⑴ 俄罗斯壁玉
罗斯碧玉是碧玉的一种,在2000年左右,作为非常优质的品种进入到了中国人的视野当中。俄罗斯碧玉原料是原生矿形态,这些山料体量大,玉质好,少绺裂,少黑点,颜色娇艳,很大一部分达到了“首饰级”碧玉,为翠绿色,质地细腻,油性较好,有光泽,颜色柔和滋润,质感细腻,色相庄重。这些碧玉被大量的制作成手镯、珠串、手把件,弥补了中国优质碧玉不足的现状。目前,俄罗斯碧玉是中国境内碧玉使用的主要原料。
俄罗斯碧玉产地主要分布在伊尔库茨克州、克拉斯克雅尔斯克边区、乌拉尔山脉、西伯利亚矿区等地。主要的矿物质成分为透闪石及阳起石的类质同象,约占69-95%;次要矿物有透辉石,蛇纹石,绿泥石,滑石,磁铁矿形成黑斑点。俄罗斯碧玉以其物理性质和内部构造来看,完全符合软玉(和田玉)的鉴定指标,所以它们均属名副其实的软玉。
大凡价值高或需求大的玉材和成品,多会出现人工仿制和人工改良品。俄罗斯产的碧玉以其色泽沉稳浓艳而深受广大玉器爱好者的喜爱,销售价格直线上升
⑵ 水滑石有什么用
水滑石成熟的合成方法是共沉淀法,在水中产生,所以名字中有“水”。水滑石材料属于阴离子型层状化合物。具有层状结构、层间离子具有可交换性,所以名字中有“滑”1842年Hochstetter首先从片岩矿层中发现了天然水滑石矿。所以名字里有“石”。所以叫“水滑石”。水滑石是一类具有特殊结构的层状无机材料. 具有可调变的组成及独特的结构和性能,在离子交换、吸附分离、催化、医药等领域得到广泛应用. 特别是水滑石类材料所具有的选择性、红外吸收性和离子交换性等一些特殊性能,使其作为新型无机功能材料已应用于PE农膜(保温剂)和PVC(无毒热稳定剂)等高分子材料中,显示了独特的性能. 作为无机功能材料,水滑石在复合材料中的应用必然涉及其粒子尺寸和分布,因此对水滑石晶化规律的研究非常重要. 水滑石成熟的合成方法是共沉淀法,如单滴法、双滴法.由于沉淀粒子是渐次产生,从第一个粒子的形成到最后一个粒子的产生,其时间相差很大,必然导致粒子大小不均,因此最好能将成核与晶化分开,最大限度保证水滑石的生长环境一致. 为此本文在成核/晶化隔离法基础上,研究了水热条件下晶化温度和晶化时间对镁铝水滑石晶体生长的影响. 结果表明,在水热条件下通过对晶化温度和晶化时间调节,可以有效控制晶相结构及晶粒尺寸。
(诚心回答你的问题,给好评啊。谢谢。)
⑶ 俄罗斯的西伯利亚的资源都有什么
根据勘查材料粗略地估算,西伯利亚地区蕴藏的资源接近原苏联全部资源的三分之二。
西伯利亚地区的土地资源、森林资源、水资源、能源资源、矿物资源极其丰富:
土地资源方面,西伯利亚地区有大片待开发的肥沃的黑钙土、褐钙土土地;
森林资源方面,西伯利亚地区的森林木材蓄积量占原苏联的75%以上;
水资源方面,西伯利亚地区有世界上蓄水量最大的淡水湖贝加尔湖,它的淡水储备量达到了2.36万立方公里,占全世界淡水储量的约20%,占原苏联淡水储量的80%以上;
能源资源方面,西伯利亚地区的煤炭、石油、天然气储量极大——
原苏联93%的煤炭资源在乌拉尔以东的西伯利亚地区,据推算,在已探明的储量中,70%左右在西伯利亚地区;
在原苏联的石油潜在资源中,约有一半集中在西伯利亚,秋明油田的远景储量可达400亿吨,能开采的就有60亿吨;
原苏联的天然气储量为910万亿立方英尺,居世界首位,以秋明地区为主的西西伯利亚油气田,已发现的油田和气田就达200多个,是世界上仅次于波斯湾的第二大油气田,仅秋明一个州的油气资源就已超过美国的全部储量;
