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俄羅斯哪裡產滑石

發布時間:2022-09-07 09:41:37

⑴ 俄羅斯壁玉

羅斯碧玉是碧玉的一種,在2000年左右,作為非常優質的品種進入到了中國人的視野當中。俄羅斯碧玉原料是原生礦形態,這些山料體量大,玉質好,少綹裂,少黑點,顏色嬌艷,很大一部分達到了「首飾級」碧玉,為翠綠色,質地細膩,油性較好,有光澤,顏色柔和滋潤,質感細膩,色相莊重。這些碧玉被大量的製作成手鐲、珠串、手把件,彌補了中國優質碧玉不足的現狀。目前,俄羅斯碧玉是中國境內碧玉使用的主要原料。

俄羅斯碧玉產地主要分布在伊爾庫茨克州、克拉斯克雅爾斯克邊區、烏拉爾山脈、西伯利亞礦區等地。主要的礦物質成分為透閃石及陽起石的類質同象,約佔69-95%;次要礦物有透輝石,蛇紋石,綠泥石,滑石,磁鐵礦形成黑斑點。俄羅斯碧玉以其物理性質和內部構造來看,完全符合軟玉(和田玉)的鑒定指標,所以它們均屬名副其實的軟玉。

大凡價值高或需求大的玉材和成品,多會出現人工仿製和人工改良品。俄羅斯產的碧玉以其色澤沉穩濃艷而深受廣大玉器愛好者的喜愛,銷售價格直線上升

⑵ 水滑石有什麼用

水滑石成熟的合成方法是共沉澱法,在水中產生,所以名字中有「水」。水滑石材料屬於陰離子型層狀化合物。具有層狀結構、層間離子具有可交換性,所以名字中有「滑」1842年Hochstetter首先從片岩礦層中發現了天然水滑石礦。所以名字里有「石」。所以叫「水滑石」。水滑石是一類具有特殊結構的層狀無機材料. 具有可調變的組成及獨特的結構和性能,在離子交換、吸附分離、催化、醫葯等領域得到廣泛應用. 特別是水滑石類材料所具有的選擇性、紅外吸收性和離子交換性等一些特殊性能,使其作為新型無機功能材料已應用於PE農膜(保溫劑)和PVC(無毒熱穩定劑)等高分子材料中,顯示了獨特的性能. 作為無機功能材料,水滑石在復合材料中的應用必然涉及其粒子尺寸和分布,因此對水滑石晶化規律的研究非常重要. 水滑石成熟的合成方法是共沉澱法,如單滴法、雙滴法.由於沉澱粒子是漸次產生,從第一個粒子的形成到最後一個粒子的產生,其時間相差很大,必然導致粒子大小不均,因此最好能將成核與晶化分開,最大限度保證水滑石的生長環境一致. 為此本文在成核/晶化隔離法基礎上,研究了水熱條件下晶化溫度和晶化時間對鎂鋁水滑石晶體生長的影響. 結果表明,在水熱條件下通過對晶化溫度和晶化時間調節,可以有效控制晶相結構及晶粒尺寸。
(誠心回答你的問題,給好評啊。謝謝。)

⑶ 俄羅斯的西伯利亞的資源都有什麼

根據勘查材料粗略地估算,西伯利亞地區蘊藏的資源接近原蘇聯全部資源的三分之二。

西伯利亞地區的土地資源、森林資源、水資源、能源資源、礦物資源極其豐富:

土地資源方面,西伯利亞地區有大片待開發的肥沃的黑鈣土、褐鈣土土地;

森林資源方面,西伯利亞地區的森林木材蓄積量占原蘇聯的75%以上;

水資源方面,西伯利亞地區有世界上蓄水量最大的淡水湖貝加爾湖,它的淡水儲備量達到了2.36萬立方公里,佔全世界淡水儲量的約20%,占原蘇聯淡水儲量的80%以上;

能源資源方面,西伯利亞地區的煤炭、石油、天然氣儲量極大——

原蘇聯93%的煤炭資源在烏拉爾以東的西伯利亞地區,據推算,在已探明的儲量中,70%左右在西伯利亞地區;

在原蘇聯的石油潛在資源中,約有一半集中在西伯利亞,秋明油田的遠景儲量可達400億噸,能開採的就有60億噸;

原蘇聯的天然氣儲量為910萬億立方英尺,居世界首位,以秋明地區為主的西西伯利亞油氣田,已發現的油田和氣田就達200多個,是世界上僅次於波斯灣的第二大油氣田,僅秋明一個州的油氣資源就已超過美國的全部儲量;

在礦物資源方面,西伯利亞地區的金屬礦物和非金屬礦物十分豐富,這里幾乎擁有世界上已經發現的一切礦物資源!鐵、銅、鋁、錫、鎳、鉛、鋅、鎂、鈦等有色金屬礦,金、銀等貴金屬礦,鎢、鉬、鉀等稀有金屬礦,雲母、石棉、瑩石、石墨、金剛石、滑石、鹽、磷灰石、磷鈣石等非金屬礦產資源的儲量都十分可觀,其中,鐵、銅、鋁、錫的儲量尤為豐富。

⑷  滑石(Talc)

一、概述

滑石屬層狀硅酸鹽,是一種含水硅酸鎂礦物,理論化學式為Mg3[Si4O10](OH)2,或者為3MgO·4SiO2.H2O。其理論化學組成為:MgO為31.68%,SiO2為63.47%,H2O為4.75%。天然質純的滑石礦很少,大多數伴生有其他礦物雜質,常見的伴生礦物有:綠泥石、蛇紋石、菱鎂礦、透閃石、白雲石等。

滑石常為白、淺綠色,微帶粉紅、淺灰色,含雜質越多顏色越深,乃至深灰、黑色(表3-17-1)。單斜晶系,礦石常呈片狀,纖維以及緻密塊狀。珍珠光澤或油脂光澤,硬度為1,密度為2.7g/cm3左右,有滑感。滑石受熱時有明顯的熱效應,在120~200℃時失去吸附水,600℃時開始失去部分結構水,直至1050℃時結構水全部脫出。鑒別滑石的最好方法是進行X射線衍射分析或差熱分析,滑石在地殼岩石圈分布較廣,其成因與區域變質、熱液交代作用有關。

表3-17-1滑石的物理性質

二、礦床(石)類型及工業要求

(一)礦床類型

我國滑石礦床主要分為五大成因類型,再根據成礦地質條件進一步劃分為若干亞類,見表3-17-2。

表3-17-2滑石礦床成因類型

續表

續表

(二)礦石類型

滑石礦石除含滑石礦物外,還含有菱鐵礦、黃鐵礦、白雲石、方解石、石英、菱鎂礦、蛇紋石、綠泥石等礦物。根據這些礦物的含量,可分為碳酸鹽滑石、蛇紋石滑石、含綠泥石滑石等。按礦石構造不同,分為塊狀滑石、片狀滑石、纖維狀滑石等。目前我國開採的12個主要的滑石礦都屬於碳酸鹽類的塊滑石。

我國滑石資源豐富,但分布不均勻,主要集中在遼寧、山東、廣西,主要礦山的礦石類型及質量見表3-17-3。

表3-17-3我國主要滑石礦區礦石類型

(三)工業要求

滑石礦床評價時,通常可以採用化學組分品位分級法或滑石礦物含量加白度的品位分級法兩種,詳見表3-17-4、表3-17-5。

表3-17-4以化學組分含量為工業指標,滑石礦床品位要求及礦石工業品級劃分

表3-17-5以滑石含量為工業指標,滑石礦床品位要求及礦石工業品級劃分

三、滑石礦產資源概況

世界滑石礦產資源較豐富,主要分布在美國、巴西、法國、芬蘭、義大利、原蘇聯、加拿大、奧地利、印度等十幾個國家,除我國以外,以原蘇聯、美國滑石資源最豐富。

有工業價值的滑石礦床主要是富鎂岩石,如橄欖岩和白雲岩經熱液蝕變而成。特別是碳酸鹽岩型的滑石礦床質量好。

滑石礦石類型國外一般分為四類:塊滑石、片狀軟滑石、透閃石滑石和混合滑石。其中以片狀軟滑石用途最廣。

據美國《礦產實況與問題》(Mineral facts and Problems)1985年報道,世界滑石總儲量為3.18億t,其分布情況見表3-17-6。

我國滑石儲量、產量及出口量均居世界首位。全國已查明的礦點120多處,已勘探礦床37個,儲量近2.5億t,其中工業儲量0.9億t,遠景儲量1.6億t,已探明儲量居世界第一。全國較大的滑石礦山近20處,大多集中於遼寧、山東、江西、廣西及西北地區。西南較少且礦床規模也小。其中以遼寧海城滑石礦為規模最大、開采歷史最長的礦山。遼寧本溪、營口、桓仁,山東掖縣、平度、海陽,廣西桂林,四川冕寧以及福建政和滑石礦等亦較著名。

表3-17-6世界滑石及有關礦產的儲量和儲量基礎(單位:萬噸)

河南省滑石礦主要產於欒川縣北部至方城縣拐河鄉一帶,其中在方城縣拐河七峰山花崗岩體南北兩側25km長,8km寬的范圍內呈平行的魚群狀斷續分布多個礦體。滑石礦化帶與區域構造線走向一致,呈300°左右方向延伸、位於岩體南側者分布於寬坪組白雲質大理岩中,有擋狼寺和汪廟兩個滑石礦化帶。位於岩體北側者有分布於陶灣組白雲質大理岩中的樓溝寺、拐河、涼水泉、宋王溝等滑石礦化帶和分布於陶灣組片岩中的滾子溝滑石礦化帶。

這些礦化帶以拐河礦化最強,且較為穩定,其他礦化帶則遜於拐河。

拐河滑石礦石可分出下列三個類型:

強滑石化白雲石大理岩類型礦石,白至潔白色,鱗片狀花崗變晶結構,平行條狀或片狀構造、片理不發育。主要礦物白雲石,次為滑石(佔15%~30%),少量礦物有方解石、石英、微量礦物有榍石、綠泥石、黃鐵礦、透閃石、長石。滑石呈鱗片狀分布於白雲石和方解石細條帶間,滑石礦物化性能良好。

方解石白雲石滑石片岩及滑石白雲石大理岩類型礦石,白間黃或潔白色,花崗變晶結構,片狀構造,片理較發育。主要礦物白雲石、滑石(30%~45%),次要礦物方解石、石英,微量礦物榍石、綠泥石、蛇紋石、磷灰石、透閃石等。滑石呈鱗片狀集合體在白雲石和方解石顆粒間定向排列。方解石白雲石滑石片岩受次生作用色發黃,而滑石白雲石大理岩則無鐵染現象,一般都較純潔。

鱗片狀滑石礦,即貧礦石類型,一般黃或黃間白色,鱗片變晶結構,片狀構造,片理發育。主要礦物滑石佔60%以上,次要礦物白雲石、方解石、石英,微量礦物榍石、白鈦石等,因次生氧化富集作用,多含氧化鐵和粘土礦物,影響了滑石的白潔度。

