查、详查和勘探初期参考。
表8.1 稀土矿床一般工业指标
工 业 指 标
矿 床 类 型
原 生 矿
离子吸附型矿
重 稀 土
轻 稀 土
边界品位[ω(REO)] %
~
~
~
最低工业品位[ω(REO)] %
~
~
~
最低可采厚度/m
1~2
1~2
1~2
夹石剔除厚度/m
2~4
2~4
2~4
品位指标的要求:矿床规模较大,开采技术条件、矿石可选性、外部建设条件较好的矿床,可采用“下限值”;反之采用“上限值”。对于离子吸附型矿,还应视矿石浸取率和其计价元素的含量而定。当计价元素比例高时,取“下限值”,低时取“上限值”;当易选、浸取率高时,可采用“下限值”,当难选、浸取率低时,可采用“上限值”。对小于最低可采厚度的富矿体用米百分值。
最低可采厚度、夹石剔除厚度的要求:一般是缓倾斜、低品位、大规模采矿方法,可采用“上限值”;陡倾斜、高品位、小规模采矿方法,则采用“下限值”。
稀土元素常共生在一起,分离困难,可按稀土元素总量估算储量和资源量。具体矿床实例见表。
表 稀土矿床一般工业指标实例
项 目
边界品位
工业品位
矿区平
均品位
g/m3
块段平
均品位
g/m3
富矿
品位
m
可采
厚度
m
夹石
剔除
厚度
m
轻
稀
土
含氟碳铈矿、独居石的
原生矿床ω(Ce2O3)
1%
2%
≥2
≥2
独居石砂矿(矿物)
(100~20)g/m3
(300~500)g/m3
≥1
≥1
重
稀
土
含钇伟晶岩和碳酸岩矿床
ω(Y2O3)
(磷钇矿、硅铍钇矿)
%~%
≥1~2
≥2
磷钇矿砂矿(矿物)
30g/m3
(50~70)g/m3
≥
≥2
风化壳离子吸附型稀土矿ω(REO)
重稀土
%
%
≥1
≥2
轻稀土
%
%
内蒙古某大型含铌—稀土—铁矿床
铁矿体(含铌)
中的稀土矿
没有具体工业指标要求,不单独圈定稀土矿体,
根据铁矿中的稀土含量计算储量
铁矿体内的夹层
ω(REO)
≥1%
≥2%
3
3
铁矿上下盘含稀土白云岩(即围岩)ω(REO)
≥1%
≥2%
8
4
江西某风化壳离子吸附
型轻稀土矿床ω(REO)
花岗魔岩型
%
%
1
4
熔岩型
%
%
1
4
江西某风化壳离子吸附型重稀土
矿床ω(REO)
%
%
%
1
广东某海滨独居石砂
矿床ω(REO)
经济的
250g/m3
500g/m3
300g/m3
1
1~2
边际经济的
100g/m3
高岭土、膨润土、耐火粘土
一、矿产地质类型和勘查工程间距
勘查类型
勘查类型划分因素
矿体(层)延展规模
a) 高岭土矿床:
大型:延展面积≥ krn2;
中型:延展面积 km2~ km2;
小型:延展面积< krn2。
b) 膨润土矿床:
大型:沿走向≥2 000 m,沿倾向≥1 500 m,延展面积≥3 km2,
中型:沿走向1 000 m~2 000 m;沿倾向500 m~1 500 m;延展面积 kmz~3 krn2
小型:沿走向<1 000 m;沿倾向<500 m;延展面积< km2。
c) 耐火粘土矿床:
大型:沿走向≥1 500 m,沿倾向≥500 m;
中型:沿走向500 m~1 500 m;沿倾向≥(300 m~500 m);
小型,沿走向<500 m,沿倾向<300 m。
矿体(层)形态复杂程度
规则:呈层状、似层状,边界规则。
较规则:呈层状、似层状、透镜状,边界较规则。
不规则:呈透镜状、扁豆状、囊巢状、脉状,边界不规则。
矿体(层)厚度稳定程度
稳定:厚度变化系数≤40%,厚度变化有规律。
较稳定:厚度变化系数40%~70%,厚度变化较有规律。
不稳定:厚度变化系数>70%,厚度变化规律不明显。
矿体(层)内部结构复杂程度
简单:矿石质量稳定或变化有规律,线或面夹石率≤10%。膨润土矿床蒙脱石质量分数变化系数<20%。
中等:矿石质量较稳定,线或面夹石率10%~20%。膨润土矿床蒙脱石质量分数变化系数20%~30%。
复杂:矿石质量不稳定,线或面夹石率>20%.膨润土矿床蒙脱石质量分数变化系数>30%。
构造复杂程度
简单:矿体(层)呈单斜或简单的开阔向、背斜;无较大的断裂构造及脉岩,对矿体形态影响小。
中等:矿体(层)有次一级褶曲或局部较紧密褶曲;有少数较大断裂及脉岩切割,对矿体(层)形态有一定影响。
复杂:断层、褶曲或脉岩发育,矿体(层)受到严重影响。
勘查类型
I勘查类型:矿体(层)延展规模大型,形态规则,厚度稳定,内部结构、地质构造简单。例如广东茂名高岭土矿床;广西宁明膨润土矿床;山东小口山耐火粘土矿床。
Ⅱ勘查类型:矿体(层)延展规模中—大型,形态较规则,厚度较稳定,内部结构、地质特征简单至较简单。例如湖南界牌、江苏观山高岭土矿床;辽宁黑山、浙江平山、福建武平膨润土矿床:山西太湖石、吉林水曲柳、新疆浅水河耐火粘土矿床。
Ⅲ 勘查类型:矿体(层)延展规模中—小型,形态较规则至不规则,厚度较稳定至不稳定,内部结构、地质构造较简单至复杂。例如江苏阳西、沙礅头、四川叙永高岭土矿床;甘肃红泉、安徽水东、浙江仇山膨润土矿床;河南大洼、湖南马家桥、贵州中哨坝耐火粘土矿床。
勘查工程间距
高岭土矿床勘查工程间距(见表)
表 高岭土矿床勘查工程间距 单位:米
勘查类型
勘查工程间距
控 制 的
沿 走 向
沿 倾 向
Ⅰ
200
100~200
Ⅱ
100
100
Ⅲ
50~100
50
膨润土矿床勘查工程间距(见表)
表 膨润土矿床勘查工程间距 单位:米
勘查类型
勘查工程间距
控 制 的
沿 走 向
沿 倾 向
Ⅰ
800
400~800
Ⅱ
400
200~400
Ⅲ
200~400
100~200
耐火粘土矿床勘查工程间距(见表)
表 耐火粘土矿床勘查工程间距 单位:米
勘查类型
勘查工程间距
控 制 的
控 制 的
沿 倾 向
Ⅰ
200~300
200~300
Ⅱ
100~200
100~200
Ⅲ
50~100
50~100
二、质量检查和膨润土测试项目
检查分析修正系数(见表)
表 检查分析修正系数
矿 产 名 称
化 学 分 析 项 目
单 位
修正系数
高岭土
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO MgO MnO(Mn) SO3(S)
SO3 硅酸盐
%
耐火粘土
Al2O3 SiO2 Fe2O2 TiO2 CaO MgO K2O Na2O SO3 灼失量
%
膨润土物化性质和工艺性能试验允许差(见表)
表 膨润土物化性质和工艺性能试验允许差
试 验 项 目
量值范围
允许偶然误差 %
相 对 %
绝 对 %
吸蓝量
mmoⅠ/g
>
~
<
10
不计
PH 值
—
—
阳离子交换容量
mmoⅠ/g
>
0. 30~
<
不计
胶质价
mL/g
≥50
≤50
10
5
膨胀容
mL/g
≥10
<10
20
2
脱色力
原土
>100
60~100
15
15
活化土
>200
100~200
<100
10
20
不计
膨润土矿石主要工业用途测试项目(见表)
表 膨润土矿石主要工业用途测试项目
工业用途
属性
钠基膨润土
铝基(氢)
膨润土
机械铸造
湿压强度、热湿拉强度、干压强度、透气性
冶金球团
抗压强度、落下次数、爆裂温度、2h、24h吸水率
钻井泥浆
造浆率 、失水率
化工油脂脱色
脱色力或脱色率和比表面积
三、矿石工业类型
高岭土矿石工业类型(见表)
高岭土是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。主要用于造纸、陶瓷和耐火材料,其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料,少量用于塑料、油漆、颜料、砂轮、铅笔、日用化妆品、肥皂、农药、医药、纺织、石油、化工、建材、国防等工业部门。
高岭土矿石工业类型,根据其质地、可塑性和砂质的质量分数分为三种类型:
a) 硬质高岭土:质硬、无可塑性,粉碎细磨后具可塑性;
b) 软质高岭土:质软、可塑性较强,砂质质量分数<50%;
c) 砂质高岭土:质松散,可塑性较弱,砂质质量分数>50%。
表 高岭土矿石工业类型
矿石类型
化学成分质量分数 %
主要工业用途
Al2O3
Fe2 O3 +TiO2
总质量分数
其中TiO2
硬质高岭土
沉积型原矿
>30
<2
<
陶瓷原料、耐火材料、
造纸、涂料、橡胶填料、
搪瓷釉料、白水泥原料。
热液蚀变型原矿
>18
<2
<
软质高岭土
>24
<2
<
砂质高岭土
>14
<2
<
膨润土矿石类型
膨润土是蒙脱石矿物达到可利用含量的粘土或粘土岩。膨润土广泛应用于冶金球团、铸造、生铝、石油、化工、造纸、橡胶以及农业、医学等领域。
根据膨润土应用领域,按蒙脱石可交换的阳离子种类和层电荷大小划分属性和属型。
属性划分标准:
a) 钠基膨润土: ×100%≥50%;
b) 钙基膨润土: ×100%≥50%;
c) 镁基膨润土: ×100%≥50%;
d) 铝(氢)基膨润土:×100%≥50%;
e) 若可交换性阳离子没有超过交换容量50%时,则以最多交换量的两种阳离子进行复合命名,如:
×100%≥40%,
×100%≥30%,
则为钠钙基膨润土,以此类推(阳离子名前冠以“E”即为可交换性的阳离于量;“QC·E·C”为阳离子交换容量)。
属型划分标准:
a) 高层电荷型(切托型):(~)/单位半晶胞;
b) 低层电荷型(怀俄明型):(~)/单位半晶胞,
c) 过渡型:层电荷处于上列两者之间。
反映成矿环境、结构特征和应用加工处理,则需按矿物组合划分矿石类型。一般分为:
——蒙脱石型;
——高岭土(含埃洛石)—蒙脱石型:
——伊利石—蒙脱石型;
——绿泥石—蒙脱石型;
——沸石—蒙脱石型。
耐火粘土矿石工业类型(见表)
耐火粘土是指耐火度大于1 580℃的粘土。主要用于冶金、机械等部门,其次为轻工、建材、化工、国防等部门。
依其理化性能,矿石特征和工业用途,一般分为软质粘土、半软质粘土、硬质粘土和高铝粘土等四种。
表 耐火粘土矿石工业类型
矿石工
业类型
矿 物 成 分
A1203质量分数%
Fe2O3质量
分数%
耐火度
℃
矿石外观特征
工业用途
备注
主要矿物
次要矿物
高铝
粘土
一水硬
铝石
高岭石、
一水软铝石
>50
<3
≥1 770
豆状、鲡状、角砾状、致密块状、坚硬粗糙状、土状
高铝质
耐火材料
化学
成分
以熟
料计
硬质
粘土
高岭石
一水硬铝石、三水铝石、地开石、伊利石、叶蜡石
>30
≤
≥1 630
致密块状、鲡状、贝壳状
粘土质
耐火材料
半软质
粘 土
高岭石
伊利石、
一水硬铝石
≥25
≤
≥1 630
块状、片状
结合剂
化学
成分
以生
料计
软质
粘土
高岭石—伊利石
>22
≤
≥1 580
土状、片状
结合荆
钠蒙脱石—伊利石
四、一般工业要求和矿产资源/储量规模
一般工业要求
高岭土矿一般工业指标 见表。
表 高岭土矿一般工业指标
矿石
类型
原矿淘
洗精矿
化学成分质量分数 %
淘洗率
%
最低可采厚度 m
夹石剔除厚度 m
A12O3
Fe2O3+TiO2
露天开采
地下
开采
露天开采
地下
开采
总质量分数
其中TiO2
小型
矿山
中型以上矿山
小型
矿山
中型以上矿山
硬质
高岭土
沉积型原矿
>30
<2
<
~1
~
热液蚀变型
原矿
>18
<2
<
~2
2
1
1
2
1
软质
高岭土
原 矿
>24
<2
<
砂质
高岭土
原 矿
>14
<2
<
淘洗精矿-325目水筛
>24
<
<
>15
膨润土矿一般工业指标
矿石质量指标
a) 边界品位:蒙脱石质量分数≥40%(单样);
b) 工业品位:蒙脱石质量分数≥50%(单工程)。
对选矿性能良好,适用于作精细加工产品的低电荷型(怀俄明型)的膨润土,其蒙脱石的质量分数指标可适当降低。
开采技术条件
a) 矿层最小可采厚度1 m~2 m;
b) 夹石最小剔除厚度不小于1 m;
c) 露天开采标高一般不低于采区侵蚀基准面以下50 m;
d) 露天剥采比不大于4∶1;
e) 露天矿床最终边坡角一般50°~ 60°;
f) 露天开采最终底盘最小宽度不小于20 m。
耐火粘土一般工业指标
耐火粘土一般质量要求
见表。
开采技术条件
矿层最小可采厚度:地下开采 m~1 m;露天开采 m~ m。
夹石最小剔除厚度不小于 m~ m。
剥采比≤15 m3/m3。
矿产资源/储量规模
应根据投资者的要求,确定矿山服务年限,一般按30a以上计算。矿产资源/储量规模见表:
表 耐火粘土一般质量要求
矿石类型
矿石品级
主要化学成分质量分数 %
灼失量
%
耐火度
℃
可塑性指标
备 注
Ai2O3
Fe2O3
CaO
高铝粘土
特级
≥85
≤
≤
≤15
≥1 770
化学成分
以熟料计
I级
≥80
≤
≤
≤15
≥1 770
Ⅱ级
甲
≥70
≤
≤
≤15
≥1 770
乙
≥60
≤
≤
≤15
≥1 770
Ⅲ级
≥50
≤
≤
≤15
≥1 770
硬质粘土
特级
≥44
≤
≤15
≥1 750
Ⅰ级
≥40
≤
≤15
≥1 730
Ⅱ级
≥35
≤
≤15
≥1 670
Ⅲ级
≥30
≤
≤15
≥1 630
半软质粘土
Ⅰ级
≥35
≤
≤16
≥1 690
1~
化学成分
以生料计
Ⅱ级
≥30
≤
≤16
≥1 670
Ⅲ级
≥25
≤
≤16
≥1 630
软质粘土
Ⅰ级
≥30
≤
≤18
≥1 670
≥
Ⅱ级
≥26
≤
≤18
≥1 610
Ⅲ级
≥22
≤
≤18
≥1 580
表 矿产资源/储量规模
类 别
矿产资源/储量规模 104t
大 型
中 型
小 型
高岭土矿
≥500
100~500
<100
膨润土矿
≥5 000
500~5 000
<500
耐火粘土矿
≥1 000
200~1 000
<200
石 材
一、矿产资源/储量规模划分标准
矿产资源/储量规模划分标准表
矿产种类
单 位
规 模
大型
中型
小型
玻璃硅质原料矿
矿石量
104 t
≥1 000
1 000~200
<200
饰面石材矿
矿石量
104 m3
≥1 000
l 000~200
<200
石膏矿
矿石量
104 t
≥3 000
3 000~1 000
<1 000
温石棉矿
超基性岩型 矿物量
104 t
≥500
500~50
<50
碳酸盐岩型 矿物量
104 t
≥50
50~10
<10
硅灰石矿
矿物量
104 t
≥100
100~20
<20
滑石矿
矿石量
104 t
≥500
500~100
<100
石墨矿
晶质石墨 矿物量
104 t
≥100
100~20
<20
隐晶质石墨 矿石量
104t
≥1 000
1 000~100
<100
注1:确定矿产资源/储量规模依据的单元为矿床。
注2:确定矿产资源/储量规模依据的矿产资源/储量为基础储量与资源量(仅限331、332、333)之和。
注3:存在共生矿产时,矿产资源/储量规模以矿产资源/储量规模最大的矿种确定。
注4:中型及小型规模不含其上限数字。
二、岩矿化学分析检查的允许限和系统误差的判断
检查分析的允许限
检查分析的允许限(允许相对双差)计算公式∶
c×20χ- χ≥%
Y= ()
c×χ- χ≥%
式中:
Y——计算相对双差值,%;
c——修正系数(见表);
χ——测定结果浓度值,%。
表 各矿种化学分析项目允许相对双差修正系数
矿性代码
矿 性
系数(c)
项 目
单位
备 注
45172
玻璃硅质原料
SiO2
%
Cr2O3
Fe2O3、A12O3、TiO2
456
石膏
CaO、MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、SO3、Cl、酸不溶物、H2O
%
4521
硅灰石
SiO2、CaO
%
CaSiO3、CaCO3按CaO允许双差放宽50%
MgO、A1203、Fe2O3、灼失量、CO2
4512
滑 石
SiO2、As
%
MgO、CaO、A12O3、Fe2O3、TiO2、灼失量、H2O
4527
石墨
SiO2
%
C(固定碳)、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO、S、水分、灰分、挥发分
系统误差的判断
当实验数据不太离群或不太密集时,在分析质量参数监控均合格后,可以用t检验判断系统误差的显著性。判断一组样品双份分析双差的系统性是否显著,可将一组样品双份分析的相对双差值(RD测)与相对双差允许值(RD允)之比,计算得各样品相对双差分数,即∶
………………………………………………()
然后计算这组样品相对双差平均值()及标准偏差(SRD),再计算t值,即:
………………………………………………()
若t计算值大于或等于临界值(t(,n-1)),判为此组样品双差的系统性存在显著性,否则不显著。
本附录节录自DZ -94《地质矿产实验室测试质量管理规范—3岩矿分析质量要求和检查办法》。
三、天然石材产品放射防护分类控制标准及饰面石材矿床勘查中放射性水平的预评价
术语、符号
aRa、aTh、aK分别为天然石材产品中镭-226(226Ra)、钍-232(232Th)、钾-40(40K)的放射性比活度,单位为Bq·kg-1。
为镭当量浓度。天然石材产品的放射性比活度主要来自镭-226、钍-232及钾-40,可按其放射性核素含量与室内γ照射量率的表达式归一化,用镭当量浓度表示之,单位为Bq·kg-1。本标准定义镭当量浓度=aRa+ aTh+ aK。
分类
A类产品
石质建筑材料中放射性比活度同时满足式()和式()的为A类产品,其使用范围不受限制。
≤350 Bq·kg-1 ……………………………………()
≤200 Bq·kg-1 ……………………………………()
B类产品
不符合A类的石质建筑材料而且其放射性比活度同时满足式()和式()的为B类产品,不可用于居室内饰面,可用于其他一切建筑物的内、外饰面。
≤700 Bq·kg-1 ………………………………………()
≤250 Bq·kg-1………………………………………()
C类产品
不符合A、B类的石质建筑材料而且其放射性比活度满足式()的为C类产品,可用于一切建筑物的外饰面。
。
≤1 000 Bq·kg-1………………………………………()
放射性比活度大于C类控制值的天然石材,可用于海堤、桥墩及碑石等其他用途。
不高于当地天然放射性水平的石质建筑材料,可在当地使用,不受本标准限制。
石材矿床勘查中放射性水平的预评价
评价方法
石材矿床放射性水平预评价方法主要选用岩石编录、地面能谱测量、能谱测井、矿石样品采集与放射性核素分析。
评价工作程度
矿产普查阶段:用岩石编录方法在天然露头上测定并导出岩石γ照射量率,对矿床的放射性水平做出初步评价。
矿产详查一勘探阶段:在普查的基础上,如岩石照射量率接近或超过×10-3μC/kg·h时,应做地面γ能谱测量(在矿石出露地段)和能谱测井,以测定矿床内各种岩(矿)石的放射性比活度,否则应分花色品种采集有代表性的矿石样品,测定其放射性核素的比活度,计算出镭当量浓度,按本标准对整个矿床的放射性水平做出评价。
技术要求
岩石编录、地面能谱测量、能谱测井的技术规则和技术要求均应遵循国家有关规定。
样品采集与分析
样品采集:当岩石照射量率低于×10-3μC/kg·h时,不必采样做天然放射性核素分析;高于该值时,应按有关地质勘查技术规范的要求进行采样。
样品分析:可用丁能谱法或放射化学的方法测定镭-226(226Ra)、钍-232(232Th)、钾-40(40K)的放射性比活度。
评价报告
岩石照射量率低于×10-3μC/kg·h的矿床,可在地质勘查报告中说明各种矿石的放射性水平及所测数据的精度,同时在矿床地形地质图上标明岩石编录点位置及数据。
岩石照射量率高于×10-3μC/kg·h的矿床,则要单独提交矿床放射性评价报告,作为地质勘查报告的附件。评价报告包括以下内容:各种评价方法的测量结果及精度,矿床内各种岩石的放射性水平,编绘岩石照射量等值图及有关资料,计算矿床内各种矿石的镭当量浓度,并将其分级归类。对超过C类控制值的矿石,应确定其分布范围及位置,便于矿产资源/储量估算时剔除。
本标准和饰面石材矿床放射性水平评价准则节录自JC 518—93《天然石材产品放射防护分类控制标准》
四、勘查类型划分和勘查工程间距
勘查类型划分的主要因素
矿体规模
a) 大型矿床主矿体的延展长度,玻璃硅质原料、硅灰石、滑石矿一般大于500 m,饰面石材、石墨矿一般大于1 000 m,石膏、温石棉矿一般大于2 000 m;
b) 中型矿床主矿体的延展长度,玻璃硅质原料、硅灰石、滑石矿一般为500 m~200 m,饰面石材、石墨矿一般为1 000 m~500 m,石膏、温石棉矿一般为2 000 m~l 000 m;
c) 小型矿床主矿体的延展长度,玻璃硅质原料、硅灰石、滑石矿一般小于200 m,饰面石材、石墨矿一般小于500 m,石膏、温石棉矿一般小于1 000 m。
主矿体形态及内部结构
a) 规则—简单的,主矿体多呈层状、似层状或大的透镜体,边界规则,矿石类型(品种、品级)单一或主要矿石类型(品种)分布规则,不含或少含不连续夹层,夹石率一般小于10%;
b) 较规则—中等的,主矿体多呈似层状、透镜状,边界较规则,主要矿石类型(品种、品级)分布较规则,不连续夹石较多,夹石率一般为10%~30%;
c) 不规则—复杂的,主矿体多呈小透镜状或不规则体或矿体群,边界不规则,主要矿石类型(品种、品级)分布不规则,不连续夹石很多,夹石率一般大于30%。
主矿体厚度稳定程度
a) 稳定的,主矿体厚度变化小或变化有规律,厚度变化系数一般小于40%;
b) 较稳定的,主矿体厚度变化不大或变化较有规律,厚度变化系数一般为40%~70%;
c) 不稳定的,主矿体厚度变化大或变化规律不明显,厚度变化系数一般大于70%。
矿石质量稳定程度
a) 稳定的,主矿体矿石品位或其性能的变化小或变化有规律,品位变化系数一般小于40%;
b) 较稳定的,主矿体矿石品位或其性能的变化不大或变化较规律,品位变化系数一般为40%~70%;
c) 不稳定的,主矿体矿石品位或其性能的变化大或变化规律不明显,品位变化系数一般大于70%。
矿床构造、岩浆岩、岩溶对矿体的影响和破坏程度
a) 轻微的,矿体呈单斜或开阔的向、背斜产出,断裂、岩浆岩、岩溶不发育,矿体未受到影响和破坏,或只受到轻微的影响和破坏;
b) 中等的,矿体有次一级褶曲或局部褶曲较紧密,断裂、岩浆岩、岩溶较发育,矿体受到影响和破坏;
c) 严重的,矿体褶曲紧密复杂,断裂、岩浆岩、岩溶发育,矿体受到强烈的影响和破坏。
矿床勘查类型(见表)
表 矿床勘查类型
勘查类型
矿体规模
主矿体形态草药及内部结构
主矿体厚度
稳定程度
矿石质量
稳定程度
矿床构造、岩浆岩、岩溶
对矿体的影响和破坏程度
第Ⅰ勘查类型
(地质条件简单型)
多为大型
规则-简单
稳定
稳定
轻微
第Ⅱ勘查类型
(地质条件中等型)
多为大、中型
较规则-中等
较稳定
较稳定
中等
第Ⅲ勘查类型
(地质条件复杂型)
多为中、小型
不规则-复杂
不稳定
不稳定
严重
注:属于第Ⅰ勘查类型的有辽宁本溪小平顶山石英砂岩矿、湖南华容弹子山花岗石(花岗岩)矿、湖南邵东硬石膏矿、辽宁金州石棉矿、四川石棉县南矿体①②③矿体、山东平度刘戈庄石墨矿等;
属于第Ⅱ勘查类型的有山西桓曲虎狼山石英砂岩矿、陕西潼关玉石峪大理石(蛇纹石化大理岩)矿、山东大汶口北西石膏矿、辽宁朝阳石棉矿、青海祁连小八宝石棉矿Ⅱ1矿体、浙江长兴李家巷硅灰石矿、辽宁海城范家堡子滑石矿、黑龙江鸡西柳毛石墨矿等;
属于第Ⅲ勘查类型的有江苏宿迁白马涧砂矿、辽宁丹东二道沟丹东绿大理石(蛇纹岩)矿、山西太原圪僚沟石膏矿、河北涞源石棉矿、甘肃安南坝石棉矿、吉林磐石长崴子硅灰石矿、山东海阳徐家店滑石矿、湖北宜昌三岔垭石墨矿等。
勘查工程间距(见表)
表 探求控制的矿产资源/储量勘查工程间距 单位:m
矿 产 种 类
勘 查 类 型
Ⅰ
(地质条件简单型)
Ⅱ
(地质条件中等型)
Ⅲ
(地质条件复杂型)
玻璃硅质原料矿
岩类矿床
200~300
150~200
50~75
砂类矿床
200~300
100~150
50~75
饰面石材矿
200~300
100~200
50~100
石膏矿
沿矿体走向
600~800
400~600
200~400
沿矿体倾向
400~600
200~400
100~200
温石棉矿
镁质碳酸盐岩型
沿矿体走向
200~300
100~150
50~75
沿矿体倾向
100~150
100
50
镁质超基性岩型
沿矿体延长
200
100
50
沿矿体延深
100
50
50
硅灰石矿
沿矿体走向
200~400
100~200
50~100
沿矿体倾向
200~300
100~200
50~100
滑石矿
150~200
100~150
50~75
石墨矿
沿矿体走向
200
100~200
100
沿矿体倾向
100~200
100
50~100
注1:本表所列勘查工程间距系探求控制级的资源/储量基本勘查工程间距的参考值,对用基本勘查工程不能满足要求的局部问题,例如:对矿体覆盖层和风化层的控制,应在勘查剖面上和剖面间适当加密工程;对首期开采地段主矿体之上有开采价值的次要矿体,当基本勘查工程间距不能满足要求时,可适当增加工程;对垂直或斜交矿体走向的需要控制的断层、破碎带、节理密集带、岩溶发育带等,可用专线、专孔控制。2:不同勘查类型不同地质可靠程度的矿产资源/储量类型间工程间距的差别,不限于加密或放稀一倍,可视实际需要而定。
五、纵纤维石棉钻探取心操作细则
总则
本细则仅为保证纵纤维石棉钻探取心质量,杜绝矿心发生绞扯、冲蚀、混层等问题特做出的规定。
本细则是以1984年在四川石棉矿“纵棉”钻探取心试验资料为基础,并结合地质矿产部1982年颁发的《岩心钻探规程》编制而成的。
有关围岩、脉岩的钻进、护孔措施、冲洗液及润滑剂、事故处理、安全等事项按《岩心钻探规程》执行。
钻具选用
金刚石钻头、扩孔器的选择和使用
纵纤维石棉类型:
a) 构造棉脉,又称“花包棉”,石棉生长在构造角砾岩带和构造挤压带,附着于角砾岩和小透镜体间,石棉常因后期构造运动被揉搓成絮状。矿心破碎,棉极易被冲失;
b) 节理棉脉,石棉纤维在脉内聚集成纤维束或纤维层,棉脉两侧围岩较完整。
纵纤维石棉钻探取心钻头:
a) Φ56 mm人造孕镶弧齿三阶梯底喷式钻头;
b) Φ56 mm天然表镶底喷式钻头;
c) Φ94 mm人造孕镶复合式钻头。
对于“花包棉”钻进应采用钻头a)和钻头c);
对于中、长纤维石棉钻进应采用钻头b)和钻头c)。
不允许随意使用普通金刚石钻头钻进棉层。
未经技术部门批准,不允许使用合金钻进方法钻进棉层。
在“棉脉”钻进时,可选用普通的金刚石扩孔器(绳取)。
Φ94 mm人造孕镶复合式钻头内钻头与外钻头组合拧紧后必须保证内外钻头水口相对应,以保证水路畅通。可用调整环调整内钻头水口位置(调整环厚2 mm~3 mm,外圆Φ75 mm,内圆Φ mm)。
钻中、长纤维棉时,应尽量采用刃角锐利的内钻头,以快速整齐割断纤维。内刃磨钝后,应及时更换。
取心工具的选用及其配套
纵纤维棉脉钻进必须采用与钻头配合、隔水、单动性能好的钻具,不得选用单管及双动双管、普通单动双管(包括大、小口径)钻具钻进。
内管应选用符合标准的Φ41 mm×2 mm、Φ75 mm× mm或Φ73 mm× mm无缝钢管组成。为了消除内管、接头、卡簧座的内台阶以便矿心通畅进入岩心管内,水平孔钻进时可直接用一根内管代替组合结构的内管,内管一端与钻头台阶孔的配合公差应控制在 mm~ mm的间隙配合。
钻“花包棉”时,为防止内管中的水使矿心水化,内管必须装设活塞,活塞与内管的配合应为滑动配合(用手能推动)。
钻中、长纤维仰角孔大于5°时。内管也应安装活塞,必要时钻0°~5°的钻孔也可安装活塞。
钻直孔时,应使用定型的水压活塞式双管钻具,内管连接需加以改进,使其与金刚石钻头配合,并保证其隔水性能良好。
为了保证内管与钻头的同心度,可在钻头丝扣的底部装入支撑环。
为保证内管的单动性和同心度,内管的长度不得大于 m。
水平钻安装的一般规定
水平钻应安装成仰角2°~ 3 °,以便于排除岩粉。当钻孔需穿过复杂地层或构造破碎带时,还可以将钻孔安装仰角加至5°。
钻机立轴与孔口距离应按不同的钻机及不同的孔身结构适当确定,一般应不大于 m为宜,以减轻钻具振动。
坑道内钻孔时,钻机可直接安装在坑道底板的水泥基础上,地脚螺栓要事先用水泥灌注牢固。
坑道内水平钻用的滑轮,也可用地脚螺栓安装在坑道的壁上,按钻机卷扬机的最大起重载荷装配足够强度的地脚螺栓。XU-600-3型用的滑轮需用Φ18 mm的螺栓不少于八根;前滑轮的固定螺栓,不少于四根。
使用绳索取心钻进时,滑轮架需配有副滑轮,并配有绳取附属工具。
水平钻孔钻进技术参数
根据不同的棉脉类型,和不同的钻头选用不同的钻进参数,见表推荐值。
表 棉层水平孔钻进参数推荐表
棉脉类型
钻头类型
Φ56 mm绳取
Φ56 mm绳取
Φ94 mm孕镶
孕镶
表镶
复合式
花
包
棉
钻压 kg
400~600
600~750
转速 r/min
385~470
385~470
水量 l/min
28
30~35
中
长
纤
维
钻压 kg
500~600
500~600
700~900
转速 r/min
280~570
280~570
280~570
水量 l/min
30~35
30~35
40~50
注l:表中所列的钻压值含水平孔附加压力,实际钻头钻压扣除一个数值,每50 m按50 kg计算。
注2:Φ94 mm复合钻头用在“花包棉”为建议参数。
泵压的数值是判断钻孔水路通畅的重要依据,也是与矿心质量有关的重要因素。孔深100 m 以内的钻孔,泵压不大于 kPa可认为是正常值,随钻孔加深每百米递增 kPa,泵压超过正常值时应立即提钻。
钻速的控制对“花包棉”钻进尤为重要,钻“花包棉”时,在给定压力后,需控制钻速,对于较破碎易冲失的含棉层,钻速不大于 m/h( cm/min);对于中、长纤维“纵棉”,钻速应控制在 m/h的范围。
对“花包棉”钻进,实行限制回次进尺是保证矿心质量的重要措施,“花包棉”钻进时回次进尺应不大于 m。
取心操作注意事项
做好打棉前的工具、钻头的配套工作,根据钻孔技术指示书对钻孔可能穿过的棉脉类型做好准备工作,务求工具配套齐全,各部间隙调整妥当,设备仪表校对准确才能钻进棉层。
用绳取钻具钻进棉层时,下钻前必须反复查核内管与钻头台阶各向间隙。内管进入弹卡室后,其轴向间隙应不大于2 mm,其径向间隙不大于 mm~ mm,间隙不合规定的钻具不得放人孔内。
水平孔钻进时,不得采用岩心卡簧卡取矿心,以免卡簧刮拉棉纤维。
根据泵压、进尺、水色情况随时判断孔内情况,发现有堵水、堵心现象立即提钻。
钻进中、长纤维“纵棉”时,根据水色和手轮感觉等及时判断棉层钻进情况,钻穿棉层后的进尺超过10 cm时必须立即提钻。不允许使用给压干钻的方法卡取岩心,只能用通水,钻头接触孔底,卸压、空转振断岩心的方法取出岩矿心。
提拉机上钻杆前,必须打开回水阀放去钻杆中的水。以免钻杆内高压水压出岩心。
提钻时,操作卷扬机要稳,不得猛提、猛刹,防止岩心脱落。
退出岩心时,需用橡胶锤、木锤轻轻敲打,不得使用铁锤猛打。尽量采用退心器退出矿心,或用半合管保护矿心原生结构。
六、石棉矿石试样加工方法和加工操作细则
石棉矿石试样加工采用风选工艺流程
代替原地质样品和矿山样品加工流程。实行统一的加工流程、加工设备和分级标准。该工艺流程实行加工设备机械化、小型化,与矿山选矿生产的工艺和设备具有相似性,并有利于保护石棉纤维。为了保证石棉矿样测试成果在含棉率、纤维质量和纤维分级方面的准确性特制定本操作细则。
石棉矿石试样地质加工的野外加工和室内加工阶段
样品野外加工
样品加工流程见图中a。试样称量和过筛,人工用铁锤将矿石破碎到与质量相应的粒度要求,并进行过筛,使其全部通过规定的粒度控制筛。样品质量大时需进行缩分。用移堆法将试样反复堆锥三至五次,然后将试样压平成饼状,用四分法进行缩分。每次缩分后要称量,两份质量的相对误差不超过5%,否则应重新缩分。若第一次采用重份为正样,则第二次缩分后应采用轻份为正样,依次交替选用。缩分后的样品质量应大于等于50 kg。
样品质量按Q=Kd2确定,
式中:
Q——缩分后样品质量,(kg);
d——试样最大粒度,(mm);
K——缩分系数,采用。
若原始样品质量不足50 kg时,全部送作室内加工样品。
样品室内加工
样品室内加工按石棉矿石试样风选工艺流程 ( 图中b )进行
样品称量
使其质量大于等于50 kg (矿样被加工后纤维质量应大于等于500g )。一般干燥前后、缩分前后、粗选和精选后的尾矿、粗精矿、布袋回收物、精选和分级各级纤维、被检验纤维等都要称量。
干燥
置样品于100℃~105℃烘箱内或烘炉上烘干至恒量,称其干后质量,试样水分小于2%,否则不能进入下道工序。
检查筛分
样品过20 mm孔径筛,用手选出大于18 mm的长棉,筛上物用排矿口为20 mm的颚式破碎机破碎,使其全部通过20 mm筛孔的筛。
缩分
若试样质量大于80 kg~100 kg,要缩分,用移堆法将试样反复移堆三至五次,试样均匀后,用四分法或缩分器进行缩分,一份试样加工,另一份留作副样或作内检样。分成的两份样品质量相对误差不得大于3%。
预先筛分
缩分后的正样过 mm孔径的筛,手选出浮于筛上的游离纤维,余留筛上物同第一次吸棉筛筛上物混合,混均后用排料粒度为 mm反击式破碎机破碎。筛下物进入筛孔为 mm的旋回筛。
第一次吸棉
预先筛分(d= mm)筛下物进入旋回筛,用风选流程进行选棉。风选流程由电振给料机、旋回筛、吸棉嘴、降棉筒、下料器、风机、滤尘器等设备组成。各单机设备操作方法要求如下:
a) 试样加工前首先检查各单机设备运转是否正常,技术参数是否符合要求,此外,试验前,试验线应从后向前启动,试验完后应从前向后关闭电源;
b) 旋回筛,给料要均匀,筛上物料应该沿整个筛面宽度均匀分布向下运动,当物料运动到吸棉嘴下面位置处,石棉纤维应浮在筛面物料表层,当排除堵塞筛孔物料时,不允许改变筛孔孔径的形状和大小;
c) 吸棉嘴用以吸走浮于筛面物料表层石棉纤维,当吸棉后筛上余留物自由棉含量超过%~%时,调节吸棉下边的气流速度(即调节吸棉嘴高度和裙板角度),使其达到吸棉效果要求,通常粗选时,吸棉嘴高度为80 mm~140 mm,精选时为100 mm~140 mm;
d) 棉筒、下料器,密闭下料器,密闭程度直接影响降棉筒效果,要保证密闭下料器密封性,并定期进行检查,密封性不好时应立即更新橡胶板 ,允许下料器漏风小于2%,降棉筒入口风速应在18 m/s~20 m/s;
I
图 石棉样品野外加工和室内加工风选工程流程图