在矿物资源方面,西伯利亚地区的金属矿物和非金属矿物十分丰富,这里几乎拥有世界上已经发现的一切矿物资源!铁、铜、铝、锡、镍、铅、锌、镁、钛等有色金属矿,金、银等贵金属矿,钨、钼、钾等稀有金属矿,云母、石棉、莹石、石墨、金刚石、滑石、盐、磷灰石、磷钙石等非金属矿产资源的储量都十分可观,其中,铁、铜、铝、锡的储量尤为丰富。
⑷ 滑石(Talc)
一、概述
滑石属层状硅酸盐,是一种含水硅酸镁矿物,理论化学式为Mg3[Si4O10](OH)2,或者为3MgO·4SiO2.H2O。其理论化学组成为:MgO为31.68%,SiO2为63.47%,H2O为4.75%。天然质纯的滑石矿很少,大多数伴生有其他矿物杂质,常见的伴生矿物有:绿泥石、蛇纹石、菱镁矿、透闪石、白云石等。
滑石常为白、浅绿色,微带粉红、浅灰色,含杂质越多颜色越深,乃至深灰、黑色(表3-17-1)。单斜晶系,矿石常呈片状,纤维以及致密块状。珍珠光泽或油脂光泽,硬度为1,密度为2.7g/cm3左右,有滑感。滑石受热时有明显的热效应,在120~200℃时失去吸附水,600℃时开始失去部分结构水,直至1050℃时结构水全部脱出。鉴别滑石的最好方法是进行X射线衍射分析或差热分析,滑石在地壳岩石圈分布较广,其成因与区域变质、热液交代作用有关。
表3-17-1滑石的物理性质
二、矿床(石)类型及工业要求
(一)矿床类型
我国滑石矿床主要分为五大成因类型,再根据成矿地质条件进一步划分为若干亚类,见表3-17-2。
表3-17-2滑石矿床成因类型
续表
续表
(二)矿石类型
滑石矿石除含滑石矿物外,还含有菱铁矿、黄铁矿、白云石、方解石、石英、菱镁矿、蛇纹石、绿泥石等矿物。根据这些矿物的含量,可分为碳酸盐滑石、蛇纹石滑石、含绿泥石滑石等。按矿石构造不同,分为块状滑石、片状滑石、纤维状滑石等。目前我国开采的12个主要的滑石矿都属于碳酸盐类的块滑石。
我国滑石资源丰富,但分布不均匀,主要集中在辽宁、山东、广西,主要矿山的矿石类型及质量见表3-17-3。
表3-17-3我国主要滑石矿区矿石类型
(三)工业要求
滑石矿床评价时,通常可以采用化学组分品位分级法或滑石矿物含量加白度的品位分级法两种,详见表3-17-4、表3-17-5。
表3-17-4以化学组分含量为工业指标,滑石矿床品位要求及矿石工业品级划分
表3-17-5以滑石含量为工业指标,滑石矿床品位要求及矿石工业品级划分
三、滑石矿产资源概况
世界滑石矿产资源较丰富,主要分布在美国、巴西、法国、芬兰、意大利、原苏联、加拿大、奥地利、印度等十几个国家,除我国以外,以原苏联、美国滑石资源最丰富。
有工业价值的滑石矿床主要是富镁岩石,如橄榄岩和白云岩经热液蚀变而成。特别是碳酸盐岩型的滑石矿床质量好。
滑石矿石类型国外一般分为四类:块滑石、片状软滑石、透闪石滑石和混合滑石。其中以片状软滑石用途最广。
据美国《矿产实况与问题》(Mineral facts and Problems)1985年报道,世界滑石总储量为3.18亿t,其分布情况见表3-17-6。
我国滑石储量、产量及出口量均居世界首位。全国已查明的矿点120多处,已勘探矿床37个,储量近2.5亿t,其中工业储量0.9亿t,远景储量1.6亿t,已探明储量居世界第一。全国较大的滑石矿山近20处,大多集中于辽宁、山东、江西、广西及西北地区。西南较少且矿床规模也小。其中以辽宁海城滑石矿为规模最大、开采历史最长的矿山。辽宁本溪、营口、桓仁,山东掖县、平度、海阳,广西桂林,四川冕宁以及福建政和滑石矿等亦较着名。
表3-17-6世界滑石及有关矿产的储量和储量基础(单位:万吨)