三類礦石中,後兩種品位相對為高,但白潔度較差,第一類礦石,雖品位較低,但礦石物性良好,且易於選礦,原礦滑石含量26%,採用多段磨礦浮選,可獲滑石含量達79.24%的精礦,回收率81.53%,可用於造紙工業等。

滑石礦儲量,按貧礦滑石含量≥50%,表外礦滑石含量)30%,農業填充料滑石含量≥15%計算表內C+D級滑石礦石8.39萬t,表外C+D級礦石130.9萬t,農業填充料滑石礦石地質儲量為1771.42萬t。C+D級礦石約60%在潛水面以上。

拐河滑石礦1985年曾由縣營滑石礦開采,日產20~30t,加工成滑石粉,銷售於本省以及京、津、滬等地;1990年後在方城獨樹一帶興辦了多家滑石粉加工企業,年產滑石粉3萬~5萬t,已成為我省滑石粉加工基地。欒川北部一帶滑石礦質量較好,礦層延伸穩定,但因交通等方面原因,僅在局部地段小規模開采。

四、滑石的主要用途

滑石具有良好的耐熱、滑潤、抗酸鹼、絕緣及對油類有強烈的吸附性等優良特性。被廣泛用於造紙、化工、醫葯、軍工、陶瓷、油漆、橡膠等工業部門。其主要用途列於表3-17-7。

表3-17-7滑石的主要用途

五、滑石產品質量標准

我國對滑石及滑石產品還未制定出國家標准。根據不同用途對滑石及滑石產品技術要求不同。國家建材局分別制定了工業原料滑石技術要求,造紙用滑石粉技術要求,陶瓷用滑石粉技術要求、電纜、橡膠、塑料用滑石粉技術要求,紡織級滑石粉技術要求,油氈級滑石粉技術要求,醫葯、化妝、食品用滑石粉產品質量和塗料用滑石粉技術要求,分別列於表3-17-8至表3-17-16等。

表3-17-8工業原料滑石技術要求(JC160—82)

產品代號:GL-特示工業原料特級滑石塊;GL-1示工業原料一級滑石塊;GL-2示工業原料二級滑石塊;GL-3示工業原料三級滑石塊;GL-4示工業原料四級滑石塊。

表3-17-9造紙用滑石粉技術要求(JC161—82)

註:產品代號中ZZ示造紙級滑石粉。

表3-17-10陶瓷用滑石粉技術要求(JC294—82)

註:產品代號TC示陶瓷級滑石粉。

表3-17-11電纜、橡膠、塑料用滑石粉技術要求(JC295—82)

註:白度可由供需雙方商定。產品代號DL示電纜級滑石粉。

表3-17-12紡織級滑石粉技術要求(JC296—82)

註:產品代號FZ示紡織級滑石粉。

表3-17-13油氈級滑石粉技術要求(JC297—82)

註:產品代號YZ示油氈級滑石粉。

表3-17-14醫葯、化妝、食品用滑石粉產品質量(JC298—82)

註:如需測定As、Cd、Hg、Pb、P等元素,由供需雙方協商進行檢查。產品代號:YY—醫葯用滑石粉。

表3-17-15塗料用滑石粉技術要求(JC299—82)

註:產品代號:TL一塗料級滑石粉。

表3-17-16色漆用填料的成分和性能[ISO3262—1975(E)]

填料的顏色不允許比正常試件黑或暗。

採用國際標准測定篩餘量要求相當多的經驗,通過不同方法獲得的結果不應用來相比較。

粒度分布測定法是根據斯多克定律。斯多克定律應用於球形粉粒。填料粉料不是絕對的球形,由於不同填料有不同的粒形,故不同填料在粒度上不可相比較。

2μm極限值僅僅是給予控制。

六、滑石產品深加工

我國滑石選礦普遍採用手選、干磨空氣分級,而國外的滑石選礦已由單純的磨粉作業向專門的、系列化的精選工藝過渡,目的在於提高產品質量,為用戶提供品種繁多的產品。

國外新型的滑石選礦廠工藝過程包括:光電選、泡沫浮選、漂白、干、濕磁選、水力旋流器分選、擦洗沉澱濃縮、離心分級、噴霧乾燥、微粉工藝及特定工藝(如滑石分層、滅菌工藝等)。

各國根據礦石類型、用戶要求、綜合回收等因素,選擇不同的選別方法,歸納於表3-17-17。

除磨粉作業外,一般選礦廠對低品位礦石採用浮選工藝進行選別,同時綜合回收有益的伴生礦物。

表3-17-17滑石主要選礦方法

⑸ 俄羅斯奧涅施斯克礦床

1.礦床位置及研究小史

該礦床位於俄羅斯西北邊緣彼得拉扎沃斯克市北東方位,行政隸屬於卡累利自治共和國南部奧涅施斯克湖西北沿岸。離同芬蘭交界的國境線約25km。大地構造位置按傳統地質學歸屬為波羅的地盾東南部,依地窪學說歸為波羅的地窪區奧涅施斯克地穹系。

該礦區早在18世紀已引起俄國學者重視,當時此礦區古元古代湖相沉積之含碳板岩內發現星散狀金、銀、鈷、銅礦化和鐵礦化。由於區域內冰川沉積強烈發育,覆蓋著基岩露頭,影響著對已發現礦化的研究。只在70年代末80年代初有目的地開展航空和地面地質-地球物理探礦和研究工作,並在奧涅施斯克坳陷內發現了奧涅施斯克礦床的柯斯瑪塞爾礦段和帕德瑪礦段等。這種研究和發現,揭示了世界礦床中新類型的鈾-貴金屬-釩礦床的特有意義,因而具有重要的理論價值和實際應用意義。

圖6-12格拉喬夫礦床鈾成礦演化圖

1.石英砂岩;2.粉砂岩;3.泥岩;4.淺色花崗岩;5.鈉交代岩;6.鈾礦體;7.斷裂構造Ⅰ—新元古代前地槽階段鈾的原始富集作用;Ⅱ—早古生代地槽階段花崗岩侵入體鈾的富集作用;Ⅲ—晚古生代地窪階段鈉交代岩中鈾預富集作用;Ⅳ晚古生代地窪階段鈉交代岩中工業鈾礦化富集作用

T.B畢利賓納、E.K.麥爾尼柯夫和A.B.薩威茨基詳細研究本礦床,並在1991年末首次公開發表關於該礦床的地質礦化特徵的論文,從而引起了世界地質界的重視。對該礦床成因有熱液、淋積和復成因3種觀點。對該礦床的歸類,T.B.畢利賓納列為不整合面型,認為與加拿大、澳大利亞不整面型鈾礦床相似,我們依含礦主岩岩性,列為交代岩類的鈉長岩亞類中。

2.礦床地質特徵及其多因復成依據

1)礦區地層及含礦主岩

礦區及區域內最老地層是太古宇的薩阿米雜岩和洛彼雜岩,它們組成礦區的結晶基底。其上為不整合地覆蓋古元古代卡累利期富碳的火山沉積岩,岩性為富碳凝灰岩、凝灰質粉砂岩和粉砂質板岩。可分為雅圖利群、留吉柯夫群、卡列威群及文斯群。再上是里菲期沉積岩,不整合地覆蓋在先成地層之上。這些地層的總特徵是:①卡累利期形成的火山-沉積岩極為發育;②岩性上富含碳質,局部為留吉柯夫群碳質鉀質和鈉質變泥岩和層凝灰岩。據Л.И.加爾多畢娜計算,岩石中碳的總量達250萬億噸;③多次且廣泛發育著玄武岩,其次為輝石橄欖岩-玄武岩類的火山岩,以及超基性的侵入岩等。

鈾礦化定位於古元古代圖洛莫塞爾組和外奧涅施斯克組的岩性接觸界面內,相應的岩層為粉砂岩及含碳板岩與下伏的白雲岩交界的岩性界面。這種岩性界面對成礦極為有利,是處於兩種物理機械性能和地球化學性質截然不同的岩性界面內,構成有利成礦的構造-岩性-地球化學障。鈾礦體分布受此岩性不同的構造縫合線及附近的粉砂岩、板岩、白雲岩和變玄武岩的構造破碎岩帶的制約(圖6-13)。

在卡累利期形成的火山-沉積岩內,有些地層組的岩性層內,富含綜合礦石的礦質元素,表明在岩石的沉積成岩階段,已經形成初始富集。例如在凝灰岩、化學沉積岩和陸源沉積岩內,礦質元素的含量超出平均克拉克值的2~3倍。古元古代卡累利期康多帕施組的凝灰質沉積岩內,較穩定的富含V、Cr、Ag、Nb、U、Mo、Ba;在蘇依薩爾組的凝灰岩和火山岩內富含Cr、V、Ti、Ni、Pt;在外奧涅施斯克組的碳酸鹽岩內,富含B、Ba、Mn、V、Cu、Zn、Li;在楊戈塞爾組的陸源沉積岩內,富含U、Th、Cu、Au、Zn;在基性岩岩床內富含Ti、V、Cr、Ni、Pd,上述這些地層富含多種礦質元素,元素組合的地球化學特徵與礦石元素組合極為相似,故有理由地認為上述地層為礦質元素初始富集的礦源層。

含礦主岩是鎂質鹼性碳酸鹽交代岩帶,按交代岩的岩性成分從邊緣至中心分為4個帶:①鈉長岩和(或)鈉閃石-金雲母-鈉長岩的交代岩;②白雲石-鉻多硅白雲母-釩雲母的交代岩;③釩雲母-鉻多硅白雲母的雲母岩;④釩雲母-鉻多硅白雲母的雲母岩+硒化物-硫化物的碳酸鹽-石英熱液脈體。後兩種交代岩是主要的含礦主岩。

2)構造形態及成礦構造

礦區斷塊構造發育,各斷塊之間由穿透斷裂和區域性斷裂相間隔。穿透斷裂集中在太古宙基底的構造內發育。在礦區北部有庫姆辛-帕維涅茨斷裂,在西部有哈烏塔瓦爾和吉爾瓦斯斷裂,在南部有楊尼西雅爾溫斷裂,東部有普多施山斷裂。這些斷裂的延深,據3.B.依薩尼帕和Г.Х.奧斯丹寧的地震研究資料約為30~50km。沿上述斷裂發生的斷塊運動,形成斷褶構造及隨後的原始構造-熱液活化作用。構造破碎和變質作用的時間,依最年輕的留吉柯夫群及鐵鎂質岩漿岩推算為22~21億年前。所有上述作用的積頂點,成為含礦斷褶構造變形帶的基礎,並在19~17億年前伴隨有原始活化作用。綜合的鈾-貴金屬-釩礦化與成岩作用結束時間的間隔,依已有同位素地質年代資料推測不少於3~2億年。

圖6-13奧涅施斯克礦床區域地質略圖

(據T.B.畢利賓納等,1991)