e) 风机,定期用毕托管或测压管U形压力计测试管道内压力和风速,管道中的风速应在15 m/s~24 m/s。为了保证管道风压风速,定期检查风机额定风压风量,发现问题立即找出原因或更换风机;
f) 滤尘器,检查滤袋接缝处是否牢固,有无脱线或断线,有无破损,排尘是否有堵塞现象,尘斗纤维过多是风速、风压太高,应检查风动系统。
第一次吸棉风选加工:
当风选流程设备运转正常,空载正常运转3 mm~5 mm,即可由电振给料机给料,进行试样加工。筛上游离纤维被吸棉嘴气流吸走,经降棉筒和下料器落人尘斗(粗精矿);筛上余留物与筛孔为 mm筛上物混均入反击式破碎机,将第二层筛筛上物拿去进行第二次吸棉流程吸选,第二层筛筛下物为粗选尾矿。
第二次吸棉
与第一次吸棉流程加工操作方法相同,选出的石棉纤维是粗精矿,第二层筛筛下物是粗选尾矿。第二次吸棉旋回筛筛上物,入立轴式破碎机破碎,破碎后物料,应预先筛分。
经立轴式破碎机碎后的试料,过 mm孔径的筛,筛上物去第三次吸棉流程,第二层筛筛下物是粗选尾矿,该尾矿排除后,能提高吸棉筛的吸棉效果。
第三次吸棉
与第一次吸棉流程加工操作方法相同,选出的纤维是粗精矿,第二层筛筛下物是粗选尾矿,其筛上物入轮碾机破碎。轮碾机使用前先检查设备是否完好,是否有卡阻现象。调整碾盘和碾轮间隙使其小于 mm,两者接触不能过松过紧,方可启动。空载运转3 min~5 min后,按设备处理量进行给料,破碎后物料随时刮到碾盘下料口处排出。不能出现过粉碎,以免损坏纤维,入料自由棉含量不能超过%~%。经轮碾机破碎后的物料应预先筛分。预先筛分方法与处理立轴破碎后试料预先筛分加工方法相同。
第四次吸棉
与第一次吸棉流程加工操作方法相同,选出的石棉纤维是粗精矿。筛上余留物再次入轮碾机破碎,经预先筛分后,由第四次吸棉流程吸棉,使其全部通过 mm孔径控制筛,筛下物是粗选尾矿。
第五次吸棉
与第一次吸棉流程加工操作方法相同,用以对一至四次吸棉筛选出的粗精矿进行精选。将一至四次吸棉选出的粗精矿集中混均,按净化筛技术条件(处理量/h、转速260 r/min、偏心20 mm)进行精选。精选出的石棉纤维入除尘筛。筛上物去轮碾破碎,第二层筛网筛下物是精选尾矿。
除尘 (原石棉检验筛)
将一至五次吸棉选出的纤维混均,平均分成每份质量大于或等于500 g,并分别松散,均匀地放在除尘筛第一层筛箱内,不允许筛盖压缩纤维,开动除尘筛5 min~10 min (一般10 min即可),运转到自动停车为止。取出有筛网的三个筛箱内的纤维分别倒在检验台上,并分别用簸箕抖选,抖出的砂粒再次经轮碾机破碎。抖选出纤维是最终产品。第四层筛箱(满底)剩余物(- mm),即粉尘 (精选尾矿)。以同样的加工方法,加工其余各份试样。
轮碾机破碎后的物料,再过“除尘筛”。如此反复,直至全部取出矿石中石棉纤维 (精矿)为止。
清理布袋回收物
加工完一个样,需清理回收布袋、尘斗内物料,并将该料送入除尘筛(相应缩短除尘筛运转时间)除尘,或酌情用Φ200 mm直径(筛孔孔径 mm)套筛除尘。筛上物是最终产品,筛下物是尾矿。
称量
a) 经除尘筛选出的最终产品混合称量,试样水分含量不应超过3%;
b) 将混合后的粗选尾矿和精选尾矿分别称量;
c) 由原矿、尾矿、成品棉计算出试样损失量。
测定样品含棉率
按室内加工原样质量,与选出的石棉纤维质量之比,求出石棉矿样含棉率,以百分数表示。
石棉纤维分级与质量检查
石棉纤维分级
纤维分级原则上按GB 8071《温石棉》的分级原则进行。分别测定手选棉和机选棉纤维的比例。机选棉再按GB 《温石棉纤维干式分级方法》要求,用F500—1型石棉纤维分级筛筛分。
石棉纤维质量检验
纤维质量检验有湿法分级、比表面积(dm2/g)、一 mm粉尘含量、含砂量、夹杂物含量测定等项,均按GB —和GB 8071国家标准进行检验。
试样制备
按温石棉质量标准中有关规定,采取、制备混合样 kg。各种项目分别做二至三次检验。试样水分不得超过3%。
若纤维质量小于 kg,根据试样实际质量和检验项目需要质量,用堆锥四分法进行缩制。
注:主要设备及规格
a)反击式破碎机 XPFΦ300 mm×240 mm
给料口口径 216 mm×120 mm
转子直径 300 mm
转子转速 935 r/min ~ 2 229 r/min(最佳转速参数1 500 r/min)
破碎粒度 6 mm~4 mm
最大给料粒度 20 mm
电机型号、功率 22~32,4 kW,无级调速
b)立轴式破碎机 XPIΦ300 mm×500 mm
机体高度 500 mm
机身内径 364 mm
转子直径 300 mm
主轴转速 935 r/min~2 229 r/min (最佳转速参数1 600 r/min)
给料最大粒度 10 mm
排料粒度 <3 mm
电机型号、功率 22~32,4 kW,无级调速
c)平面旋回筛 650 mm×300 mm
规格 650 mm×300 mm
筛子转速 200 r/min~300 r/min(可调)(最佳转速240 r/min)
筛网规格 一层筛 mm~ mm可变换(最佳 mm)
二层筛 mm~ mm可变换(最佳 mm)
给料粒度 <30 mm
倾角 α=3°~7°
偏心距 =20、25、30(mm)
电机型号 调速电机JZT 12—4 功率 kW
辅助设备(风选系统)吸棉嘴: 260 mm×80 mm
通风机: 型号 9—19,NO:
风量 2 817 m3/min
风压 404 mmHg( kPa)
功率 kW
降棉筒: 规格 Φ580 mm
入口直径 Φ200 mm
排风口直径 Φ220 mm
除尘器: JLB—18
d)轮碾机 LN 300 mm×150 mm
碾轮直径 300 mm
传动形式 盘动下传动
人料粒度 <10 mm
出料粒度 mm
电机型号 JO2—32—4, kW;1 430 r/min
e)除尘筛
采用原检验筛(天津产)
第一层筛筛孔 mm
第二层筛筛孔 mm
第三层筛筛孔 mm
第四层 (满底)
七、矿产一般工业要求
玻璃硅质原料矿一般工业要求
玻璃硅质原料矿石类型
玻璃硅质原料矿石分为岩类矿和砂类矿两类:岩类矿包括海相沉积的石英岩、石英砂岩及热液成因的脉石英等;砂类矿包括海相沉积石英砂,河流相沉积含长石、粘土石英砂,湖相沉积含长石、石英砂等。
玻璃硅质原料质量要求
平板玻璃用硅质原料质量要求(见表)
表 平板玻璃用硅质原料质量要求
级 别
化学成分 %
粒度组成 不大于 %
w(Si02)
不少于
w/(A1203)
不大于
w(Fe203)
不大于
+1 mm
+ mm
+ mm
+ mm
- mm
优等品
0
0
一级
—
—
二级
三级
四级
注1:优等品+ mm粒级含量不大于%包括+ mm粒级。
注2:各级产品的水分要求不大于5%。
注3:各级产品化学成分的允许波动值∶优等品Si02±%,A12 03±%, Fe2 03±%;一级品Si02±%,A12 03±%;二级品Si02±%,A12 03±%;三、四级品Si02±%,A12 03±%。
注4:矿石中含铬铁矿、铬尖晶石、锆英石、夕线石等难熔矿物时,常使玻璃出现黑点,目前成品平板玻璃中每平方米允许黑点数有限制,在评价矿石质量时应注意对难熔矿物含量和粒度的评价。
注5:达不到要求需要选矿的矿石,其原矿的质量要求可根据选矿试验结果或与有类比条件矿山类比确定。采用水洗样评价矿石质量时,应根据水洗试验或选矿试验结果,经技术经济论证后确定原矿质量要求或水洗砂质量及含砂率要求。
器皿玻璃用硅质原料要求 (见表)
表器皿玻璃用硅质原料要求
等级
含 量 %
说 明
w(Si02)
w(A1203)
w(Fe203)
w(Cr2O3)
Ⅰ
>99
<
<
<
玻璃仪器器皿玻璃(不包括晶质玻璃)
Ⅱ
>96
<
<
一般器皿玻璃、无色玻璃
Ⅲ
>90
<4
<
用于一奴瓶罐玻璃
玻璃硅质原料矿床开采技术条件一般要求(见表)
表玻璃硅质原料矿床开采技术条件要求
矿床类型
可采厚度
m
夹石剔除厚度
m
平均剥采比
m3/m3
露天矿场
最小底盘宽度 m
露天矿场边坡角
爆破安全距离m
岩类矿床
≥2
>~1
≤∶1
≥40
边坡高度大于lOO m时为50°~ 55°;小于lOO m时为55°~ 60°
一般 ≥400
砂类矿床
~1
>
≤1:1
30°
饰面石材矿一般工业要求
饰面石材矿石类型
饰面石材矿是指具有一定的装饰性能、物理化学性能、加工性能和能加工成一定尺寸规格的岩石,主要用于建筑物的内外表面装饰。目前中国商业上的天然饰面石材主要有大理石和花岗石两类。大理石类饰面石材大多属于沉积的碳酸盐岩和与之有关的变质岩(如大理岩、蛇纹石化大理岩等),较适用于室内装饰;花岗石类饰面石材大多属于各种产出的岩浆岩(花岗岩、辉长岩、闪长岩、斑岩等)和变质的含硅酸盐矿物为主的岩石(如片麻岩、混合岩等),可适用于室内外装饰。
饰面石材矿石装饰性能的一般要求
饰面石材矿石的装饰性能表现为经加工后具有一定的颜色、花纹和光泽度,而这些与其物质成分(主要是矿物成分)、结构、构造有关,商业上根据饰面石材的颜色、花纹差异划出不同品种和不同档次。一般较好的(中档以上的)饰面石材经加工后,拼装在一个装饰面上能显现出颜色纯正、花纹和谐、光泽度高。
饰面石材中的色斑、色线影响装饰性能,在荒料、板材的标准中均有限制;石材中的空洞也影响装饰性能(有时可通过某些措施予以弥补),碳酸盐岩石材中的石英、燧石除可能影响装饰性能外,最主要的是对加工性能有影响。石材中存在的某些金属硫化物、泥质物、有机物等,由于易于风化而影响石材的装饰性能和耐久性,因此含这些杂质较多的石材一般不宜用于室外装饰。
由于目前还没有划分饰面石材品种和档次的明确标准,市场对饰面石材的需求常因人、因地、因时而异,因此,对于勘查的饰面石材品种,应由勘查投资者确定,并与地质勘查单位共同选定标准样,以此作为鉴定勘查矿石品种的依据。
饰面石材矿荒料率的一般要求
饰面石材荒料是指具有一定块度的直角六面体。对于年产3 000 m3以上饰面石材荒料的矿山的荒料块度一般可划分为三类,即:I类荒料块度大于等于3 m3,Ⅱ类荒料块度大于等于1 m3,Ⅲ类荒料块度大于等于 m3。一般要求荒料的边长不小于 m,中档和一般档次饰面石材的荒料块度大于1 m3。
饰面石材矿的荒料率是指从开采的总体积与所获得的荒料体积的百分比,一般要求中档饰面石材的荒料率不小于20%,在其他技术经济条件相近的情况下,对于高档饰面石材矿的荒料率要求可相应降低,对一般的饰面石材的荒料率要求可相应提高。
荒料率(%)=获得的荒料体积(m3)÷开采的总体积(m3)×100%……()
饰面石材板材率的一般要求
饰面石材矿板材率是指荒料经加工后所获得的具有一定尺寸规格的抛光的板材面积,通常以m2/m3表示。一般要求中档饰面石材的板材率不小于18(m2/m3);在其他技术经济条件相近的情况下,对于高档饰面石材矿的板材率要求可相应降低,对一般档次的饰面石材矿的板材率可相应提高。
板材率(m2/m3)=获得的具有一定尺寸规格的抛光的板材面积(m2)/被加工荒料的体积(m3)…………………………………………()
饰面石材矿床开采技术条件的一般要求(见表)
表饰面石材矿床开采技术条件一般要求
可采厚度m
夹石剔除厚度m
最低开采标高
露天矿场边坡角
露天矿场最小底盘宽度 m
剥采比
m3/m3
3
2
不低于当地侵蚀基准面,如在技术经济可行条件下,可相应低于当地侵蚀基准面
岩石状岩体50°~90°,松散状岩体不大于45°
≥30~40
视矿山开发总的经济效益而定
石膏矿一般工业要求
石膏矿石类型
根据矿石的矿物成份和含量石膏矿石(指CaSO4·2H2O+ CaSO4≥55%)的主要类型划分见表。
石膏矿一般工业指标见表
石膏矿石中石膏、硬石膏含量计算方法
矿石中石膏、硬石膏的含量,一般是根据矿石中H2O+、SO3或CaO的含量,按照当量定律制订的公式近似地计算出来的。然而,矿石中H2O+、SO3或CaO不仅来自石膏、硬石膏,也来自其他含H2O+、SO3或CaO的矿物,因此,首先应充分研究矿石的矿物组成,并据此制定出合理的计算公式。
根据中国已知的石膏矿资料,大多数矿石中都含有一定数量的白云石、方解石,而不含或极少含其他硫酸盐矿物。因此,在一般情况下,可根据H2O+与SO3的含量,计算矿石中石膏、硬石膏的含量,其计算公式如下:
w(CaSO4·2 H2O)%=×w(H2O+)%…………………………………()
w(CaSO4)%=×w(SO3)%-×w(H2O+)%
=×w(SO3)%一×w(H2O+)%………()
w(CaSO4·2 H2O)%十w(CaSO4)%=×w(H2O+)%+×
[w(SO3)%一×w(H2O+)%]= w(SO3)%+ w(H2O+)%……()
此时,基本分析项目相应地确定为H2O+、SO3。
当矿石中白云石与方解石含量小于1%时,也可根据H2O+、CaO计算矿石中石膏、硬石膏的含量,其计算公式如下∶
表 石膏矿石类型
类 型
矿石的主要矿物成分
备 注
大 类
亚 类
膏矿物
杂质矿物
石膏
(石膏≥
硬白霄)
石膏
纤维石膏
石膏
石膏需经
选矿获得
巨一伟晶石膏
石膏
石膏需经选矿获得或矿石不经选矿
石膏
(石膏十硬石膏
>85%)
矿石不经选矿
泥质石膏
(粘土质石膏)
石膏
粘土矿物
碳酸盐质石膏
石膏
碳酸盐
硬石膏—石膏
硬石膏—石膏
石膏、硬石膏
(石膏十硬石膏
>85%)
泥质硬石膏—石膏
(粘土质硬石膏
—石膏)
石膏、硬石膏
粘土矿物
碳酸盐质硬石膏—石膏
石膏、硬石膏
碳酸盐
硬石膏
(石膏<
硬石膏)
石膏—硬石膏
石膏—硬石膏
硬石膏—石膏〔(硬石膏+石膏)>85%〕
泥质石膏—硬石膏
(粘土质石膏—硬石膏)
硬石霄、石霄
粘土矿物
碳酸盐质石膏—硬石膏
石膏、硬石膏
碳酸盐
硬石膏
硬石膏
硬石膏(+石膏)
>85%
泥质硬石膏(粘土
质硬石膏)
硬石膏
粘土矿物
碳酸盐质硬石膏
硬石膏
碳酸盐
表 石膏矿一般工业指标
类 型
工业品位
(ωB)%
矿石可采厚度 m
夹石剔除厚度 m
露天
开采
地下
开采
露天
开采
地下
开采
层状石膏、
硬石膏矿
CaS04·2H2O+CaS04 ≥55
2
1
2
l
纤维石膏矿
CaS04·2H20 ≥95
线含矿率14,其中纤维石膏可采单层(脉)厚度2 cm
l
纤维石膏
及层状石膏
硬石膏矿
纤维石膏CaS04·2H2O ≥95
层状石膏、硬石膏CaS04·2H2O十CaS04 ≥55
综合线含矿率(r x+k rc)≥14
其中可采单层(脉)厚度:层状石膏、硬石膏10 cm,纤维石膏2 cm,rx为纤维石膏线含矿率,rc为层状石膏、硬石膏矿线含矿率,
k(折合系数)=
建议k值采用
1
松散层中的
巨伟晶石膏矿
CaS04·2H20 ≥85
含矿率要求根据选矿试验确定
2
2
注1:对质量较低的矿石,应充分考虑开采贫化的影响,相应地提高矿石品位要求。
注2:对以硬石膏为主的矿床,应根据不同用途进行工业利用试验,确定其工业指标。
w (CaSO4·2 H2O)%=×w(H2O+)% ………………………()
w (CaSO4 )%=× w (CaO ) %-× w(H2O+)
=×w (CaO)%-× w(H2O+)%……()
w(CaSO4·2 H2O +CaSO4)%=×w(H2O+)%十×
w(CaO)%-×w(H2O+)%
=× w(GaO)十w(H2O+)%……()
此时,基本分析项目相应地确定为H2O+、CaO。
若矿石中含有天青石、钙芒硝或芒硝等硫酸盐矿物以及白云石或方解石等碳酸盐矿物,其含量均大于1%时,则应从矿石的全w(H2O+)、全w(SO3)、全w(CaO)中扣除这些矿物带入的w(H2O+)、w(SO3)或w(CaO),而后计算石膏、硬石膏的含量。在确定计算公式和基本分析项目时,应本着避繁就简,既能节省分析和计算工作量,又能近似地计算矿石中石膏、硬石膏的含量。
温石棉矿一般工业要求
温石棉矿床工业类型
分为镁质碳酸盐岩型和镁质超基性岩型两类:镁质碳酸盐岩型矿床的围岩多为白云岩、白云质灰岩等,此类矿床规模小,品位较贫,例如辽宁金州、河北涞源等石棉矿属于此类型;镁质超基性岩型矿床成矿母岩为富镁质和镁铁质超基性岩,多为斜方橄榄岩、橄榄岩等,此类矿床一般规模大,品位较富,纤维质量好,例如青海茫崖、四川石棉等石棉矿属于此类型。
温石棉矿的一般工业指标(见表)
表 温石棉矿一般工业指标
类 型
边界品位
(含棉率)
(wB)%
工业品位
(含棉率)
(wB)%
可采厚度
m
夹石剔
除厚度
m
镁质碳酸盐
岩型矿床
≥
≥
(当厚度小于 m,品位大于%,可按米百分值计)
镁质超基性岩型矿床
≥
≥
l(当厚度小于1 m,品位大于
%,可按米百分值计)
l
注:对某些石棉纤维性能好,具备短纤维湿纺工艺利用性能的,其工业指标按矿床实际情况确定。
温石棉纤维长度分级标准及纤维组成(见表)、各级纤维质量指标(见表))
表 温石棉纤维长度分级标准及纤维组成
等级或级别
平均纤维长度不小于 mm
平均纤维
含量 %
干式分级 %
含砂量
不大于 %
夹杂物含量不大于 %
不小于
不大于
+
+
+
满底
手选1级
19
60
手选2级
9
60
机选3级
12~65
24~55
8~25
3~8
0
机选4级
0
10~60
30~70
10~20
机选5级
0
0
50~80
20~50
机选6级
0
0
20~40
60~80
硅灰石矿一般工业要求
硅灰石矿石类型
按矿石的主要矿物组合划分,硅灰石矿石类型分为矽卡岩型和硅灰石—石英—方解石型两类:矽卡岩型矿石主要产于矽卡岩型矿床中,矿物组分复杂,硅灰石常与石英、方解石及透辉石、石榴子石等矿物伴生;硅灰石—石英—方解石型矿石主要产于接触变质和区域变质型矿床中,矿物组分简单,又可分为硅灰石—石英、硅灰石—方解石、硅灰石—石英—方解石三种。
表 温石棉各级纤维质量指标表
等级或
级别
比表面积
dm2/g
湿式分级 %
快速湿式分级 %
含砂量
不大于
%
+累计
含量不小于
-
粉尘含量
不大于
+累计含量不小于
-
粉尘含量
不大于
纤维系数
手选1级
手选2级
机选3级
80~120
35~55
32~40
0
机选4级
70~120
10~30
45~55
10~30
42~52
~
机选5级
80~120
5~8
57~60
5~8
54~57
~
机选6级
90~100
2~4
65~67
2~4
62~64
~
工业应用对硅灰石矿石质量要求
建筑陶瓷用硅灰石矿按化学成分评价矿石质量时,要求SiO2 38%~58%,CaO 36%~55%,CO2≤6%,Fe2O3≤%;按矿物组分评价矿石质量时,要求硅灰石含量≥60%(透辉石含量可折抵硅灰石量),石英≤20%,方解石≤13%,Fe2O≤%。按化学成分或矿物组分提出的工业要求,可任选其一。
油漆涂料用硅灰石矿要求:SiO2≥49%,CaO≥45%,Fe2O3≤%,325目( mm)矿粉吸油量20 g~25 g/100 g,水溶物≤%,水萃取pH值7~9,325目( mm)矿粉白度≥90%。
冶金保护渣用硅灰石精矿质量要求:硅灰石≥50%,方解石≤50%,石英≤5%,S≤%,P≤%。
电焊条工业用硅灰石精矿质量要求:SiO2 45%~55%,CaO 35%~45%,MgO≤8%,S≤%,P≤%。
硅灰石矿石质量一般工业指标(见表)
表 硅灰石矿矿石质量一般工业指标
项 目
矿石可手选矿床
矿石需机选矿床
含矿率 %
硅灰石矿物含量 %
露天开采
地下开采
露天开采
地下开采
边界品位
≥20~30
≥25—35
≥40
≥40
工业品位
≥25—35
≥30~40
≥45
≥50
注l:视矿石质量优劣和变化情况以及选矿手段,工业品位可按块段或矿体计算。优质矿石可取下限,质量差的取上限。
注2:由于硅灰石矿产出特征和当前手选、机选效率、效益存在差别,故机选入选品位高于手选入选品位要求。应根据机选试验成果具体确定。
注 3:手选矿石块度暂按直径大于等于4 cm。其质量的最低要求应满足建筑陶瓷用和冶金保护渣用的矿石质量要求。
硅灰石矿床开采技术条件的一般要求(见表)
表 硅灰石矿床开采技术条件一般要求
开采方式
可采厚度 m
夹石剔除
厚度 m
最低开采标高
露天矿场边坡角
爆破安全距离
露天矿场最小
底盘宽度 m
总剥采比
m3/m3
露天开采
1~2
当矿体真厚度小于可采厚度时,可用含矿率米百分值圈定矿体
1~2
不低于当地侵蚀基准面以下50 m
在制订勘探矿床
工业指标时明确
≥20
≤3∶1
地下开采
1
l
物相法测定硅灰石矿物含量简介
化学物相法可以用于直接测定矿石中硅灰石及方解石矿物的含量,方法简便,文献报道多,其基本原理相同,现综述如下供参考。
原理
硅灰石化学稳定性极差,易溶于酸(包括弱有机酸和酸性盐),由此可与绝大多数难溶于酸的硅酸盐矿物分离。方解石溶于柠檬酸。如果用硅酸钠作抑制剂,选择适当的反应和时间则可使硅灰石在柠檬酸中的溶解度降低到2%左右,可提高方解石与硅灰石的分离效果。冷盐酸可将硅灰石与其他含钙的硅酸盐矿物(钙铁榴石等)分开。
硅灰石与方解石的分离过程中,总有一定量的硅灰石被溶解,通过实验确定,当T=30°C,t=2 h或T=20℃,t=3 h硅灰石的溶解率分别为%及%,可取3%作为硅灰石含量计算的校正系数。
操作步骤
样品粒度为-200目( mm),烘干,称样 g~ g两份,分别置于A、B两烧杯中。A杯中加50 ml柠檬酸与硅酸钠的混合液,B杯中加2 N盐酸50 m1,在室温(20℃~30℃)下置电磁搅拌器上微拌2 h~3 h,取下,过滤,水洗并将滤液稀释至200 ml,摇匀,分别吸A、B滤液25 ml~50 ml后,置于三角瓶中,同时加3%的氟化钾2 ml~3 ml,置片刻,以20%的氢氧化钾溶液调节PH值为12时止,加指示剂少许,以EDTA滴定到荧光消失并出现紫红色为终点。
硅灰石及方解石矿物含量计算
硅灰石质量分数[w(Wo)%]=…………()
方解石质量分数[w(Cal)%]=-×+w (Wo)……()
式中:
TcaO——EDTA滴定度,m1/ml;
W——试样质量,mg;
γ——原溶液与被滴定液的体积比;
VA、VB——溶液A或B消耗EDTA液的体积,ml。
用化学分析成果计算硅灰石矿石中矿物含量的方法
用化学分析成果计算矿石中矿物含量的方法,必须在岩矿鉴定基础上,根据矿物共生组合特点利用岩石化学原理拟定适于该矿床的计算公式进行计算,举例如下:
湖北省大冶县小箕铺接触交代(矽卡岩) 型硅灰石矿床矿石中矿物含量计算
矿石中主要矿物为硅灰石,次要矿物有方解石、石英、钙铁榴石、钙铝榴石、透辉石,微量矿物有绿帘石、符山石、黄铁矿、褐铁矿、孔雀石等。微量矿物占矿物总量的1%~2%。
矿石化学分析项目为SiO2、CaO、Fe2O3、FeO、MnO、TiO2、A12O3、MgO、CO2(或灼失量)。
根据小箕铺硅灰石矿床的矿石矿物的共生组合特点,确定硅灰石矿物含量(Wo)计算公式如下:
w(Wo)=×w(CaO*) ……………………………()
w(Wo)=×w(SiO2*) ……………………………()
当w(SiO2)+×w(CaO)>w(CaO)+×w(MgO)时,使用公式 (),反之则使用公式()。
式中:w (CaO*)、w(SiO2*)分别为硅灰石所耗用的量,即矿石中CaO或SiO2的总量减去钙铁榴石、钙铝榴石、透辉石、方解石所消耗的CaO或SiO2的剩余量,其计算公式分别为:
w(CaO*)=w(CaO)-[×w(Fe2O3※)+×w(Al2O3)+×w(MgO)+×w(CO2)]……………………………………………()
[总量] [钙铁榴石] [钙铝榴石] [透辉石] [方解石]
w(SiO2*)=w(SiO2)一[×w(Fe2O3*)+×w (Al2O3)+×w(MgO)]………………………………………………………()
〔总量〕 〔钙铁榴石〕 〔钙铝榴石〕 〔透辉石〕
注意:当w (CaO*)或w (SiO2*)小于零时,上述式()、()均不成立,需要重新拟定。
式中:w(Fe2O3*)=w(Fe2O3)+2×w(FeO)+×w(TiO2)+w(MnO)
其他矿物含量计算公式:
石英质量分数[w(Q)]=100一[w(Wo)+w(Anr)+w(Gro)+w(Di)+w(Cal)]……………………………………………………()
钙铁榴石质量分数[w(Anr)]=×w(Fe2O3*)……()
钙铝榴石质量分数[w(Gro)]=×w(Al2O3 )……()
〔当w (A2O3)<w(K2O十Na2O)时,不计算钙铝榴石,改计长石量=
方解石质量分数[w(Cal)]=×w(CO2)………()
透辉石质量分数[w(Di)]=×w(MgO)………()
计算实例:
矿石化学分析结果(w总量=%)
w (CaO)%,w (SiO2)%,w (Fe2O3)%,w(Al2O3)%,w (MgO)%,w灼失量 %。
矿物计算结果(w矿物总量 = 100 %)
w(Wo)=[%-(×%+×
%+×%+×%)]×
=%
w(Anr)=×% =6. 91%
w(Gro)=×% =%
w(Di)=×% = %
w(Cal)=×% =%
w(Q)=100%一(%+%+11 .94%+ %+%)=%
吉林省磐石市长崴子硅灰石〔接触(热)变质型〕矿床矿石中矿物含量计算
矿石中主要矿物为硅灰石,次要矿物为方解石、石英、透辉石、钙铝榴石。
矿石化学分析项目为SiO2、CaO、Fe2O3(不含FeO)、A12O3、MgO、CO2(或灼失量)。
矿石中矿物含量计算公式如下:
w (Wo)=×[w(CaO)-×w(CO2)一×w(MgO)一×w(A12O3)]…………………………………………………………()
[硅灰石] [总量] [方解石] [透辉石] [钙铝榴石]
其他矿物含量计算公式:
方解石质量分数[w(Cal )]=×w( CO2 )………………()
透辉石质量分数[w(Di )]=×w( MgO)………………()
石英质量分数[w(Q)]=w(SiO2)-×w(CaO)-×w(MgO)+×w(CO2)……………………………………………………………()
石榴子石质量分数[w(Gr)]=×w(A12O3)………………()
计算实例:
化学分析结果(w总量=%)w(CaO)%,
w(SiO2)%,w(Fe2O3)%,w(A12O3)%,w(MgO)%,w灼失量%。
矿物含量计算结果(w矿物总量=%)
w(Wo)=×[%一×%一140×%一×%]=%
w(Cal)=×%=%
w(Di)=×%;%
w(Q)%一×%一×%一×%=%
w/(Gr)=×%=%
滑石矿一般工业要求
滑石矿石工业类型
滑石矿石类型分为块滑石型和共生矿物—滑石型两类,常见与滑石共生的矿物有菱镁矿、白云石、蛇纹石、透闪石、绿泥石、镁质碳酸盐及粘土等,由于共生矿物的差异,可分为多种矿石类型,例如:菱镁矿—滑石型、白云石—滑石型等。
滑石矿石质量指标
以滑石含量为工业指标时,其矿石质量要求(见表)、工业品级划分(见表)。
表 以滑石含量为工业指标矿石质量一般要求 单位:%
品 位
滑石含量(wB)
w(CaO)
w(Fe2O3)
白度
边界品位
≥35
不限
≤3
≥50
工业品位
≥50
不限
≤2
≥60
表 以滑石含量为工业指标矿石工业品级划分 单位:%
品级
滑石(w B)
w(CaO)
w(Fe2O3)
白度
特级品
≥90
≤
≤
≥90
一级品
≥80
≤
≤
≥80
二级品
≥70
≤
≤
≥70
三级品
≥50
不限
≤
≥60
注l:品级变化大,不能细分时,可将特、一、二级品合并称富矿,三级品称贫矿。
注2:三级品滑石矿尚需确定应用方向,对口勘探。
以化学组分含量为工业指标时,其矿石质量要求(见表)工业品级划分(见表)。
表 以化学组分含量为工业指标矿石质量一般要求 单位:%
品位
w (SiO2)
w (MgO)
w(CaO)
w(Fe2O3)
白 度
边界品位
≥27
≥26
不限
≤
≥50
工业品位
≥36
≥27
不限
≤
≥60
表 以化学组分含量为工业指标矿石工业品级划分 单位:%
品位
w(SiO2)
w(MgO)
w(CaO)
w(Fe2O3)
白度
特级品
≥6l
≥31
≤
≤
≥90
一级品
≥55
≥30
≤
≤
≥80
二级品
≥48
≥29
≤
≤
≥70
三级品
≥36
≥27
不限
≤
≥60
注1:表、只适用于滑石伴生矿物中:
a) 不存在含镁硅酸盐类矿物,石英含量小于3%;
b) 含镁硅酸盐类矿物加石英总量小于8%,其中石英含量小于2%;
c) 含镁硅酸盐类矿物总量小于10%,不含石英的白云石—滑石型、菱镁矿—滑石型矿石。对于含镁硅酸盐类矿物含量超过10%的蛇纹石—滑石型、绿泥石—滑石型、透闪石—滑石型以及成分更复杂的混合类型矿石的工业指标,需根据矿石的具体矿物组成、含量及产品应用方向与勘查投资者具体商定。
注2:品级变化大,不能细分时,可将特、一、二级品合并称富矿,三级品称贫矿。
注3:三级品滑石矿尚需确定应用方向,对口勘探。
对于白度低于60%的滑石矿(如黑滑石)经工业实验研究证明可以利用,应根据勘查投资者的具体要求评价矿石质量。
滑石矿床开采技术条件一般要求
可采厚度 m~1 m(矿体为一级品以上时,可为 m),夹石剔除厚度1 m。
滑石含量的测定方法
镁质碳酸盐—滑石型矿石(脉石矿物成分为菱镁矿、白云石、方解石)。
滑石含量计算多采用差减法和测酸不溶物中氧化镁的含量乘以滑石换算因数的方法。
差减法计算滑石含量公式:
滑石含量(wB%)=(C-C1)× 7…………………………………()
式中:
C——样品的钙镁氧化物总量,%;
C1——样品的酸溶性钙镁氧化物含量,%;
7——滑石换算因数。
酸不溶物中氧化镁计算滑石含量公式:
滑石含量(wB/%)=(TMgO-SMgO)× 7 ………………………()
式中:
TMgO——样品中氧化镁总量,%;
SMgO——样品中酸溶性氧化镁含量,%;
7——滑石换算因数。
透闪石、蛇纹石—镁质碳酸盐—滑石型矿石(脉石矿物为白云石、蛇纹石、透闪石)。
滑石及透闪石含量计算公式:
滑石含量(wB/%)=[TMgO-SMgO-(TCaO-SCaO)×]÷%……()
式中:
TMgO——样品中氧化镁总量,%;
SMgO——样品中酸溶性氧化镁含量,%;
TCaO——样品中氧化钙总量,%;
SCaO——样品中酸溶性氧化钙含量,%;
——透闪石中氧化镁换算因数;
%——滑石氧化镁理论值。
透闪石含量(wB/%)=(TMgO—SMgO)÷%…………………………()
式中:
TCaO——样品中氧化钙总量,%;
SCaO——样品中酸溶性氧化钙含量,%;
%——透闪石氧化钙理论值。
绿泥石—镁质碳酸盐—滑石型矿石(脉石矿物为白云石、菱镁矿、绿泥石)。
滑石及绿泥石含量计算公式:
滑石含量(wB/%)=[TMgO—SMgO一×w(Al2O3)]÷% ……()
式中:
TMgO——样品中氧化镁总量,%;
SMgO——样品中酸溶性氧化镁含量,%;
——绿泥石中氧化镁换算因数;
%——滑石氧化镁理论值。
绿泥石含量(wB/%) = w (A12O3)÷%………………………………()
式中:
%——绿泥石三氧化二铝理论值。
绿泥石、透闪石—镁质碳酸盐—滑石型矿石(脉石矿物为绿泥石、透闪石、白云石、菱镁矿、方解石、石英)。
滑石、透闪石、绿泥石含量计算公式:
用测定酸不溶物中CaO、MgO、Al2O3的含量计算滑石、透闪石、绿泥石含量。设滑石、透闪石、绿泥石含量分别为X、Y、Z,则建立方程式
w( MgO)%= 81X+ 07Y+ 21Z
w(CaO)%=0. 138 06X
w(Al2O3)%= 15Z
解上式得滑石(×)、透闪石(Y)、绿泥石(Z)含量计算公式:
X=×w(MgO)%一×w(CaO)%一×w(Al2O3)%…()
Y=×w(CaO)%……………………………………………………………()
Z=×w(A12O3)%…………………………………………………………()
上述几种矿物含量计算公式中的氧化物含量、换算因数,在普查阶段可利用矿物学中的理论值计算,详查和勘探阶段则需要做单矿物分析,以便按矿床实际含量数值进行准确计算。
石墨矿一般工业要求
石墨矿石工业类型
石墨的工艺性能及用途主要决定于其结晶程度,据此,工业上将石墨矿石分为晶质(鳞片状)石墨矿石和隐晶质(土状)石墨矿石两种类型。
晶质(鳞片状)石墨矿石
石墨晶体直径大于1μm,呈鳞片状。矿石特点是固定碳含量较低,可选性好。与石墨伴生的矿物常有云母、长石、石英、透闪石、透辉石、石榴子石和少量硫铁矿、方解石等,有时还伴有金红石及钒等有用组分。矿石为鳞片状、花岗鳞片变晶结构,片状、片麻状或块状构造。此类矿石包括各类含石墨的片麻岩、透辉(透闪)岩、大理岩、片岩、石英岩等,以前三种为主。
这类矿石由于固定碳含量低,工业上不能直接利用,需经选矿才能获得合乎要求的石墨产品。对矿石中所含各种杂质,经选矿后一般可基本脱除;脱除程度差则会影响石墨产品质量。
隐晶质(土状)石墨矿石
石墨晶体直径小于1μm,呈微晶的集合体,在电子显微镜下才能见到晶形。矿石的特点是固定碳含量高,可选性差。与石墨伴生的矿物常有石英、方解石等。矿石为微细鳞片—隐晶质结构,块状或土状构造。
这类矿石固定碳含量一般较高,但由于石墨粒度太小,选矿效果不好,目前工业上只经手选后磨成粉末即可使用。鉴于这类矿石系石墨直接产品,故矿石中含硫、铁等量高时会降低耐火度与化学稳定性,影响产品质量。
石墨矿一般工业指标(见表)
表 石墨矿一般工业指标
类 型
矿石品位(固定碳含量)
(ωωB) %
可采
厚度
m
夹石剔
除厚度
m
剥采比
m3/m3
边界品位
工业品位
晶质(鳞片
风化矿石
2~3
~
露天开采
露天开采
不大于3∶1
状)石墨矿
原生矿石
~
3~8
2~4
1~4
至4∶1
隐晶质(土状)石墨矿
≥55
≥65
地下开采~
地下开采1~3
注:由于晶质(鳞片状)石墨的片度不同,其工业用途及经济价值都相差甚大,在制定作为提供矿山建设设计依据的地质勘查报告所用工业指标时,应根据正目石墨含量的高低,提出相应不同高低的边界品位和工业品位要求,即正目石墨含量高时,品位要求可低;反之,则品位要求要高。对应边界品位及工业品位的正目石墨含量要求,一般可掌握在40 %~60 %左右。所谓正目石墨含量,是指矿石经选矿所得精矿筛析后,+100( mm)目石墨在精矿中所占的百分比。
硫 铁 矿
一、硫铁矿矿石技术指标
工业加工对硫铁矿矿石产品的争论要求,按中华人民共和国化工行业标准HG/T2786-1996执行。
硫铁矿产品质量应符合要求。硫精矿产品质量应符合表.