河南省滑石矿主要产于栾川县北部至方城县拐河乡一带,其中在方城县拐河七峰山花岗岩体南北两侧25km长,8km宽的范围内呈平行的鱼群状断续分布多个矿体。滑石矿化带与区域构造线走向一致,呈300°左右方向延伸、位于岩体南侧者分布于宽坪组白云质大理岩中,有挡狼寺和汪庙两个滑石矿化带。位于岩体北侧者有分布于陶湾组白云质大理岩中的楼沟寺、拐河、凉水泉、宋王沟等滑石矿化带和分布于陶湾组片岩中的滚子沟滑石矿化带。
这些矿化带以拐河矿化最强,且较为稳定,其他矿化带则逊于拐河。
拐河滑石矿石可分出下列三个类型:
强滑石化白云石大理岩类型矿石,白至洁白色,鳞片状花岗变晶结构,平行条状或片状构造、片理不发育。主要矿物白云石,次为滑石(占15%~30%),少量矿物有方解石、石英、微量矿物有榍石、绿泥石、黄铁矿、透闪石、长石。滑石呈鳞片状分布于白云石和方解石细条带间,滑石矿物化性能良好。
方解石白云石滑石片岩及滑石白云石大理岩类型矿石,白间黄或洁白色,花岗变晶结构,片状构造,片理较发育。主要矿物白云石、滑石(30%~45%),次要矿物方解石、石英,微量矿物榍石、绿泥石、蛇纹石、磷灰石、透闪石等。滑石呈鳞片状集合体在白云石和方解石颗粒间定向排列。方解石白云石滑石片岩受次生作用色发黄,而滑石白云石大理岩则无铁染现象,一般都较纯洁。
鳞片状滑石矿,即贫矿石类型,一般黄或黄间白色,鳞片变晶结构,片状构造,片理发育。主要矿物滑石占60%以上,次要矿物白云石、方解石、石英,微量矿物榍石、白钛石等,因次生氧化富集作用,多含氧化铁和粘土矿物,影响了滑石的白洁度。
三类矿石中,后两种品位相对为高,但白洁度较差,第一类矿石,虽品位较低,但矿石物性良好,且易于选矿,原矿滑石含量26%,采用多段磨矿浮选,可获滑石含量达79.24%的精矿,回收率81.53%,可用于造纸工业等。
滑石矿储量,按贫矿滑石含量≥50%,表外矿滑石含量)30%,农业填充料滑石含量≥15%计算表内C+D级滑石矿石8.39万t,表外C+D级矿石130.9万t,农业填充料滑石矿石地质储量为1771.42万t。C+D级矿石约60%在潜水面以上。
拐河滑石矿1985年曾由县营滑石矿开采,日产20~30t,加工成滑石粉,销售于本省以及京、津、沪等地;1990年后在方城独树一带兴办了多家滑石粉加工企业,年产滑石粉3万~5万t,已成为我省滑石粉加工基地。栾川北部一带滑石矿质量较好,矿层延伸稳定,但因交通等方面原因,仅在局部地段小规模开采。
四、滑石的主要用途
滑石具有良好的耐热、滑润、抗酸碱、绝缘及对油类有强烈的吸附性等优良特性。被广泛用于造纸、化工、医药、军工、陶瓷、油漆、橡胶等工业部门。其主要用途列于表3-17-7。
表3-17-7滑石的主要用途
五、滑石产品质量标准
我国对滑石及滑石产品还未制定出国家标准。根据不同用途对滑石及滑石产品技术要求不同。国家建材局分别制定了工业原料滑石技术要求,造纸用滑石粉技术要求,陶瓷用滑石粉技术要求、电缆、橡胶、塑料用滑石粉技术要求,纺织级滑石粉技术要求,油毡级滑石粉技术要求,医药、化妆、食品用滑石粉产品质量和涂料用滑石粉技术要求,分别列于表3-17-8至表3-17-16等。
表3-17-8工业原料滑石技术要求(JC160—82)
产品代号:GL-特示工业原料特级滑石块;GL-1示工业原料一级滑石块;GL-2示工业原料二级滑石块;GL-3示工业原料三级滑石块;GL-4示工业原料四级滑石块。
表3-17-9造纸用滑石粉技术要求(JC161—82)
注:产品代号中ZZ示造纸级滑石粉。
表3-17-10陶瓷用滑石粉技术要求(JC294—82)
注:产品代号TC示陶瓷级滑石粉。
表3-17-11电缆、橡胶、塑料用滑石粉技术要求(JC295—82)