1.斷褶構造帶:a.已確認的,b.推測的,c.湖區下的;2.斷褶構造帶在太古宙岩石內延伸的破碎帶、糜棱岩帶和片理化帶:a.已定的,b.推測的,3.斷褶構造帶的糜棱岩帶、變余糜棱岩帶以及它們在太古宙岩石內的延伸;4.主要的轉換斷裂及斷塊斷裂:a.已定的,b.湖區推測的,5.斷裂構造產狀;6.里菲(文德)期沉積的侵蝕殘積;7~13.由古元古界的卡累利雜岩中火山沉積岩組成的褶皺構造:7.文斯群;8.卡列威群;9.蘇依薩爾組;10.外奧涅施斯克組;9+10.留吉柯夫群;11+12.雅圖利群;11.圖洛莫塞爾組;12.楊戈塞爾組及能山組;13.薩里奧爾群;14.已確認的構造不整合面;15.太古宙上殼層岩石及花崗岩類:a.羅皮雜岩和薩阿米雜岩,b.新太古界斜長微斜花崗岩和微斜花崗岩;16.礦床:a.石墨.b.綜合礦床:Ⅰ.中帕德瑪礦段,Ⅱ.查列夫斯克礦段,Ⅲ.科斯瑪湖礦段;斷褶帶號及名稱:①庫扎蘭多夫帶,②丹姆比茨帶,③努里茨帶,④斯維亞圖欣-柯斯瑪塞爾帶,⑤匹格瑪塞爾-烏寧茨帶,⑥烏寧茨帶,⑦里施瑪塞爾克德拉塞爾帶,⑧齊夫德帶,⑨杉達里帶,⑩皮亞洛克帶,(11)穆諾塞爾康喬塞爾帶

奧涅施斯克坳陷的基本構造是短軸褶皺構造和相對平緩產出的古元古界及走向為NW325°~3400的陡傾斷裂制約的斷褶帶的構造組合。現已劃分出11個斷褶構造帶:即庫扎蘭多夫帶、丹姆比茨帶、斯維亞圖欣-柯斯瑪塞爾帶、烏寧茨帶、里施瑪塞爾-克德拉塞爾帶、丹姆比茨帶、努里茨帶、齊夫德帶、杉達里帶和皮亞洛克帶等等(圖6-13)。所有斷褶帶劃分及填圖,均依重力物探和地震資料確定的。

含礦的斷褶構造帶,由幾個窄長的北西向線型延伸很長的背斜構造組成。背斜核部是古元古界圖洛莫塞爾組的白雲岩和泥質碳酸鹽岩,兩翼為古元古界外奧涅施斯克組的碳質板岩和粉砂岩組成。褶皺構造有等斜狀、梳狀和扇狀形態,在強烈褶皺地段變為不諧和褶皺。斷褶帶以陡傾斷裂為界,且以北東向斷裂為主,有斷裂破碎岩帶和構造糜棱岩帶為標志。在斷褶帶內的褶皺構造中,有斷續的構造縫合線分布和破碎岩帶、構造破碎岩透鏡體及角礫岩帶,有時出現構造糜棱岩帶。它們組合成不均勻的平移斷層、逆沖斷層和逆掩斷層性質的斷裂構造網。斷裂構造與斷褶帶的關系,有切層的也有順層的兩種關系。順層斷裂的滲透性最好,它們在平面和剖面圖上為等斜狀、樹枝狀和雁列狀形態產出,並有角礫岩和構造破碎岩的縫合線為標志。這些斷裂構造帶控制著鎂質鹼性碳酸鹽交代岩帶和礦體的定位,礦體主要在非緻密的構造破碎岩及角礫岩發育地段分布。切層斷裂、逆沖斷裂和平移斷裂明顯可見,並構成含礦的斷褶構造帶格架。

鈾-貴金屬-釩礦體的定位,受圖洛莫塞爾組和外奧涅施斯克組間的界面構造控制(圖6-14),還受背斜陡傾翼內的粉砂岩、板岩、白雲岩和變玄武岩中的構造破碎岩及構造縫合線的制約,以及受伴有緩傾斜的逆掩斷層的背斜翼部制約。最有利的成礦構造是緩傾的糜棱岩帶和伴有陡傾構造破碎帶和礦前交代岩帶的片理化岩帶。部分礦體賦存於與粉砂岩及板岩相接觸的白雲岩或變玄武岩的構造裂隙中。

3)礦區岩漿岩

礦區內未見侵入岩漿岩基出露。在區域內有新太古界斜長微斜花崗岩和微斜花崗岩及花崗雜岩出露於東、西和北部。未見其鈾含量數值的公開發表。太古宇花崗岩已強烈破碎,並經受了石英-赤鐵礦化和綠泥石-水雲母化等蝕變作用。

礦區內火山岩發育,以古元古代卡累利期的層凝灰岩為主,歸屬為留吉柯夫群的層位。此外還有大范圍分布的玄武岩類火山岩,以及部分的輝石橄欖岩-玄武岩類火山岩和超鐵鎂質侵入岩席等。這些基性和超基性火山岩對含有礦質元素的地層起著加熱和熱源作用,使礦質元素進入成礦溶液成礦。

4)礦體形態及近礦圍岩蝕變

礦體呈雪茄煙狀、串珠狀或帶狀形態產出,有的在斷面內呈楔狀形態(圖6-15)。礦體埋深為150~180m,厚度達40m,延長達2.5km。

鈾-貴金屬-釩礦體集中在復雜構造的鎂質鹼性碳酸鹽交代岩帶中心部位,並受斷褶構造的制約。成礦作用與近礦圍岩交代作用的演化息息相關,依其演化進程劃分為下列4個階段:①褶皺變質-交代的鎂質鹼交代階段,形成鈉閃石-金雲母-鈉長石交代岩和鈉長岩,以形成鎂質鈉閃石-石棉、滑石和滑石岩為終結,形成溫度在400~300℃之間,形成時間依鎂質鈉閃石-石棉和霓石的鉀-氬法測定年齡約在1800~1780Ma前;②褶皺後熱液交代的鎂質鹼性碳酸鹽階段,以形成白雲石-鉻多硅白雲母-釩雲母的,鉻多硅白雲母-釩雲母的,含雲母-鈉長石-白雲石的和其他一些交代岩為特徵,在此階段形成釩鈾礦化。交代岩形成溫度為300~200℃,形成時間依晶質鈾礦和瀝青鈾礦的鈾-鉛同位素測定為1760Ma±30Ma,按鉻多硅白雲母鉀-氬法測定年齡為1770Ma±50Ma;③褶皺後熱液交代的鹼性-碳酸鹽-石英階段,以廣泛發育著碳酸鹽-石英-硒化物-硫化物的網狀脈為特徵。這里集中形成了貴金屬礦化,以及自然金、自然銀、鈀、鉑、鉍及其他等礦物。形成溫度為150~120℃,形成時間依瀝青鈾礦鈾-鉛同位素測定為1740Ma;④礦後熱液交代階段,形成各種成分的硫化物-赤鐵礦-石英-碳酸鹽脈、硫化物-碳酸鹽-石英脈、長石-綠泥石-石英-雲母脈、石英-重晶石脈等。它們的形成溫度為150~100C,形成時間依白雲母鉀-氬法測定年齡為1540Ma,和方鉛礦鉛-鉛法測定為600Ma。以上所劃分的交代作用和成礦作用階段,與構造活化作用合拍,所有的貴金屬礦化脈均賦存於碳酸鹽-雲母交代岩與雲母交代岩體之間的界面內。

圖6-14礦床塊段略圖

(據A.B.布拉溫、T.B.畢利賓納等,1991)

A.柯斯瑪塞爾地段;B.帕德明地段;1.輝長-粗玄岩,輝長輝綠岩,少量輝綠岩;2.碳酸鹽-雲母片岩,雲母-碳酸鹽片岩,雜色片岩;3.含石墨的粉砂質泥岩;4.粉砂岩夾粉砂狀白雲岩薄層;5.硅藻土狀和海藻狀白雲岩,塊狀和角礫狀白雲岩;6.主要斷裂;7.礦體(斷面):a.在圖6-14中的,b.在圖6-17中的;8.鑽孔;9.礦床特徵性斷面的塊段邊界(①柯斯瑪塞爾地段,②帕德明地段)

圖6-15帕德瑪礦段示意性地質剖面

(據T.B.畢利賓納等,1991)

1.海威漂礫砂沉積;2~4.外奧涅施斯克組下段岩層:2.雜色碳酸鹽雲母板岩;3.含石墨的粉砂質泥岩和碳酸鹽雲母長石的粉砂岩夾粉砂質白雲岩;5.圖洛莫塞爾組硅藻狀和海藻狀白雲岩,局部角礫狀和洞穴狀白雲岩;6.糜棱岩和微褶皺岩的縫合線;7.角礫岩和多次破碎的破碎岩;8~10.近礦的和礦化的交代岩:8.鉻多硅白雲母-釩雲母的雲母片岩和石英-碳酸鹽-硫化物-硒化物和混合熱液岩;9.(鈉長石)碳酸鹽釩雲母鉻多硅白雲母的交代岩;10.鈉長岩(鈉閃石)金雲母鈉長石的和石英-鈉長石交代岩;11.不同成分的沉積岩層界線;12.不同成分的交代岩發育的界線;13.鑽孔

5)礦石物質成分

鈾-貴金屬-釩礦石為綜合性礦石,其物質成分十分復雜,具有許多礦物和多種元素組合的特徵(圖6-16)。首先是釩,賦存於雲母岩中,以釩雲母和金雲母,以及赤鐵礦和其他一系列礦物產出。其次是鈾,以瀝青鈾礦和鈾石及少量晶質鈾礦形式產出為主。再就是貴金屬元素金、銀、鈀和鉑,分布於鉛、鉍和銅的硫化物、硒硫化物、硫化物-硒化物和硒化物內,此外,還有自然金、銀、鈀、鉍和銅等礦物。在礦體邊緣有輝鉬礦、黃銅礦和閃鋅礦,可作銅、鉬和鋅礦石利用。礦石的礦物組成超過80種金屬礦物。帕德瑪礦段礦物組合分布規律見圖6-17。

礦石的化學成分顯然是復雜的,除上涉及V、U、Au、Pd、Pt、Cu、Mo、Zn、Pb和Bi作為常量元素外,還有不定量的Cr、Ni、Co、Hg、Sn、Re及另外10種有益元素。由於該礦床的多礦物組分和多種元素組合的綜合礦石在儲量為超大型礦床規模,在俄羅斯或其他國家均屬首例發現。

該礦床綜合礦石成分的獨特性,同礦床的鹼性閃石——石棉、滑石和滑石岩礦床的斷裂構造交結有關,它們都分布在統一的鈾-貴金屬-釩的斷褶成礦構造帶內。可以認為,鹼性閃石-石棉的和滑石礦化,也分布於圖洛瑪塞爾組強烈角礫岩化的泥岩、粉砂岩和白雲岩內,而礦床的礦化賦存於更上層位的圖洛瑪塞爾組與外奧涅施斯克組的地層界面內。