表 硫铁矿技术指标
含量(ω/B)
%
指 标
优 等 品
一等品
合 格 品
优—I
优—Ⅱ
合—I
合—Ⅱ
有效硫(S)
≥38
≥35
≥28
≥25
≥22
砷(As)
≤
≤
≤
氟(F)
≤
≤
铅锌(Pb+Zn)
≤
碳(C)
≤
≤
≤
注:1 各组分含量均以于基计。2 合—Ⅱ仅适用于煤系沉积硫铁矿。3 多金属硫铁矿砷的技术指标按合同执行。
4 水分是计量依据,技术指标由供需双方议定。 5 粒度应小于或等于250 mm。
表 硫精矿技术指标
含量(ωB)%
指 标
优 等 品
一等品
合格品
优—I
优—Ⅱ
有效硫(S)
≥48
≥45
≥38
≥28
砷(As)
≤
≤
≤
氟(F)
≤
≤
≤
铅锌(Pb+Zn)
≤
≤
碳(C)
≤
≤
注:1各组分含量均以干基就计.
2 多金属硫精矿砷的技术指标按合同执行.
3 水分是计量依据,技术指标由供需双方议定.
二、勘查类型划分依据
硫铁矿和多金属型矿床
矿体规模
大型:矿体长≥1 000 m,宽≥300 m。
中型:矿体长500 m~1 000 m,宽200 m~300 m。
小型:矿体长<500 m,宽<200 m。
矿体形状的复杂程度
简单:层状、似层状、规则的透镜状,分支现象少,内部夹石无或少。
较简单:透镜状、脉状、扁豆状,有一定的分支现象,内部有一定量的夹石。
复杂:囊状、不规则透镜状、脉状、扁豆状,凹凸不平,常有分支,内部夹石多。
矿体厚度的稳定程度
稳定:厚度变化小,变化规律性显著,变化系数<40%。
较稳定:厚度变化较大,变化规律性不显著,变化系数40%~100%。
不稳定:厚度变化大,变化系数>100%。
矿床构造复杂程度
简单:倾斜平缓(倾角60°以内)的单斜,且倾斜稳定,断层稀少。
中等:具简单褶皱并出现少量断层;倾斜陡(倾角在60°以上)的单斜构造,或急倾斜矿床。
复杂:地层褶皱频繁,断层较多;倒转褶曲的一翼或倾向不定的脉状矿床。
煤系沉积型矿床
矿体规模
大型:矿体长≥3 000 m,面积≥3 km2。
中型:矿体长1 000 m~3 000 m,面积1km2~3km2。
小型:矿体长<1 000 m,面积<1 km2。
工业矿体连续程度
好:无或偶有不可采地段,工业矿体占有率≥95%。
较好:局部出现不可采地段,工业矿体占有率70%~95%。
差:常出现不可采地段,工业矿体占有率<70%。
矿体形状的复杂程度
简单:层状、似层状,外形很规则,内部夹石少或无。
较简单:似层状、规则的透镜状,外形较规则,内部夹石少。
复杂:透镜状、扁豆状与脉状,外形不规则,有分支现象,内部夹石多。
矿体厚度的稳定程度
稳定:厚度变化小,有规律性变化,相邻工程厚度差 <1倍,变化系数 <40%。
较稳定:厚度有一定变化,变化规律性较显著,相邻工程厚度差1~2倍,变化系数
40%~70%。
不稳定:厚度变化大,变化规律性不显著,相邻工程厚度差>2倍,变化系数>70%。
矿床构造复杂程度
简单:产状变化小,呈缓倾斜的单斜或宽缓的向、背斜,少有波状起伏,断层稀少,对矿层
影响小。
中等:产状有一定变化,呈陡倾斜一缓倾斜的向斜、背斜或单斜,偶有波状起伏或有少数断层破坏矿体。
复杂:产状变化大,次级褶皱发育,形成紧密的复式褶皱或矿体受几组断层分割破坏,形成若干断块。
三、勘查类型基本控制工程间距
表3. 1 勘查类型基本控制工程间距参考表
勘查类型
控制的工程间距 m
实 例
硫铁矿型和多金属型矿床
煤系沉积型矿床
沿走向
沿倾向
沿走向
沿倾向
第Ⅰ勘查类型
200~300
100
400~600
400
广东大降坪硫铁矿Ⅳ号矿体;四川川南硫铁矿周家矿段;四川川南硫铁矿大树矿区西北段
第Ⅱ勘查类型
100~150
50~75
200~300
200
内蒙古炭窑口硫铁矿矿床;辽宁张家沟磁黄铁矿矿床;安徽向山硫铁矿矿床;四川川南硫铁矿渡船坡矿段;山西刘家山矿区(S2矿层)
第Ⅲ勘查类型
50~75
50
100
100
广东井冲角硫铁矿10号矿体、西矿湖硫铁矿矿床;山西阳泉硫铁矿荫营矿段;河南冯封硫铁矿矿床;
注: 1 对小型矿床和第Ⅲ类偏复杂的矿床,在勘探阶段可探求控制的和推断的矿产资源。
2 老矿山延深勘探可只探求控制的和推断的矿产资源。
四、硫铁矿一般工业指标
硫铁矿一般工业指标是供预查、普查阶段圈定矿体、估算资源量的参数依据(表)。
在硫铁矿短缺又急需地区,可根据矿床的开采方式,选矿难易程度、共伴生矿产或组分的综合利用情况等因素,在宏观经济效益允许的条件下,其最低工业品位及可采厚度可适当降低。
有害组分超过最大允许含量的矿石,应单独圈出其范围,供工业部门采取措施处理利用。
当硫铁矿矿石中伴生有硫酸盐类矿物(明矾石、石膏、重晶石等)时,则矿石品位应剔除这部分的含硫量。
其他金属和非金属矿床中的伴生硫,应注意综合评价和综合利用(伴生硫的含量一般达到多少才能综合利用,根据具体矿床研究确定)。
表 硫铁矿一般工业指标参考表
项 目
指 标
硫(S)边界品位[ω(S),%]
8
硫(S)最低工业品位[ω(S),%]
14
最低可采厚度 / m
~
夹石剔除厚度 / m
1~2
有害组分最
大允许含量
砷(As)[ω(As),%]
(酸洗流程)或(水洗流程)
氟(F)[ω(F),%]
(酸洗流程)或(水洗流程)
铅锌(Pb+Zn)[ω(Pb+Zn),%]
1
碳(C)[ω(C),%]
5~8
硫铁矿矿石
品级划分
Ⅰ级品(S)[ω(S),%]
≥35
Ⅱ级品(S)[ω(S),%]
25~35
Ⅲ级品(S)[ω(S),%]
14~25
五、硫铁矿矿石中伴生矿产的综合利用
表 硫铁矿矿伴生有益组分综合评价指标参考表
名 称
综合评价指标
名 称
综合评价指标
名 称
综合评价指标
铜(Cu)
%~%
铅(Pb)
%~%
锌(Zn)
%~%
金(Au)
g/t~ g/t
银(Ag)
5 g/t~20 g/t
钴(Co)
%~%
硒(Se)
≥%
碲(Te)
≥%
镉(Cd)
≥%
注:1 本指标是对硫铁矿矿石加工利用时可以随硫精矿富集或能选出独立精矿的,或能富集于其副产品中的矿种(元素)而言。
2 对Cu、Pb、Zn等可通过选矿富集回收者,宜采用指标的下限。
3 矿石中其他组分达到一定含量,并能回收利用的,亦应进行综合评价。
六、硫铁矿矿石工业类型
表6. 1 硫铁矿矿石工业类型分类简表
工 业 类 型
矿 物 成 分
实 例
I.黄铁矿矿石
1.硅酸盐黄铁矿矿石
黄铁矿、石英、长石、粘土矿物等
安徽向山硫铁矿、浙江龙游硫铁矿
2.碳酸盐黄铁矿矿石
黄铁矿、白云石、方解石、炭质等
山西阳泉、雁门坝硫铁矿
Ⅱ.磁黄铁矿矿石
磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿等
福建大田硫铁矿、辽宁张家沟硫铁矿
Ⅲ.多金属黄铁矿矿石
黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等
内蒙古炭窑口硫铁矿、江苏潭山硫铁矿
七、硫铁矿矿床工业类型
表7. 1 硫铁矿矿床工业类型分类简表
大 类
工 业 类 型
I.硫铁矿型
1.沉积变质硫铁矿矿床
2.火山岩硫铁矿矿床
3.沉积、沉积改造硫铁矿床
4.矽卡岩硫铁矿矿床
5.热液充填交代硫铁矿矿床
Ⅱ.煤系沉积型
6.煤系沉积硫铁矿矿床
Ⅲ.多金属型
7.火山沉积多金属硫铁矿矿床
8.沉积变质多金属硫铁矿矿床
9.矽卡岩多金属硫铁矿矿床
八、硫铁矿资源/储量规模划分标准
表 硫铁矿资源/储量规模划分标准表
矿床规模
单 位
硫铁矿资源/储量 万吨
大 型
矿 石
≥3 000
中 型
矿 石
200~3 000
小 型
矿 石
<200
重晶石、毒重石、萤石、硼镁石矿石
一、质量标准
重晶石矿石质量标准
钻井液用重晶石粉质量标准按GB/T 5005—94(钻井液用重晶石粉)的规定,见表。
表 钻井液用重晶石粉质量标
项 目
指 标
特级
一级
二级
密度 g/cm3 ≥
细度 %
孔径筛筛余量 ≤
孔径筛筛余量 ≥
水溶性碱土金属(以钙计) mg/kg ≤
150
200
250
粘度效应
mPa·s
加硫酸钙前 ≤
110
125
140
加硫酸钙后 ≤
110
125
140
化工用重晶石质量标准按HG/T 3588—1999(化工用重晶石)的规定,见表。
橡胶、造纸填充料用重晶石粉质量标准:
表 化工用重晶石质量标准
项 目
指 标
优等品
一等品
合格品
优—1
优—2
硫酸钡(BaSO4)含量 %
≥
≥
≥
≥
二氧化硅(SiO2)含量 %
≤
≤
—
爆裂度 %
≥60
—
注:1各组分含量以干基计。
2 合格品的二氧化硅和爆裂度指标按供需合同执行。
BaSO4质量分数>98%,CaO质量分数<%,R2O3(主要是Fe2O3,A12O3)微量,不许有锰、铜、铅等杂质。
化工用毒重石质量标准
BaCO3质量分数>36%,不溶性滤渣(主要由BaSO4组成)质量分数<56%;R2O3质量分数<%,CaO质量分数<7%。
萤石矿质量标准
萤石块矿
萤石块矿产品的化学成分应符合YB/T 5167—93《萤石块矿》的规定,见表。该标准适用于冶金等行业使用的萤石块矿。
产品粒度:6 mm~300 mm。小于6 mm的产 品不 得 超 过5%;大于300 mm的产品不超过10%;不允许有大于350 mm的产品。
萤石块矿中不得混入泥土、废石等外来杂质。
对萤石块矿产品另有要求时,由供需双方协商解决。
表 萤石块矿化学成分质量标准
品 级
化 学 成 分 %
ω(CaF2),≥
杂质,≤
ω(Si02)
ω(S)
ω(P)
特二级
特一级
一级品
二级品
三级品
四级品
五级品
六级品
七级品
萤石粉矿
萤石粉矿化学成分应符合YB/T 5217—93《萤石粉矿》的规定,见表。该标准适用于陶瓷、搪瓷、玻璃、水泥等行业使用的萤石粉矿。
表 萤石粉矿化学成分质量标准
品 级
化学成分 %
ω(CaF2),≥
ω(Fe203),≤
特三级
特二级
特一级
一级品
二级品
Ⅰ
Ⅱ
三级品
四级品
五级品
—
六级品
—
七级品
—
八级品
—
注: 表中“—”表示含量不规定。
产品粒度:6 mm~0 mm。根据不同用途对粒度有具体要求时由供需双方协商。
萤石粉矿中不得混入外来杂质。
氟石精矿
按化学成分氟石精矿分五个品级,以干矿品位计算,应符合YB/T 5143—93《氟石精矿》的规定,见表。该标准适用于经选别加工所得的粉状氟石精矿,供冶金、化工、机械及玻璃等行业用。
干态氟石精矿中水质量分数不得大于%。
湿态氟石精矿中水质量分数不得大于10%。
氟石精矿的粒度,要求通过 mm孔径网筛(-100目)的质量不小于87%。
氟石精矿中不得混入外来杂物。
硼镁石矿石质量标准
硼镁石矿石质量标准按ZBD 51006—89《硼镁石矿》的规定,见表。
表 氟石精矿化学成分质量标准
品 级
化 学 成 分 %
ω(CaF2),≥
杂质, ≤
ω(Si02)
ω(CaC03)
ω(S)
ω(P)
特级品
98
一级品
—
—
二级品
97
—
—
三级品
95
—
—
四级品
93
—
—
注:1 表中“—”表示含量不规定。
2 用户对杂质含量有特殊要求时,可由供需双方议定。
表 硼镁石矿石质量标准
指 标 名 称
等 级
优等品
一等品
二等品
三等品
优—1
优—2
Ⅰ—l
Ⅰ—2
Ⅱ—1
Ⅱ—2
Ⅲ—1
Ⅲ—2
三氧化二硼(B203)质量分数 % ≥
24
22
20
18
16
14
12
10
全铁质量分数(以Fe203计) % ≤
15
氧化钙质量分数(以CaO计) % ≤
8
氧化镁质量分数(以MgO计) % ≤
45
矿石块度 mm <
400(300 mm ~ 400 mm的不大于15 %,小于20 mm的不大于15 %)
注: 各项成分含量均以干基计。
二、重晶石、毒重石、萤石、硼矿勘查类型划分依据
矿体的延展规模
重晶石、毒重石:大型矿体:长大于1 000 m,延深大于500 m。
中型矿体:长500 m~1 000 m,延深200 m~500 m。
小型矿体:长小于500 m,延深小于200 m。 .
萤 石:大型矿体:长大于600 m,延深大于300 m。
中型矿体:长300 m~600 m,延深100 m~300 m。
小型矿体:长小于300 m,延深小于100 m。
硼 矿:大型矿体:长大于700 m,延深大于300 m。
中型矿体:长200 m~700 m,延深100 m~300 m。
小型矿体:长小于200 m,延深小于100 m。
矿体形态复杂程度
简单:矿体呈层状、似层状,矿体厚度变化小,厚度变化系数小于50%。
中等:矿体呈似层状、透镜状、扁豆状、脉状,矿体厚度变化中等,变化系数50%~ 80%。
复杂:矿体呈小透镜状、小扁豆状、复脉状、囊状、串珠状,矿体厚度变化大,厚度变化系数大于80%。
构造、岩脉发育程度
简单:矿体产状稳定,一般无或很少有较大的断层破坏矿体,岩脉不发育。
中等:产状较稳定,有少数较大的断层或岩脉,但对矿体破坏不大。
复杂:产状不稳定,褶皱发育或断层、岩脉发育,对矿体影响和破坏较大。
有用组分的均匀程度1)
均 匀:品位变化系数小于40%(硼)、小于30%(萤石)。
较均匀:品位变化系数40%~70%(硼)、30%~60%(萤石)。
不均匀:品位变化系数大于70%(硼)、大于60%(萤石)。
三、重晶石、毒重石、萤石、硼矿勘查类型基本控制工程间距参考
表 重晶石、毒重石、萤石、硼矿勘查类型基本控制工程间距参考表
勘查类型
控制的工程间距 m
实 例
沿走向
沿倾向
Ⅰ
200~400
100~200
陕西安康石梯重晶石矿,辽宁翁泉沟硼矿翁泉沟矿段,宽甸硼矿区栾家沟矿段,内蒙古苏莫查干萤石矿
Ⅱ
100~200
50~100
广西象州潘村、扶绥思同重晶石矿床,辽宁二台子,吉林高台沟硼矿床,浙江武义杨家、湖南衡南萤石矿床
Ⅲ
50~100
50
福建永安李坊重晶石矿Ⅲ矿段,广西象州寺村残坡积重晶石矿床,陕西紫阳黄柏树湾毒重石矿床,辽宁砖庙沟、阳沟硼矿床,浙江溪里萤石矿床、毫石萤石矿5、6号矿体
注:1 表中所列勘查工程间距,是指采用钻探工程控制矿体的实际距离。
2 表中数据是综合重晶石、毒重石、萤石、硼矿地质勘探工作和矿山生产的实践经验提出的,在勘查工作实践中应根据矿种矿体的实际,灵活掌握使用,以避免工程量的浪费和达不到控制程度要求。
3 有些构造复杂地段应加强研究工作或安排必要的专门工程了解构造情况,避免单靠加密工程间距来提高控制程度。
4 矿体规模很大,产状稳定的矿床可以适当放稀工程。
5 第Ⅲ类型中偏复杂矿床一般探求控制的和推断的矿产资源/储量。
6 地表勘查工程间距,一般按相应类型工程间距加密一倍。
7 根据矿床沿走向和倾向的变化,可以变换和调整走向与倾向的工程间距。
8 在小型矿体勘探阶段,控制矿床的勘探线应不少于三条。
9 探明的矿产资源/储量应加密控制。
四、重晶石、毒重石、萤石、硼矿矿床规模划分
表 重晶石、毒重石、萤石、硼矿矿床规模划分表
矿种名称
计算单位
矿床规模 104 t
大 型
中 型
小 型
重晶石
矿石
≥1 000
200~1 000
<200
毒重石
矿石
≥1 000
200~1 000
<200
萤石
CaF2
≥100
20~100
<20
硼矿(内生)
B2O3
≥50
10~50
<10
五、重晶石、毒重石、萤石、硼矿矿床一般工业指标
重晶石、毒重石矿床一般工业指标
重晶石矿一般工业指标
原生矿
边界品位:ω(BaSO4)≥30%
最低工业品位:ω(BaSO4 )≥50%
最低可采厚度: m~ m
夹石剔除厚度:1 m~2 m
残、坡积矿
含矿率:≥ t/m3 (ω(BaSO4)≥45%)
最低可采厚度:≥ m
剥采比:≤1
毒重石矿一般工业指标
边界品位:ω(BaCO3)≥20%
最低工业品位:ω(BaCO3)≥36%
最低可采厚度: m
夹石剔除厚度:1 m
萤石矿床一般工业指标
边界品位:ω(CaF2)≥20%
最低工业品位:ω(CaF2)≥30%
矿石品级:
富矿:ω(CaF2)≥65%,ω(S)<1%,最低可采厚度 m,夹石剔除厚度 m。
贫矿:ω(CaF2)20%~65%,最低可采厚度 m,夹石剔除厚度1 m~2 m。
硼矿床一般工业指标
边界品位:ω(B2O3):3%
最低工业品位:ω(B2O3)=5%
最低可采厚度:1 m~2 m
夹石剔除厚度:1 m~2 m
矿石品级:
富矿:B2O3,>11%,可直接加工利用的矿石。
贫矿:B2O3,5%~11%,需经选矿(或作配矿)才能利用的矿石。
露天剥采比:3 m3/m3~6 m3/m3。
六、重晶石、毒重石、萤石、硼矿矿石类型
重晶石、毒重石矿石类型
重晶石和毒重石矿的矿石特征基本一致,据其选矿加工性能,可分为三大类:
易选矿石:组分简单,选矿工艺简单,一般采用手选、脱泥或简单的重选、浮选。
可选矿石:可利用组分多,选矿工艺较复杂,常用数次重选、浮选或重、浮联合选矿,有时还用磁选。
难选矿石:主要矿物选别特性差异小,矿物颗粒细,选矿工艺正在研究探索阶段。
按照矿石的矿物组合、结构、构造,分八种类型,前3种为易选矿石,最后2种为难选矿石。
重晶石型:主要由重晶石组成,含少量石英、泥质、褐铁矿等。
毒重石型:以毒重石为主,重晶石、石英少量。
石英—重晶石型:一般以重晶石为主,有较多的石英,有时石英和重晶石大致相等,并有少量绢云母。
萤石一重晶石型:以重晶石为主,萤石次之,有时二者含量近似,常含较多的石英或长石。
多金属硫化物一重晶石型:矿石中主要为重晶石,并含一种或几种有用组分,如方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、金、银、黄铁矿等。
镜铁矿一菱铁矿(或磁铁矿)—重晶石型:一般以重晶石为主,并有数量不等的镜铁矿、菱铁矿或磁铁矿。
重晶石一斜钡钙石(钡解石)—毒重石型:以毒重石为主,并有数量不等的斜钡钙石、重晶石、石英。毒重石粒度一般小于 mm。
方解石—石英—重晶石型:以重晶石为主,并有数量不等的方解石、石英。重晶石粒度一般小于 mm。
萤石矿石类型
按矿石的主要矿物组合划分
萤石型矿石:主要由萤石组成,含少量其他杂质。
石英一萤石型矿石:萤石含量大于石英。
萤石一石英型矿石:萤石含量小于石英(包括玉髓)或二者近乎相等的贫矿石。
重晶石一萤石型矿石:除萤石外,通常含有少量重晶石。
方解石一萤石型矿石:除萤石外,含少量的方解石。
重晶石一方解石一萤石型矿石:除萤石外,含有一定量的重晶石和方解石。
硫化物一萤石型矿石:除萤石外,含有一定量的硫化矿物,有的铅、锌含量可达综合利用要求。
按矿石的构造特征划分
块状(包括粗晶和细晶)矿石、条带状(包括条带状、环带状)矿石、角砾状(包括正、负角砾状等)矿石、糖粒状矿石、碎裂状矿石和浸染状矿石。前三种为常见矿石类型。
硼矿矿石类型
根据硼矿石脉石矿物种类和主要矿物组分不同,我国硼矿矿石类型划分如表。
硅酸盐类硼矿石的脉石矿物主要由蛇纹石、硅镁石、镁橄榄石等硅酸盐矿物组成;碳酸盐类硼矿石的脉石矿物主要由方解石、白云石、菱镁矿、菱锰矿等碳酸盐矿物组成。
硅酸盐类硼矿石是我国当前工业利用的主要矿石类型,但其中含铀硼镁铁矿(磁铁矿)—硼镁石一蛇纹石型矿石尚未为工业利用。
表 硼矿矿石类型划分表
类
型
硅 酸 盐 类
1.硼镁石一蛇纹石型
2.遂安石一硼镁石一硅镁石(镁橄榄石)型
3.硼镁石一磁铁矿一蛇纹石型
4.含铀硼镁铁矿(磁铁矿)一硼镁石一蛇纹石型
5.硅硼钙石型
碳 酸 盐 类
6.硼镁石一遂安石一菱镁矿型
7.硼镁石一镁硼石一方解石型
8.锰方硼石一菱锰矿一白云石型
七、重晶石、毒重石、萤石、硼矿矿床类型
重晶石、毒重石矿床类型
矿床分类
在研究矿床成因的基础上,根据矿床和围岩的关系,矿体的形态、产状、规模,矿石的矿物组合并结合工业利用价值等因素,划分我国重晶石、毒重石矿床类型。
重晶石矿床分为三种类型:沉积型层状重晶石矿床;热液型脉状重晶石矿床;残坡积型重晶石矿床。
毒重石仅见有沉积型层状矿床。
重晶石矿床
沉积型层状重晶石矿床
矿床主要为沉积成矿作用形成,多产于寒武纪、志留纪、泥盆纪、白垩纪,也见于震旦纪、奥陶纪含炭泥砂质沉积岩中,常和硅质岩共生。矿体一至数层,呈层状、似层状、透镜状;长数百米到八千余米,延深百余米到九百余米,厚数米到十余米;矿体中心部位硫酸钡含量高,边部含量低;产状和围岩一致。矿石中矿物组分简单,有四种组合形式:重晶石单矿物组成;石英一重晶石组合;方解石一石英一重晶石组合;毒重石一斜钡钙石一重晶石组合。成矿后的变质作用常使矿石重结晶,矿物粒度增大。常有类质同像的锶元素存在,有时有毒重石、磷、铀、钒、铂、金、银、石煤等矿产共伴生。矿床规模一般是大、中型,是最有工业价值的重晶石矿床,如陕西安康石梯重晶石矿床、湖南新晃贡溪重晶石矿床、贵州天柱大河边、镇宁乐纪重晶石矿床。
热液型脉状重晶石矿床
矿床主要为热液成矿作用形成,常呈陡倾斜脉状产于沉积岩、变质岩、岩浆岩的断裂构造中。矿体成群成带出现,其形态受断裂控制,呈简单的单脉、复杂的复脉和透镜体,有分支复合、尖灭再现现象;长数十米到二千余米,延深数十米到数百米,厚度一般数米;矿体中心部位和地表硫酸钡含量高,边部和深部含量降低;产状与围岩不一致。围岩蚀变主要是硅化、重晶石化、萤石化、方解石化。矿石中矿物组分较简单,有五种组合形式:重晶石单矿物组成;石英一重晶石组合;萤石一重晶石组合;多金属硫化物一重晶石组合;毒重石一斜钡钙石一重晶石组合。常有类质同像的锶元素存在,有时有铅、锌、铜、黄铁矿、萤石、毒重石等矿产共伴生。矿床规模一般是中、小型,是有较大工业价值的重晶石矿床,如广西象州潘村重晶石矿床、山东郯城房庄重晶石矿床。
残坡积型重晶石矿床
矿床产于我国南方原生重晶石矿床附近的第四纪残坡积层中。矿体形态受原生矿和地形控制,呈复杂的扁豆状、透镜状;面积数千到数十万平方米,厚度数十厘米到三米;埋深数十厘米到二米;产状与围岩不一致。矿石中以重晶石、围岩碎屑、粘土为主,石英、方解石少量。矿床规模一般是小型,偶见中型,是有一定工业价值的矿床,如广西象州寺村重晶石矿床、海南儋州冰岭重晶石矿床。
沉积型层状毒重石矿床
矿床主要为沉积成矿作用形成,产于震旦纪、寒武纪含炭泥砂质沉积岩中,硅质岩、白云岩共生。矿体一到数层,呈层状、似层状、透镜状;长百余米到千余米,厚度数米;矿体中心部位碳酸钡含量高,边部含量降低;产状与围岩一致。矿石中矿物以毒重石为主,分布均匀;重晶石、斜钡钙石次之;少量石英;有时有少量方解石。成矿后变质作用使矿石重结晶,热液作用常使矿石局部富集,矿物粒度增大。常有类质同像的锶元素、重晶石矿共生,有时有磷、钒矿共伴生。矿床规模大型、小型均有,是具有一定工业价值的毒重石矿床,如四川城口巴山毒重石矿床、陕西紫阳黄柏树湾毒重石矿床。
萤石矿床类型
萤石矿床
硅酸盐岩石中的充填型脉状萤石矿床
常呈陡倾斜脉状产于沉积碎屑岩、变质岩、侵入岩及火山岩的断裂构造中,是萤石矿床的重要类型,矿体形态取决于断裂的性质,从简单规则的单脉到各种不规则的复脉状和透镜状,常成群成带出现。矿体长一般一百到六百米,少数千米以上,延深一百到数百米,厚度一般一到六米,矿床规模以中、小型为主,少数为大型。矿体与围岩界线清楚,围岩蚀变显著。矿石矿物组合简单,以萤石、石英为主,常组成萤石型、石英一萤石型等主要矿石类型,属易选矿石。这类矿床不仅是冶金用萤石块精矿的主要来源,也是生产化工用萤石粉精矿的重要类型。如浙江武义杨家、湖南衡南、湖北红安、河南陈楼、甘肃高台等萤石矿床。
碳酸盐岩石中的充填交代型脉状、透镜状萤石矿床
矿床产于碳酸盐岩层的断裂构造带中。矿体形态复杂多样,常呈脉状、透镜状和囊状,甚至形成复杂的矿巢。矿体一般长数十到数百米,延深几十米到数百米,厚度一般一到五米。矿床规模以中、小型为主,也有大型矿床。矿石矿物组合较复杂,有萤石、方解石、重晶石。常组成石英一萤石型、重晶石一萤石型、方解石一重晶石一萤石型等矿石类型,一般属较难选矿石,部分矿石经手选也能获得高品位块精矿。如江西德安、云南老厂、四川二河水等萤石矿床。
碳酸盐岩石中的层控型层状、似层状萤石矿床2)
矿床产于特定层位的碳酸盐岩层中,严格受层位或层间构造所控制。是近年来被肯定很有远景的萤石矿床类型。矿体常呈层状、似层状或透镜状产出。矿体长二百到四百米,个别千米以上,延深几十米到数百米,厚度一般一到八米。矿床规模属大型。矿石矿物组合简单,以萤石型、石英一萤石型为主,原矿经手选即能获得ω(CaF2)>85%的块状富矿。如内蒙古苏莫查干敖包萤石矿床。
共、伴生萤石矿床3)
是指萤石矿物以伴生组分产于铁、钨、锡、铍等多金属及铅、锌等硫化物矿床中的共、伴生萤石矿床,也是获得萤石的重要来源,其经济价值取决于综合回收的程度。根据矿物组合特征,可将伴生萤石划分下列三个矿床类型。
铅锌硫化物共、伴生萤石矿床
萤石与铅、锌矿伴生。三者经济价值接近。如湖南桃林铅锌伴生萤石矿床,尚有Cu、Ag等可综合利用。其ω(CaF2)为12%~15%,储量规模达到中型。伴生萤石已综合回收利用,是我国目前回收利用程度最好,经济效益最佳的矿区之一。
钨锡多金属伴生萤石矿床
萤石与主矿种钨、锡、钼、铋伴生。以湖南柿竹园多金属矿床为例,萤石呈分散状常与白钨矿、辉钼矿、辉铋矿共生,伴生的铜、硫、铍可综合利用。ω(CaF2)为10%~17%,储量规模属大型。当前选矿回收率较低,萤石粉精矿仅能达到化工用低级产品标准。
稀土元素、铁伴生萤石矿床
萤石与主矿种铁、铌及稀土元素伴生。以内蒙古白云鄂博稀土铁矿床为例,萤石主要伴生于富铁矿石、中—贫铁矿石和钠辉石铁矿石中,萤石质量分数(品位)7%~14%,储量规模属特大型,目前选矿回收尚在实验室试验阶段。
2) 该类矿床受一定层位控制,其成因有沉积改造和热液交代两种观点。
3) 各类伴生萤石矿,其CaF2含量多少具有工业价值,当以选矿综合回收利用程度及其经济效益而定。
硼矿床类型
沉积变质再造型硼矿床
矿床产于古元古界区域变质岩系含硼建造中。是我国当前勘查开采的主要对象。矿体赋存于电气石变(浅)粒岩所夹的蛇纹石化镁质大理岩、镁橄石化镁质大理岩或菱镁白云大理岩层中,呈似层状、透镜状、扁豆状、不规则状,产状与围岩基本一致。矿体长数十米到数百米,个别大于千米;厚度数米到数十米,常有分枝复合、尖灭再现和侧伏现象。与硼矿化关系密切的围岩蚀变有蛇纹石化、镁橄榄石化、金云母化和透闪石化等,矿石矿物主要为硼镁石、遂安石和硼镁铁矿,脉石矿物为蛇纹石、橄榄石数十米,常有分支复合、尖灭再现和侧伏现象。与硼矿化关系密切的围岩蚀变有蛇纹石化、镁橄榄石化、(硅镁石)、白云石、菱镁矿、方解石、金云母、透闪石。矿石B2O3含量一般小于20%,氧化镁含量一般大于30%,有的含铁较高。矿床规模大、中、小均有,是我国硼矿床的主要类型。根据矿石建造特点分为以下两个亚类:
a) 以硼镁石(遂安石)为主的沉积变质再造硼矿床。如辽宁二台子、后仙峪、栾家沟,吉林台沟硼矿
b) 以硼镁铁矿(磁铁矿)一硼镁石为主的沉积变质再造硼矿床。如辽宁翁泉沟、五道岭子、牛皮闸等硼矿床。
火山沉积型硼矿床
矿床产于石炭系中、上统的火山一沉积岩系中。围岩为粉砂岩、泥灰岩、安山岩、玄武岩。矿体赋存于玄武岩、泥灰岩岩系中,呈层状、似层状、透镜状、脉状,长几十米到几百米,厚度几米到十几米。矿石矿物为硅硼钙石,脉石矿物为方解石、绿泥石。矿石ω(B2O3)一般小于10%,伴生组分常有钾、钛。如新疆西西尔塔克硼矿床。该类矿床分布在新疆吐鲁番县一带。由于矿床规模小,品位低,目前尚未开采利用。
接触交代型硼矿床
矿床产于燕山期早期的中、酸性侵入岩与镁质碳酸盐岩接触变质带上,受接触带及其附近构造控制。矿体赋存于镁质矽卡岩中,呈透镜状、脉状、囊状,长几十米到几百米,厚度一般几米到几十米。围岩蚀变为镁质矽卡岩化(镁质橄榄石、硅镁石、金云母、透闪石、水镁石、蛇纹石)和钙质矽卡岩化(透辉石、符山石、绿帘石、钙镁榴石),沿接触带及其层间分布。硼矿化与镁质矽卡岩关系密切。矿石矿物为镁硼石、硼镁石、萨哈石、硼镁铁矿及氟硼镁石、遂安石、透辉石、符山石,往往含有金属矿物。矿石 ω(B2O3)质量分数一般小于10%,常伴生铁、铜、钨、锡、钼、铅、锌等。矿石中氧化钙质量分数一般大于20%,有的铁含量较高,形成铁硼矿床。矿床规模以中、小型为主。如湖南七里坪硼矿床,江苏冶山硼矿床。