在原生內生的綜合礦石上部,均經受了古風化的表生破壞作用,表現在形成石英-雲母的和赤鐵礦-高嶺石-綠泥石的風化殼。這些表生礦化疊加在先成原生礦石之上,而且不能明顯的劃分出來。在柯斯瑪塞爾礦段發育的鉻-釩雲母岩內形成的風化殼中,E.B.魯曼采娃(1984)劃分出下列帶,自上而下為氧化帶、氧化-還原帶和還原帶。氧化帶內有高嶺石、綠泥石、蒙脫石及水雲母、赤鐵礦、鉀釩鈾礦、釩鈣鈾礦等。在氧化-還原過渡帶內,發育有輝銅礦、赤銅礦、自然銅、金、銀、細分散狀瀝青鈾礦等。在還原帶內是黃鐵礦、黃銅礦等。風化殼延續時間為300~200Ma。應強調指出,風化殼沿斷褶構造帶發育,具有線性延伸特點,並與含礦交代岩有關,使其重結晶和產生次生富集現象。綜合礦石明顯在氧化-還原帶地球化學障內富集,或在強烈赤鐵礦化帶與硫化物帶岩石之間的界面內富集。

內生礦化的礦物組合及外生礦化的礦物組合,在礦體剖面的結構上各具自己不同位置。礦體的基本體積是碳酸鹽-釩雲母-鉻多硅白雲母的交代岩,也是釩和鈾的儲量主體部分。脈狀和角礫狀的貴金屬礦石,集中分布於交代岩體的中心軸面部位,以石英-碳酸鹽-硒化物-硫化物脈和網脈產出,並富含鉑族元素、金、銀、銅和鉬為特徵。這些元素在氧化-還原帶內達到最大富集,並位於脈狀和網脈礦化之上部。

圖6-16奧涅施斯克礦床礦物形成順序略圖

線的粗細大致反映礦物的分布量

圖6-17帕德瑪礦段74號中段礦物組合分布圖

(據Леденева H.B;Пакуавнис Г.B.)

1.原始含石墨的淺色粉砂岩夾白雲岩薄層;2.石英-長石質粉砂岩;3.下部紅色白雲岩;4.大的順層斷裂;5.伴有線性細脈帶的大脈;6.礦後斷裂;7.雲母岩,表示含釩雲母的富集等值線,用%表示:a=0~60,b>60;8.氧化釩礦物(黑釩鐵礦、黑鈦釩礦、黑斜釩礦及其他礦物);9.鈾鈦礦化(鈦鈾礦、V-Fe-Ti礦物);10.晶質鈾礦瀝青鈾礦組合(含鈾石);11.鈾石分布區;12.含貴金屬(Au、Ag、Pd)的硒化物組合;13.硫化物礦物(黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦)

3.礦床形成條件

成礦物質來源,據含礦圍岩和礦石的化學成分分析對比,認為主要來自含礦地層本身。鈾源來自富含碳質的康多帕施組的凝灰質沉積岩、外奧涅施斯克組的粉砂岩和板岩及楊戈塞爾組的陸源沉積岩等3個地層組的不同岩性層。釩和貴金屬元素來自康多帕施組、蘇依薩爾組、外奧涅施斯克組、圖洛莫塞爾組和楊戈塞爾組等5個地層組的岩層。這些礦源層中鈾、釩、貴金屬Au、Ag、Pt、Pd等,及有色金屬元素Cu、Zn、Mo、Cr、Ti等的質量分數,高出地殼克拉克值的2~3倍以上。此外,還可能有深部幔源的熱液鈾、釩和貴金屬來源和新太古代花崗岩提供部分改造成礦物質來源。成礦物質來源與地窪階段的長期多次構造岩漿活化作用有密切聯系。

成礦作用的動力源和熱源,密切地與古元古代的地窪階段構造-岩漿活化作用有關。含礦的交代岩的成礦作用和交代岩的演化階段,均與構造活化期次合拍,詳細情況在下節的成礦演化中論述。

成礦的富集空間條件,是不同方向的斷褶構造帶的結點與古元代代圖洛莫塞爾組同外奧涅施斯克組之間的隱伏不整合面的組合,為礦床定位的場所。礦體和富礦段的定位,還與岩性層(粉砂岩、石墨片岩、白雲岩、變玄武岩)的物理性質(多孔性、可塑性)及不均質性的岩層間的界面構造有關。

4.成礦作用的演化

鈾-貴金屬-釩礦床成礦作用的演化,與礦床所在區域的大地構造演化息息相關。從前述區域揭露的地層看出,有明顯的3大構造層的剖面結構:底部為新太古代結晶基底,由薩阿米依雜岩和洛彼依雜岩組成,屬地槽構造層,其形成年齡為2500~2400Ma以前。中部為古元古代卡累利期火山-沉積岩,包括有雅圖利群、留吉柯夫群、卡列威群和文斯群等地層,屬地窪階段激烈期構造層,形成時間為2000~1900Ma以前。上部為新元古代里菲期沉積岩,屬地窪余動期構造層,其形成時間為650~570Ma以前。各大構造層之間有明顯的地層構造不整合面相間隔,上述2500~2400Ma、2000~1900Ma和650~570Ma均相應為地層構造不整合面時間。雅圖利群前的不整合面,表現為古風化殼存在,太古宙花崗岩強烈碎解,並經受了石英-赤鐵礦化和綠泥石-水雲母的蝕變作用。在文斯群沉積前的不整合面(2000~1900Ma前)也有明顯的風化殼,但只有局部地方存在,表現為先前的陸源沉積和碳酸鹽岩層的赤鐵礦化和水雲母化作用發育。文德群前的風化殼為650~570Ma,廣泛發育著高嶺石-水雲母化,故不同於先前的其他不整合面。此外,在雅圖利群與留吉柯夫群之間,還有風化殼存在,表現為石英-雲母的和石英-綠泥石-雲母板岩、石英-赤鐵礦白雲岩的透鏡狀夾層,以及有強烈赤鐵礦化和綠泥石化蝕變的輝綠岩(稱之為紅色赤鐵礦化的輝綠岩)。在文斯群前也有局部的風化殼分布,但基底部的陸源沉積岩和碳酸鹽岩赤鐵礦化和水雲母化強烈發育。

T.B.畢利賓納等(1991)認為,卡累利期及其以後地層均為後克拉通構造層,雅圖利群和留吉柯夫群為原地台層,卡列威群和文斯群為准地台層,里菲期沉積為地台層。文斯群和里菲期的火山-沉積岩,由於強烈經受風化剝蝕作用,只在區域的西北部尚有保存,里菲期的岩層在東部區域尚存殘存。我們從後克拉通的卡累利期的火山-構造活化作用強烈廣泛發育,以及形成產狀平緩的短軸褶皺的斷褶構造帶網狀分布,認為礦區及其區域在古元古代2500~2400Ma前開始,已產生地窪階段的構造-岩漿活化作用,即已從地槽階段轉化為地窪階段。文斯群和里菲期岩層強烈被剝蝕,殘留無幾,表明地殼在元古宙末前一直以隆起上升為主,地窪階段一直延續至今。

鈾成礦作用經歷了長期和復雜的成礦演化過程,有古元古代卡累利期地窪階段早期沉積-成岩的原始鈾-貴金屬-釩礦化的富集(2200~2100Ma前),地窪階段構造-岩漿活化期熱液再造成礦的工業富集和地窪階段多次淋積疊加改造成礦的富集。因而礦床形成具有明顯的內生和外生多次成礦疊加的多因復成礦床特點。主要成礦時代為1800~1700Ma,是在文斯群前的不整合面(2000~1900Ma)之後,即在主含礦層位的留吉柯夫群形成之後多次構造-岩漿活化作用引起的多次熱液再造成礦作用所成,其後又有多次與構造-地層不整合有關的古風化殼作用導致的多次淋積改造疊加成礦作用(1400~1300Ma,650~570Ma,240~220Ma)復合而成的富礦化(表6-5)。

表6-5奧涅施斯克礦區地殼演化、大地構造演化與成礦演化

地窪階段早期(卡累利期2200~2100Ma)沉積-成岩階段鈾-貴金屬-釩的原始富集。前已述及,表現在含礦層位的成礦元素含量,均在地殼平均克拉克值的2~3倍以上。在康多帕施組的凝灰質沉積岩內,富含V、Cr、Ag、Nb、U、Mo、Ba等元素;在蘇依薩爾組的凝灰岩和火山岩中,富含Cr、V、Ti、Ni、Pt;在外奧涅施斯克組的粉砂質板岩中,富含V、Cu、Zn、Mo、U、Ag、Pd;圖洛莫塞爾組的碳酸鹽岩中,富含B、Ba、Mn、V、Cu、Zn、Li;楊戈塞爾組的陸源沉積岩中,富含U、Th、Cu、Au、Zn;而在該組的基性岩床中,富含Ti、V、Cr、Ni、Pd等。可以看出,含礦層位的多種礦質元素的富集,與綜合礦石的礦質元素成分極為近似,充分說明礦床的成礦作用早在早元古代卡累利期岩層的沉積-成岩階段,已有初步的成礦富集作用。

礦質元素在沉積-成岩期的初步富集之後,經受了多次的熱液再造和改造成礦疊加富集作用,其中主要有兩期(1800~1780Ma、1760~1730Ma)熱液成礦作用。它們的形成與地窪階段大范圍出現卡累利期後的基性岩漿作用和深部幔源流體有關,並形成一些高溫的礦物組合,礦化分布明顯受線性斷褶構造帶制約。礦石中含鈰和鐿,輕稀土元素和鐿含量高達1000g/t,而重稀土元素鈰含量低,只有6~10g/t。碳酸鹽-石英-硫化物-硒化物脈內的方解石氧同位素組成δ18O=15.9‰~18.3‰,接近於熱液碳酸岩成分。礦質元素在富含CH、F、CO2的還原流體作用下產生遷移和沉澱,內生礦化形成溫度在400~120℃區間,而礦後熱液活動在低於150℃環境。

在多次熱液成礦作用之後,又有多期次的淋積成礦作用改造和疊加,在氧化-還原過渡帶內形成一些富礦的礦化。在礦區地殼演化中經歷了多次風化殼作用,形成多個地層構造不整合面,古地表水長期下滲至深處,在粉砂質板岩與碳酸鹽岩的不同岩性的界面上和不整合面處,廣泛發育著鈉的帶進帶出現象及赤鐵礦化普遍發育。礦質元素多在赤鐵礦化近於消失處的氧化-還原過渡帶和碳酸鹽-雲母交代岩和雲母岩的還原帶內分布和富集。淋積成礦作用主要發生在1400~1300Ma的里菲期前,650~570Ma的文德期前和240~220Ma的中生代前的各個構造活化期,因富含氧的和礦質元素的地下水淋積作用,在含碳岩層內和輝綠岩席內,形成礦質元素的次生富集帶。

⑹ 滑石粉一般哪裡盛產

目前,全球滑石的遠景儲量在20億噸以上,其中已探明儲量約8.13億噸,分布在40餘個國家,范圍較廣。儲量較大的有:俄羅斯、中國、美國、法國和芬蘭。

滑石是中國優勢礦產之一,素以資源豐富、品質優良而著稱於世。據1992年統計,全國38個礦區保有儲量2.5億噸,探明儲量和保有儲量均居世界第2位。

中國滑石礦床廣布15省自治區,但相對集中分布在遼寧、山東、廣西、江西、青海五省(區),儲量之和佔全國資源總量95%。

⑺ 滑石礦床地質

一、滑石成礦地質條件

( 一) 滑石形成的物理化學條件

滑石是典型的熱液礦物,是在中—高溫條件下形成的,據B.亞恩傑爾等合成滑石的實例證明,滑石是在相當大的壓力和溫度區間形成的(溫度250~775℃;壓力120×105Pa~1000×105Pa)。據包裹體測溫資料,滑石形成的溫度大多在200~300℃。滑石的形成溫度與成因類型關系密切,C.A.科連巴烏姆通過計算資料,認為與鎂質碳酸鹽岩有關的滑石形成溫度,比蛻變超基性岩的溫度間隔還要大。J.Wicks(1985年)對加拿大魁北克超基性岩退變質作用指出,滑石相的穩定范圍在500℃以上。而在500℃以下,隨著溫度的下降,水的加入,滑石相不穩定,轉變為葉蛇紋石。卡斯特等對加拿大沉積硫化物礦床的滑石相研究指出,在海底火山口附近,近300℃的海水可以形成滑石和海泡石。李馭亞(1986)在總結我國富鎂質碳酸鹽岩類區域變質熱液交代型滑石礦床時指出,這類礦床的成礦作用,要求變質熱液具較高的pH值(9以上)和較高的溫度(300℃左右)。在這種條件下,才能為成礦作用提供大量的熱水和SiO2,並測得礦物液相包裹體H2O的δ18O值為+13.54‰~+18.31‰,顯然,這類礦床成礦熱液來源於區域變質熱水。

資料表明,滑石在鹼性條件下生長最好。鹼性介質條件,不僅SiO2溶解度大,而且使溶解的MgO形成Mg(OH)2膠體,增大熱液中MgO的活動能力,有利滑石的形成。因此,形成滑石的物化條件是:①溫度為中高溫,主要為200~500℃。②壓力為(n~100)×106Pa的較寬范圍內。③介質條件主要為鹼性介質。

(二)滑石形成的物質條件

滑石是鎂硅酸鹽礦物,MgO和SiO2的供給是滑石形成的物質基礎。實際資料表明,滑石的成礦物質是多源的,表現為成礦母岩和成礦熱液的多源性。成礦熱液包括岩漿期後熱液、變質熱液和地下水熱液。他們除了提供大量的SiO2外,還帶來部分MgO。一個滑石礦床的形成往往經歷了多期多種來源的混合熱液作用。富含鎂質的岩石、超基性岩和鎂質碳酸鹽岩 ( 白雲岩、白雲質灰岩、菱鎂礦) ,是形成滑石最有利的圍岩,世界上絕大多數滑石礦床與鎂質碳酸鹽岩有關。

( 三) 滑石形成的構造條件

構造對於滑石的形成極為重要,許多大型滑石礦床產於斷裂構造帶中間及斷裂的兩側。各種規模的斷裂構造,提供了成礦的各種熱液和其相關的成礦物質的通道,與大斷裂相伴生的次級斷裂和各種派生的小裂隙、節理、層間破碎帶以及褶皺構造、接觸帶構造,常是礦體的儲存構造。同時,圍岩的裂隙可以補償滑石形成時產生體積膨脹所需要的空間。此外,對於富鎂質碳酸鹽岩類區域變質熱液交代型滑石礦床,向斜構造是重要的構造控制條件。在此條件下,如含礦層之下有隔水層做底板,便為成礦熱液的匯集、儲積和封存創造了良好的條件,像一個封存的地下水的熱水庫,為成礦作用提供了豐富的熱液( 李馭亞,1986) 。

二、滑石礦床主要成因類型及礦床地質特徵

我國滑石礦床成因類型比較復雜,具體分類尚不統一,但大致概括為熱液交代型、區域變質型和沉積成岩改造型三大類。

( 一) 熱液交代型滑石礦床

按成礦原岩分為兩種亞類。

1. 鎂質碳酸鹽岩蝕變交代型滑石礦床

本類滑石礦床產在白雲岩和菱鎂岩中,附近常有岩漿岩侵入體。礦體形狀多為不規則的似層狀、脈狀、透鏡狀、囊狀和蠕蟲狀。礦體成群出現,成帶分布,延長可達數千米,但每一個礦體長度一般只有幾十米,大的也不過只有幾百米。礦石類型為碳酸鹽型滑石礦石,主要有塊滑石、片狀滑石和染狀滑石。共生礦物為滑石、白雲石、菱鎂礦、方解石、透閃石、頑火輝石、透輝石、陽起石、蛇紋石、黃鐵礦、磁鐵礦等。本類礦床規模巨大,礦石質量很純,是滑石礦床的主要工業類型。美國的凡爾蒙脫、我國遼寧海城、廣西龍勝是最著名的產地。

礦床實例: 遼寧海城滑石礦床

礦區位於遼東隆起區。出露地層是元古宇下遼河群一套變質的結晶片岩、千枚岩、片麻岩、白雲石大理岩和菱鎂岩等,地層走向北東東。礦區北部廣泛分布著基性雜岩和似文象花崗岩以及晚期的輝綠岩、煌斑岩、偉晶岩、花崗斑岩和石英斑岩。礦區內為一大的單斜岩層,構造形態簡單,局部地方地層有扭轉、擺動、和水平牽引褶曲現象。斷層發育,節理叢生,大都呈南北方向分布。

滑石礦床產於菱鎂岩及白雲石大理岩層中,為熱液沿著岩層層面裂隙或斷裂交代而成。礦體呈大小不等的扁豆體、透鏡體,成群出現 ( 圖 7-4) 。礦體與圍岩的產狀基本一致,但界線不清,需要進行取樣,並根據化學分析結果按工業品位圈定礦體。礦體最大延長 500m,平均厚度 35m,最大延深可達 400m。礦體內部常常包含有滑石化菱鎂岩、菱鎂岩、白雲石大理岩等夾石呈小扁豆狀殘留體。此外,還有形狀極不規則的輝綠岩脈貫入體,造成礦體形態十分復雜。

圖7-4 遼寧海城滑石礦床橫剖面略圖(據武漢建築材料工業學院非金屬礦系,1978)

礦石自然類型主要有塊滑石、片塊狀滑石、片狀滑石、染狀滑石等。礦物成分主要為滑石、共生礦物以菱鎂礦為主,並含少量的石英、白雲石、磷灰石、黃鐵礦、蛇紋石、綠泥石等。塊滑石質量最佳,滑石含量達90%以上,有害雜質含量極少。

2.超基性岩蝕變交代型滑石礦床

該類滑石礦床產生蛇紋岩和受到不同程度蛇紋石化的超基性岩如純橄欖岩、橄欖岩、輝石岩和角閃岩內,附近常有晚期的花崗岩侵入體。滑石礦體常常分布在超基性岩體和花崗岩侵入體相接觸的部位,並被後期的脈岩如花崗斑岩、長英岩和石英脈所穿插。礦體形態多樣,大小不一,常呈透鏡狀、脈狀或不規則的層狀或囊狀。由浸染狀礦石組成的礦體規模較大,可延長幾百米。塊滑石礦體一般較小,多呈脈狀,厚度在0.5~4m不等。片狀滑石多呈小脈,厚度一般在0.5m以下。礦體與圍岩界限一般分明,但也有逐漸過渡界線不清的。

礦石中與滑石共生的礦物有陽起石、透閃石、黑雲母、綠泥石、蛇紋石及石棉、電氣石、方解石、白雲石、菱鎂礦、磁鐵礦、鉻鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦及自然金等。礦石質量較高的只是一些小型脈狀礦體;而礦體較大的則為浸染狀礦石,質量不高。

該類礦床分布很廣。例如,我國新疆、俄羅斯烏拉爾和美國的佛蒙特州滑石礦,均屬此類型。

礦床實例:俄羅斯米阿斯滑石礦床

礦床位於俄羅斯烏拉爾米阿斯的西南,其中以科斯莫捷米亞諾夫滑石礦規模最大。

礦區出露的地層:西部是沉積變質岩系,主要岩性為石英絹雲母綠泥石片岩和石英岩,東部是變質的超基性岩(蛇紋岩)、滑石片岩、綠泥石片岩和石英滑石碳酸鹽岩(圖7-5)。礦區東北部的蛇紋岩中,有一條北東走向厚約40餘米的花崗斑岩脈岩侵入。

滑石礦床產於強烈片理化的蛇紋岩中。出露中部的滑石礦體和蛇紋岩的接觸處有綠泥石片岩帶,並與礦體呈逐漸過渡的關系。礦體與花崗斑岩脈岩及石英脈的關系密切,並沿著這些脈岩和蛇紋岩的接觸帶形成滑石礦帶。滑石礦體形態極不規則,有透鏡狀、脈狀或株狀等,厚度不大,一般為2~3m,但延長可達數十米,最大延深70m。礦體走向主要呈北東向,傾向南東,呈急傾斜,傾角為60°~90°。

圖7-5俄羅斯科斯莫捷米亞諾夫滑石礦地質構造略圖據武漢建築材料工業學院非金屬礦系,1978)

礦石中共生礦物主要為滑石、綠泥石,其次為磁鐵礦、菱鎂礦、白雲石及少量的磁鐵礦、菱鐵礦、磁黃鐵礦等。

礦石類型可分為三種:

1.塊滑石

顏色為綠色或灰色,其中含有綠泥石和磁鐵礦,為該礦的主要礦石類型。

2.偉晶鱗片狀滑石

主要產於蛇紋岩裂隙內呈小脈狀或束狀。顏色為蘋果綠、淺綠、淺天藍至灰色,鱗片平均大小為1.5~2cm,鱗片性脆,不具撓性。

3.高純度的塊滑石

顏色為灰白色,質量很純,無甚雜質。產於第一類塊滑石中,多呈扁豆體和囊狀體。

(二)區域變質型滑石礦床

該類型礦床系超基性岩及部分不純的白雲岩經區域變質作用形成。主要的含礦岩石有蛇紋石-滑石片岩、綠泥石-滑石片岩、滑石菱鎂片岩等。富鎂質碳酸鹽岩石主要為硅質白雲質灰岩,其特徵是富含MgO,並有一定量的SiO2。該類型礦床規模大,是滑石礦床重要的成因類型。