八、萤石块矿手选试验要求
样品采集
萤石矿石类型、结构、构造特点和CaF2含量对手选性能影响很大。例如,具有晶粒结构的块状、条带状,乃至角砾状的石英—萤石型矿石,一般具有较好的手选性能,原矿品位越富,手选指标越好;浸染状、“混熔”状的石英—萤石型矿石,即使原矿品位相对较高,手选性能一般也较差。因此,手选试样的采取必须在摸清矿石分布特点的基础上,做好设计,确定样品数目及代表范围,合理布置采样地点。当矿石类型单一,分布均匀,采1个~2个样品即可,反之,应适当增加样品数量。样品要有充分的代表性。
采样方法在地表一般用爆破法,坑道中宜用全巷法。应尽量多点采样。
样品质量(重量)根据采样点的多少,从数百千克至2 t~3 t不等。各采样点质量(重量)一般不小于300 kg。
当矿床勘查手段以钻探为主,深部无坑道控制时,应对矿石特征全面对比分析,充分论述地表样品所能代表的深度范围。
加工分选
手选的目的在于剔除原矿中的夹石、贫矿及有害杂质,提高矿石纯度。样品加工分选试验,一般在勘查矿区现场进行。
手选试验一般需经破碎、水洗、粒度分级、手工分选和产品鉴定等程序。一般流程如图所示。
图 萤石矿手选流程示意图
(粒度分级仅供参考)
有关问题说明如下:
粒度分级 据冶金用萤石块度要求,对小于6 mm的碎屑需事先筛除。为便于手工分选,可参考如下粒度区间,适当分级。如6~25、25~50、50~100、100~200、200~350(mm)等等。
手工分选 是确定矿石手选性能的重要环节,手选时的精矿品级划分主要依靠目视判别能力,因此,参加试验人员事先要作一定的准备训练。分选时根据原矿品位,矿石结构构造和各粒级矿石品级分离情况,结合冶金级萤石七个品级要求,适当加大品级差距,划2个~3个试验分选级别。例如,可将1~2级品合并为一个试验级别,分选CaF2质量分数大于90%的产品;又如,将2~3级品合并分选CaF2质量分数85%~95%的产品等等。
样品应充分水洗(冲洗),清除表面尘土,便于识别分选。
产品鉴定 手选精矿品级是否符合预定指标,尚需取样化验。精矿取样分粒级、品级用攫取法、四分法或其他方法取样,分析有益有害元素含量。
各级手选尾矿又是浮选的入选原矿,应同样取样分析。对手选抛弃的废石,也应适当取样,了解主要成分的含量。并确定干燥精矿、尾矿和废石的质量(重量)。
试验成果
试验资料要系统整理,分别计算各粒级、各品级精矿以及总精矿的产率、CaF2回收率、CaF2品位和有害杂质含量。计算各级手选尾矿和总尾矿的CaF2品位和杂质含量。
粒级小于6 mm碎屑矿的进一步选矿试验研究,根据需要决定是否进行,一般可直接合并到总尾矿中。
在地质勘查报告中,以总精矿指标为主要依据(已经开采的矿区要充分搜集利用手选生产资料),对矿石手选性能做出评价。如果矿床不同部位手选性能差异较大,应分块(段)论述。
手选试验的采样、分选和试验结果应写成专题总结,与浮选试验结果一并作为勘查报告附件提交。
九、中子活化测井原位测定氟化钙含量方法简介
中子活化测井是在井中原位测定矿(岩)石物质成分及其含量的有效方法之一。对于性脆、易碎、不易采心的萤石矿床,在钻探中出现的矿心采取率低,钻孔偏斜引起的矿层定位不准,矿体产生位移,漏矿或岩矿心颠倒混乱等现象,中子活化测井便可比较完满的解决钻探工作之不足,提供真实可靠的定位、定量数据,以确保地质工作的质量。
基本原理
用中子源照射萤石矿,使萤石(CaF2)产生(η、α),生成放射性同位素16N,测定16N的伽马射线强度,就可以算出CaF2的含量。
自然界几种元素的中子活化反应参数如表。
表 自然界几种元素中子活化反应参数表
核 反 应
初始丰度
%
活化截面
10-31m2
半衰期
S
中子能域
MeV
γ射线能量MeV每次衰变量子数%
19F(η·α)16N
16O(η·ρ)16N
15N(η·α)16N
100
10
20
2~4
热中子
(69)
(69)
(69)
由上表可知,在测定19F含量时,会受到自然界16O和15N产生16N的干扰,但是由于现用的镅—铍中子源发射的中子平均能量为(4~5)MeV(百万电子伏),大于10MeV的中子数很少,而16O通过(η·ρ)反应产生16N所需的中子能域需要 MeV,故16O反应甚微。而15N通过(η·α)反应虽然也可产生16N,但因15N的丰度只有%,故这种干扰也可忽略不计。
中子活化测井计算含量采用比较法计算,其公式为,通过比较标准样(I)和待测样(IX)的放射性活度,根据CaF2标准样含量(W)即可算出待测样的氟化钙含量(WX)。
技术指标
测量灵敏度:CaF2含量≥5%。
划分矿层厚度:精确划分≥ m的矿层。
重复测量相对误差:见表。
表 重复测定相对误差表
ω(CaF2)
重复测定相对误差
>10 %
<±10 %
<10 %
<±15 %
测井速度:可选范围为(300~750)m/h。
特点及效果
CaF2反应明显、单解、干扰小。
高能伽马射线影响范围大,且是原位测,故所测CaF2含量值代表性强。
能通过连续测井,测量效率高。
使用仪器设备较简单,便于野外推广使用。
盐湖和盐类
一、矿床勘查类型划分依据
固体矿床
矿体延展规模
盐湖矿产固体矿床矿体延展规模分级见表。
表 盐湖矿产固体矿床矿体延展规模分级表
等 级
石 盐
钾镁盐
芒 硝
天然碱
硼 矿
长度
km
面积
km2
长度
km
面积
km2
长度
km
面积
km2
长度
km
面积
km2
长度
km
面积
km2
大 型
>10
>50
>5
>6
>5
>5
>3
>5
>2
>1
中 型
10~5
50~10
5~1
6~1
5~l
5~l
3~1
5~
2~
1~
小 型
<5
<10
<1
<l
<1
<1
<1
<
<
<
盐类矿产固体矿床矿体延展规模分级见表。
表 盐类矿产固体矿床矿体延展规模分级表
等级
石盐、钙芒硝
钾盐、天然碱、无水芒硝
长度
km
面积
km2
长度
km
面积
km2
大型
>10
>100
>3
>5
中型
10~5
100~10
3—1
5~1
小型
<5
<10
<l
<1
矿体稳定程度
稳定:矿体形态和内部结构简单、厚度稳定、品位均匀。
较稳定:矿体形态和内部结构较简单、厚度变化较稳定、品位较均匀。
不稳定:矿体形态较简单—复杂、内部结构复杂、厚度不稳定、品位不均匀。
矿体(层)形态复杂程度
简单:矿体呈层状、似层状,边缘略有分叉。
较简单;矿体呈似层状或透镜状、少数层状,矿体略有分叉复合。
复杂:矿体呈薄层状、扁豆状、筒状、窝状、脉状、条带状、藕节状或不规则状,有分叉复合。
矿体(层)内部结构复杂程度
简单:无或偶见夹石层,含夹石率<5%。
较简单:含少量夹石层,含夹石率5%~15%。
复杂:含较多夹石层,含夹石率>15%~40%。
矿体(层)厚度稳定程度
稳定:厚度变化系数<40%。
较稳定:厚度变化系数40%~70%。
不稳定:厚度变化系数>70%。
矿石品位均匀程度
均匀:品位变化系数<20%。
较均匀:品位变化系数50%~20%。
不均匀:品位变化系数>50%。
构造复杂程度
简单:产状变化小,呈缓倾斜的单斜或宽缓的向斜、背斜,少有波状起伏,断层稀少,对矿层影响不大。
中等:产状变化中等,呈急倾斜一缓倾斜的向斜、背斜或单斜,偶有波状起伏或有稀少矿层(矿体)被破坏。
复杂:产状变化大,次级褶皱发育,形成紧密的复式褶皱,或受几组断层分割破坏形成若干断块。
盐溶发育程度
发育:盐溶系数>15%。
中等发育:盐溶系数15%~5%。
不发育:盐溶系数<5%。
浅藏卤水矿床
河流补给强度[按河流注入量(104 t)或补给模数(104 t/a·km2)]
河流补给丰富的:注入量>1 000,补给模数>10。
河流补给中等的:注入量1 000~100,补给模数10~1。
河流补给弱的:注入量<100,补给模数<1。
含水层富水性能〔钻孔单位涌水量g(t/d·m)〕
富水性强:q>100。
富水性中等:q介于100~10之间。
富水性弱:q<10。
卤水动态的稳定程度〔按水位年变幅(m)和水位年变化率(年变幅除以含水层厚度,%)〕
稳定:变幅<,变化率<10。
较稳定:变幅~,变化率10~30。
不稳定:变幅>,变化率>30。
卤水含水层结构的复杂程度(按含水层层数多少,单层厚度大小及其组合特征)
简单:均质单层或非均质双层,单层厚度>10 m,厚度稳定。
较简单:一般有三至五个卤水层,单层厚度5 m~10 m,厚度较稳定。
较复杂:非均质互层状含水组,单层厚度<5 m,厚度不稳定。
深藏卤水矿床
卤水矿化度(表)
表 卤水矿化度分级表
等 级
盐 卤
硝 卤
含量
g/L
wB
%
含量
g/L
wB
%
高矿化度
>250
>
>150
>
中等矿化度
150~250
~
80~150
~
低矿化度
50~150
~
30~80
3~
卤水富水性[钻孔单位涌水量g(m3/d·m)]
富水性强:q>80。
富水性中等:q介于8~80之间。
富水性弱:q<8。
表面卤水矿床
按卤水面积分为六级,详见附。
二、盐湖和盐类矿床勘查基本工程间距参考
表 盐类矿产中固体矿床勘查基本工程间距参考表
勘查类型
石盐、钙芒硝矿床
钾盐、天然碱、无水芒硝矿床
控制的矿产资源工程间距 km
实 例
控制的矿产资源工程间距 km
实 例
第Ⅰ勘查类型
4~6
四川威西石盐矿床罗城矿段
2~3
第Ⅱ勘查类型
2~3
湖北云(梦)应(城)石盐矿床,云南安宁石盐矿床,四川新津大山岭钙芒硝矿床
1~
第Ⅲ勘查类型
~
江西会昌周田石盐矿床,云南武定小井钙芒硝矿床
~
河南桐柏吴城天然碱矿床,云南江城勐野井钾盐矿床
表 盐湖矿产固体矿床勘查基本工程网度参考表
勘查类型
石盐矿床
钾镁盐、芒硝、天然碱矿床
硼矿床
控制的矿产资源
控制的矿产资源
控制的矿产资源
第Ⅰ勘查类型
网度
km
(4~2)×(4~2)
(2~1)×(2~)
(~)×(~)
实例
青海柯柯石盐矿床
新疆达坂城芒硝矿床,内蒙古察千里门诺尔天然碱矿床
第Ⅱ勘查类型
网度
km
(2~1)×(2~1)
(1~)×(1—)
(~)×(~)
实例
内蒙古吉兰泰
石盐矿床
青海大浪滩钾镁盐矿床,山西运城芒硝矿床
青海大柴旦硼矿床
第Ⅲ勘查类型
网度
km
(1—)×(1~)
(~)×(~)
(~)×(~)
实例
新疆吐孜塔克
石盐矿床
内蒙古察汗淖天然碱矿床,新疆艾丁湖溶蚀区芒硝矿床
西藏班戈湖硼矿床
a 钠硝石矿床只求到推断的矿产资源量,参考工程间距(~)×(~)。
表 表面卤水矿床观测点网度参考表
表面卤水面积
Km2
观测点网度 km
单点控制面积
km2
线距
点距
>1 000
8
8~4
28~56
1000~500
8~4
4
12~28
500~100
4
4~2
6~12
100~50
4~2
2
4~6
50~10
2
2~1
2~4
<10
2~
l~
~2
表 浅藏卤水矿床勘查基本工程网度参考表
勘查类型
控制的矿产资源
工程间距 km
实 例
第Ⅰ勘查类型
4 ×(4~2)
青海台吉乃尔锂矿床
第Ⅱ勘查类型
(4~2)×(2~1)
青海察尔汗钾镁盐矿床察尔汗区段,山东莱州石盐矿床
第Ⅲ勘查类型
(2~1)×(1~)
西藏班戈湖硼矿床、青海大柴旦硼矿床,新疆达坂城芒硝矿床
三、盐类矿石水溶性能实验室试验方法及要求
试验设备及材料
矿石溶解性能试验,一般应在化验室或岩矿室进行。除具备岩矿设备和盐类化验设备与药品外,主要专用设备和材料为小天平或5 kg台秤、250 ml~1 000 ml量筒、大烧杯或溶解池(规格应根据试样体积和溶解水量而定)、盛液盆、小钢尺、玻璃棒、小闹钟、秒表、沥青、石蜡、铁勺、600 W~800 W电炉、小毛刷、包装带或细铁丝、吸管、温度计、质量密度(比重)计、波美计1套、2 mm和10 mm网眼直径的金属筛、小镊子或小竹夹、自制的10 cm直径卵石(巨砾)粒度测量圈等,以及各种水溶试验记录表。溶剂(水)为自来水或中性水。
试样采集要求
编制矿区勘探设计时,应根据矿石溶解性能实验室试验的需要,在勘探区或首采区选择具有代表性的勘探钻孔,采取矿心样进行水溶试验,同时取得该钻孔的一般勘探成果和矿体圈定数据。矿心直径不得小于90 mm。钻孔施工时要有严格的取心和保护措施,以保持矿心的完整和层序。不得采用对分劈心法率先采取基本分析样品。首采区一般为单孔试验或布置探采结合钻井进行试验。有条件时,也可利用坑道采集代表性样品进行试验。
试验样品的采集,一般不得少于八至十组,据矿石类型和品级确定。单一矿石类型和品级的矿层、 厚度达5 m以上时,应单独列为一个取样组。每组样品的数量不得少于二件,以便互相验证,保证取全取准各项试验数据。
试样规格及加工要求
以矿心作为试验样品时,根据矿石类型和品级选择具有代表性的完整矿心,切平顶、底面以后的长度为20 cm,标出顶、底面,再切去宽度为7 cm的侧面,即为溶解试验样品。下切的矿心侧面小片,加工破碎后进行基本分析,作为该试样的品位和储量计算的基本分析成果。
以坑道样作为试验样品时,应制成20cm×20cm× 20cm的立方体,标出顶、底面,即为溶解试验样品,全部试样应力求规格一致。样品加工时被切下的相同层位部分,应进行加工破碎并作为基本分析,以代表该试验样品的品位。
试验的准备工作
根据试样的平均品位计算出测试面高度内的样品侧溶溶解量约1/2(约为整个样品体积的3/8),卤水达到饱和状态时,所需要的预计溶解水量,以确保样品达到理想的溶蚀状态时,溶液浓度达到饱和,作为选择溶解池(槽)规格的依据。其计算公式如下:
式中:
V——预计溶解水量(ml);
K——预计溶解水量计算系数,K=~(通常采用,强烈蒸发地区采用);
υ——预计矿石溶解体积(cm3);
D——矿石体积质量(体重)(g/cm3);
c——试样平均品位(%);
k——每千毫升饱和卤水的含盐量(g/L)。
矿石溶解试验一般在常温、常压条件下进行。如遇酷暑或严寒气候,应将实验室的温度控制在
10℃~25℃为宜。试验前应先测定室温和溶解池(槽)中的水温,并测定试验样品的体积质量(体重),然后进行试验。
试验方法
侧溶溶蚀速度和侧溶角的测定
定义与原则
在溶解池(槽)中,水面与试样溶解(蚀)面成900交角(即垂直),使溶解平行试样纵轴方向进行,称为侧溶。单位时间的侧溶进尺称为侧溶溶蚀速度。在试样溶蚀面下端自然形成的溶蚀面坡度角称侧溶角(或侧溶溶解安息角)。
侧溶溶蚀速度的测定,是确定盐槽形态和形成速度的依据。
侧溶角受卤水浓度和水不溶残渣的沉淀所控制。侧溶角的测定,在建槽阶段用于控制盐槽的底角;在生产阶段则用于控制溶腔的形态。
准备试样
将加工好的试样涂上约l∶l的石蜡、沥青煮沸混合液,在切平的侧面上留出7 cm×l5 cm的裸露面,作为溶蚀测试面。即试样切平的侧面上部3 cm,下部2 cm、圆柱面和顶、底面均为石蜡、沥青液封闭。待干涸后,用细包装带系好,顶端连接挂钩(如图)。
线条覆盖面为涂蜡面积,空白面为溶解面。顶端为提钩位置,在试验过程中应使样品保持铅垂状态。
试验方法
将准备好的、规格一致的试样悬垂于预定体积的溶解池中,也可以将试样直接置放在溶解池(槽)的底部,(如图、图),图中箭头表示溶蚀方向。试验时,浸泡测试面,在静水状态下溶蚀,定时观测。浸泡开始时,溶蚀速度较快,每15分钟观测1次;随着溶液浓度升高,溶蚀速度减弱,可每隔半小时或每小时观测1次。溶蚀速度具体表现为水对样品溶蚀面的溶解侵蚀平均进尺,单位为mm。在观测侧溶溶蚀速度的同时,应测定卤水的浓度(波美度),以便确定不同卤水浓度下的矿石侧溶溶蚀速度,并测定卤水的温度、质量密度(比重)和试样的侧溶角(即试样溶解过程中,在矿样下部所形成的溶解安息角)(如图)以及试样的质量。一直观测到卤水浓度达到24°Be′(即饱和)时为止。这时卤水的上下层浓度达到一致。
上溶溶蚀速度及上溶溶解速度的测定
定义与原则
在溶解池(槽)中,水面与试样溶解(蚀)面平行,使溶解垂直试样纵轴方向,由下向上进行溶解,称为上溶,如图D. 5。单位时间的上溶进尺称上溶溶蚀速度。上溶溶解速度也可根据上溶溶蚀速度所测定的数据,经计算求得。上溶溶蚀速度是用于测算水溶生产阶段,单位时间的上回采矿量。上溶溶解速度则用以确定单位面积的卤水回采量、估算卤井的日产卤水能力。
准备试样
将加工好的试样测出底面积数,然后在其周围和顶部涂上约1∶1的石蜡和沥青液,留出底面作测试面。待保护层干涸后,系好包装带,顶部连接挂钩、方法与侧溶试样的准备相同。
试验方法
将试样按统一高度悬垂于预定体积的溶解水中浸泡静溶,每隔15分钟、半小时或每小时观测一次溶蚀面上的溶蚀平均深度,即上溶溶蚀速度(溶蚀进尺),单位为mm/h,同时称出试样质量。并计算出 单位面积上每小时所溶解的矿石量,即上溶溶解速度,单位为g/cm2·h。同时还应观测溶液的浓度(波美度)、温度和质量密度(比重),以便确定在不同卤水浓度和温度下的矿石上溶溶蚀速度和溶解速度。一直观测到卤水浓度达到24°Be′(即饱和)时为止。
卤水膨胀率的测定
淡水溶解盐后,其体积将会增加,测定卤水体积膨胀率的目的是用于确定水采过程中的淡水消耗指标之一。
测定方法:为简便起见,勿需使用矿石,町直接在量杯内的常温(20℃)水中依次加入相同成分的成品盐,溶化搅匀,卤水浓度每升高5°Be′时测定一次体积。求得不同浓度的卤水体积与原来的淡水体积相比,所增加的百分数即为卤水膨胀率。
水不溶残渣(湿体)膨胀率的测定
单位体积的矿石与经水完全溶解后所生成的水不溶残渣湿体积之比,称水不溶残渣(湿体)膨胀率。测定的目的是用于选择水采方案(钻井水溶或硐室水溶)的重要依据。当残渣膨胀率小于1时,方可采用钻井水溶法开采;如属特低品位矿石,其膨胀率往往大于1,则不宜用钻井水溶法开采;而应采用硐室水溶法或坑道开采。此外,还用于测算开采过程中水不溶残渣的生成量(体积)及地下溶腔的净空间体积,估算残渣中损失盐量及卤井的日产卤能力。
测定方法:利用侧溶和上溶试验的水不溶残渣进行测定,测出饱和水状态下水不溶残渣的湿体积与所溶蚀的矿石体积比,即为水不溶残渣的膨胀率。
水不溶残渣湿体积质量(体重)及含盐量(%)的测定
其目的是用于计算开采过程中的损失盐量。
测定方法:利用侧溶或上溶试验的水不残渣进行测定。在量杯中使24°Be′卤水中的不溶残渣充分沉淀(三天)后观测体积,再吸出清卤,用事先称得的空量杯质量算出残渣质量,然后计算出残渣湿体积质量(体重),并对残渣湿体进行含盐量分析。
水不溶残渣的颗粒度分析
其目的是测定钻井水采过程中水不溶残渣从中心管中排出的可能性,以降低盐槽底角,同时有利于生产阶段扩大井下的卤水贮存空间。建槽阶段的中心管排卤流速一般为1 m/s~ m/s带出的泥、砂量应达到20%~30%。
试验要求:利用溶蚀试验的全部矿心,分矿层进行测定。
测定方法:先测出各矿层被溶蚀的残渣(湿体)总体积,然后用淘汰法去泥(其粒度通常小于 mm),将残留的砂、砾进行干燥、过筛(筛孔直径为2 mm和10 mm两级),分为 mm~2 mm,2 mm~10 mm和大于10 mm三级粒度,以排水法测出各粒级的体积;小于 mm粒级的体积为被溶蚀的残渣总体积减去大于 mm各粒级的残渣体积之和。最后算出各粒级所占的体积分数。
有条件时,应在坑道中采 m3~1 m3的代表性样品进行测定,同时还应测出大于100 mm粒级的体积。
水不溶残渣颗粒沉降速度的测定
其目的是测定不同粒度的残渣颗粒在同一浓度卤水中的沉降速度和同一粒度的残渣颗粒在不同浓度卤水中的沉降速度,以便计算水采时带出的泥沙量。
测试方法及要求 :在1 000 ml的 玻璃量筒或高度更大的透明容器中,分别盛满波美度为0°、5°、10°、15°、20°、24°的卤水,将选择好的粒度分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 mm的残渣颗粒,逐—放入不同波美度的卤水中,测定残渣颗粒在卤水中的沉降时间,计算出每一颗粒的沉降速度,再计算出每一粒度等级的残渣颗粒在相同浓度卤水中的平均沉降速度。单位为cm/s。每一粒度的残渣颗粒在每一浓度级别的卤水中的沉降速度测定次数不得少于10次。
卤水的主要组分分析
其目的是测定溶矿卤水中各种可溶盐的主要成分和含量,以确定地下水溶开采在建槽和扩槽过程中对不同成分和含量的卤水的排放措施。
试验要求:根据矿体的矿石类型和品级分别采集标本样(不规则样品)进行溶化测定。
测定方法:根据卤水全分析结果确定卤水类型以后,再针对该卤水类型的化学组分测定其主要离子的含量,配分为组分含量。当溶矿卤水的浓度每增加5°Be′时测定1次,即卤水浓度为5°、10°、15°、20°、24°Be′时各测定一次。单位为g/L。
饱和卤水成分分析
其目的是为工厂产品方案及加工工艺方案的确定提供依据。
试样采集要求∶在一般勘探钻孔中利用矿心副样分矿体采集全层综合样,通过溶矿获得饱和卤水后,进行分学分析,测定卤水的有益组分和有害组分的含量。
成果整理及试验报告编写提纲
成果整理
各测试项目的原始观测记录表,应及时整理,做到数据齐全、准确可靠,并有文字说明。
对各项测试成果,应及时进行综合分析,根据测试数据编制各种曲线图。如卤水浓度与侧溶溶蚀速度关系曲线图、卤水浓度与上溶溶解速度关系曲线图、卤水浓度增长曲线图、卤水膨胀率增长曲线图等。
根据试验结果,做出矿床开采技术条件的评价,为开采设计提供技术参数。
编写矿石水溶性能试验报告,作为矿石加工技术条件和矿床开采技术条件的原始资料,随同勘探报告一并提交。
矿石溶解性能试验报告编写提纲
前言
a) 试验目的和要求;
b) 试样采集地点(钻孔位置)、采样深度及其代表性。
各项试验样品的采集位置(钻孔深度)、矿石类型、品级和样品的物理、化学性质、外观特征
a) 各类型、各品级试样的体积质量(体重);
b) 类型、各品级试样的有益、有害组分及其含量;
c) 矿石的其他物理化学特征,如构造破碎情况,放射性元素和有害气体的含量等。
各试验项目的测试情况及测定结果(分项目叙述情况和试验中出现的问题及其试验结果)
结论:提出矿床开采的适宜工艺流程和产品方案的结论性意见及建议
矿石溶解性能测试结果总表
四、盐湖和盐类矿产一般工业指标和综合评价指标
表 盐湖和盐类矿产一般工业指标
计量组分
矿 产
开采方式
工业指标
水溶系列有害组分
最大允许含量
边界品位
%
最低工业品位 %
最小可采厚度 m
夹石剔除 厚度 m
NaCl
石盐
卤水
≥5
≥10
10
食用盐:ω(Ba)≤
15×106,ω(F)≤
5×106,ω(Pb)≤
1×106,ω(As)≤
× 106,ω[Fe
(CH6)]≤5×106
固体
钻井水溶
≥30
≥50
硐室水溶
≥15
≥30
2~20
2
露天开采
≥30
≥50
~
~
KCl
钾盐
卤水
≥~
≥~1
ω(Ca)≤%
ω(Mg)≤%
ω(S04)≤%
ω(NaCl)≤5%
固体
坑采
≥5
≥8~10
露天开采
≥3
≥8
~
ω(Fe)≤%
ω(Ca)≤%
ω(Mg)≤%
ω(C1)≤%
Na2S04
芒硝、
无水芒硝
卤水
≥3
≥5
10
固体
钻井水溶
≥30
≥45
露天开采
≥30
≥45
~
~
钙芒硝
固体
坑采
≥10~15
≥15~20
1~2
1
露天开采
≥8
≥20
~
~
ω(Fe)≤%
ω((NaCl)≤%
ω(Na2O4)≤%
白钠镁矾
固体
露天开采
≥25
≥35
~
~
Na2CO3
+
NaHC03
天然碱
卤水
≥2
≥
10
固体
钻井水溶
≥1
≥25
坑采
≥17
≥25
露天开采
≥20
≥25
MgCl2
镁盐
卤水
≥2
≥5
ω(Ba)≤%
ω(As)≤%
ω(Pb)≤%
ω(SO4≤%
固体
露天开采
≥10
≥20
B205
硼
卤水
400 mg/L
1 000 mg/L
ω(Fe)≤%
固体
露天开采
≥
≥2
LiCl
锂矿
卤水
150 mg/L
300 mg/L
Li2O
锂矿
固体
露天开采
≥
≥
MgO
水菱镁矿
固体
露天开采
≥33
≥
NaN03
钠硝石
固体
露天开采
≥2
≥5
注1: 盐湖卤水不规定最小可采厚度。
注2: 适宜露天水溶开采的盐湖固体矿产的工业指标可适当降低。
3 注3: 钻井水溶开采,因矿石质量、水溶性能及开采方式不同,对可采厚度及夹石剔除厚度的要求差别很大,各矿区可根据上述因素具体确定。
注4: K2S04和MgS04工业指标可以KCI和MgCl2指标换算,其换算系数分别为 7和 2。
注5: 各项工业指标均可根据选矿加工试验研究成果作适当调整。多种盐类矿产共(伴)生,并可综合利用的,工业工业指标可适当降低。
表4.2 盐湖和盐类矿产综合评价指标表
组 分
Cl
MgCl2
NaCl
LiC1
Li2O
Na2SO4
B203
NazC03
Br-
Rb20
Cs20
I-
含量
固体
1%
5%
20%
%
8%
~20%
% ~
%
10% ~
15%
%
%
%
~
%
卤水
%
1%
5%
150
mg/L
?%
3%
400
mg/L
%
50mg/L
~
60mg/L
50mg/L
20mg/L
~
30mg/L
15mg/L~
20mg/L
五、盐类矿石(卤水)的选矿、加工方法
表5.1 盐类矿石(卤水)的选矿、加工方法参考表
矿 种
选矿、加工方法
石盐
洗涤法、粉碎洗涤法、高温除钙洗涤法、化卤滩晒法、溶解结晶法、真空蒸发法、盐田法、沟槽再生法
芒硝一无水芒硝
洗涤法、溶解结晶法、冷冻法、硝田日晒法、盐析法、蒸发盐析法、真空蒸发法
光卤石
盐田一冷分解一浮选法、反浮选一冷结晶法
镁
盐田法制取氯化镁;化学法或冷冻法生产硫酸镁;石灰法制取氧化镁;氯化镁(或氧化镁)电解法和热还原法制取金属镁
天然碱
洗涤法、溶解结晶法、天然蒸发法、石灰法、苛化法制取烧碱
硼
碳碱法分解钠硼解石制取硼砂;二氧化硫分解柱硼镁石制取硼酸;浓缩卤水用酸法、溶剂萃取法、树脂吸附法制取硼酸
锂(卤水)
溶剂萃取法提取氯化锂;碳化焙烧法提取锂盐;离子交换
六、盐湖卤水水化学类型
湖水含盐量大于5%的湖泊称为盐湖,按照盐湖卤水化学成分可分成氯化物、硫酸盐、碳酸盐三种主要的化学类型。其各类型的平衡体系和特征系数见表。
表 盐湖卤水水化学类型表
类型
亚类
盐类的平衡
体系
特 征 系 数
可能呈固相的
矿物组合
用盐的形式表示
用离子物质的量浓度形式表示
ωKl
ωK2
ωKMk
ωK3
ωKc
CKnl
CKn2
CKn3
CKn4
氯化
物型
Na十(K十)、Mg2十/ Cl-;H2 0
-
-
0
n
<<
1
<<
1
≤l
<1
石盐、钾石盐、光卤石、水氯镁石、石膏、溢晶石
硫酸
盐型
硫
酸
镁
2Na十(2K十)Mg2十/
Cl-;H2O
—
0
n
∞
―
<<
1
≤1
>>
1
<1
>1
石盐、芒硝、无水芒硝、泻利盐、六水泻盐、白钠镁矾、软钾镁矾、钾镁矾、钾石盐、光卤石、水氯镁石、石膏、钠硼解石、柱硼镁石、库水硼镁石、多水硼镁石、板硼石
硫
酸
钠
0
n
∞
-
0
≤1
≥l
>>1
<1
>1
石盐、芒硝、无水芒硝、白钠镁石、钙芒硝、钾芒硝、泻利盐、石膏
碳酸
盐型
弱度碳酸盐
Na十 (K十)/,HCO;SO,Cl
H20
≤1
∞
-
-
%
~8%
n~(n
×10)
>>1
>31
>>1
石盐、单斜钠钙石、氯碳钠镁石、硼砂、钠硼解石、芒硝、无水芒硝
中度碳酸盐
≥l
∞
-
-
8%~
29%
n~(n
×102)
>>1
>>l
>>1
石盐、苏打、水碱、天然碱、氯碳钠镁石、重碳钠石、芒硝、杂芒硝、硼砂、三方硼砂(原生及次生)
强度 碳酸盐
≥1
∞
-
-
>29%
n一(n
×102)
>>1
>>1
>>1
石盐、重碳钠石、 天然碱、水碱、苏打、单斜钠钙石、 氯碳钠镁石、碳钠 矾、芒硝、无水芒 硝、钾芒硝、硼砂、 三方硼砂(次生)
注 l: INCLUDEPICTURE "D:\\地质\\规范和标准\\规范3\\盐湖和盐类矿产地质勘查规范.files\\" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "D:\\地质\\规范和标准\\规范3\\盐湖和盐类矿产地质勘查规范.files\\" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\地质\\规范和标准\\规范3\\盐湖和盐类矿产地质勘查规范.files\\" \* MERGEFORMATINET
注 2:
注 3: 为离子的物质的量浓度;ω(Na2S04)为盐的质量分数;n为大于零和小于无穷大
的数;m为质量。
七、盐湖和盐类矿床主要盐类矿物
表 盐湖和盐类矿床主要盐类矿物表
类 型
矿物名称
英文名称
化学分子式
主要组分质量分数 %
氯化物
石盐a
Halite
NaCl
钾石盐a
Sylvite
KCl
光卤石a
Carnallite
KCl·MgCl2·6HzO
KCl(),MgCl2()
水氯镁石a
Bischofitc
MgCl2·6H2()
MgCl2()
钾铁盐
Rinneitc
K3NaFeCl6
KCl()
硫酸盐
石膏a
Gypsum
CaSO4·2H20
CaSO4()
硬石膏a
Anhvdrite
CaSO4
钾石膏a
Syngenite
K2SO4·CaSO4·H20
CaSO4(),K2SO4()
芒硝a
Mirabilite
Na2SO4·10H2O
Na2SO4()
无水芒硝a
Thenardite
Na2SO4
钙芒硝a
G1auberlite
Na2SO4·CaSO4
Na2SO4()
钾芒硝a
Glaserite
3K2SO4·Na2SO4
NazSO4(),K2SO4()
软钾镁矾a
Schoenite
K2SO4·MgSO4·6H20
K2SO4(),MgSO4()
钾镁矾a
Leonite
K2SO4·MgSO4·4H2O
K2SO4(),MgSO4()
白钠镁矾a
Astrakanite
Na2SO4·MgSO4·4H20
Na2SO4(),MgSO4()
杂卤石a
P01Vhalite
K2SO4·2CaSO4·MgS04·2H2O
K2SO4(),MgSO4()
钾盐镁矾a
Kainite
·11H2O
KCl(),MgSO4()
泻利盐a
Epsomite
MgSO4·7H20
MgSO4()
硫镁矾
(水镁矾)
Kieserite
MgSO4·H2O
MgSO4()
无水钾镁矾a
Langbeinite
K2SO4·2MgSO4
K2SO4(),MgSO4()
碳酸盐
氯碳钠镁石a
Nonhupite
Na2CO3·MgCO3·NaCl
Na2CO4()
苏打a
Soda
Na2 CO3·10H20
Na2CO3()
单斜钠钙石
(斜碳钠钙石)
Gaylussite
Na2CO3·CaCO3·5H2O
Na2CO3()
天然碱a
Trona
Na2CO3·NaHC03·2H20
NazCO3(),NaHCO3()
重碳钠石a
(苏打石)
Nahco1ite
NaHCO3
水菱镁石a
Hydromagnesite
4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O
MgCO3()
碳钠钙石
ShOnitc
Na2CO3·2CaCO3
NazCO3()
扎布耶石a
Zabuvelite
Ii2CO3
硝酸盐
钠硝石a
Soda-nitre
NaN03
钾硝石a
Niter
KNO3
硼酸盐a
柱硼镁石’
Pinnoite
MgB204·3H20
B203()
硼砂a
Borax
Na2B407·10H20
B203 ()
钠硼解石a
U1exite
NaCaB509·8H20
B203 ()
水方硼石
Hydroboracite
CaMgB601l·6H20
B203 ()
库水硼镁石a
Kurnakovite
·13H20
B203 ()
方硼石
Boracite
Mg3B7013C1
B203 ()
硬硼钙石
Colemanite
Ca2B6011·5H20
B203 ()
a 我国形成工业矿床的矿物
八、盐湖和盐类矿床矿石类型参考
表 盐湖和盐类矿床矿石类型参考表
矿种
矿石类型
矿物或化学成分组合
主要矿石矿物
共(伴)生矿物
石盐矿
固体
石盐矿石
石盐
石膏及少量其他盐类
石膏质石盐矿石
石盐
石膏、无水芒硝
泥沙质石盐矿石
石盐
石膏、钙芒硝及少量其他盐类
卤水
各类型卤水
化学成分因水化学类型不同而异
钾
镁
盐
矿
固体
光卤石矿石
以光卤石为主,少量钾石盐
石盐、石膏、水氯镁石
石盐矿石
以钾石盐为主,少量光卤石、钾铁盐
石盐、硬石膏、方硼石
钾石盐—软钾镁矾矿石
钾石盐、光卤石、软钾镁矾、杂卤石
石盐、芒硝、无水芒硝、泻利盐、石膏
卤水
氯化物型
K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Li十、B2O3、C1-、SO42-
硫酸盐型
K+、Na+、Mg2+、Li+、B2O3、SO42-、C1-
碳酸盐型
K+、Na+、Li+、B2O3、C032-、HC03-、SO42-、C1-
芒硝矿
固体
芒硝(或泥质芒硝)矿石
以芒硝为主,少量无水芒
硝、钙芒硝、白钠镁矾
石盐、石膏
钙芒硝矿石
钙芒硝、芒硝、无水芒硝
石盐、石膏
无水芒硝矿石
无水芒硝、芒硝
石盐、石膏
白钠镁矾矿石
白钠镁矾、芒硝、无水芒硝
石盐、石膏
卤水
硫酸盐型、碳酸盐型
Na+、Mg2+、K+、Ca2+、S042-、C1-、CO32-、HCO3-
天然碱矿
固体
天然碱矿石
天然碱、苏打
芒硝、石盐
复盐碱矿石
天然碱、苏打
石盐、芒硝、钙芒硝、无水芒硝、石膏
淤泥碱矿石
天然碱、单斜钠钙石、氯碳钠镁石
芒硝、石盐、石膏
卤水
碳酸盐型
硼矿
固体
硼砂矿石
硼砂、钠硼解石
石盐、芒硝、单斜钠钙石
钠硼解石矿石
钠硼解石、水方硼石、硼砂、板硼石
石盐、芒硝、石膏、碳酸盐、水不溶物
库水硼镁石—柱硼镁石矿石
库水硼镁石、柱硼镁石
多水硼镁石、钠硼解石、石盐、芒硝、钾石膏
复盐硼矿石(硼土)
硼砂、钠硼解石、硼镁石、水方硼石
石盐、芒硝、石膏、碳酸盐
淤泥石膏硼矿石
柱硼镁石、钠硼解石、硼砂、库水硼镁石、多水硼镁石
石膏、碳酸盐
芒硝硼矿石
柱硼镁石、钠硼解石、硼砂、水方硼石
芒硝为主,次为钙芒硝、无水芒硝、白钠银矾,泻利盐、石盐
石盐硼矿
柱硼镁石、钠硼解石
各类型卤水
化学成分因水化学类型不同而异
卤水
各类型卤水
化学成分因水化学类型不同而异
锂矿
卤水
各类型卤水
以硫酸盐型为主。主要化学组成∶Li+、B2O3、Na+、K+、Mg2+、S02-、C1-;碳酸盐型水次之,其C032-、HCO3-、高于S042-、C1-
钠硝石矿
固体
钠硝石矿石
钠硝石
石盐、芒硝、石膏、镁盐、碘
水菱镁矿
固体
水菱镁矿矿石
水菱镁矿
菱镁矿、菱锶矿
九、盐湖和盐类矿产资源/储量规模划分标准
表9.1 盐湖和盐类矿产资源/储量规模划分标准表
矿 种
计算对象
单位
矿床规模
大型
中型
小型
石盐(包括地下卤水)
NaCl
108t
≥10
1~10
<1
钾盐
固态
KCl
104t
≥l 000
100~1 000
<100
液态
KCl
104t
≥5 000
500~5 000
<500
镁盐
MgCl2/MgSO4
104t
≥5 000
l 000~5 000
<l 000
芒硝
Na2SO4
104t
≥1 000
100~1 000
<100
钙芒硝
Na2SO4
104t
≥10 000
l 000~10 000
<1 000
天然碱
Na2CO3+aHCO3
104t
≥1 000
200~1 000
<200
硼
B203
104t
≥50
10~50
<10
盐湖锂矿
LiCl
104t
≥50
10~50
<10
水菱镁矿
矿石
104t
≥l 000
100~1 000
<100
钠硝石
NaNO3
104t
≥500
100~500
<100
溴
Br
t
≥50 000
5 000~50 000
<5 000
铷
Rb2O
t
≥2 000
500~2 000
<500
铯
Cs20
t
≥2 000
500~2 000
<500
碘
Ⅰ
t
≥5 000
500~5 000
<500
石灰岩及白云岩、水泥原料矿产
一、勘查类型与工程间距参考资料
勘查类型划分的主要地质因素
矿体内部结构复杂程度
a) 简单:矿石质量稳定或变化有规律,不含或含少量不连续夹层:
b) 中等:矿石质量较稳定,含不连续夹层,分布无规律;
c) 复杂:矿石质量不稳定,含较多的不连续夹层,分布无规律。
矿体厚度稳定程度
a) 稳定:矿体连续,厚度变化小或呈有规律变化,厚度变化系数<40%:
b) 较稳定:矿体基本连续,厚度变化不大,局部变化较大,厚度变化系数40%~70%;
c) 不稳定:矿体连续性差,厚度变化大,变化无规律,厚度变化系数>70%。
构造复杂程度
A) 简单:矿体呈单斜或宽缓向、背斜,产状变化小,一般没有较大断层切割矿体,所见少量断层对矿体形态影响小;
b) 中等:矿体呈单斜或宽缓向、背斜,产状变化较大,有少数较大断层切割矿体,对矿体圈定、对应连接有一定影响;
c) 复杂:矿体呈单斜或中常向斜、背斜,产状变化大,有一些较大断层或较多断层切割矿体,破坏了矿体的完整性,对矿体圈定、对应连接影响较大。
岩浆岩与变质岩
a) 不发育:一般没有较大脉岩、岩株、变质岩等分布,所见岩浆岩及变质岩不发育对矿体影响小;
b) 较发育:有一些较大脉岩、岩株、变质岩等分布,所见岩浆岩及变质岩较发育对矿体影响较大;
c) 发育:有较多较大脉岩、岩株、变质岩等分布,所见岩浆岩及变质岩发育对矿体影响大。
岩溶发育程度
a) 不发育:有少量较大溶洞分布,地表、地下岩溶率一般<3%,对开采影响小;
b) 较发育:分布有较多较大的溶洞,地表、地下岩溶率一般为3%~10%,对开采有一定影响;
c) 发育:分布大量溶洞,地表、地下岩溶率一般在10%以上,对开采有较大影响。
冶金、化工用石灰岩及白云岩、水泥原料矿产勘查类型(见表)
表 冶金、化工用石灰岩及白云岩、水泥原料矿产勘查类型
勘查类型
矿体内
部结构
矿体厚度
稳定程度
构造
岩浆岩与
变质岩
岩溶
矿床实例
Ⅰ
简单
稳定
简单
中等
不发育
较发育
不发育
较发育
辽宁大连甘井子熔剂石灰岩矿 河北南张村电石石灰岩矿 内蒙古固阳白云岩矿 陕西耀县宝鉴山石灰岩矿 山东邹县九山粘土矿 云南大理砂岩矿
Ⅱ
中等
较稳定
中等
复杂
较发育
发育
较发育
发育
江苏船山熔剂石灰岩矿 吉林元宝山电石石灰岩矿 河北榆山制碱石灰岩矿 广东花都赤泥石灰岩矿 江西万年古塘千枚岩矿
Ⅲ
复杂
不稳定
复杂
发育
发育
湖北乌龙泉西矿段石灰岩白云岩矿
辽宁朴家湾熔剂石灰岩矿4号矿体
天津蓟县东营房石灰岩矿
广东东莞白头桂粘土矿
勘查工程间距
石灰岩、百云岩矿参考勘查工程间距(见表)
表 石灰岩、白云岩矿参考勘查工程间距
勘查类型
勘查工程间距 m
探明的
控制的
Ⅰ
200
400
Ⅱ
100
200
Ⅲ
100
粘土质原料、硅质原料矿参考勘查工程间距(见表)
表 粘土质原料、硅质原料矿参考勘查工程间距
勘查类型
勘查工程间距 m
探明的
控制的
Ⅰ
150
300
Ⅱ
75
150
Ⅲ
75
二、化学分析项目与检查分析修正系数
化学分析项目
石灰岩、白云岩、水泥粘土、硅质原料基本分析项目(见表)
表 石灰岩、白云岩、水泥粘土、硅质原料基本分析项目
矿 产
用 途
分 析 项 目
有害组分不超限时
有害组分超限或在允许含量临界线处
波动时应增加的项目
石灰岩
黑色冶金
CaO、MgO、SiO2
S、P
有色冶金
CaO、MgO、Si02
制碱
CaCO3、MgO
Fe2O3、AI2O3、SiO2
制电石
CaO
MgO、SiO2、R2O3、S、P
水泥原料
CaO、MgO(作低碱水泥或投资
者有要求时增加K2O、Na2O)
K2O、Na2O、SO3、CI、
fSiO2(游离二氧化硅)
白云岩
熔剂
MgO、CaO
S、P
耐火材料
MgO、CaO、SiO2、酸不溶物
S、P
粘土、硅质原料
水泥配料
SiO2、A12O3、Fe2O3(作低碱水泥
增加K2O、Na2O)
K2O、Na2O、SO3、CI-、MgO
石灰岩、白云岩、水泥粘土、硅质原料组合分析项目(见表)
表 石灰岩、白云岩、水泥粘土、硅质原料组合分析项目
矿 产
用 途
分 析 项 目
石灰岩
冶金化工
MgO、A12O3、Fe2O3、S、P烧失量
水泥原料
SiO2、AI2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、SO3、CI-、烧失量。当矿石中含石英、燧石时,增加fSiO2
白云岩
熔剂及耐火材料
A12O3、Fe2O3、S、P、烧失量
粘土、硅质原料
水泥配料
CaO、MgO、K2O、Na2O、SO2、CI-、烧失量
检查分析修正系数(见表)
表 检查分析修正系数
矿产名称
化 学 分 析 项 目
单位
修正系数
熔剂用灰岩
CaO
%
MgO、SiO2、酸不溶物、RE2O3、P2O5、SO3(S)、CO2、烧失量
%
化工用灰岩
CaO
%
MgO、SiO2、酸不溶物、RE2O3、Fe2O3、P、S、As、CO2、烧失量、H2O
%
电石用灰岩
CaO
%
MgO、SiO2、RE2O3、S、P
%
冶金化工用
白云岩
MgO、CaO
%
SiO2、AI2O3、Fe2O3、TiO2、Mn3O4、酸不溶物、P
%
水泥石灰岩
CaO
%
SiO2、fSiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、Mn3O4、(Mn)、P2O5、SO3、(S)、C1-、烧失量
%
MgO
%
粘土、硅质原料
SiO2
%
AI2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Ti02、K2O、Na2O、SO3(S)、CI-
%
三、一般工业指标
质量要求
冶金熔剂、电石、制碱石灰岩化学成分一般要求(见表、)
表 黑色冶金熔剂石灰岩化学成分一般要求
类别
品位界限
化学成分质量分数 %
CaO
CaO+MgO
MgO
SiO2
P
S
石灰岩
边界品位
≥48
≤
≤
≤
≤
工业品位
≥50
≤
≤
≤
≤
白云质灰岩
(高镁石灰岩)
边界品位
≥49
≤
≤
≤
≤
工业品位
≥5l
≤
≤
≤
≤
表 有色冶金熔剂、电石、制碱石灰岩化学成分一般要求
品位界限
化学成分质量分数 %
有色冶金熔剂石灰
电石石灰岩
制碱石灰岩
CaO
MgO
SiO2
CaO
MgO
SiO2
R203
P
S
CaCO3
MgO
酸不溶物
R203
边界品位
≥50
≤
≤
≥52
≤
≤
≤
≤
≤
≥88
≤
≤
≤
工业品位
≥53
≤
≤
≥54
≤
≤
≤
≤
≤
≥90
≤
≤
≤
耐火材料炉衬用、熔剂用白云岩化学成分一般要求(见表)、冶金用石灰岩粒度要求(见表)、冶金用白云岩粒度要求(见表)。
表 耐火材料炉衬用、熔剂用白云岩化学成分一般要求
品位界限
化学成分质量分数 %
耐火材料炉衬用白云岩
熔剂用白云岩
MgO
AI2O3+Fe2O3+ Mn2O4+SiO2
其中SiO2
MgO
AI2O3+Fe2O3+Mn3O4+SiO2
其SiO2
边界品位
≥18
≤
≤
≥15
≤10
≤4
工业品位
≥20
≤
≤
≥16
≤40
≤4
表 冶金用石灰岩粒度要求
用途
粒度范围
mm
最大粒度
mm
允许波动的范围 %
上限
下限
烧结
≤3
≤6
≤10
炼铁
15~60
≤80
≤10
≤6
表 冶金用白云岩粒度要求
粒度 mm
块度限制,所占比例 %
0~5
最大不大于6,大于5的不大于5%
5~20
最小不小于3,小于3的不大于10%。最大不大于25,大于20的不大于5%
10~40
最小不小于8,小于10的不大于10%。最大不大于45,大于40的不大于5%
40—80
最小不小于30,小于40的不大于10%.最大不大于100,大于80的不大于10%
30~100
最小不小于20,小于30的不大于10%。最大不大于120,大于100的不大于10%
水泥原料矿石化学成分一般要求
石灰质原料一般要求(见表)
表 水泥用石灰质原料矿石化学成分一般要求
类别
化学成分质量分数 %
CaO
MgO
K2O+Na2O
SO3
fSiO2
石英质
燧石质
I级品
≥48
≤3
≤
≤1
≤6
≤4
Ⅱ级品
≤45
≤
≤
≤1
≤6
≤4
粘土质、硅质原料矿石化学成分一般要求见表。
表 粘土质、硅质原料矿石化学成分一般要求
类别
化学成分
粘土质原料
硅质原料
硅酸率(SM)
铝氧率(AM)
MgO
K2O+Na2O
SO3
SiO2
MgO
K2O+Na2O
SO3
一类
≥3~4
~
≤3%
≤4%
≤2%
≥80%
≤3%
≤2%
≤2%
二类
2~<3
不限
注:SM=w(SiO2)/w(Al2O3+Fe2O3),AM=w(AI2O3)/ w (Fe2O3)
当采用预热器窑和预分解窑时,要求水泥石灰质原料、粘土质原料、硅质原料中氯质量分数不大于%。
矿山开采技术条件要求
矿山露天开采技术条件:一般要求如下。
a) 最低可采标高:一般不低于矿区附近的最低地平面标高,如低于最低地平面标高,必须通过技术经济论证确定。
b) 剥采比:覆盖层、脉岩、夹层、边坡围岩的剥离总量与矿石总量之比,一般不大于∶l( m3/m3 )。
c) 可采厚度:石灰岩、白云岩:大、中型矿一般8 m,小型矿4 m。
粘土质原料、硅质原料:岩石状矿一般4m,松软状矿一般 m。
d) 夹石剔除厚度:岩石状矿一般2 m,松软状矿一般1 m。
e) 采场最终边坡角:岩石状矿一般50°~60°,松软状矿一般45°。
f) 采场最终底盘最小宽度:
岩石状矿:大中型一般不小于60 m,小型矿一般不小于40 m。
松软状矿:大中型一般不小于40 m,小型矿一般不小于20 m。
g) 爆破安全距离:矿床开采边界对公路、铁路、高压线、居民区和其他主要建筑物的爆破安全距离一般不小于300m,如爆破安全距离小于300m时,应与投资者商定。
煤 矿
一、勘查工作研究的技术要求
煤质研究
预查、普查阶段的煤质工作,除按《规范》和条的要求外,还应研究煤的原始物质、煤岩组分和煤的成因类型,研究各主要煤层的煤质特征及其变化规律和煤中有害元素的变化规律,对煤变质因素进行初步分析。
详查阶段要全面研究勘查区内各可采煤层的物理、化学特征及变化规律,研究煤类分布规律,对煤的综合利用方向做出初步评价。
勘探阶段应根据开发建设的要求,着重研究与煤的开采、洗选、加工、销售、环境保护等有关的煤质特征和工艺性能,并做出相应的评价。
采样和测试是煤质研究的基础。煤质采样点的布置及所采取的样品,都必须具有充分的代表性。采样、制样及试验工作,均应符合有关标准和规程的规定。不符合要求的采样点及其试验成果,不得用于煤质的研究评价。采样及测试工作量参见附录F。
各阶段都必须充分收集和研究利用勘查区内或邻近的生产矿井和小煤矿的煤质资料。
大孔径采样、群孔采样、探巷采样等专门性采样工作,应根据探矿权人的要求有针对性地在详查或勘探阶段进行布置。
勘查区(井田)水文地质条件勘查研究
勘查区(井田)水文地质勘查工作应与地质勘查工作结合进行。水文地质勘查工作应在研究地质和区域水文地质条件的基础上,把含水层的富水性、导水性、补给排泄条件及向矿井充水途径视为一个整体进行勘查和研究。对于水文地质条件复杂的大水矿区(每昼夜涌水量超过100 000 m3的井田),工作范围宜扩大为一个完整的水文地质单元。
水文地质勘查工作必须根据煤矿床水文地质类型和勘查区的具体条件,明确本次工作应着重研究的问题,因地制宜地综合运用各种勘查技术手段(包括钻孔简易水文地质—工程地质观测、水文地质测绘、水文物探、水文地质钻探、抽水试验、长期观测与采样及其他有效手段)。
对各类充水矿床一般都应进行动态观测。水文地质条件复杂的大水井田(矿区)应建立地下水动态长期观测网。
勘探阶段的抽水试验钻孔,应结合矿井建设的需要,重点布置在初期采区或先期开采地段范围内直接充水含水层富水性强和断裂比较发育的地段或补给边界附近。
大流量、大降深的孔组(群孔)抽水试验,应在地下水自然流场已经控制的条件下,布置在强富水地段。观测孔的布置应控制不同的边界条件、来水方向、强径流带及各径流分区,并注意在区域上的控制。
断裂带抽水试验,应根据井田(勘查区)断裂构造发育情况及其水文地质特征,一般布置在主要井巷穿过主要断层带部位,井田内可能沟通各主要含水层或沟通地下水与地表水的主要断裂带附近,以及对井田水文地质条件有重要意义的补给边界断裂两侧。
矿井涌水量预算:
a) 勘探阶段应根据井田水文地质特征,分析边界条件和矿井充水方式,合理选择参数及计算方法,预算第一水平正常涌水量和最大涌水量,预测矿井涌水量的变化趋势。对含水性弱的小型井,可以预算全井田正常涌水量和最大涌水量。水文地质条件简单至中等的井田,区内或邻近有水文地质条件相似的生产矿井时,一般可用比拟法预算矿井涌水量;
b) 预算矿井涌水量时,应充分估计到开采后自然流场的变化,某些岩层的渗透性能的改变等因素。开采浅部煤层时,要考虑大气降水、地表水及老窑水沿塌陷区的渗入对矿井充水的影响;
c) 对矿井地下水的综合利用的可能性和途径进行研究和评价,估算其可供利用的水量。
工程地质勘查工作
工程地质勘查的任务是查明勘查区(井田)的工程地质条件,评价煤层顶底板工程地质特征、井巷围岩或露天采矿场岩体质量和稳固(定)性,预测可能发生的工程地质问题。
工程地质勘查应进行必要的工程地质观测及钻孔工程地质编录,还应充分发挥地面物探和数字测井的作用,有针对性地布置采样测试工作。工程地质测绘应与水文地质测绘同时进行。除探矿权人另有要求外,测绘的比例尺应与同阶段水文地质测绘相同。
详查阶段一般应选择二至三条倾向剖面和一条走向剖面上的钻孔取心,做工程地质观测。在主要可采煤层顶板以上30 m至底板以下20 m的范围内,系统地分层采取岩样,进行物理力学性质试验。
勘探阶段应根据探矿权人的要求,在第一水平或初期采区范围内,布置三至四条工程地质剖面,并结合矿井的设计方案,在主要运输大巷、主要石门及其他主要井巷工程附近,布置一定数量的工程地质钻孔,进行工程地质观测与编录,确定不同岩组的RQD值(岩石质量指标。在主要可采煤层顶板以上30m至底板以下20m的范围内,系统地分层采取岩样,进行物理力学性质测试。区内或邻近有生产矿井资料可供利用时,可酌情减少采样及测试工作。
露天边坡勘查工作的重点是先期开采地段中的长久性边帮地段。露天边坡的分类及勘查工程布置,可根据探矿权人的意见并参照附录H进行。
露天剥离物强度勘查的重点是先期开采地段,同时对全区做适当控制。露天剥离物的分类及勘查工程的布置应根据探矿权人的意见并参照附录H进行。
露天边坡勘查和剥离物强度勘查,均应结合地质、水文地质勘查进行,以充分利用地质、水文地质勘查钻孔,一孔多用。只是在没有地质、水文地质钻孔可供利用时,才布置专门勘查钻孔。露天工程地质勘查应综合使用工程地质测绘、钻孔工程地质观测、岩石物理力学性质试验、物探测井等手段;综合研究各种物性参数和物理力学试验指标之间的相互关系。建立工程地质—水文地质综合柱状图(表)进行岩石强度、弱层、弱面的分析对比。在地形条件较复杂的地区,应调查滑坡、崩塌等物理地质现象,研究自然边坡的稳定性。
环境地质工作
环境地质工作的任务
在综合研究勘查区(井田)的自然地理、地质环境现状的基础上,对在煤矿建设和生产过程中可能产生的生态环境问题及环境污染进行预测和评价。
环境地质工作
普查阶段要调查区域及勘查区的自然地理及地质环境现状,了解区域性历史地震及近代地震烈度、新构造活动,了解已有工业对环境的影响程度,必要时可对污染源(物)采取少量代表性样品进行分析化验。
详查阶段应结合水文地质、工程地质勘查,了解勘查区内环境地质现状,了解造成环境污染的主要因素及其危害程度,并对勘查区内已有的污染源(物)采取代表性的样品进行分析化验。对勘查区环境地质做出初步评价。
勘探阶段应进行以下工作:
a) 区域稳定性调查,应着重收集矿区附近历史地震资料,调查矿区(井田)地震烈度和新构造活动特征,对区域稳定性做出初步评价;
b) 详细调查井田内的滑坡、崩塌、泥石流(洪水泛滥)等自然地质灾害,对开采后可能产生的滑坡、塌陷、地面下沉、水位下降、海水入侵、污水倒灌及生态环境改变等环境地质问题,及其发展趋势进行定性预测,提出防治建议;
c) 基本查明井田内地表水、地下水以及煤层、矸石和围岩中的有害物质的含量,对已存在的污染,应查明污染源和污染途径,采取一定数量的样品进行化验,对其污染程度进行评价,提出防治建议;
d) 当井田内有热水(气)时,应当调查其分布、水质、水温、水量、水中气体及其化学成分,了解热水(气)的补给、径流、排泄条件及其成因。
煤层瓦斯
各阶段对煤层瓦斯的勘查研究工作,既要为煤矿设计和建设提供瓦斯地质资料,对煤与瓦斯突出的可能性进行预测;又要将煤层瓦斯作为重要的气体能源矿产进行勘查和研究,并做出相应的评价。
普查阶段应有两条勘查线上的钻孔,分别在不同深度采取各可采煤层的瓦斯煤样,测定煤层的瓦斯成分和含量,初步划出各主要可采煤层二氧化碳—氮气带的下限。
详查阶段应在不少于三条勘查线上选择钻孔,系统采取各可采煤层的瓦斯煤样,测定各煤层的瓦斯成分和含量。初步确定各主要可采煤层的二氧化碳-氮气带、氮气-沼气带与沼气带的分界,了解煤层瓦斯成分和含量在垂向上的差异。采样点的密度一般应为点/km2~点/km2。
勘探阶段的瓦斯工作应根据不同情况分别对待:
a) 详查阶段初步确定属二氧化碳—氮气带,各种气体成分的总量不超过5 m3/t煤的井田,勘探阶段基本可不再补充采样工作;
b) 详查阶段初步确定属氮气—沼气带的井田,勘探阶段在井田倾向上的控制应不少于三条勘查线,采样点密度为点/km2~点/km2,采样点应着重布置在第一水平;
c) 详查阶段已初步确定属沼气带的井田、氮气—沼气带与沼气带并存的井田及二氧化碳含量大于5 m3/t煤的井田,应对其沼气(或二氧化碳)含量高的主要可采煤层严格加密取样控制,采样点数应占见煤钻孔数的50%以上,采样点应着重布置在第一水平;
d) 属上述 b)条和 c)条情况者,勘探阶段应详细研究各主要可采煤层的瓦斯成分、含量及其变化梯度,进一步划分瓦斯带,结合井田构造、含煤地层岩性、煤层厚度及煤质、水文地质、地温及其他地质条件,分析影响瓦斯赋存的地质因素,对其中主要的含瓦斯煤层以及背斜轴部、主要构造带附近、厚煤包等适于瓦斯富集的地段,应适当加密采样,必要时应采取煤层直接顶底板样,了解围岩中瓦斯赋存情况。
瓦斯煤样分析测试项目的一般要求有三项:
a) 所有瓦斯煤样均应做煤的工业分析,测定气体成分和含量;
b) 属 b)条和 c)条情况者,勘探阶段应增测下列项目,每个主要可采煤层不少于五个点(对面积不足5km2的小井田,按实际需要确定),即煤的坚固性系数(f),瓦斯放散初速度(△P),煤对沼气的吸附等温线试验(a,b),煤孔隙率和渗透率,煤层瓦斯压力(钻孔中测定);
c) 所有瓦斯煤样均应进行煤体结构的详细描述。
煤尘爆炸性的鉴定
在勘探阶段各可采及局部可采煤层均应有二至三个样品进行煤尘爆炸性鉴定,测定其火焰长度及最低岩粉用量,做出有无爆炸危险性的明确结论。有生产矿井资料可供利用的煤层,可酌情少做采样试验工作。
煤的自燃趋势的试验
在勘探阶段各可采和局部可采煤层,均应采取三至六个样品,确定煤的自燃等级。结合井田内或毗邻生产矿井或小煤矿的有关资料,对煤的自燃趋势和引起自燃的因素做出评价。
地温