我國山東平度滑石礦,成礦作用與區域變質作用密切相關。主要產生在大理岩及斜長角閃片岩中,滑石常具透閃石柱狀晶形假象。滑石礦體大部分是在早期形成的區域變質岩———大理岩及斜長角閃岩的基礎上,再經過蝕變的結果。引起蝕變作用的熱液,是變質作用過程中的產物。

礦床實例:四川省某滑石礦床

礦區位於康滇台背斜小相嶺台穹內。出露地層為前震旦系登相營下段,主要是一套硅質條帶白雲岩、白雲質灰岩、白雲石大理岩等。地層傾向南東,呈一陡傾斜的單斜岩層構造,由於地層產狀擺動,約呈一「S」形彎曲。節理裂隙甚為發育。

礦區內僅見石英斑岩和輝綠岩岩脈,前者分布於礦體西側、後者直接貫入滑石礦體,局部有綠泥石化現象。滑石礦床產於白雲石大理岩中,上下可分為兩個礦體,呈脈狀或透鏡狀。上礦體大,下礦體較小,礦體與圍岩界線大多清楚,兩者產狀斜交。共生礦物主要為滑石、白雲石、方解石、石英,含少量透閃石和鐵質物。

礦床產於白雲石大理岩中,片理發育,礦體與圍岩界線清楚或不清楚,產狀斜交,系由區域變質作用形成。石英斑岩和輝綠岩岩脈侵入時,產生明顯的滑石化、硅化,並交代白雲岩使滑石更加富集,對礦床形成更為有利。

(三)沉積成岩改造型滑石礦床

該類礦床是20世紀80年代我國地質工作者發現的一種滑石礦床類型,主要分布在我國南方二疊紀地層中,成礦母岩為高鎂粘土岩或生物碎屑灰岩,在沉積成岩過程中部分被改造成滑石礦。礦體一般呈透鏡狀、豆莢狀、薄餅狀、條帶狀,沿含礦層分布,長零點幾米至幾米不等。往往成群出現,層位穩定,並基本上保持了原岩的層理構造,產狀清楚,表現出明顯的沉積特徵,礦物成分以滑石為主,含少量石英、海泡石、富鎂蒙脫石或方解石、白雲石等。滑石呈鱗片狀集合體,粒徑在0.01~0.1mm,交代生物碎屑後,仍保留其外形和內部結構,本類礦床礦區及其附近均未見岩漿活動,因此,本類礦床成因,一般認為與沉積成岩的後生改造有關。

礦床實例:四川省南桐滑石礦床

該礦床產於四川東南部的二疊系黑色灰岩中,含滑石的層位於茅口灰岩與棲霞灰岩接觸界線附近,即在茅口灰岩的底部與棲霞灰岩的最上部。滑石礦層位穩定,分布范圍較大,含礦層厚度數米到20~30m。滑石層呈層狀、似層狀或透鏡狀,厚5~40cm不等。(圖7-6)含礦層中除滑石外,還有白雲質灰岩、石英、燧石結核和生物化石。滑石層在白雲質灰岩和燧石結核的兩側,呈流線形狀、條帶狀平行岩層的走向分布。

滑石為黑色塊狀、團塊狀、鏡下為細小的鱗片狀。加熱至600~650℃時,由黑色變為灰白色,至1015℃時變為白色,同時硬度變大。礦石化學成分(wB/%)為:SiO2(59.53),MgO(31.07),CaO(1.33),Al2O3(1.25),Fe2O3(0.55),有機雜質(1.05)和H2O+(4.85)。

該礦床無論是含礦層或滑石層,均未見有任何變質或熱液蝕變現象。因此,含礦層與區域變質作用或岩漿活動無關。張如柏等(1981)認為,該區沉積岩(石灰岩)中滑石的形成,必須具備兩個條件:①熱力學條件,即溫度與壓力條件。該區茅口灰岩埋藏深度達4000~5000m,按現代二疊系鑽孔測溫結果,平均增溫率達26.6m/℃,經計算地溫可達100~130℃,接近於內生熱液的中溫—低溫礦床的成礦溫度。②物質來源:Mg、Si就地來自含礦層本身的岩石中。這樣,當雨水滲到深部時,一方面溶解了大量的Mg、Si等組分,另一方面溫度越向下越高,這種由地熱形成的含礦熱液,沿著岩石的層面、裂隙發生交代作用,在分壓力降低的情況下,形成滑石。反應式為:

非金屬礦產地質與勘查評價

圖7-6 四川省南桐滑石礦區地質圖據田煦等,1989)

由於熱液溫度不高,所以岩石中的生物化石仍保持原來的外形。這樣,該滑石礦床應屬於層控型沉積-改造礦床,或沉積-成岩作用伴生交代作用而生成的滑石礦床(李馭亞,1986)。

我國南方下二疊系茅口組下部,普遍發現有滑石或滑石海泡石粘土礦床,自川東經鄂西、鄂東、湘西、湘中至贛中均有發現,且礦化范圍逐漸擴大。含礦層岩性由微晶碎屑灰岩、骨屑微晶灰岩,相變為泥岩、泥灰岩、鈣鎂質頁岩及硅質岩。沉積環境由中等能量的開闊海台,轉為低能量的淺水海灣或局限盆地。礦床類型由滑石礦床逐漸變為滑石-海泡石粘土礦床。

三、滑石礦床分布

滑石在地殼岩石中分布較廣,主要分布在變質岩中,在沉積岩中也有分布,在我國南方二疊系下統中分布較普遍。

中國滑石礦床的成礦時代主要為前寒武紀,其中又以古元古代佔主導地位。這與當時有利於碳酸鹽沉積的環境有關,因為滑石由碳酸鹽岩受熱液作用而成,巨厚的碳酸鹽岩岩層是巨大滑石礦床形成的必要背景條件。遼、吉、魯一系列大型、巨型礦床皆屬之。其次為早古生代加里東成礦期,該期重要礦床有廣西龍勝縣雞爪、古坪、桐子山等滑石礦床,礦體呈似層狀及透鏡狀,產於白雲岩、大理岩岩層中。此外,中、晚石炭世礦床有廣東陽山縣大莨,早二疊世礦床有江西省於都縣岩前、湖南省保靖卡棚等。

古元古代形成的滑石礦質量好、規模大、儲量約占總儲量的一半。加里東期所成礦石含脈石礦物較多,例如,方解石、綠泥石等,因此白度相對較低。其他時代所成礦床規模一般不大,質量較差,富含雜質。當前在我國滑石資源中不具重要地位。

滑石礦床分布的大地構造位置主要在古板塊內部,其次在古板塊俯沖帶蛇綠岩發育地段(圖7-7)。中國當前開發利用的礦山皆屬前者,後者僅起補充作用和未來後備作用。

圖7-7 中國滑石礦區分布圖

古板塊內部長期處於較穩定的區域,具有沉積巨厚碳酸鹽岩層的條件。滑石礦床賦存的第二種大地構造位置是古板塊邊緣,即一個板塊向另一個相鄰板塊下方俯沖的帶上,那裡蛇綠岩大量發育,裂谷帶深大斷裂也是蛇綠岩發育區,超鐵鎂質蛇綠岩常有強烈的自變質作用,滑石礦床在此作用下形成。礦床規模不等,也有巨型礦床,例如,青海省茫崖的滑石礦床。

⑻ 俄羅斯碧玉的產地

俄羅斯碧玉產地主要分布在伊爾庫茨克州、克拉斯克雅爾斯克邊區、烏拉爾山脈、西伯利亞礦區等地。主要的礦物質成分為透閃石及陽起石的類質同象,約佔69-95%;次要礦物有透輝石,蛇紋石,綠泥石,滑石,磁鐵礦形成黑斑點。俄羅斯碧玉以其物理性質和內部構造來看,完全符合軟玉(和田玉)的鑒定指標,所以它們均屬名副其實的軟玉。
大凡價值高或需求大的玉材和成品,多會出現人工仿製和人工改良品。俄羅斯產的碧玉以其色澤沉穩濃艷而深受廣大玉器愛好者的喜愛,銷售價格直線上升。

⑼ 世界上最大的礦物

世界上已發現的礦物近4000種

金剛石俗稱「金剛鑽」。也就是我們常說的鑽石,它是一種由純碳組成的礦物。金剛石是自然界中最堅硬的物質。金剛石的用途非常廣泛,例如:工藝品、工業中的切割工具。碳可以在高溫、高壓下形成金剛石。最大硬度的礦物

滑石是熱液蝕變礦物。富鎂礦物經熱液蝕變常變為滑石,故滑石常呈橄欖石、頑火輝石、角閃石、透閃石等礦物假象。滑石是一種常見的硅酸鹽礦物,它非常軟並且具有滑膩的手感。人們曾選出10個礦物來表示10個硬度級別,稱為摩斯硬度,在這10個級別中,第一個(也就是最軟的一個)就是滑石。柔軟的滑石可以代替粉筆畫出白色的痕跡。滑石一般呈塊狀、葉片狀、纖維狀或放射狀,顏色為白色、灰白色,並且會因含有其他雜質而帶各種顏色。滑石的用途很多,如作耐火材料、造紙、橡膠的填料、農葯吸收劑、皮革塗料、化妝材料及雕刻用料等等。
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⑽ 非金屬礦采礦

礦山的開拓方式、生產規模、采礦方法、裝備水平主要取決於礦床規模、礦床儲存條件、礦物的性質、礦產品的價值以及國家的技術經濟基礎。一些礦業發達國家,特別是工業發達國家擁有大型、特大型金剛石、石膏、高嶺土、大理石、石棉等的礦山,採用大規模、集約化開采,這些非金屬礦山的技術裝備水平一般與大型煤礦山、金屬礦山相當,有的非金屬礦山的開采作業達到了采礦業的先進水平,如俄羅斯雅庫基、南非的金剛石礦、俄羅斯巴日諾夫和加拿大魁北克的石棉礦、美國的高嶺土、凹凸棒石、膨潤土和石膏礦,以及挪威的石灰石礦等,那些先進國家的石墨、滑石、重晶石、白雲石等非金屬礦山,規模較小,但裝備水平和經營管理水平較高,相應的技術經濟指標也較高。

目前國外非金屬礦采礦技術發展現狀大致如下:

一、露天開采比重大於地下開采,露天礦采深越來越大

非金屬礦的開采,露采地采兼有。然而,露天開采具有可採用大型高效采礦設備、生產能力大、勞動安全條件相對較好、資金投入產出較快等一系列優點,國外非金屬礦山只要條件許可都盡可能採用露天開采。據美國地調局《Mineral Yearbook》2005統計,2004年美國工業礦物礦岩量36.08×108t,其中露采35×108t,佔97%,同比增長4%,地采1.08×108t,只佔3%,工業礦物產品的平均價格,露采為20.54美元/t,地采為28.34美元/t。2004年美國幾種非金屬礦露采和地採的開采量如表2-1-1所示。

表2-1-1 2004年美國幾種非金屬礦開采量(104t)

佔世界高嶺土產量50%以上的英美高嶺土礦山都採用露天采礦方法,目前世界最大的石棉生產國俄羅斯和加拿大的石棉礦山也都採用露天采礦,絕大多數的世界大型的石膏、膨潤土、石灰石、大理石等的礦山都是露天開采。

隨著采礦工作的進展,礦坑開采深度不斷加深。如2005年俄羅斯雅庫基的和平金剛石礦、紀念日金剛石礦、成功金剛石礦的深度已分別達到525 m、500 m和610 m。俄羅斯巴日諾夫石棉礦原設計露采最終深度為680 m,目前采深已超過700 m。由於通風安全和運輸的經濟性,目前他們都在計劃或已實施露轉地的問題。

二、機械化自動化水平不斷提高,大力發展連續式或半連續式采礦工藝

為了節省人力,提高勞動生產率,降低生產成本,國外非金屬礦山不斷提高機械化和設備大型化的水平。與此相配合,發展了連續式或半連續式采礦工藝。

國外非金屬礦露天礦山一般採用螺旋溝開拓、台階式開采。表土剝離採用鑿岩爆破法,用前端式裝載機、液壓鏟或大型索斗鏟配合大型汽車裝運。如俄羅斯薩勃魯夫斯基滑石生產聯合體的「新透鏡體」滑石礦。儲量2718×104t,礦體長1050 m,滑石菱鎂礦層厚度50~350 m,探礦深度80~90 m。該礦採用水平分層下行式台階開采,台階高度10 m。表土層為頁岩、斜長花崗岩和角閃岩。年礦石量19700 m3,剝離量3500 m3。剝離岩石由鑿外工作預鬆散後,用5 m3機鏟采裝到翻斗車,運去填路或露天尾礦堆。礦塊用SBMK-5行鑽機穿孔。爆破後礦石用電鏟、翻斗車裝運至中間礦倉或選礦廠受礦倉。

德國Stassfurt白雲石礦床,礦石平均密度為2.3~2.5g/cm3,礦體性狀多變,裂隙豐富,在幾米范圍內,礦石強度和品位都顯著不同。礦山採用選擇性開采,根據配料要求挖掘所需塊段。因此採用了Caterpillar的液壓鏟進行挖掘。液壓鏟重93 t,最大功率448 kW。鏟斗具有5個彎齒,同鏟斗底部曲線性狀相匹配。斗容5.5 m3,工作壓力500 kW。大塊岩石用鏟斗底部墜球搗碎,再用鏟斗鏟裝到自卸汽卡車。

在采礦生產中,廣泛採用大孔徑牙輪鑽或潛孔鑽鑿岩-電鏟(液壓鏟、前裝機)-汽車-半固定式破碎機-帶式輸送機裝運的半連續式生產工藝(如俄羅斯烏拉爾石棉公司)。有些非金屬礦種的生產採用了連續式生產。如英國的高嶺土礦山使用高壓水槍水力開采高嶺土,礦漿通過管道泵送到儲漿池,再泵送至選廠進行水洗。烏克蘭的高嶺土礦使用斗輪鏟聯合裝置進行開采、運輸和堆礦,實現了高度機械化的連續工藝。

美國Oil-Dri公司年產包括凹土在內的漂白土100×104t,是世界最大的優質寵物墊料和吸附劑生產和供應商,其礦山採用露采,4個礦段,每個礦段僅用3人,分層開采機械復墾,生產過程全盤機械化。

地下開采採用豎井、斜井、平硐等方式進行開拓。為了進一步降低成本、提高勞動生產率,實現半連續或連續式采礦生產,國外非金屬礦山地下開采盡量採用斜井開拓,帶式輸送機或自行式輸送設備運輸礦石的方式,如英國三維世硬石膏礦等。

三、不斷改進采礦方法,以適應高效設備的需要,提高勞動生產率和資源回收率

在地采礦開采方法上,隨著無軌采礦技術、中深孔大孔徑鑿岩技術,以及先進的采礦機械設備的發展,使較老的勞動強度較高、材料消耗較高的采礦方法,如人工水平分層充填法、留礦法等,逐步被以利用先進技術設備的機械膠結充填法、階段崩落法、房柱法、中深孔分段崩落法、分段平巷法所取代。例如美國石膏礦採用露天礦台階式開采,鏟運機直接進坑裝礦運礦。英國三維世硬石膏礦使用6 m3鏟運機,工效達到230 t/工班。

摩洛哥Samine礦自1974年投產,它以38%高品位CaF2的礦石而聞名,礦石能加工成98%CaF2的產品。原用留礦法開采,礦石回採率低,選擇性差,生產率低,生產成本高,初始投資高。他們利用鑽探岩心資料繪制三維地質圖,根據地質條件開發了機械化傾斜分層充填法,使礦石回採率達到了90%,生產率提高了20%,最高礦石貧化率僅10%,采礦成本降低了1/3,特別是搶救了270×104t CaF2,37.4%的礦石儲量,提高了10年的礦山壽命。對於鄰近礦區相同的地質條件下採用該采礦方法,預期又能增加350×104t的儲量。

目前俄羅斯雅庫基ALROSA金剛石公司「國際」礦含金剛石金伯利岩的地下開采,就是採用聯合採礦機進行開採的。這是世界上採用聯合採礦機開採金剛石礦的第一例。該礦井下使用了2台奧地利Fest Alpine Bergtechnik公司出品的聯合採礦機,以及2台雅庫基金剛石設計研究院和ALROSA公司共同研製的聯合採礦機。「國際」礦改進了聯合採礦機的執行機構,加快了切割頭的轉速,改進了刀頭的分布方案、數量和尺寸。採用聯合採礦機對保護金剛石的天然晶體有著重要的意義。礦山進行的檢驗和統計證明,從1t金伯利岩中回收的金剛石的價值比原來採用小孔鑿爆法采礦時要高。該礦目前的開采量為50×104t/a。

四、非鑿岩爆破開采法得到因礦制宜的應用,且其應用有擴大的趨勢

非鑿岩爆破開采法在半硬和硬質岩石的露天礦開采中的研究已經有很長時間了。問題的提出,一是因為希望用它來取代勞動強度很大,且有危險的鑿爆工藝;二是藉此開發新一代的高效、經濟的露天礦開采和剝離工作的連續作業工藝。

非鑿爆開采法在中等硬度以下的礦岩挖掘中也早就有所應用。如用在國外的高嶺土、石膏、滑石和石灰石的采礦中,像烏克蘭的高嶺土礦使用斗輪鏟和堆取料機聯合裝置進行采礦,實現了高度機械化的連續工藝;美國帕貝科日恩松石膏礦採用鏟運機進行開采,取代原用的鑿岩爆破法,采礦成本可降低2/3。

自20世紀90年代中期以來,專業生產的炸葯價格大幅度上漲,使1 m3鑿爆法采出毛礦的成本大大提高。此外,隨著世界各國對環境問題的關注度日益提高,為消除或降低鑿岩爆破采礦所帶來的雜訊、粉塵和震動,近年來非鑿岩爆破采礦法的研究有所加強,應用有逐漸擴大的趨勢。

岩體非鑿爆法採掘的采礦設備必須具備以下條件:一是具有很高的切割應力,以及相應於應用單位生產能力的勞動生產率;二是松岩和採掘礦岩的能耗要低;三是應有足夠的機動靈活性和在較大坡面的工作平台上操作的能力;四是應具有工藝和生態上的安全性。

採掘裝岩設備可以同時完成松岩、挖掘和裝岩功能,是最能滿足大規模生產要求的。從被開采和可能使用該法開採的礦床的采礦地質條件和采礦機械現狀來看,在最近10~15年內,最可能用作非鑿爆采礦的主要設備有帶刨岩斗齒的單斗液壓鏟和索斗鏟、分層刨岩機和斗輪鏟。用於非鑿爆法采礦的單斗液壓鏟的發展方向是配備專用鏟斗和松岩器的液壓鏟和帶沖擊式斗齒的機鏟和液壓鏟(動力鏟斗的挖掘機)。而後者是最有希望的。20 世紀末,奧地利Fest-Alpine公司和德國的Nidermaier公司以及瑞典的公司已經製成和成功試驗了斗容5~7 m3的動力鏟斗液壓鏟。俄羅斯烏拉爾重型機器公司在俄羅斯科學院礦業研究院的配合下,在原成批生產的ЭКГ-5A型電鏟的基礎上,製成了帶動力鏟斗的ЭКГ-5B型電鏟其與ЭКГ-5A型電鏟的區別和改進是主要工作機構改變了,並在電鏟擴大的回轉平台上配備了附加機構。ЭКГ-5B型電鏟在石灰石、白雲石和煤礦投入了生產,實踐表明,斗齒刃的單位沖擊能為100 J/cm,可以成功地開采抗壓強度80MPa的岩石,平均勞動生產率為120~275 m3/h,在使用率為0.41~0.67的情況下,年生產能力可達72×104m3。還確定了ЭКГ-12B型帶動力鏟斗的電鏟的工作機構參數,證實了將單位沖擊能提高到200~250 J/cm,沖擊頻率提高到8~12 Hz的合理性,在這種條件下,設備能有效地採掘抗壓強度達100MPa的岩石。

全世界都很關注無須預松岩直接連續作業的岩體採掘裝載機的製造。在20世紀80年代初,俄羅斯就有分層刨岩型聯合採礦機生產,現在全世界采礦設備製造商已經對40種型號的聯合採礦機進行了工業試驗。最有代表性的有Virtgen公司的聯合採礦機,可以開采層厚0.2~0.6 m、抗壓強度達80MPa的岩石。由德國Krupp Ferdertechnik公司和俄羅斯庫茲巴斯塔爾琴斯基煤礦合作研發的KSM-2000 p型聯合採礦機,在抗壓強度為70~80MPa的岩石中進行分層開采,最大刨岩深度可以達到2.6 m,在松岩後的岩體中,它的最高生產率達到2000 m3/h,是目前所有聯合採礦機中效率最高的。美國石膏礦採用鏟運機開采法,取代原用的鑿爆法,使采礦成本降低了3倍。

為了保持傳統台階式開采工藝的技術優勢,確保非鑿爆法流水作業的進行,一些國家著力配製增強切割應力的斗輪式挖掘機。捷克Unex公司K-650型斗輪式挖掘機在俄羅斯「成功」金剛石露天礦的工業性試驗和俄羅斯ЭКГ-400/1000型斗輪式挖掘機在俄羅斯雅庫基金剛石砂礦的生產應用證明,這類設備基本上能滿足在抗壓強度為60~80MPa的岩體中的非鑿爆法采礦作業要求。