普查阶段应收集和分析区内外有关地温资料,根据具体情况选择少部分钻孔进行简易测温。测温钻孔的分布应尽量考虑对不同构造部位和深度的控制。
详查阶段应在地温异常区或可能出现高温的地区,选择不少于50%的钻孔进行简易测温,并在其中选择二至四个钻孔进行近似稳态测温。普查阶段未发现地温偏高,条件类似的相邻地区亦未发现有高温的生产矿井,且煤层埋藏深度小于500m时,本阶段一般可不做地温工作。
勘探阶段的地温工作,应根据不同情况分别对待:
a) 前阶段已确定为无高温异常的地区,一般不再做测温工作;
b) 前阶段初步确定属于地温梯度正常为背景的高温地区,应在井田深部的少数钻孔以及选择部分穿过断层或见岩浆岩的钻孔进行简易测温,并选择少量有代表性的钻孔做近似稳态测温,进一步了解地温变化;
c) 在以地温异常为背景的高温区,勘查钻孔一般应做简易测温,并选择二至三个钻孔做近似稳态测温,以查明区内不同深度以及各构造部位的地温变化和地温梯度,并圈定高温区的范围;
d) 由地下热水引起高温的地区,应结合水文地质勘查工作,了解热水的水量、水质、水温及其补给、径流和排泄条件等;
e) 测温钻孔一般应布置在向斜或背斜轴部、大断裂两侧、含煤地层基底的隆起部位、岩浆岩侵入体边缘和勘查区深部等不同部位,并注意在面上的控制和编制地温剖面图、等温线平面图等的需要。
二、煤层气及其他有益矿产的勘查研究
煤层气的勘查评价
在预查阶段,应开展野外和邻近矿井煤层气地质调查,了解煤层解理发育情况及方向,调查邻近矿井瓦斯情况。
对煤层气勘查研究的重点在普查阶段。煤层气的勘查评价工作应与煤的普查同时部署,同时进行。要着重了解勘查区内煤层气赋存的基本特征,并对其进一步工作的前景做出评价。
当发现勘查区主要可采煤层的煤层甲烷含量等于和大于8 m3/t时,应选择钻孔对主要煤层进行试井,测试煤层的渗透率、储层压力及地应力,并采取煤心进行含气量测定、镜煤反射率测定和吸附试验,以获得煤层甲烷地面开发可能性的数据。必要时还应进行泥浆录井(气测井)工作。
发现具有一定资源前景的煤层气时,应在地质报告中加以评述;必要时应提交煤层气勘查的专门性地质资料。
其他有益矿产的勘查评价
预查和普查阶段,应在详细研究区内和邻区有关资料的基础上,对已知的矿层和可能具有某种工业意义的岩层,进行描述、鉴定和采样分析化验,大致了解有益矿产的种类及其分布范围、厚度和品位。对具有含矿特征的岩层和可能用作建筑材料的岩层、松散沉积物等,进行详细的分层描述,并采取样品进行分析试验。选择部分探槽、探井、小煤矿和少量钻孔,对所有煤层(包括夹矸和顶底板)、炭质泥岩进行系统采样,先做光谱分析,然后根据微量元素的含量进行定量分析。还应选择一至两个钻孔,对所有岩层分别采样作光谱分析,发现有价值的元素做定量分析。
在详查阶段,对已初步确定达到工业品位的矿产,利用自然露头、小煤矿和钻孔,布置一定数量的采样点进行采样分析,初步查明其厚度和品位变化,做出有无工业价值的初步评价。
在勘探阶段,对具有工业价值的有益矿产,应根据探矿权人的要求,有针对性地进行采样试验,圈定符合工业品位和可采厚度要求的范围。根据实际达到的工作程度,估算其资源/储量,并对开发利用的可能性和途径做出评价。若需要进行专门性的勘查工作,参照有关矿种规范研究确定。
三、构造复杂程度、煤层稳定程度类型划分及钻探工程基本线距
构造复杂程度划分为四种类型
简单构造:含煤地层沿走向,倾向的产状变化不大,断层稀少,没有或很少受岩浆岩的影响。主要包括:
产状接近水平,很少有缓波状起伏;
缓倾斜至倾斜的简单单斜、向斜或背斜;
为数不多和方向单一的宽缓褶皱。
中等构造:含煤地层沿走向、倾向的产状有一定变化,断层较发育,有时局部受岩浆岩的一定影响。主要包括:
产状平缓,沿走向和倾向均发育宽缓褶皱,或伴有一定数量的断层;
简单的单斜、向斜或背斜,伴有较多断层,或局部有小规模的褶曲及倒转;
急倾斜或倒转的单斜、向斜和背斜;或为形态简单的褶皱,伴有稀少断层。
复杂构造:含煤地层沿走向、倾向的产状变化很大,断层发育,有时受岩浆的严重影响,主要包括:
受几组断层严重破坏的断块构造;
在单斜、向斜或背斜的基础上,次一级褶曲和断层均很发育;
紧密褶皱,伴有一定数量的断层。
极复杂构造:含煤地层的产状变化极大,断层极发育,有时受岩浆的严重破坏。主要包括:
紧密褶皱、断层密集;
形态复杂特殊的褶皱,断层发育;
断层发育,受岩浆的严重破坏。
表 构造复杂程度类型钻探工程基本线距表
构造复杂程度
各种查明程度对构造控制的基本线距m
探明的
控制的
简单
500~1000
1000~2000
中等
250~500
500~1000
复杂
250~500
注:极复杂构造只宜边探边采,线距不做具体规定。
煤层稳定程度划分为四种类型
稳定煤层:煤导厚度变化很小,变化规律明显,结构简单至较简单;煤类单一,煤质变化很小。全区可采或大部分可采。
较稳定煤层:煤层厚度有一定变化,但规律性较明显,结构简单至复杂;有两个煤类,煤质变化中等。全区可采或大部分可采。可采范围内厚度及煤质变化不大。
不稳定煤层:煤层厚度变化较大,无明显规律,结构复杂至极复杂;有三个或三个以上煤类,煤质变化大。包括:
煤层厚度变化很大,具突然增厚、变薄现象,全区可采或大部分可采;
煤层呈串珠状、藕节状,一般连续,局部可采,可采边界不规则;
难以进行分层对比,但可进行层组对比的复煤层。
极不稳定煤层:煤层厚度变化极大,呈透镜状、鸡窝状,一般不连续,很难找出规律,可采块段分布零星;或为无法进行煤分层对比,且层组对比也有困难的复煤层;煤质变化很大,且无明显规律。
表 煤层稳定程度类型钻探工程基本线距表
煤层稳定程度
各种查明程度对煤层控制的基本线距m
探明的
控制的
稳定
500~1000
1000~2000
较稳定
250~500
500~1000
不稳定
375a)
250
注:极不稳定煤层只宜边探边采,线距不做具体规定。
a)只适合)。
选择钻探工程基本线距的要求
认真研究井田(勘查区)的构造复杂程度和煤层稳定程度,按其中勘查难度极大的一个因素,选择井田(勘查区)钻探工程的基本线距。
构造复杂程度类型的划分,原则上以井田(勘查区)为单位。当井田(勘查区)的不同地段有显著差异时,应当根据实际情况区别对待。
当一个井田(勘查区)内有两种或两种以上煤层稳定程度类型时,应以资源/储量或厚度或厚度占优势的那一部分煤层稳定程度类型,选择基本线距。
运用地面物探手段即能基本满足构造控制要求的井田(勘查区),钻探工程基本线距应根据煤层稳定程度类型进行选择。表 主要适用于不能使用地面物探和地面物探不能取得有效成果的地区。
在裸露和半裸露地区,钻探工程基本线距的选择,应充分考虑地质填图和其他地面地质工作的成果。
以线形构造为主的地区,基本线距可根据构造的特点,沿构造线走向方向适当放稀。
泥炭勘查工程控制程度
根据泥炭矿床规模、形态特征、埋藏状况以及圈定矿体的难易程度等,划分为两种勘查类型,即简单型和复杂型:
简单型:矿区规模大,矿体裸露地表或埋藏浅,形态规则,结构简单,矿层为水平层状,厚度稳定;
复杂型:矿区规模较小,矿体深埋,形态不规则,结构复杂,矿层厚度变化大。
上述不同勘查类型的施工网度参见表。
在研究地质特征的基础上,综合分析各种因素,确定勘查类型和相应的工程网度。对于较大矿点,可视其所处的地形、分布面积及矿体形态,首先布置穿越矿体中心的纵、横两条勘查线,然后按工程网度进行施工。
钻探施工时,遇到矿层变化大,可采用插入法或结合地形特征补打追索孔,以基本查明矿体变化和圈定矿体边界为原则。
表 工程网度表
勘查类型
资源量类型
探明的
控制的
简单型
200m×(200~100)m
400m×(400~200)m
复杂型
100m×(100~50)m
200m×(200~100)m
四、建议的资源/储量比例及资源量估算指标
各阶段的比例要求,原则上由勘查投资者确定。投资者无明确要求时,可参照以下要求确定。
普查阶段:推断的资源量一般应占总资源量的30%~40%;普查(最终)应不少于50%。
详查阶段:控制的资源/储量一般应占总资源/储量的20%~30%,推断的和控制的应占70%以上;详查(最终)参照表对小型井的要求确定。
勘探阶段先期开采地段资源/储量比例,参见表。
泥炭勘查:普查阶段规模较大的矿床,推断的资源量一般不少于70%;详查阶段控制的资源/储量一般不少于30%;勘探阶段探明的资源/储量一般不少于30%。
煤炭资源量估算指标,参见表。
表 勘探阶段先期开采地段资源/储量比例表
比例 %
地质及开采条件
简单
中等
复杂
大型井
中型井
小型井
大型井
中型井
小型井
中型井
小型井
先期开采地段探明的和控制的资源/储量占本地段资源/储量总和的比例
≥80
≥70
≥50
≥70
≥60
≥40
不做具体规定
先期开采地段探明的资源/储量占本地段资源/储量总和的比例
≥60
≥40
≥20
≥50
≥30
不做具体规定
不要求
表 煤炭资源量估算指标
项目
煤炭
炼焦用煤
长焰煤不粘煤
弱粘煤贫煤
无烟煤
褐煤
煤层
厚度
m
井采
倾角
<25°
≥
≥
≥
25°~45°
≥
≥
≥
>45°
≥
≥
≥
露天开采
≥
≥
最高灰分Ad %
40
最高硫分St,d%
3
最低发热量Qnet,dMJ/kg
-
五、采样及测试工作量
各阶段煤样采取的种类和数量,参见表。
各阶段煤样的分析试验项目及数量,参见表、。
勘探阶段泥炭采样数量和分析试验项目,参见表。
表 各阶段煤样采取的种类和数量表
煤样种类
采取的数量和要求
煤心煤样
达到储量/资源量估算规定厚度的见煤点全部采取
煤层煤样
有条件的勘查区(井田)应尽量采取
体积质量(体重)煤样
有条件的勘查区(井田)应采取一至两个点
筛分煤样、浮沉煤样、煤和矸石泥化试验样
根据采样条件和需要确定:凡进行筛分的煤样,必须同时做浮沉试验、煤和矸石泥化试验
煤心可选性试验样和矸石泥化试验样
见煤点不少于10%-20%;勘探阶段的先期开采地段(第一水平)应达到30%,露天矿拉沟地段应达到50%-100%
煤岩煤样
选择一至两个标准孔的可采见煤点,全部做煤岩组分鉴定和镜质体最大反射率测定:有特殊要求时还应增测
风化及氧化
带测定煤样
沿露头的带状风化
在小煤矿中采取一至两组,无小煤矿的勘查区应有两条剖面控制可采煤层的风氧化带,钻孔穿过风化及氧化带的可采煤层点全部取样
沿层面的面状风化
穿过风化及氧化带的可采煤层点全部取样,勘探阶段(包括露天勘查)在先期开采地段内,风化带界线在勘查线上的摆动范围应控制在100m-125m以内
表 各阶段煤样基本分析试验项目及数量表
试 验 项 目
试验数量
工业分析
原煤
全测
浮煤
全水分
原煤
煤层煤样、筛分浮沉样、生产煤样均应测定
最高内在水分
浮煤
区分褐煤与长焰煤时应全测,其他煤不测
全硫
原煤
全测
浮煤
各种硫
原煤
50%,凡原煤全硫大于1%的应全测
浮煤
发热量
原煤
动力用煤100%,其他可根据需要
浮煤
根据需要
元素分析
原煤
根据需要
浮煤
20%
煤灰成分
灰熔融性
原煤
动力用煤50%,其他30%
粘结指数
浮煤
褐煤、不粘煤、贫煤、无烟煤不测、其他煤求全测
胶质层
浮煤
褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤、无烟煤不测,
其他煤当 G>85时全测,G≤85时不测
奥亚膨胀度
坩埚膨胀度
浮煤
褐煤、不粘煤、贫煤、无烟煤不测,其他煤根据需要确定
基氏塑性
有害元素
原煤
全测
浮煤
50%
微量元素
原煤
全测
碳酸盐二氧化碳
原煤
ω(CO2)>2%者应全测,ω(CO2)<2%者不测
苯萃取物
原煤
褐煤全测,其他煤不测
腐殖酸
原煤
褐煤全测,其他煤的风化煤全测
透光率
浮煤
为区分褐煤与长焰煤时应全测,其他煤不测
真密度
原煤
根据需要确定
视密度
原煤
10%
表 详查、勘探阶段增加的分析试验项目及数量表
试验项目
试验数量
煤炭粘度
原煤
动力燃料和气化原料煤测10 %-20 %,
其他煤按需要确定
煤灰结渣性
抗碎强度
原煤
有取样条件时需测定
热稳定性
原煤
不具粘结性的煤类测10 %-20 %
煤对CO2反应性
原煤
10 %-20 %,强粘结煤按需要确定
浮煤
按需要确定
可磨性
原煤
10 %-20 %
浮煤
按需要确定
低温干馏
原煤
Vdat>28 %时,测定50%
浮煤
按需要确定
200kg焦炉炼焦试验
浮煤
可作为炼焦煤的强粘结煤有条件时应作配煤焦试验
表 勘探阶段泥炭采样数量和分析试验项目表
取 样
种 类
取样柱状剖面数(个)
分析项目和样数
备
注
含矿面积(km2)
项目
样数
<
>
一般分
析化验
3~5
>5
项的一般分析项目
全测
泥炭组成元素分析
一个
(剖面样)
灰成分分析
有机组成分析
光谱定量分析
植物残体及孢粉样
1
1
植物残体、孢粉分析鉴定
一个剖面的连续分层样
六、小煤矿勘查工作
在煤炭资源贫缺地区,对于确认只宜建年产9万吨以下(不含9万吨)小煤矿的井田,可以按本附录的要求进行工作。
小煤矿勘查,应在大比例尺地质填图或普查的基础上,按一次勘查完毕的原则进行,提交小煤矿勘查报告。
小煤矿勘查的工作程度,应根据探矿权人的实际需要,参照普查最终的工作程度研究确定。计算推断的和预测的资源量,其中推断的资源量的比例一般可为20%~50%。推断的资源量应分布在浅部和首先开采的地段。
地质填图是小煤矿勘查的基础工作。在基岩裸露或覆盖层不厚的地区,应配合槽井探、浅钻,以及老窑和生产井调查等,充分地进行地面地质研究。地质填图的比例尺一般为1∶5 000。在没有对地面地质进行充分研究之前,不应开展钻探和坑探等工作。
凡地形和地质条件适宜的地区,应以坑探为小煤矿勘查的重要手段。坑探的布置应考虑以后能为小煤矿开发所利用。
钻探工程的布置,应根据小煤矿勘查的特点,有针对性地布置在煤层浅部的先期开采地段或井口位置附近,以提高对煤层和构造的控制。
对于拟建年产3万吨以下小煤矿的井田,一般只进行地面地质工作。确有必要时,可以布置少量控制性钻孔。
所有勘查钻孔中的可采煤层均应采取煤心煤样,并应从探井或已有小煤矿中采取煤层煤样。测试项目主要是原煤和浮煤的工业分析、全硫、发热量、浮煤的粘结指数、胶质层,以及容重等,必要时可增测其他项目。一般不作筛分浮沉试验,确有必要时,可采取简易可选性试验煤样。
小煤矿勘查的水文地质工作,应根据勘查区的具体情况确定。一般应进行水文地质测绘(比例尺为1∶5 000 )。勘查钻孔应进行简易水文地质观测。必要时可选择有代表性的井泉和小煤矿进行长期观测。一般不做抽水试验,确有必要时,可对直接充水含水层进行一至两次抽水试验。
对其他开采技术条件的研究,应充分利用邻近的老窑和已有小煤矿的资料。确有必要时,可在先期开采地段的钻孔中采取顶底板岩石的物理力学试验样,煤层的瓦斯样及其他样品。
七、《煤、泥炭地质勘查规范》实施指导意见
1.规范的性质
《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T0215-2002以下简称规范)是煤炭资源地质勘查的技术标准,属于带有一定强制性的推荐性标准。
规范中凡涉及到煤矿设计、建设、生产过程安全的条款都是强制性的,如有关水文地质、工程地质、煤层瓦斯、煤尘爆炸危险性、煤层自燃发火、地温变化等与开采技术条件相应的条款。规范规定的工作量是可能查明上述地质条件的最低工作量。
规范规定的各勘查阶段控制程度及查明程度,是衡量地质勘查报告是否达到该勘查阶段工作程度的基本要求。矿业权人对控制程度及查明程度的要求,不应低于规范规定的该勘查阶段工作程度的要求。
2.关于勘查阶段划分(规范条、条、条、条)
关于勘查阶段的调整(规范条)
勘查阶段的调整、合并或跨越某个阶段的原则,主要根据资源情况和地质条件。如不涉及井田划分的单个井田以及不需编制矿区总体规划的地区,可以在普查的基础上不经过详查阶段直接进行勘探。
老矿区深部、生产矿井之间以及孤立的小煤盆地等不涉及井田划分的地区,可一次勘查完毕。
普查(最终)、详查(最终)(规范条、条)
供煤矿设计建设使用的地质报告一律称为最终报告。普查(最终)、详查(最终)与勘探的主要区别是普查(最终)未出现探明的+控制的资源储量, 详查(最终)未出现探明的资源储量。
详查(最终)指构造复杂、煤层不稳定的井田,钻探用375m或250m的基本线距最高只能圈定“控制的”类别资源储量,该报告即为详查(最终)报告。
普查(最终)指构造复杂、煤层不稳定的井田,钻探用375m或250m的基本线距最高只能圈定“推断的”类别资源量,该报告即为普查(最终)报告。
普查(最终)、详查(最终)的水文地质、工程地质、煤层瓦斯、煤尘爆炸危险性、煤层自燃发火、地温变化等开采技术条件的查明程度达到勘探要求,阶段性质与勘探阶段相同。
3.先期开采地段(或第一水平)和初期采区(规范条)
勘探阶段的工作重点是先期开采地段(或第一水平)和初期采区,但同时必须注意全井田的工作程度。先期开采地段(或第一水平)和初期采区范围应由具有煤炭矿井(或露天矿)设计资质的单位确定。
4.生产矿井扩大(延深)(规范条)
生产矿井在平面或垂深超出原已批准地质报告的范围扩大井田范围时,应根据扩大区所处井田的部位,结合矿井改扩建设计对扩大(延深)范围的要求,明确地质任务,合理布置勘查工程。
扩大(延深)勘查的工作程度应根据矿井的生产、开拓水平与扩大区的相对关系来考虑。若扩大区直接作为开拓水平使用,其性质大致相当于勘探的第一水平;如近期不作为开拓水平使用,而是为了矿井生产能力增大之后有足够的资源储量,则其性质大致相当于勘探的第二、三水平,基本上以估算推断的资源量为主。
扩大(延深)勘查必须充分利用矿井生产地质资料,在最终评价扩大区实际达到的工作程度时,也应把矿井生产地质资料综合考虑在内。
5.可采煤层、不可采煤层(规范条文中)
可采煤层
可采煤层包括全区可采煤层、大部分可采煤层、局部可采煤层,即包括勘查区内的主要可采煤层和次要可采煤层。可采煤层应估算资源储量。
煤层的可采程度
全区可采煤层:指在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区),煤层的采用厚度、灰分、硫分、发热量全部或基本全部符合规定的资源量估算指标,可以被开采利用的煤层。
局部可采煤层:指在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区),大致有三分之一左右分布比较集中的面积,其煤层的采用厚度、灰分、硫分、发热量全部或基本全部符合规定的资源量估算指标,可以被开采利用的煤层。
大部分可采煤层:指在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区),可采程度介于全区可采煤层和局部可采煤层之间的煤层。
不可采煤层
在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区),其煤层的采用厚度、或灰分、或硫分、或发热量不符合规定的资源量估算指标,或符合的面积只占很小的比例;或者虽然占有一定的面积,但分布零星,不便或不能被开采利用的煤层。不可采煤层是否计量,根据具体情况确定。
煤层的可采程度与勘查对象、资源储量估算的关系
在勘查评价范围内(一般为一个井田或勘查区),可采程度与勘查区面积直接相关。煤层的可采程度与其是否作为勘查对象,是否估算资源储量,既有联系,性质又不完全相同。一般来说,全区可采煤层和大部分可采煤层是勘查的主要对象,但在资源条件比较差的地区,局部可采煤层也可能成为主要勘查对象,甚至不可采煤层的某些区段也可能被开采利用。对煤层的可采程度进行划分是为了便于评价和比较,而该煤层是否作为勘查对象,是否估算资源储量,应根据对该煤层的合理利用和开采的经济意义,不致造成煤炭资源的浪费或破坏等具体条件确定。
6.勘查区水文地质条件(规范条)
勘查区水文地质条件包括:地表水体及最高洪水位情况、直接充水含水层的岩性、厚度、埋藏条件、含水空间的发育程度及分布情况,水位、水质、富水性、导水性及其变化情况,地下水的补给、排泄条件。直接充水含水层与可采煤层之间的隔水层的厚度、岩性组合及其物理力学性质。直接充水含水层与间接充水含水层、地表水三者之间的水力联系,有水文地质意义的断裂带的水文地质特征。间接充水含水层的岩性、厚度、埋藏条件、富水性、含水空间的发育程度及分布情况。
7.对构造线和煤层露头的控制(规范条)
规范要求将构造线和煤层露头线控制在一定的范围内,这个范围指构造线和煤层露头线在勘查线上可能摆动的总的允许范围,在一定意义上也可理解为工程控制的间距。
对构造线和煤层露头的控制,规范并不限定使用何种勘查手段,只要能按规范要求将构造线和煤层露头线控制在一定的范围内即可。
8.井田水文地质条件(规范条)
井田水文地质条件包括: 地表水体及最高洪水位情况、直接充水含水层和间接充水含水层的岩性、厚度、埋藏条件、水位、水质、富水性或导水性。直接充水含水层含水空间的发育程度及分布情况,以及强径流带的分布范围。直接充水含水层与可采煤层之间的隔水层的厚度、岩性组合及其物理力学性质。直接充水含水层、间接充水含水层、地表水三者之间的水力联系,以及地下水补给、排泄条件。间接充水含水层对直接充水含水层的补给途径、部位与可能的最大补给量等。对矿井充水有影响的断裂带的水文地质特征。直接充水含水层向矿井充水的途径。
9.煤炭地质勘查的控制程度(规范条)
“合理选择和使用地质填图、物探、钻探、采样测试等勘查手段”,指为了完成某一项地质任务,通过比较后,选择使用找矿评价效果、技术经济效益最好的勘查技术手段,并且不重复使用已经过证实为有效的其它勘查手段去完成同一项地质任务;同时每一项勘查工程应力求获得尽可能多的资料和数据,即“一项工程、多种用途”。
10.地质可靠程度(规范条)
地质可靠程度是资源储量类别的划分条件之一。地质可靠程度划分条件中没有列入水文地质条件、其它开采技术条件(如瓦斯、工程地质条件、煤尘爆炸危险性等)等方面的勘查、研究程度,原因是这些方面一般只能以井田(勘查区)为单位进行评价。
探明的煤炭资源储量的地质可靠程度(规范条)
探明的煤炭资源储量的地质可靠程度相当于“旧规范”的A级储量条件。
控制的煤炭资源储量的地质可靠程度(规范条)
控制的煤炭资源储量的地质可靠程度相当于“旧规范”的B级储量条件。
“各项勘查工程已达到详查阶段的控制要求”,指在详查阶段的一般情形,而不是勘探阶段的控制的资源储量的地质可靠程度条件。
推断的煤炭资源储量的地质可靠程度(规范条)
“各项勘查工程已达到普查阶段的控制要求”,指在普查阶段的一般情形,而不是勘探阶段或详查阶段的推断的资源储量的地质可靠程度条件。
11.采样点和样品的代表性(规范附录条)
采样点的代表性是指采样点的分布位置应与煤层情况和煤质研究的目的相吻合。用于评价煤的一般质量特征的采样点,应处于煤质的正常地段。受风、氧化,断裂、自燃烘烤,与岩浆接触等影响的采样点不能参与正常煤的质量评价。研究煤的可选性和工艺性能所选择的采样点,还应考虑煤层结构、煤类、煤的灰分、硫分等主要指标能否反映煤的基本情况。
样品的代表性是指采样方法和采样质量应符合国家标准和有关规程的规定。对于煤心煤样,主要指煤心采取率符合要求,煤的原始结构清楚,煤心顺序不颠倒、不磨烧,未受污染等。
12.煤样采样的种类和数量及测试工作量(规范附录F1、F2、F3)
采样及测试工作量
规范将采样及测试工作量均明确为实际数量,不按勘查面积决定采样及测试的数量。
表F1中煤样数量指采样点数量,指每一独立煤层的累计数。采样点指采取煤样的地点,包括钻孔、坑道、煤矿井、探槽及自然露头等。一个采样点可能有一个至数个样品。统计时不能把采样点数和样品数相混。样品质量不合格的采样点不得统计在内。
可选性试验
井田内或邻近生产矿井已有筛分、浮沉试验资料可供利用时,可少采或不采此类煤样,钻孔简选样亦可少采。
炼焦用煤的可选性试验应包括煤粉的小筛分、小浮沉和浮选试验。
作筛分、浮沉试验的煤样应同时测定原煤样和各粒级的散煤容重、安息角(静止角)和摩擦角。泥化试验应包括对比、泥质夹矸、伪顶和伪底等的试验。
动力用煤、民用煤只需确定风化带的下界;炼焦用煤、气化用煤和液化用煤还需确定氧化带的下界。
试验项目及数量
(1)全测:所有采样点的全部样品都必须测该项目;
(2)百分数:需测点数占煤样应测点数的百分比;
(3)已确定只能用作民用燃料的煤层及低热值燃料、天然焦等一般只作原煤工业分析、全硫、发热量、有害元素等主要项目,并选少数点作浮煤工业分析、粘结指数、胶质层等,以便确定煤类;
(4)对容易泥化,用浮煤确有困难的年轻褐煤,可用灰分接近10%的原煤样的试验结果确定煤类;
(5)夹矸、伪顶和伪底样,一般只作Mad、Ad、真(相对)密度(真比重),必要时增测全硫、微量元素和有害元素,含碳高的炭质泥岩增测发热量。
煤的工艺性能
煤的工艺性能主要指燃烧性能(发热量、可磨性指数、结渣指数、结污指数),热解和粘结成焦性质(罗加指数、粘结指数、胶质层厚度、奥亚膨胀度、坩埚膨胀序数、葛金焦型、基氏流动度),气化性能(抗碎强度、热稳定性、煤对二氧化碳反应性、着火点或燃点、结渣性),可选性,液化性能(焦油产率)。
13.岩石物理力学性质试验项目(规范附录B3、H4)
工程地质采样钻孔的岩石物理力学性质试验项目应根据研究目的的实际需要结合岩石性质和勘查区的具体条件确定。
根据不同岩性选择的试验项目
松软类岩石:砂性土一般作颗粒分析、真(相对)密度(真比重)、给水度、渗透性、持水性、天然安息角和水下安息角、粘土矿物成分、化学成分、可溶盐、视(相对)密度(视比重)、含水率、塑性、膨胀及湿化性、抗剪强度等。
半坚硬岩类:一般作矿物成分、可溶盐、真(相对)密度(真比重)、视(相对)密度(视比重)、含水率、孔隙度、膨胀性、湿化性、吸水率、抗压强度、抗剪强度、软化系数。
坚硬岩类:一般项目为真(相对)密度(真比重)、视(相对)密度(视比重)、孔隙度、吸水率、抗压强度、抗剪强度、软化系数、抗拉强度、弹性模量、泊松比等。
根据研究目的选择的试验项目
露天边坡工程地质评价:除砂性土外,重点试验项目是抗剪强度、真(相对)密度(真比重)、视(相对)密度(视比重)、含水率。必要时粘性土应增测塑性、膨胀性、湿化性等;砂性土应作粒度分析、安息角、持水性等;坚硬和半坚硬岩石增测抗压强度、软化系数。对边坡岩层中的软弱夹层,应增作粘土矿物成分、塑性和膨胀性等。
露天岩石强度勘查:对松软土类一般不作要求。坚硬和半坚硬岩石以抗压强度、真(相对)密度(真比重)、视(相对)密度(视比重)、含水率为主,必要时作软化系数。对有可能采用轮斗开采的露天,应根据需要作抗压强度与切割强度的对比试验;必要时还应进行岩石的冻结强度试验。
煤层顶底板工程地质评价:坚硬岩类以真(相对)密度(真比重)、视(相对)密度(视比重)、抗压强度为主,必要时配合抗拉强度、抗剪强度、弹性模量、泊松比。半坚硬岩类以抗压强度、塑性、膨胀性为主。对于松散砂土(岩)类应分析颗粒成分、透水性,必要时作持水性。粘土(岩)类应作膨胀性、塑性、抗剪强度等。高温区的主要煤层顶底板必要时应作密度、比热、热导率等。
底板延深孔的延深段一般作抗压强度、真(相对)密度(真比重)、视(相对)密度(视比重),必要时作抗拉强度,石灰岩可增作矿物成分和化学成分。
14.瓦斯地质工作(规范附录条)
《煤矿安全规程》(自2005年1月1日起施行,以下同)规定,“新矿井设计文件中,应有各煤层的瓦斯含量资料。一个矿井中只要有一个煤(岩)层发现瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。
矿井瓦斯等级,根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为:
低瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。
高瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。
煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井:矿井在采掘过程中,只要发生过一次煤(岩)与瓦斯突出,该矿井即为突出矿井,发生突出的煤层即为突出煤层”。
“新建矿井的煤层突出危险性根据地质勘探部门提供的基础资料,由国家煤矿安全监察局授权单位鉴定,报省(自治区、直辖市)负责煤炭行业管理的部门审批。”
地质勘查有条件时可在钻孔中测定煤层瓦斯压力,预测矿井瓦斯涌出量,预测煤和瓦斯突出可能性,并估算煤层气资源量。
瓦斯采样点密度应体现不同的瓦斯带的区别;有利于瓦斯赋存的地段应有控制点;瓦斯测定应符合国家有关规定。
在地质勘查阶段,应充分收集邻近生产矿井、煤窑的瓦斯资料,并互相对比。
15.煤尘爆炸性鉴定工作(规范附录条)
《煤矿安全规程》规定,“新矿井的地质精查报告中,必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定资料”,“煤尘的爆炸性由国家授权单位进行鉴定,鉴定结果必须报煤矿安全监察机构备案”。
井田中只要有一个煤样有煤尘爆炸危险性,该井田就应评价为有煤尘爆炸危险性的井田。
煤尘爆炸性采样点应超过风氧化带,样品应剔除所有夹矸。对有爆炸性危险的煤尘样,应确定扑灭火焰所需的最低岩粉量。
16.煤的自燃趋势试验工作(规范附录条)
《煤矿安全规程》规定,“煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃、不易自燃三类”,“新建矿井的所有煤层的自燃倾向性由地质勘探部门提供煤样和资料,送国家授权单位作出鉴定,鉴定结果报省级煤矿安全监察机构及省(自治区、直辖市)负责煤炭行业管理的部门备案”。
调查地表、浅部及矿井内煤层自燃情况;地表、矸石堆的自燃现象;发火期多长(以月为单位),报告应收集开采煤层的最短发火期记录。
17.煤炭资源储量估算(规范8条)
煤炭资源量估算指标(规范条)
煤层厚度:指见煤点的采用厚度。
最高灰分(Ad):指该煤层可采见煤点(或全层)的灰分平均值。
可采见煤点的灰分是该见煤点的可采部分中各煤分层的灰分和所有单层厚度不大于夹矸灰分的加权平均值。
最低发热量(Qnet,d):指该煤层可采见煤点(或全层)的发热量平均值。
可采见煤点的发热量指该见煤点的可采部分中各煤分层的发热量和所有单层厚度不大于夹矸发热量的加权平均值。以干燥基低位发热量作为估算指标。
最高硫分(St,d):指该煤层可采见煤点(或全层)的硫分平均值。
可采见煤点的硫分是该见煤点的可采部分中各煤分层的硫分和所有单层厚度不大于夹矸硫分的加权平均值。
对灰分和发热量指标,一般可优先考虑灰分指标是否符合要求。当灰分指标符合要求时,可不考虑发热量指标;当灰分指标超过规定指标时,以发热量指标为准。
在确定估算指标时,要避免确定的估算指标不合理,从而造成煤炭资源的浪费或破坏。
煤炭资源贫缺地区:指因客观地质条件而煤炭资源贫乏的地区。主要指我国南方的一些省、市、区,如重庆、广东、广西、福建、浙江、江西、湖北、湖南以及苏南和皖南等。其资源量估算指标,由所在省(区、市)国土资源主管部门确定;在没有出台具体资源量估算指标前,可参照以下指标。
项 目
炼焦用煤
长焰煤弱粘煤
不粘煤贫煤
无烟煤
褐煤
煤层
厚度
m
井采
倾角
<25°
≥
≥
≥
25°~45°
≥
≥
≥
>45°
≥
≥
≥
最高灰分Ad(%)
40
不作具体规定
最低发热量Qnet,d(MJ/kg)
最高硫分St,d(%)
3
在煤炭资源较丰富的省区,也可能存在相对贫缺的地区。在相对贫缺的地区进行地质勘查工作,其估算指标的采用,也可按上述办法处理。
有特殊用途的煤炭资源或需单独确定估算指标的煤炭资源,其采用的估算指标应经技术经济论证,并报国土资源主管部门备案。
估算资源储量的视密度值一般应采用实测值。
煤炭资源储量估算时的煤柱问题(规范条)
煤炭资源储量估算,应以客观地质条件为主要考虑因素,凡符合估算指标的,均应予以估算。在矿井设计和开采时,对报告的资源储量如何利用,原则上不应影响资源储量估算。
在预查、普查和详查阶段不单独估算煤柱煤量。
在勘探阶段,如未进行预可行性研究或可行性研究时,不单独估算煤柱煤量。对在矿井设计和生产中可能划出的煤柱(如防水煤柱、断层煤柱、广场及建筑物煤柱和其它等),设计部门如有明确的划分方案,可以单独估算和统计。但在划分资源储量类别时,不能因将来可能划为煤柱而改变或降低其类别。
18.各类资源量估算块段划分的基本要求(规范条)
规范明确规定“划分各类型块段,原则上以达到相应控制程度的勘查线、煤层底板等高线或主要构造线为边界。相应的控制程度,是指在相应密度的勘查工程见煤点连线以内和在连线以外以本种基本线距(钻孔间距)的1/4~1/2的距离所划定的全部范围”。相当于“旧规范”的第条项的表述内容。这里包含了两层意思:达到了相应控制程度时,原则上按勘查线、煤层底板等高线或主要构造线为边界来划分各类别块段;其次是:在达到了相应控制程度的勘查工程见煤点连线以内和连线以外以本种基本线距(钻孔间距)的1/4~1/2的距离所划定的全部范围内,都视为达到了相同的控制程度,而不再视为外推的范围(划定工程见煤点连线以外1/4~1/2的距离范围时,其外侧还应有工程见煤点控制)。上述两种块段划分办法的采用应根据具体情况决定。
19.断层两侧划为推断的块段(规范条)
由于断层对煤层破坏的影响,断层旁侧小断层的发育,断层位置和倾角局部小范围变动等因素,断层即使已查明,其两侧资源储量的可靠程度也较差。因此,规范规定在断层两侧各划出30~50m为推断的块段。它不等同于矿井设计时划出的断层煤柱。地质报告在统计资源储量总量时一般不作煤柱资源储量统计。
20.露天勘探各类别块段的划分,不受平行等间距加密剖面的影响(规范条、条)
露天勘探工程控制密度要求在初期采区用平行等间距加密,其剖面间距为同类型井田勘探阶段先期开采地段基本线距的1/2,但是在圈定各类资源储量块段时,仍与同类型井田圈定各类资源储量块段原则相同,与是否加密剖面无关。
21.资源储量的估算深度(规范条)
预查、普查阶段资源储量估算的垂深,一般为1000m,最大不超过1200m。在详查、勘探阶段,资源储量估算的范围应该和工作区一致。在具备开采利用条件时,可估算至垂深1500m。
垂深的起算点,一般规定如下:
平原地区以地面标高起算;
丘陵、低山区一般以最低侵蚀基准面起算;
中、高山区以含煤地层(或主要含煤段)出露的一般(或平均)标高为起算点。
如有特殊需要,可根据具体情况与相关国土资源主管部门商定。
22.各项勘查工程(工作)成果和基础资料的质量应当可靠(规范条)
根据规范的原则,主要应分清可靠和不可靠这两类的基本分界线。
以工程质量为基础,强调综合分析研究的重要作用
工程质量是评价资料可靠性的基础,但不能简单地以工程质量的优劣来代替资料的可靠性。必须对所获得的各种原始资料进行综合分析研究,才能得到可靠性的正确评价。
钻孔煤层的原始资料和基础资料的区别
原始资料指在钻孔钻进过程中获得的,根据钻孔岩心编录以及测井曲线综合解释所获得的资料。
基础资料是以原始资料为基础,经过综合分析研究后,所确定的能够正式提供使用的资料,即所谓的综合定案资料。
煤层厚度、煤样代表性、煤层空间位置实行分项评级
对煤层厚度、煤样代表性、煤层空间位置三项实行分项评级,分别使用,不采取综合评级或就高不就低的办法,这样做的好处是在保证在可靠性的前提下充分发挥所有资料成果的使用价值。
用于煤层稳定性、可采性及资源量估算的基础资料必须可靠
可靠类资料均可作为地质研究和报告编制的基础资料,用于评价煤层稳定性、可采性及资源量估算。
不可靠资料不能使用,一般应按无资料对待。但其是否有参考价值,则需视实际情况,不做硬性规定。
地震勘探资料解释的煤层厚度不能用于资源量估算
根据地震勘探资料解释的煤层厚度的具体数字资料不能用于资源量估算,但其确定的煤层厚度变化规律、无煤区范围等,可以在划定最低可采边界时,结合钻探采用内插法确定的无煤区范围,综合分析使用。
23.有夹矸的煤层采用厚度的确定(规范条)
采用厚度亦称估算厚度,主要用于煤层可采程度评价和估算资源储量。在研究煤层沉积环境、赋存规律、煤层对比时,以煤层的全层厚度为宜。
煤层中厚度等于或大于煤层最低可采厚度的夹矸,仅见于个别煤层点时,可不必分层估算。
结构复杂煤层:指夹矸层数很多,但单层厚度很小,一般均小于煤层最低可采厚度,在地质勘查和煤矿生产中,不需做分层对比工作,可以按全层厚度的变化来评价煤层稳定程度的煤层。
复煤层:指煤层全层厚度较大,夹矸层数多,厚度和岩性的变化大,夹矸的分层厚度在一定范围内可能大于所规定的煤层最低可采厚度。在地质勘查和煤矿生产中,应当进行分层对比的煤层。
夹矸较稳定,煤分层可以对比的复煤层
夹矸较稳定,煤分层可以对比的复煤层应按规范条、条规定,分别计算各煤分层的采用厚度。
夹矸不稳定,无法进行煤分层对比的复煤层
夹矸不稳定,无法进行煤分层对比的复煤层,虽其夹矸的单层厚度有时等于或大于煤层最低可采厚度,但当夹矸的总厚度不超过各煤分层总厚度的1/2时,以各煤分层的总厚度为煤层的采用厚度,计算采用厚度按规范条规定。
经对比属于同一复煤层的煤分层,当采用厚度的煤分层的底板深度与复煤层最下一层煤分层的底板深度相差较大,影响到资料使用时,是选用采用厚度的煤分层的底板深度,或者选用复煤层最下一层煤分层的底板深度,可根据设计和生产单位的要求,合理选用。
24.煤层稳定程度划分(规范附录条)
煤层稳定程度划分除了煤层厚度、结构及其变化、可采性外,还包括煤类和煤质变化情况。本条的煤类指以下四个“大类”,且可分别连成片:①炼焦用煤;②长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤;③无烟煤;④褐煤。
对资源储量小,连不成片,或不能单独开采的煤类可以不予考虑。
煤层结构分为:简单、较简单、复杂、极复杂。
25.钻探工程基本线距(规范附录、)
表和表中所列各种不同的线距,是可能满足某一类别资源储量条件的基本线距。每一个勘查区的基本线距,都是在前一阶段勘查工作的基础上,通过对构造复杂程度和煤层稳定程度的分析研究后确定的,作为布置各种勘查工程的依据。一般来说,一定的基本线距和工程密度可能获得相应类别的资源储量。但是具体到某一煤层或勘查区的某个块段,情况又有所差别。基本线距和工程密度只能反映对地质情况的揭露程度,而不可能反映地质工作的研究程度。所以,在确定块段资源储量类别时,必须在一定的基本线距和工程密度的基础上,经过充分的分析研究,根据块段的地质条件,按对类别条件的满足程度划分资源储量类别。绝不能机械地按基本线距来划分各类别资源储量。
勘查区的基本线距
勘查区的基本线距应该在对本区的构造复杂程度和煤层稳定程度的分析研究后确定。
勘查区的构造复杂类别和煤层稳定型别在选择基本线距不一致时,按其中勘查难度较大的一个因素,选择基本线距。
构造复杂程度划分,原则上以勘查区为单位,当一个勘查区内不同地段有显著差异时,应根据实际情况,区别对待。
当一个勘查区内有两种或两种以上煤层稳定型别时,应按厚度或储量占优势的那一部分煤层的稳定型别,选择基本线距。
推断的资源量控制程度要求
推断的资源量属查明煤炭资源,按照《固体矿产地质勘查规范总则》(GB/T13908-2002),原则上没有系统工程控制的要求,但在普查阶段一般按“控制的”钻探工程基本线距扩大一倍,圈定为“推断的”资源量。
26.各阶段资源储量比例(规范附录E1,E2,E3条)
各阶段各类资源储量的比例是衡量该阶段地质勘查工作是否达到本阶段工作程度要求的标准。要求达到的比例(百分比)与控制程度的基本线距、采样点数量等的使用性质相同。
拟建中型和中型以上矿井的井田,在勘探阶段对主要可采煤层的工作程度,原则上不应有预测的资源量。
27.地质及开采条件(规范附录E1)
简单:指构造简单,主要可采煤层稳定,勘探及开采的地质条件较好;
中等:指构造中等,主要可采煤层较稳定,勘探及开采的地质条件不太复杂;
复杂:指构造复杂,煤层不稳定,勘探及开采的地质条件复杂。
28.分煤类估算资源储量
对于有多个煤类的煤层,原则上应分煤类估算资源储量。但对在井田内分布范围小、煤类接近、工业用途相同,且资源储量较少的煤类,可不单独估算资源储量,但应在报告中说明。
29.各阶段地质报告的编制(规范条)
原则上应按有关地质报告编写规范规定的要求编写。但为了使地质报告的内容重点突出、方便使用,在编制报告时,应根据工作区地质勘查的实际情况和地质报告的使用目的,可对报告编写内容,包括章节设置、附图、附表等,进行适当调整和补充,不必生搬硬套。
小煤矿勘查、煤矿井扩大(延深)的地质报告,由于这两类煤炭资源勘查都不分阶段,因此地质报告名称中可以不出现勘查阶段字样。
30.小煤矿勘查(规范附录I)
适用于煤炭资源贫缺地区建设年产9万吨以下(不含9万吨)小煤矿的井田。小煤矿勘查不分勘查阶段,一次勘查完毕。其资源储量的估算,可根据实际控制程度和可行性研究阶段确定。
31.可行性评价(规范附录J)
在地质勘查的普查阶段,由于地质资料不足,只能进行概略研究,内容大致相当于“旧规范”的经济技术评价。一般来说,重点叙述煤炭有无开发前景及开发对区域经济的影响等。预查不需作概略研究。
八、关于起草《〈煤、泥炭地质勘查规范〉实施指导意见》的说明
起草过程
自从2002年12月《煤、泥炭地质勘查规范》(以下简称现行规范)发布实施以后,起草小组陆续收到许多意见,要求对现行规范进行统一解释并出台实施说明,以便统一理解和执行。于是,起草小组参照1987年全国矿产储量委员会发布的《〈煤、泥炭地质勘查规范〉实施指导意见》的说明,于2003年6月提出了《〈煤、泥炭地质勘查规范〉实施指导意见》(以下简称《指导意见》),并多次征求有关专家的意见。2004年4月,在中国煤炭地质总局举办的煤田地质系统现行规范研讨班上,对现行规范和征求意见稿进行了较为深入的讨论。嗣后,起草小组将修改后的《指导意见》上报国土资源部储量司,建议进一步征求意见,修改完善后发布,以利全国统一施行。征求意见稿在反复征求意见过程中,有的地方已在实际工作中参照试行。2005年,国土资源部储量司正式发文要求对现行规范编写“补充标准”。起草小组再次召开专家研讨修改后,将《指导意见》修改稿上报。国土资源部储量司于2006年先后2次将《指导意见》下发有关单位征求意见,至2006年9月20日,共收到29个单位和3位个人的反馈意见。起草小组对全部反馈意见进行分析研究后,结合近年来在评审煤炭资源储量报告中存在的普遍性问题,对符合有关国家标准和规范、规程原则的,均予采纳,并提出了《指导意见》(送审稿)。2006年11月22日储量司组织部高咨中心、部评审中心、地调局、开发司、勘查司以及煤炭地质勘查、开发、设计等方面专家进行了审查,大家一致认为该《指导意见》研究程度较高,比较成熟,具有现实指导意义,建议尽快发布施行。
起草原则
《指导意见》参照1987年全国矿产储量委员会发布的《煤炭资源地质勘探规范说明》起草。因该说明经过多年实践,对其中符合现行规范内容的条文,基本原封不动的照抄过来,而仅对其与现行规范不吻合的内容,按现行规范予以重新表述。总体内容没有大的变动。
《指导意见》编写的具体原则是:首先要符合现行规范原文的精神;其次要适应全国各地煤炭资源的赋存情况;其三要照顾到当前和长远的煤炭建设生产实际,适应煤炭开发建设的需要;其四是要考虑到煤炭地质勘查技术,在目前和未来一段时间内可能达到的水平;其五是要体现高度的原则性和充分的灵活性的结合。因此,本指导意见是对现行规范原则性的一般说明,能够具体化的内容就尽量具体,使其具有可操作性。但是,指导意见不可能是对号入座的指南,更不可能是解决全国各地各种地质条件勘查工作中的全部具体问题的指南。煤炭地质勘查必然会经历一个对规范认识逐步深化和工作经验积累的过程。这一过程,是靠规范或详尽指导意见所不能取代的。在煤田地质勘查中,应当根据规范和指导意见,对具体问题进行具体分析并予以具体处理。忽视地质勘查工作中具体问题具体分析,不会将规范原则与本地区、本勘查区情况相结合,过分强调或依赖规范或指导意见的可操作性,就会从根本上削弱甚至取消地质技术工作本身。
主要问题说明
关于矿业权人对勘查工作程度要求
规范是对各勘查阶段查明程度的基本要求,是资源储量报告评审的依据。如果矿业权人有除规范以外的其它要求,在不低于规范要求的前提下,可在勘查合同中约定,但不能和规范要求等量齐观。
关于全井田资源储量比例
这是从1994年启动规范修改以来,经过广泛而充分调研后,形成的较为一致的意见。提高先期开采地段高级资源储量比例,取消对全井田资源储量比例要求(注意:只取消了比例,而没有取消有关查明程度要求),有利于保证矿井达产及还本付息期间正常生产,有利于缩短勘查周期,提高勘查资金利用率。是否对全井田的高级资源储量比例提出要求,即对十五年甚至三十年后的工作程度提出要求,由矿业权人自行决定,现行规范并未禁止设定此比例要求。
先期开采地段面积和服务年限,属于矿井设计规范规定的范畴。
关于工业指标
现行规范规定了一般工业指标,如有需要调整工业指标的情况(包括高硫煤在内),已在中说明。
最高硫分指标的确定,遵照《国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复》(国函[1998]5号)的要求。
现行规范对不符合工业指标的资源是否计量,没有明确规定。在实际工作中,过去和现在都有对煤层厚度比规范规定的最低可采厚度小的、灰分为40~50%的、硫分大于3%的,予以计量的情况。规范不禁止这种做法,因为符合国家鼓励合理开发利用煤炭资源的政策,也对矿山企业有益。但由于其不符合一般指标要求,将这部分资源量予以单列,这与过去的处理原则一致。
关于勘查阶段的调整
勘查阶段调整只取决于矿业权设置的勘查区范围和资源赋存的客观情况,是否符合勘查阶段调整的条件。与是否是国家规划区、探矿权人是否有此要求等基本无关。
关于现行规范与原规范资源储量分类对照
在执行新规范中,有人认为原规范的A级应相当于现行规范的331类(在概略研究阶段),在评审地质报告中也有许多类似情况;或认为现行规范与原规范根本没有可对比性。这是由于没有弄清楚现行规范与原规范的承继关系和区别之处。现行规范与原规范各勘查阶段基本相当(普查、预查略有差别),不同之处是现行规范对资源储量赋予了经济意义。原规范的储量级别划分条件仅相当于现行规范的地质可靠程度条件,如原规范的A级只是现行规范的“探明的”类别,而不是331类(如果在概略研究阶段)。它只是三位代码中的第三位数字,并不涵盖前二位数字。只有在进行了概略研究或(预)可行性研究后,才能决定前二位代码数。
关于局部可采煤层定量表述
对局部可采煤层予以定量,涉及的问题较多,全国情况复杂,基本是不可能定量的。在局部地区可行的原则,放大到全国就行不通。
划分可采(局部可采)、不可采煤层只是为了便于评价和比较煤层的可采程度,与是否作为勘查对象,是否估算资源储量,并无直接因果关系。是否对其估算资源储量,应该根据具体情况确定。现行规范不作统一规定,指导意见的条已经明确。
煤层稳定性评价
煤层稳定性评价中的煤类问题,按照现行规范中资源储量估算指标中的四大类处理,操作起来简单易行。
未采用煤质变化的标准差。理由是煤类和煤质变化在煤层稳定性评价中不是决定性的因素。根据过去和近年评审的煤炭资源储量报告,凡是标准差与定性评价不一致,均以定性评价为准。在原规范实施时期,尽管其实施说明也有此内容,但基本没有计算标准差或按标准差决定煤层稳定性的。
煤炭资源贫缺地区资源储量估算指标
煤炭资源贫缺地区资源储量估算指标中,补充了最高硫分指标。除炼焦用煤外,不设灰分指标,而只采用发热量指标,符合贫缺地区实际,也与旧规范规定的指标相同。
煤炭资源贫缺地区增加了重庆市,符合客观实际情况。
煤 层 气
一、煤层气探明地质储量计算关于储层的基本井(孔)控要求
表 煤层气探明地质储量计算关于储层的基本井(孔)控要求
构造复杂程度
储层稳定程度
基本井距
km
类
特 点
型
特 点
第Ⅰ类
构造简单
1.煤系产状平缓
2.简单的单斜构造
3.宽缓的褶皱构造
第一型
煤层稳定,煤厚变化很小,或沿一定方向逐渐发生变化
~
第二型
煤层厚度有一定变化,但仅局部地段出现少量的减薄,没有尖灭
~
第三型
煤层不稳定,煤层厚度变化很大,且具有明显的变薄、尖灭或分叉现象
~
第Ⅱ类
构造较复杂
1.煤系地层产状平缓,但具有波状起伏
2.煤系地层呈简单的褶皱构造,两翼倾角较陡,并有稀疏断层
3.煤系地层呈简单褶皱构造,但具有较多断层,对煤层有相当的破坏作用
第一型
煤层稳定,煤厚变化很小,或沿一定方向逐步发生变化
~
第二型
煤层厚度有一定变化,但仅局部地段出现少量的减薄,没有尖灭
~
第三型
煤层不稳定,煤层厚度变化很大,具有明显的变薄,尖灭或分叉现象
~
第Ⅲ类
构造复杂
1.煤系地层呈紧密复杂褶皱,并伴有较多断层,产状变化剧烈
第一型
煤层稳定,煤厚变化很小,或沿一定方向逐步发生变化
~
2.褶皱虽不剧烈,但具有密集的断层,煤层遭受较大破坏
第二型
煤层厚度有一定变化,仅局部地段出现少量的减薄,没有尖灭
~
3.煤层受到火成岩体侵入,使煤层受到的严重破坏
第三型
煤层不稳定,煤层厚度变化很大,具有明显变薄,尖灭或分叉现象
二、煤层气探明储量报告的编写要求
报告正文
前言
煤层气田名称、地理位置、登记区块名称和许可证号码、已有含气面积和储量、本次申报含气面积和储量申报单位等。
概况
勘查开发简史、煤田勘查背景,煤炭生产概况,煤层气勘查所实施的工作量、勘查单位、资料截止日期和取得资料情况等。
地质条件
区域构造位置、构造特征、地层及煤层发育特征、水文地质特征、煤层气勘查工程的地质代表性、储层特征、含气性及其分布特征等。
排采试验与产能分析
单井排采或小井网开发试验的时间、生产工艺,单井和井网产能及开发生产动态特征等。
储量计算
储量计算方式与方法选择、储量级别和类别的确定、参数确定、计算结果、可采储量计算和采收率确定方法与依据,以及储量复算或核算前后储量参数变化的原因和依据。
储量评价
规模评价、地质综合评价、经济评价、可行性评价等。
存在问题与建议
报告附图表
a) 附图:气田位置及登记区块位置图、含气面积图、煤层底板等高线图,煤层厚度等值线图、煤层含气量等值线图、主要气井气水产量曲线图、确定储量参数依据等的有关图件。
b) 附表:气田地质基础数据表、排采成果表、储层模拟成果表、储量参数原始数据表、主要气井或分单元储量参数和储量计算表、开发数据表、经济评价表。
报告附件1)
附件可包括:地质研究报告、煤储层描述研究报告、储量参数研究报告、关键井单井评价报告、试验生产报告等。
三、煤层气储量计算参数名称、符号、单位及取值有效位数的规定
表 煤层气储量计算参数 名称、符号、单位及取值有效位数的规定
参 数
单 位
取值位数
名 称
符 号
名 称
符 号
煤层含气面积
A
平方千米
km2
小数点后1位
煤中灰分(ωB)
Ad
无因次
%
小数点后2位
煤的平均灰分(ωB)
Aav
无因次
%
小数点后2位
煤的原煤基含气量
Cc
立方米每吨煤
m3/t
小数点后1位
煤的空气干燥基含气量
Cad
立方米每吨煤
m3/t
小数点后1位
煤的干燥无灰基含气量
Cdaf
立方米每吨煤
m3/t
小数点后1位
废弃压力条件下的煤层气含量
Cga
立方米每吨煤
m3/t
小数点后1位
原始储层条件下的煤层气含量
Cgi
立方米每吨煤
m3/t
小数点后1位
煤的空气干燥基质量密度
D
吨每立方米
t/m3
小数点后2位
煤的干燥无灰基密度
Ddaf
吨每立方米
t/m3
小数点后2位
煤层气地质储量
Gi
亿立方米
108 m3
小数点后2位
煤层气井控范围内的地质储量
Giw
亿立方米
108 m3
小数点后2位
气井累计气体产量
GPL
亿立方米
108 m3
小数点后2位
煤层气可采储量
Gr
亿立方米
108 m3
小数点后2位
煤层净厚度
h
米
m
小数点后1位
煤层埋深
H
米
m
小数点后1位
渗透率
k
平方米
m2
小数点后2位
煤中原煤基水分(ωB)
Mad
无因次
%
小数点后2位
煤的平衡水分(ωB)
Meq
无因次
%
小数点后2位
原始储层压力
Pi
兆帕
MPa
小数点后2位
废弃储层压力
Pa
兆帕
MPa
小数点后2位
闭合压力
Pc
兆帕
MPa
小数点后2位
兰氏压力
PL
兆帕
MPa
小数点后2位
临界解吸压力
Pd
兆帕
MPa
小数点后2位
破裂压力
Pf
兆帕
MPa
小数点后2位
压力梯度
Kp
兆帕每百米
Mpa/100 m
小数点后2位
井底压力
Pwf
兆帕
MPa
小数点后2位
单井日产气量
gg
立方米每天
m3/d
小数点后2位
单井日产水量
gw
立方米每天
m3/d
小数点后2位
采收率
Rf
无因次
%
有效位数1位
平均井控面积
Sw
平方千米每口
km2/口
小数点后1位
吸附时间
τ
小时
h
小数点后1位
储层温度
T
摄氏度
℃
整数
兰氏体积
VL
立方米
m3
小数点后2位
地层倾角
α
度
(°)
小数点后1位
空气干燥基含气量与(灰分+平衡水分)相关关系曲线斜率
β
无因次
小数点后2位
铀 矿
一、铀矿一般工业要求
铀矿一般工业要求
边界品位(ωB,下同) 300×10-6
最低工业品位 500×10-6
最小可采厚度 m
夹石剔除厚度 m
矿床规模
按铀矿查明的资源/储量(金属量)分为以下三类:
大型矿床 ≥3 000 t
中型矿床 1 000 t~3 000 t
小型矿床 100 t~1 000 t
矿石品级
按矿石铀品位高低分为三级:
高品位(富)矿石 ≥3 000×10-6
中品位(普通)矿石 1 000×10-6~3 000×10-6
低品位(贫)矿石 <1 000×10-6
矿石工业类型
根据矿石的物质组成(尤其是所含特征性矿物[特征性矿物是指对矿石中铀的浸出工艺流程和技术条件有重要影响的矿物,主要是碳酸盐矿物、粘土矿物、硫化物、有机质、磷灰石、萤石,绿泥石等。]的种类、含量以及铀矿物与共生矿物的关系)、化学成分、含矿围岩,并结合采、选冶工艺特征等,可将铀矿石分为以下十种矿石工业类型:
a) 特征性矿物含量低的含铀碎屑岩和高硅酸盐铀矿石;
b) 富含萤石的高硅酸盐铀矿石;
c) 富含粘土矿物的铀矿石;
d) 富含碳酸盐、硫化物的低硅酸盐铀矿石;
e) 富含有机质、粘土矿物的铀矿石或富磷粘土的铀矿石;
f) 富含碳酸盐的含铀碎屑岩或低硅酸盐铀矿石;
g) 富含碳酸盐、萤石、磷灰石的铀矿石;
h) 硅化煌斑岩、辉绿岩铀矿石;
i) 含多种金属硫化物和多种特征性矿物的复合铀矿石;
j) 含铀煤和含铀炭质页岩的铀矿石。
二、铀矿床伴生组分综合利用
表 铀矿床伴生组分综合利用表
伴生元素
品位(ωB) 10-6
伴生元素
品位(ωB) 10-6
伴生元素
品位(ωB)10-6
金
1
钼
100
铼
~10
银
10
钒(V2O5)
800
铊
30
钴
100
磷(P205)
80000
镉
20
镍
200
钽(Ta2O5)
100
锌
10 000
铋
100
铌(Nb205)
100
汞
300
铁
150 000~200 000
锗、硒、碲
10
钨
800~1 000
铜
1 000
铟
2
铅
3 000
镓
10
三、铀矿确定勘查类型的主要地质因素
主矿规模(见表)
表 铀矿床主矿规模表
主矿体规模
长度 m
延深或宽度 m
大
>500
>250
中
200~500
100~250
小
>200
<100
矿化分布均匀程度(见表)
表 铀矿床矿化分布均匀程度表
分布均匀程度
品位变化系数 %
均匀
<60
较均匀
60~120
不均匀
>120
矿体厚度稳定程度(见表)
表 铀矿床厚度稳定程度表
厚度稳定程度
厚度变化系数 %
稳定
<50
较稳定
50~180
不稳定
>180
矿体形态和被破坏程度表
简单:层次、似层状、大脉状、矿体连续性,基本无破坏.