然而,研究結果和實踐經驗證明,在可預見的將來,還不能完全將非鑿爆法看作是鑿爆法開採的替代方案。在大量不同的采礦地質條件下,每一種采礦設備都有它有效應用的范圍。特硬和特黏的整體岩體,如花崗岩、輝長岩和輝岩等,在目前的發展水平下,進行有效的松岩還得依靠爆破。砂礦、砂礫礦、粘土礦、中等硬度的礦床,如石灰岩、頁岩、砂岩、粉砂岩、泥質岩、白堊、交代類岩石、金伯利岩,以及某些類型的鐵礦、銅礦、有色金屬礦和金礦,採用非鑿爆法開采,目前還是成功的。

總之,利用目前已有的設備正在和可以成功地進行非鑿爆法開採的應用范圍有:

1)抗壓強度在60~80MPa的Ⅰ類、Ⅱ類和部分Ⅲ類岩石的礦床和個別礦塊。

2)需要選擇性開採的、結構復雜的礦體。

3)不能採用鑿爆法進行松岩的礦床和礦塊,如居民點、工業建築附近的礦床和礦塊。

4)由於技術原因殘留的礦塊和礦堆等。

我國岩石為中等硬度以下的小型非金屬礦山,多數都採用手工開採的方法,挖掘裝運礦石的工具僅為手鎬、簸箕和手推礦車。尚未看到有採用機械化非鑿爆法開采非金屬礦的報道,因此在這方面目前無法與國外先進水平相比。

五、設備繼續趨向合理的大型化、講究高效和節能

國外非金屬礦的露天開采採用大孔徑牙輪鑽或潛孔鑽、長鑽桿自動控制穿孔技術。俄羅斯建材礦山70%以上採用高效牙輪鑽機鑿岩。如俄羅斯ALROSA金剛石露天礦目前採用俄羅斯國產CБШ-250、270型牙輪鑽機、芬蘭Tamrock D-75 KS和Ingersol Rand D-2m鑽機,孔徑達250~270mm。裝礦用斗容4~16 m3的電鏟或前裝機,運輸用裝載量30~136t的自卸車。俄羅斯烏拉爾石棉公司巴日諾夫石棉露天礦穿孔用CБШ-250 MH型牙輪鑽,孔徑為250mm,裝礦用8~12.5m3電鏟,運輸用30~120 t自卸車,以及黏著質量930 t的173-2M牽引機組。加拿大黑湖石棉公司露天礦採用φ190~250mm的牙輪鑽穿孔,7 m3前裝機裝礦,100 t級以上的自卸車運輸。

為了節能和提高勞動生產率,國外非金屬礦山注重適時更新設備。如俄羅斯ALROSA金剛石公司每年投入23億~30億盧布購置發達國家製造的設備,如Caterpillar和Komazu斗容16 m3的反向鏟,噸位136 t的Caterpillar,Komazu和Dresser翻斗車,俄產5~15 m3的正向鏟。巴西Mineracao de Amianto石棉公司2003~2004財政年度投資1300萬美元置換運輸翻斗車,2006年投資1500萬美元更新設備。

在地下礦巷道掘進方面,俄羅斯研發和投產了一種鑽機、裝葯和爆破-岩石裝載工序的聯合機組,附設工業機器人和微處理機,確保巷道掘進工作準確安全高效地進行,消除了掘進工人笨重的體力勞動。

俄羅斯烏拉爾石棉公司巴日諾夫露天礦開發了一種乳狀炸葯機械化制備、裝運和裝葯機。這種設備是在對適應本礦崩礦需要的安全、廉價的乳狀炸葯進行了長期研究後開發出來的。這種MЗГ-10型制葯、運葯、裝葯機,載重10 t,可以直接開到工作面進行制葯和裝葯。2004年通過了驗收後,全面投入了使用,目前能滿足露天礦炸葯總消耗量的98.2%。採用這種技術,對於含水礦體的爆破工作,與原先採用的技術相比,可節省費用2.6倍。

加拿大石棉礦山的裝葯車配備自控裝置,可以根據不同礦岩不同的爆破性能隨時調整炸葯的成分含量以改變炸葯的爆炸威力。甚至在同一炮孔中也可以做到不同部位裝不同的炸葯,以提高爆破質量。

六、注重科學采礦,不斷改進工藝,提高勞動生產率

(一)全球定位系統技術和工業電視的應用

目前工業發達國家非金屬礦業在露天采礦中較為普遍地採用全球定位系統技術(GPS)來配置監控調度鑽機、礦岩鏟裝和運輸設備,保障其正常生產,以及在各種設備發生故障時及時地調度維修,以便最大限度地減少窩工時間,提高設備利用率。地下采礦的礦山,則廣泛採用工業電視,在中央控制室監控各工作面、卸礦點、裝礦點的工作和提升運輸的情況。

(二)廣泛採用計算機技術

計算機技術,已在工業發達國家的非金屬礦山得到了廣泛的應用,在采礦工作設計階段,幫助設計人員利用計算機技術模擬礦床的條件,應用專用的軟體,准確地作出決策和設計方案;在采礦工程開展過程中幫助采礦工程技術人員採用計算機模型模擬采礦現場情況,進行采礦方案的比較和選擇,可提高采礦場的穩定性和安全性,提高資源的回收率和勞動生產率;在采礦過程中,可幫助采礦工程技術人員進行采礦工作的管理,礦石的運輸管理。如加拿大石棉礦,根據地質勘探的結果,將礦石按其質量、品位、礦物組成、性質等因素,確定不同的價值。然後利用計算機技術按照地質勘探的結果,繪制出礦體三維模型,並將其按其中礦石的價值劃分成不同礦石價值的礦塊。為一定質量要求的產品進行采礦時,可在三維模型上進行配礦,確定所需的礦塊以及採掘的數量,再按此設計各礦塊工作面炮孔布置、炮孔數量和深度、各排炮孔的裝葯量、爆破方法和順序、裝運設備的配置和調度等。

(三)重視礦石的質量控制

工業發達國家的非金屬礦業不僅對最終產品實施質量控制,而且對加工過程實施在線控制。如俄羅斯采礦化學品有限公司Kulr水鎂石礦,從采礦開始就把好質量關,通過詳探台架試驗確定生產礦塊,再用生探進一步取樣分析准確確定應爆礦段,爆破後將礦石按要求破碎分級,送往不同產品的工藝流程。在整個采礦和加工過程中都對MgO、CaO、SiO2、Fe2O3的含量進行測定和監控。而我國非金屬礦山普遍只對最終產品進行質量控制,而且大多數小型非金屬礦山並無正規的質量檢驗。

(四)金剛石開采中爆破對晶體破壞的研究

俄羅斯礦山科學研究院對在開采含金剛石金伯利岩時,爆破工作對晶體的破壞進行了研究,並對爆破破壞晶體的行為進行了模擬,確定了破壞晶體的潛在危險帶的半徑,研定了爆破脈沖形式和應力波振幅-時間特性的控制方法,從而為計算能保護晶體的爆破工作參數奠定了基礎。

(五)露天礦強化裝運工作的新技術

俄羅斯礦山科學研究院研發了一種強化裝運過程的工藝和一套礦石堆料卸料裝置,使露天礦裝運工作實現了流水化。礦石堆料卸料裝置由列車式礦倉、礦堆下移動式振動給料器和自行式翻斗車組成。這套裝置的工作原理如下:沿工作面平行於礦車軌道建一條輔助軌道,列車式礦倉停靠在輔助軌道上,列車式礦倉起到一種緩沖礦倉的作用。礦堆下移動式振動給料器和自行式翻斗車安裝在列車式礦倉的車架上。電鏟將礦石裝在列車式礦倉中由移動式振動給料器和自行式翻斗車將礦石轉卸到運輸礦車的車皮中。這樣電鏟可以連續向列車式礦倉裝礦,移動式振動給料器又可以連續向運輸礦車的車皮裝礦,使露天礦裝運工作流水化。運輸礦車的停靠和裝車時間不超過2~3 min,比循環作業時裝車作業時間縮短了10~20倍。

另一種強化露天礦裝運工作的方法是使用大容量的鏟斗配合長度與翻斗車車廂一樣的振動給礦器。生產時,後者停放在運輸線附近已采台階的上幫,給礦器一次就能裝滿一輛翻斗車車廂,可大大縮短裝車時間,提高主要采礦設備的利用率,露天礦的工作台階也可提高,從總體上提高了采礦能力和勞動生產率,節省了能源,並有利於降低對環境的污染。

這種工藝和綜合裝備已在俄羅斯一些露天礦投產,可提高電鏟的利用率20%~240%;運輸車輛的利用率10%~120%。

(六)渦流爆破工藝

俄羅斯新西伯利亞的一個石料露天礦採用渦流爆破工藝,可以使用低能廉價炸葯,節省了生產成本;提高了岩礦爆破的拋擲能力,減少了有害氣體的排放,改善了技術經濟效益和生態環境。

渦流爆破工藝的原理是在葯包中裝一個「渦流發生器」,起爆時,渦流發生器生成渦流,促進爆破氣流產物的強制對流,補爆起爆氣流產物中未爆燃料和氧化劑顆粒,增大了爆破氣體的體積和對鑽孔深部的擠壓,提高了爆破脈沖,從而提高了爆破效率。

該礦在使用渦流爆破工藝後,台階高度提高到15 m,炮孔深度18 m。

我國大中型非金屬礦山,大多是20世紀50~60年代建立的老企業,更新改造能力差,礦山雖然實現了部分機械化,但現有的設備遠不及工業發達國家的水平。而占我國非金屬礦山企業絕大多數的是小型鄉鎮企業或個體企業。它們大多沒有正規的設計,沒有完整的開采順序和采礦方法,采礦巷道及其裝備也不正規。採用的是手工開采,鐵錘鋼釺鑿岩,貼炮爆破崩礦,人工裝礦,手推礦車運礦等等。甚至亂采亂挖,采富棄貧。因此礦石損失貧化嚴重,礦石塊度不均勻,大塊率高,二次破碎率高,導致資源回收率低,浪費嚴重;勞動強度大,勞動生產率低。改革開放以來有一些礦山企業進行了一些技術改造,但絕大多數企業變化不大。與工業發達國家相比,我國非金屬礦業采礦業的生產技術水平差距很大,採用的設備規格小,在自動化上基本上是空白。然而近年來,我國引進了外資,出現了一批外資和合資非金屬礦企業,同時也引進了一些較為先進的采礦方法工藝和較為先進和大型的設備,如廣西桂林桂廣滑石開發有限公司,遼寧海城艾海滑石有限公司和一些大型水泥集團公司的石灰石礦山等。如法資拉法基 都江堰水泥廠3500 t/d生產線的石灰石礦山,采場採用自上而下水平分層采礦方法,用全液壓頂錘式鑽機穿孔,手持式風鑽輔助鑿岩,中深孔多排孔微差爆破;礦石用5.5 m3全液壓履帶式挖掘機裝入32 t礦用翻斗車運至儲礦點,經6.7 m3輪式裝載機裝運到破碎站,破碎的礦石用鋼心膠帶輸送機輸送到水泥廠石灰石儲庫,實現了全機械化循環流水作業。這些企業對我國的非金屬礦采礦事業起著一定的示範作用。

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