中等:似层状、大脉状、大透镜状、筒状,矿体基本连续,主要矿体产状较稳定,局部有变化,矿体被断层或脉岩错动,但错距不大。
复杂:矿体呈不规则脉状、网脉状、透镜状、柱状、筒状、囊状、,矿体不连续、被错动较大
五、铀矿床勘查类型确定实例表
勘
查
类
型
矿床实例
确定勘查类型的主要地质因素
实勘
网度
m
勘查类型
确定依据
主矿体规模
矿体
形态
品位变化系数
%
厚度变化系数
%
构造破坏程度
矿化连续性
夹石情况
长
m
深或宽
m
厚度
m
Ⅲ
江西乐安相山矿田邹家山矿床北矿段(群脉型,无明显主矿体)
最大
130,一般
50~60
最深120,
一般
20~50
平均
复杂
102
75
不大
差
多
基本50×50
验证50×25
矿体小,形态复杂
Ⅲ
湖南郴县金银寨矿床
60~
70
50~60
2~14
复杂
120
变
化
大
差
钻探50×50
水平坑道20
~40间距穿
脉验证
矿体小,形态复杂
六、铀矿床勘查工程间距
铀矿床勘查工程间距表
勘查类型
勘查工程
种 类
地质可靠程度是控制的
走 向
倾 向
简单(Ⅰ)
钻 孔
100m~200m
100m~200m
穿 脉
中 段
中等(Ⅱ)
钻 孔
100m
100m
穿 脉
25m~50m
中 段
50m~100m
复杂(Ⅲ)
钻 孔
50m~100m
50m~100m
穿 脉
25m
中 段
25m
七、铀矿床确定特高品位下限品位变化系数
表 铀矿床确定特高品位下限品位变化系数
品位变化系数
特高品位下限为平均品位的倍数
<30
2~4
30~60
4~6
60~100
6~8
100~150
8~12
>150
12~15
水文地质与工程地质
一、水文地质勘查类型的划分及勘查工作量
水文地质勘查类型的划分
按直接充水含水层含水空间特征,把煤矿床水文地质勘查划分为三类:
a) 第一类,以孔隙含水层为主的矿床,称孔隙充水矿床;
b) 第二类,以裂隙含水层为主的矿床,称裂隙充水矿床;
c) 第三类,以岩溶含水层为主的矿床,称岩溶充水矿床,并按其充水方式不同,分为两个亚类:
1) 第一亚类,顶板进水为主的岩溶充水矿床;
2) 第二亚类,底板进水为主的岩溶充水矿床。
按直接充水含水层的富水性及补给条件,并结合煤层与当地侵蚀基准面的关系等其他因素,把各类矿床划分为三型:
a) 第一型,水文地质条件简单的矿床,主要包括以下情况:
1) 煤层位于地下水位以上或季节变化带内,以大气降水为主要充水水源;
2) 直接充水含水层单位涌水量q< L/();
b) 第二型,水文地质条件中等的矿床,主要包括以下情况:
1) 直接充水含水层单位涌水量≤q≤ L/();
2) 直接充水含水层单位涌水量<q≤ L/(),但补给条件不好,与地表水体联系不密切;或直接充水含水层与煤层之间的隔水岩层较稳定,隔水性能较好,水头压力不高,断裂带导水弱;
c) 第三型,水文地质条件复杂的矿床,主要包括以下情况:
1) 直接充水含水层单位涌水量q> L/();
2) 直接充水含水层单位涌水量<q≤ L/(),但补给条件好,与地表水体联系密切;或直接充水含水层与煤层之间的隔水岩层不稳定,水头压力较高,断裂带导水性强。
水文地质勘查工程量
各类型充水矿床在各阶段所需的基本工程量以满足相应的工作程度要求为原则,一般可参照表、表具体布置工程时,应注意以下几点:
a) 多煤层、多含水层的井田(勘查区),应逐层分析各主要可采煤层的直接充水含水层对矿井充水的影响,确定主要的直接充水含水层,并按其类型布置工程量,对其他直接充水含水层,可适当布置工程量予以控制;
b) 表中所列抽水试验工程量为一般要求,对拟建大、中型井的井田(勘查区)所控制的面积,详查阶段约为50 km2~100 km2,勘探阶段约为10 km2~20 km2,结合勘查面积的大小,可酌情增减工程量;
c) 拟建小型井的井田(勘查区),水文地质条件简单的一般可不布置抽水试验和钻孔长期观测,水文地质条件中等的可参照表中所列同类矿床的简单型,水文地质条件复杂的可参照表中所列同类矿床的工程量酌情减少;
d) 井田(勘查区)内或邻近地区有水文地质条件相似的生产矿井资料时,抽水试验工程量可适当减少;
e) 表中所列勘探阶段揭露煤层底板直接充水含水层的钻孔数量,对大型井为初期采区范围的要求,对中、小型井则为第一水平范围内的要求,上述范围以外的其他地段,可布置少量钻孔进行控制。
露天煤矿的水文地质勘查类型划分
第一型,水文地质条件简单,不需要专门疏干的矿床;
a) 地形有利于自然排水,地下水补给量极少;
b) 直接充水含水层q<1 L/(),无难于疏干的强持水岩层。
第二型,水文地质条件中等,易于疏干的矿床;
a) 直接充水含水层1<q<10 /(),含水层持水性小;
b) 直接充水含水层10<q≤20 L/(),但补给来源缺乏。
表 孔隙、裂隙类充水矿床一般所需基本工程量表
项目
阶 段
类型
孔隙类
裂隙 类
简单
中等
复杂
简单
中等
复杂
水文地质测绘
预、普、详
( 1:50 000)~(1:25 000 )
同左
勘探
( 1:10 000) ~(1:5 000 )
钻孔简易水文地质、
工程地质观测
普、详、勘
全部钻孔均进行观测,
根据实际需要选择观测项目
抽水
试验
(次)
单孔
详
直1~2
直2~4
间1~2
直4~6
间2~3
直1~2
直2~4
间1~2
直4~6
间2~3
勘探
直1~2
直2~3
间1~2
直3~4
间2~3
直1~2
直2~3
间1~2
直3~4
间2~3
孔组(群孔)
勘探
/
/
直1~2组
/
/
直1~2组
大径孔组
(群孔)
勘探
/
/
必要时
直1~2组
/
/
必要时
直1组
长
期
观
测
钻孔
详、勘探
/
/
直6~8
间1~2
/
/
直6~8
间1~2
生产矿井
普
进行一般性了解
同左
详、勘
系统地详细收集资料
井泉
普、详、勘
选择有代表性的点
地表水
普
有必要时设站观测
详、勘
对开采有影响的地段
设足够的站观测
物理地
质现象
普、详、勘
对开采可能有影响
的地段设站观测
揭露底板直接充水
含水层的地质钻孔
孔/km2
普、详
少量
少量
勘、探
累计
累计
累计
累计
累计
累计
第四系加密孔
详、勘
煤层隐伏露头附近加密到
同左
500 m~700 m
250 m~500 m
岩、土样
详、勘
除工程地质勘探线上的钻孔外,
选择有代表性的钻孔分层取样
按要求选择有代表性点分层取样
水样
普、详、勘
选择有代表性的点取样
同左
地面物探
普、详、勘
一般应进行地面物探
水文测井
详、勘
第四系加密孔,专门水文孔均应进行水文测井
注:表中,直——直接充水含水层;间——间接充水含水层。
第三型,地质条件复杂,难于疏干的矿床:
a) 直接充水含水层q>10 L/(),附近有较大的地表水体,并与地下水有水力联系;或者补给条件虽然不好,但q>20 L/();
b) 露天直接充水含水层厚度大、分布广、持水性强,易产生流沙等工程地质问题,不易疏干。
露天煤矿勘查的抽水试验工程量
露天煤矿勘查的抽水试验工程量参见表。
表 岩溶类充水矿床一般所需基本工程量表
项目
阶段
类型
顶板进水为主
底板进水为主
简单
中等
复杂
简单
中等
复杂
水文地质测绘
预、普、详
(1:50 000)~(1:25 000)
同左
勘探
(1:10 000)~(1:5 000 )
钻孔简易水文地质、
工程地质观测
普、详、勘
全部钻孔均进行观测,
根据实际需要选择观测项目
抽水试验
(次)
单孔
详
直3~4
间1~2
直4~6
间2~3
直6~8
间3~5
直3~5
间2~3
直5~8
间3~5
直8~10
间5~6
勘探
直1~2
直2~3
间1~2
直3~4
间2~3
直1~2
直3~4
间2~3
直4~5
间2~3
孔组(群孔)
勘探
/
直1组
/
/
直1~2组
/
大径孔组
(群孔)
勘探
/
/
必要时直1~2组
/
/
必要时
直1组
长
期
观
测
钻孔
详、勘
/
/
直6~8
间1~2
/
/
直6~8
间1~2
生产矿井
普
进行一般性了解
同左
详、勘
系统地详细收集资料
井泉
普、详、勘
选择有代表性的点
地表水
普
有必要时设站观测
详、勘
对开采有影响的地段
设足够的站进行观测
物理地质现象
普、详、勘
对开采可能有影响的
地段设站观测
揭露底板直接充水
含水层的地质钻孔
孔/km2
普
/
少量
详
~
~
~
勘探
累计
~
累计
~
累计
~
第四系加密孔
详、勘
煤层隐伏露头附近加密到
同左
500m~700m
250m~500m
岩、土样
详、勘
选择有代表性的
钻孔分层取样
揭露底板含水层孔数20%取化学分析样
水样
普、详、勘
选择有代表性的点取样
同左
地面物探
普、详、勘
一般应进行地面物探
水文测井
详、勘
第四系加密孔,专门
水文孔均应进行水文测井
底板含水层段要测井,
其他同左
注:表中,直——直接充水含水层;间——间接充水含水层。
表 露天抽水试验工程量表
类
型
直接充水含水层
单孔
群孔(组)
大口径群孔(组)
孔隙充水矿床
第一型
2~3
第二型
3~5
1~2
0~1
第三型
5~8
2~3a)
2~3
裂隙充水矿床
第一型
2~3
第二型
3~6
1~2
0~1
第三型
6~9
1~2
岩溶充水矿床
第一型
2~3
第二型
5~7
1~2
1~2
第三型
7~10
2~3
a) 只适用于第三类第二种情况。
二、露天边坡、剥离物分类及勘查工程布置
按构成露天边坡岩层的岩性、物理力学性质和结构面的发育程度露天边坡可分为三类
第一类——松散岩石类
一型:岩性比较单一,不含水或者虽含水但易于疏干。
二型:岩性组合比较复杂,各岩层的渗透性能差别较大,含水层不易疏干,泥岩遇水极易软化变形。
第二类——半坚硬岩石类
一型:岩性比较单一,构造简单,岩层不含水,或者含水但易于疏干,软弱夹层不甚发育。
二型:岩性组合比较复杂,含多个软弱夹层,各类结构面发育,岩层含水,水压较高。
第三类——坚硬岩石类
一型:岩层倾角平缓,各类结构面不发育,地下水位深,含水不丰富,软弱夹层(面)较少。
二型:岩层倾角较陡,各类结构面发育,含水层含水丰富,水压高,软弱夹层(面)发育。
露天边坡勘查工作布置
第一、第二类边坡地区,可垂直非工作帮走向布置勘查剖面,其中一型地区可布置一至两条剖面;二型地区二至三条剖面,每条剖面上一般可布置二至三个钻孔;垂直于端帮可布置一至二条勘查剖面,每条勘查剖面上二至三个钻孔。边坡勘查钻孔深度,一般应超过最下一个可采煤层底板50 m,并有适量钻孔布置在地表边坡线以外,以控制上覆松散沉积物及非工作帮煤层底板岩层的露头地段。
第三类边坡地区,非工作帮可布置一条勘查剖面,或沿非工作帮走向布置三个钻孔,端帮布置二至三个钻孔。
按剥离岩层的岩性和物理力学性质可将剥离物分为三类
第一类——松散岩层及软岩类
岩层抗压强度一般均小于6 MPa,可以采用连续开采工艺。
第二类——中硬岩类
一型,剥离物强度比较均一,岩层(岩组)对比比较容易,岩层强度在平面上变化较小,或者具有明显的规律性。
二型,剥离物强度不均一,岩层(岩组)对比比较困难,岩石强度在平面上变化较大,且硬岩含量较高。
第三类——硬岩类
岩层的抗压强度值一般均在15 MPa以上,不能采用连续开采工艺。
露天剥离物勘查工程布置
勘查线应沿岩石强度变化的主导方向布置,勘查线距视岩石强度均匀程度决定。在先期开采地段内,第一类地区可选择少量地质、水文地质钻孔取心,进行采样试验,必要时组成工程地质剖面;二类一型地区线距为800 m~1 200 m,二类二型地区线距400 m~800m,三类地区线距2 000m~3 000 m。
砂 矿
一、砂矿成因类型及形态类型
1 砂矿成因类型
分类
根据砂矿的形成条件和堆积物的成因划分为残积砂矿、坡积砂矿、洪积砂矿、冲积砂矿、冰川砂矿、冰水砂矿、风成砂矿和人工堆积砂矿等八种。
残积砂矿
原生矿石或含有矿化的岩石,经物理风化或化学风化产生的残积物。松散堆积物和有用的金属矿物就地沉积,有用矿物未经磨蚀,常见有用金属矿物与脉石矿物连生体。残积砂矿若向坡下位移则过渡为坡积砂矿,矿体规模大小不等。
坡积砂矿
砂矿产于山坡靠近原矿源地的坡积物内。构成砂矿的碎屑沉积物与原地已有一定位移,金属矿物颗粒略有磨蚀,堆积物无分选,可见金属矿物与脉石矿物连生体,矿体规模通常不大。坡积砂矿的前缘有时向洪积砂矿过渡。
洪积砂矿
砂矿产于间歇性水流作用形成的洪积物内。由于水流作用的周期性和不稳定性,砂矿矿物和碎屑物的分选性和磨圆程度较差,常形成品位较富的砂矿透镜体或夹层,矿体连续性较差。
冲积砂矿
砂矿产于河谷冲积物内。沉积物在常期水流作用下,磨圆程度高,分选性好,物质成分复杂。砂矿矿物表面光滑,边缘棱角少,偶尔可在凹面上见到残存的氧化铁被膜。砂矿矿物多分布于冲积物下部靠近基岩顶面处,或风化基岩的裂隙中。此类砂矿分布广,在我国这一类型的砂金矿是目前探采的主要对象。
人工堆积砂矿
古代或近代开采废弃的低品位矿石,以及选矿废弃的尾砂,冶炼后的炉渣等,往往构成一定规模的人工堆积物。此类砂矿形态不一,规模多为小型。
冰川砂矿、冰水砂矿和风成砂矿
目前在我国尚无典型实例。
2 砂矿形态类型
分类
由于砂矿产生的地貌部位不同,根据其产出条件可分为河床砂矿、河漫滩砂矿、阶地砂矿、支谷砂矿、岩溶充填砂矿。
河床砂矿
产于现代河流的河床、沙洲、浅滩上的砂矿,沉积物以粗碎屑为主,砂和粘土较少,常见巨砾,砂矿层之上常无泥沙层覆盖。产于河床部位的砂矿,常富集于基岩顶面附近;沙洲和浅滩部位的砂矿常富集于上部层位中,且有用矿物非常细小。此类砂矿一般形成于水系较大的河流。
河漫滩砂矿
产于河漫滩部位的砂矿。河漫滩沉积物中有较厚的泥沙层和砂矿层。上部泥沙层主要为不含有用矿物的粘土、沙和少量粗碎屑物,下部砂矿层则由含有用矿物的砂、砾石、角砾、碎石及少量粘土组成。砾石磨圆度和分选性较好,成分复杂,而角砾和碎石成分一般较单一,大多与基岩相同。有用矿物粒度不等,表面较光滑,常富集于粒度较粗的砂砾层下部或基岩顶面的碎石层中。被现代河漫滩掩埋的超河漫滩(一级阶地)的含有用矿物砂矿层常比河漫滩砂矿更富。此类砂矿分布最广,在砂金矿种上多呈大、中型砂矿。目前,为我国各砂金省区主要的探、采对象。
阶地砂矿
产于河谷斜坡或坡下的阶地砂矿。其成因类型较复杂。常与构造变动引起的河谷升降有关,多数是早期沉积的河漫滩砂矿因河谷抬升而被侵蚀残存的部分,因而沉积物的组成和结构具有河漫滩沉积物的特点。目前,在我国已探明的此类矿床规模不大。
支谷砂矿
产于细谷、支沟等间歇性水流的沟谷及片流的沟坡、沟顶处,其成因类型有残积、坡积、洪积、冲积或其间的过渡类型。泥沙层与砂矿层一般无明显界线,碎屑物成分复杂,磨圆度较差,砂矿矿物粒度较大,分布很不均匀,但品位较富,与原矿关系密切。由于埋藏浅、含水少等原因,历史上曾是主要探采对象。
岩溶充填砂矿
产于岩溶发育地区的岩溶漏斗、溶洞或以岩溶为基底的砂矿。其成因类型可以是冲积,也可以是洪积。沉积物厚度变化较大,分选不好、磨圆度差,有用矿物常富集在堆积物底部。矿体规模不等,形态多样。由于底板标高相差悬殊,开采较困难。
注:属于第三纪及第三纪以前的古砂矿矿床未纳入上述分类。
二、砂矿矿产资源储量规模划分标准
表1 砂矿储量规模划分标准
矿种名称
矿物及单位
规 模
大型
中型
小型
金红石
矿物 万t
≥10
2~10
<2
钛铁矿
矿物 万t
≥100
20~100
<20
锡矿
矿物 万t
≥4
~4
<
金矿
矿物 t
≥8
2~8
<2
铌
矿物 t
≥2 000
500~ 2 000
<500
钽
矿物 t
≥500
100~500
<100
锆英石
矿物 万 t
≥20
5~20
<5
独居石
矿物 t
≥10 000
1000~10 000
<1000
磷钇矿
矿物 t
≥5 000
500~5 000
<500
三、确定勘查工程间距的方法
用地质统计学法确定矿产勘查的工程间距
在新勘查区(或已勘查完毕,需进行矿产资源储量评估地区),可将区内按不同网度划分各种网形。计算每一结点(孔位)的估计方差,再计算每一网度(形)的平均估算方差。将每一网度(形)所花费的金额与平均估计方差进行对比(图),该图最优勘查网度在300m~200m之间。当找到最佳勘查网(形)后,再利用每一结点上,绘制等值线图,在估计方差较高的区域,利用所述方法,适当加密钻孔。一旦全部孔位确定后,应在相对收益较高地段优先施工。
勘查区内已有n个钻孔施工完毕,为提高矿产资源储量估算精度、减少风险,或为了增加矿产资源储量,要在n个钻孔的基础上再增加几个钻孔(图),可用估计方差确定最佳孔位。
图 最优勘探网度的选择
图 利用确定的最佳孔位
——计算当钻孔数为n时的估计方差。
——计算增加一个新孔xi后,每一钻孔的估计方差
——计算每一钻孔的相对收益;
——绘制全区等相对收益线图,当xi位置与该等相对收益线图的最高点吻合,则xi即为最佳孔位;否则,改变xi的位置。
——已完工钻孔。新设计钻孔再计算,直至吻合。
——以同样方法确定其余钻孔五的位置。
一定方向上区域化变量(有用组分)变异函数的变程值(或略小于该值),可作为该方向上最大工程间距。
SD法确定矿产勘查工程间距
SD法是动态分维几何学储量计算法的简称。以动态分维几何学和最佳结构地质变量为基础,以断面构形替代空间构形为核心,用spline函数拟合的点列函数曲线,对其求解和积分,整个运算过程贯穿了动态的“搜索”和“递进”原理。
SD分数维和结构地质变量是动态分维几何学的两个基本内容。前者是地质变量复杂性的表述,后者是地质变量可微性的表述。由此产生SD储量计算和精度计算。
SD精度具有度量地质可靠程度和确定勘查工程间距的功能,按照对精度的要求计算工程间距。
SD法确定矿产勘查的工程间距入的公式为:
式中:
h2——勘探线平均间距;
l——第j条线两端点工程间的总距离;
K——勘探线数;
N——根据要求的精度求取所需的工程数。
式中:
η'——要求达到的精度值;
a、β——初始递进计算SD精度过程中求取的系数值。
图 SD精度与地质可靠程度关系应用图
SD精度(η),据地质可靠程度划分的区间(见图):
a) 探明的η≥80%;
b) 控制的45%≤η<65%;
c) 推断的15%≤η<30%;
d) 预测的η<10%。
图中的几个可靠程度待定区间属何精度,需结合矿床地质复杂程度 来定,简单者可归于高精度类,复杂者归于低精度类。
四、勘查类型划分和工程间距
矿体形态复杂程度分为三类:
a) 简单:形态较规则,底板平坦且坡度小,少分支复合的层状矿体。
b) 较简单:形态较规则,分支复合较多,底板不平坦的似层状矿体。
c) 复杂:形态不规则一很不规则,分支复合多,底板极不平坦或以岩溶为基底的矿体。
根据矿体规模分为大、中、小()
表 矿体规模
规 模
长度(m)
平均宽度(m)
大
>10 000
≥200
中
10 000~3 000
200~40
小
<3 000
>20
按矿体宽度稳定程度划分为较稳定、不稳定、很不稳定(表)
表 矿体宽度稳定程度
稳定程度
宽度变化系数(%)
较稳定
<50
不稳定
50~80
很不稳定
>80
按有用组分分布均匀程度划分为较均匀、不均匀、很不均匀()
表 有用组分分布均匀程度
分布均匀程度
品位变化系数(%)
较均匀
<100
不均匀
100~150
很不均匀
>150
表适用于冲积河漫滩、河床、支谷砂矿。若河谷曲折较大,应在转折处加密勘查线;若为面状矿体可缩小表中线距和孔距的比率。
表 勘查工程间距
勘查类型
勘查工程间距 m
探明的
控制的
推断的
线距
工程间距
线距
工程间距
Ⅰ
400~800
20~40
Ⅱ
200~400
40~20
Ⅲ
100
10~20
表 适用于残积、坡积、洪积、岩溶充填砂矿床和人工堆积矿砂床。
表 残坡积砂矿勘查工程间距表
勘查类型
勘查工程间距m
探明的
控制的
推断的
长轴
短轴
长轴
短轴
Ⅰ
200
100
Ⅱ
100
100
Ⅲ
50
50
五、松散碎屑物粒度分析的分级标准
为了砂矿地质勘查中松散碎屑物的命名和砂矿采、选的需要,对组成砂矿的松散碎屑物的粒度分析,按表 标准进行。采掘船开采允许的巨砾粒度按附录D要求。
表 松散碎屑物粒度分析的分级标准
碎屑物名称
分 级
粒径 mm
砾 石
巨砾
>100
粗砾
100~50
中砾
50~20
中细砾
20~10
细砾
10~
砂
粗砂
~
中砂
~
细砂
~
粉砂
~
泥质
粘土
~
<
六、砂矿特高品位确定标准
砂矿床以单工程作为衡量特高品位的单位,以矿体内所有工程品位计算的品变化系数表示有用组分的均匀程度。特高品位的确定是看单工程品位是否超过规定的矿体平均品位的倍数(),具体应结合矿体品位变化系数确定其下限值。
表 特高品位确定标准表
矿体品位变化系数(V)%
有用组分分布的均匀程度
特高品位的下限值为矿体平均品位的倍数
<100
较均匀
6
100~150
不均匀
7
>150
极不均匀
8
注:品位变化系数(V)的公式如下:
式中:
V——品位变化系数;δ——品位均方差;——品位算术平均值;xi——单工程品位;
n——矿体内工程数。
七、砂矿的一般工业指标
表 金红石及钛铁矿砂矿一般工业指标参考表
砂矿名称
边界品位
kg/m3
最低工业品位
kg/m3
可采厚度
m
夹石剔除厚度
m
金红石(矿物)
1
2
(剥采比≤4)
钛铁矿(矿物)
10
15
≥~1
≥~1
表 砂锡矿一般工业指标参考表
项 目
用化学分析法确定品位
(锡石中锡)
有淘洗法确定锡石含量
(锡石纯度:Sn的质量分数≥60%)
边界品位
Sn的质量分数%
锡石100~150 g/m3
最低工业品位
Sn的质量分数%
锡石200~300 g/m3
可采厚度
m
≥
≥
夹石剔除厚度
m
≥2
≥2
注:1化学分析法确定品位多用于残坡积砂矿。
2 淘洗法确定锡石含量用于河流砂矿。
表 金砂矿一般工业指标参考表
项 目
露 天 开 采
全 面 开 采
分别
开采
地下
开采
采 掘 船 开 采
水枪
开采
南 方
北方(含高寒地区)
50L~100L
150L~300L
50L~100L
150L~300L
混合砂边界品位 g/m3
~
~
~
~
~
混合砂块段最低工业品位
g/m3
~
~
~
~
~
最小可采宽度 m
30~35
40~60
30~35
40~60
20
无矿地段(夹石)剔除宽度m
30~35
40~60
30~35
40~60
矿体最低可采矿砂量 万m3
150~450
900~2000
100~300
600~1400
砂矿层边界品位g/m3
1
砂矿层块段最低工业品位
g/m3
3
砂矿层采幅高 m
~
表 稀有金属与稀土金属砂矿一般工业指标参考表
项 目
绿柱石(手选)
铌铁矿、褐钇铌矿
锆英石
独居石
磷钇矿
边界品位 g/m3
600
5~50
1000~1500
100~200
30-50
最低工业品位 g/m3
2000~2500
20~250
4000~6000
200~250
≥50
矿块最低工业品位g/m3
280~250
矿床最低品位 g/m3
500
可采厚度 m
1
≥
≥
≥
1
夹石剔除厚度 m
2(剥采比1:1)
1~2
2
八、重砂矿物分离质量要求
表 重砂矿物分离质量要求简表
项 目
区调普查的自然重砂
详查、勘探的自然重砂
室内淘洗
粗淘
重矿物应富集至50 %~70 %,不淘掉目的矿物,重矿物损失率不超过2 %
重矿物富集应大于70 %,尾砂中含重矿物不超过 %,砂金、铂等贵金属矿、金刚石不得遗漏
精淘
重矿物部分,质量 g以上者,纯度一般大于90 %;轻矿物部分,重矿物含量小于同级重矿物总量的2 %
尾砂中含重矿物小于同级重矿物总量的1 %,样品损耗率小于1 %
筛 分
样品粒度相差悬殊时,应酌情分级
缩 分
样量在15 g以下者,一般不缩分,15 g以上者酌情缩分,每次缩分允许差小于;详查、勘探自然重砂,样量大于200 g者,每次缩分允许差小于 g;样量小于200 g者,每次缩分允许差小于 g;为寻找贵金属、金刚石的样品一般不缩分
称量
重砂总量
用1/10天平称量,允许差小于天平感应量的2倍
鉴定样品及分
离后样品称重
样品称量要求同上;分离后各部分称量用1/100或1/1000天平;贵金属、金刚石用1/10万天平称量;允许差小于天平感应量的2倍
磁 选
磁性与非磁性矿物应基本分开,各部分分离纯度应在95 %以上(非磁性矿物具有磁铁矿包裹体或连生体者除外)
电磁选
分离级数应视电磁部分的矿物组合、含量等因素而定,电磁性部分的纯度应在95 %以上(非磁性矿物具有电磁性矿物包裹体或连生体者除外),无电磁性部分含电磁性矿物不能超过1 %
注:1 样品的总损耗率小于3 %。
2 贵金属和金刚石在各个工序均不应遗漏。
3 小于粒级矿物精淘纯度一般不低于80%,但对于定量分析样品应采取多种手段提高其纯度。
4 样品的分选,以提纯目的的矿物为原则,其主要部分尽可能富集到同级目的矿物总量的80 %以上,磁选、电磁选的损耗率分别小于1%。
九、采掘船开采主要开采技术条件
适用采掘船开采的砂矿,在进行矿床开采技术条件研究工作时,可参考由冶金工业部哈尔滨砂金设计院提出的采掘船主要开采技术条件要求。
表 采掘船主要开采技术条件
斗容
L
挖掘厚度m
采掘
面最
小宽
度
m
允许巨砾
底板纵向坡度
%
挖方量
m3·h-1
混合砂储量
≥万m3
服务年限≥年
采池新水最少
补量
L·s-1
安全间距
≥m
总
厚
水 下
水上
粒
度
mm
体积分数
%
粒度
mm
个数
含量
个/102m3
最
大
最小
南方
北方
吃水深度
安全距离
50
30
250~450
3
30
≥45
230
100
7
50
100
35
300~550
3
25
≥85
480
380
8
100
150
45
360~650
2
20
≥135
900
700
10
150
200
50
400~700
2
700~-1100
2
15
≥180
1350
1000
12
200
250
55
450~750
2
750~-1200
1
15
≥225
1600
1250
12
250
300
60
500~800
2
800~1200
1
12
≥250
2000
1550
12
300
400
70
500~850
2
850~1250
1
10
≥350
3200
2500
15
400
注:1 水下挖深按丰水期,水上挖高按枯水期。
2 服务年限是按经济效益考虑的最低服务年限,实际船体使用年限远大于表中的服务年限。
3我国南、北方气候差异较大,混合砂的储量要求,南方按年工作日250天~300天,北方按年工作日150天~200天计算。
4个别矿体矿砂量不能满足表中要求时,可用通道连接邻近矿体,要求技术上可行,经济上合理。
十、固体矿产开采技术条件勘查类型划分及工作要求
表 固体矿产开采技术条件勘查类型划分及工作要求
勘查类型
开采技术条件特征
典型矿床实例
勘查工作要求
开采技术条件
简单的
矿床(Ⅰ)
主要矿体位于当地侵蚀基准面以上,地形有利自然排水,或矿体虽位于侵蚀基准面以下,但含水层富水性弱,附近无地表水体,无富含水层;矿体围岩单一,力学强度高,结构面不发育,稳定性好,或矿床虽处于多年冻土区,但因长年冻结,工程地质问题不突出,无原生环境地质问题,矿石及废弃物不易分解出有害组分,采矿活动不形成对附近环境和水体的污染
石灰石、花岗岩露天开采矿床
一般不投入专门工作,以搜集区域和相邻开采矿区资料为主,结合矿区实际进行重点调查,在综合分析研究的基础上,可通过类比做出评价
开采技术条件中等的矿床(Ⅱ)
水文地质问题为主的矿床(Ⅱ-1)
主要矿体虽位于当地侵蚀基准面以上,地形有利于自然排水,但因矿体顶板有富水的含水层或断裂带对矿山生产造成危害;或主要矿体位于当地侵蚀基准面以下,主要充水含水层富水性中等,但地下水补给条件差,地表水体不构成矿床充水的主要因素,矿山排水可引起局部地面变形破坏,水体轻度污染,矿床工程地质环境地质问题较简单
云南四营煤矿,山东焦家金矿
主要针对水文地质问题开展工作,相应进行矿区工程地质环境地质工作,搜集区域水文地质资料,结合矿区进行大、中比例尺的水文地质填图,对地质钻孔及坑道进行水文工程地质编录,开展地表水,地下水动态观测,选择代表性地段进行水文地质勘探试验,求取主要充水含水层的水文地质参数,查明充水因素,预测矿坑涌水量
工程地质问题为的矿床(Ⅱ-2)
矿体围岩多为坚硬、半坚硬岩组,岩组结构较复杂,有局部软弱夹层或透镜体分布,各类结构面较发育,露采边坡可沿软弱夹层或不利结构面产生局部滑移,井采可在风化带、构造破碎带产生局部变形破坏,矿床水文地质环境地质问题一般较简单
吉林磐石镍矿,四川樊枝花把关河石灰岩矿,青海柴达木煤矿
主要围绕矿床工程地质问题开展工作,相应进行矿区水文地质环境地质工作,开展大、中比例尺水文工程地质填图与钻孔水文工程地质编录,划分工程地质岩组,对矿体围岩选取代表性试样测定其物理力学性质并评价其岩体质量,确定主要结构面的发育程度、组合关系及其不利结构面,依据实际资料用类比评价矿床开采技术条件
环境地质问题为主的矿床(Ⅱ-3)
有热害或气害或放射性危害或不良地质作用危害等原生环境地质问题,矿床开采中需采取相应措施处理和预防,矿床水文地质工程地质问题较简单
河南平顶山煤矿陕北榆家梁井田
主要对矿床原生环境地质问题进行工作,针对主要危害(热、气或放射性)开展相应调查测试,结合地质、水文地质、地球物理、地球化学资料进行分析研究,确定热(气或放射性)的在矿区的背景值和异常值,对其可能产生的危害做出评价;对矿床的水文地质工程地质条件可用类比法进行评价
复合问题的矿床(Ⅱ-4)
矿床水文地质、工程地质、环境地质条件三因素中两项以上属中等的矿床,其余为简单
四川金河磷矿,北京门头沟煤矿
针对主要问题有重点的开展工作,可参照上述Ⅱ-1~Ⅱ-3的要求进行
开采技术条件中等的矿床(Ⅲ)
水文地质问题为主的矿床(Ⅲ-1)
主要矿体位于当地侵蚀基准面以下,主要充水含水层富水性强,地下水补给条件好,与地表水或相邻含水层有密切的水力联系,存在导水性强的构造破碎带或岩溶发育带,矿坑涌水最大;矿床开采需采取强排水或专防、治水措施,疏干排水可引起巷道变形破坏和地面沉降、开裂、塌陷、水体污染等工程地质和环境地质问题
广东矾口铅锌矿,安徽铜官山铜矿,湖南香花岭锡矿
运用综合勘查手段全面系统的进行各项水文地质勘查工作,对大水矿床,应进行大口径、大流量、大降深、长时间的群孔抽水试验,充分揭露水文地质、环境地质问题和地下水流的边界条件,求取可靠的水文地质参数,建立水文地质模型,对矿床工程地质、环境地质问题做出相应评价
工程地质问题为主的矿床(Ⅲ-2)
矿体围岩破碎,各级结构面发育,构造破碎、接触破碎带比较发育,地应力大,或矿体围岩主要为松散软弱岩层,或冻融层厚度大;矿床开采露采边坡滑移、巷道变形破坏普遍,并可诱发突水、突泥(沙)、地面变形破坏等环境地质问题,矿床水文地质环境地质条件不复杂
甘肃金川镍矿,苏州阳册高岭土矿,云南向阳煤矿,吉林舒兰煤矿
系统开展工程地质勘查,详细划分工程地质岩组,对矿体围岩进行系统采样,测定其物理力学性质,对不良工程地质岩组、地段及不利结构面组合关系进行重点研究,必要时可布置专门工程地质孔勘探或进行工程地质原位试验或模拟试验,以实测资料为依据对井巷围岩的稳固性和露采边坡的稳定性做出评价
环境地质问题为主的矿床(Ⅲ-3)
矿床处于热、气、放射性异常区或区域稳定性差的地区,或矿体围岩含有毒有害气体或易分解有毒有害元素和组分,或具有严重的自燃趋势;矿床开采可产生严重的热害、气害、放射性危害、环境污染和山体失稳等问题,需采取专门防治措施,矿床水文地质工程地质问题不复杂
湖南郴州411矿,浙江溪里萤石矿,湖南马田煤矿,四川叙永煤矿(自然)
对原生地质环境问题进行专项调查和分析测试,详细研究产生的地质条件、影响因素、背景值、危及的范围和程度、对其可能产生的危害做出评价;对矿床的水文地质工程地质条件可用类比法进行评价
复合问题的矿床(Ⅲ-4)
矿床水文地质、工程地质、环境地质条件三因素中两项以上属复杂的矿床,其余不复杂
海南石碌铜矿,安徽钟山铁矿,云南小龙潭煤矿,湖南恩口煤矿,江西城门山铜矿
针对主要问题及其复杂程度开展相应工作,参照上术Ⅲ-1~Ⅲ-3的要求进行
注:按含水层富水性分级:
①按钻孔单位涌水量分为弱富水q< L/s·m,中等富水 L/s·m<q< L/s·m,强富水 L/s·m,<q< L/s·m,极强富水q< L/s·m,;
②按天然泉水流量分为弱富水Q< L/s·m,中等富水 L/s·m<Q< L/s·m,强富水 L/s·m<Q< L/s·m ,极强富水Q> L/s·m。
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