注:白度可由供需双方商定。产品代号DL示电缆级滑石粉。
表3-17-12纺织级滑石粉技术要求(JC296—82)
注:产品代号FZ示纺织级滑石粉。
表3-17-13油毡级滑石粉技术要求(JC297—82)
注:产品代号YZ示油毡级滑石粉。
表3-17-14医药、化妆、食品用滑石粉产品质量(JC298—82)
注:如需测定As、Cd、Hg、Pb、P等元素,由供需双方协商进行检查。产品代号:YY—医药用滑石粉。
表3-17-15涂料用滑石粉技术要求(JC299—82)
注:产品代号:TL一涂料级滑石粉。
表3-17-16色漆用填料的成分和性能[ISO3262—1975(E)]
填料的颜色不允许比正常试件黑或暗。
采用国际标准测定筛余量要求相当多的经验,通过不同方法获得的结果不应用来相比较。
粒度分布测定法是根据斯多克定律。斯多克定律应用于球形粉粒。填料粉料不是绝对的球形,由于不同填料有不同的粒形,故不同填料在粒度上不可相比较。
2μm极限值仅仅是给予控制。
六、滑石产品深加工
我国滑石选矿普遍采用手选、干磨空气分级,而国外的滑石选矿已由单纯的磨粉作业向专门的、系列化的精选工艺过渡,目的在于提高产品质量,为用户提供品种繁多的产品。
国外新型的滑石选矿厂工艺过程包括:光电选、泡沫浮选、漂白、干、湿磁选、水力旋流器分选、擦洗沉淀浓缩、离心分级、喷雾干燥、微粉工艺及特定工艺(如滑石分层、灭菌工艺等)。
各国根据矿石类型、用户要求、综合回收等因素,选择不同的选别方法,归纳于表3-17-17。
除磨粉作业外,一般选矿厂对低品位矿石采用浮选工艺进行选别,同时综合回收有益的伴生矿物。
表3-17-17滑石主要选矿方法
⑸ 俄罗斯奥涅施斯克矿床
1.矿床位置及研究小史
该矿床位于俄罗斯西北边缘彼得拉扎沃斯克市北东方位,行政隶属于卡累利自治共和国南部奥涅施斯克湖西北沿岸。离同芬兰交界的国境线约25km。大地构造位置按传统地质学归属为波罗的地盾东南部,依地洼学说归为波罗的地洼区奥涅施斯克地穹系。
该矿区早在18世纪已引起俄国学者重视,当时此矿区古元古代湖相沉积之含碳板岩内发现星散状金、银、钴、铜矿化和铁矿化。由于区域内冰川沉积强烈发育,覆盖着基岩露头,影响着对已发现矿化的研究。只在70年代末80年代初有目的地开展航空和地面地质-地球物理探矿和研究工作,并在奥涅施斯克坳陷内发现了奥涅施斯克矿床的柯斯玛塞尔矿段和帕德玛矿段等。这种研究和发现,揭示了世界矿床中新类型的铀-贵金属-钒矿床的特有意义,因而具有重要的理论价值和实际应用意义。
图6-12格拉乔夫矿床铀成矿演化图
1.石英砂岩;2.粉砂岩;3.泥岩;4.浅色花岗岩;5.钠交代岩;6.铀矿体;7.断裂构造Ⅰ—新元古代前地槽阶段铀的原始富集作用;Ⅱ—早古生代地槽阶段花岗岩侵入体铀的富集作用;Ⅲ—晚古生代地洼阶段钠交代岩中铀预富集作用;Ⅳ晚古生代地洼阶段钠交代岩中工业铀矿化富集作用
T.B毕利宾纳、E.K.麦尔尼柯夫和A.B.萨威茨基详细研究本矿床,并在1991年末首次公开发表关于该矿床的地质矿化特征的论文,从而引起了世界地质界的重视。对该矿床成因有热液、淋积和复成因3种观点。对该矿床的归类,T.B.毕利宾纳列为不整合面型,认为与加拿大、澳大利亚不整面型铀矿床相似,我们依含矿主岩岩性,列为交代岩类的钠长岩亚类中。
2.矿床地质特征及其多因复成依据
1)矿区地层及含矿主岩
矿区及区域内最老地层是太古宇的萨阿米杂岩和洛彼杂岩,它们组成矿区的结晶基底。其上为不整合地覆盖古元古代卡累利期富碳的火山沉积岩,岩性为富碳凝灰岩、凝灰质粉砂岩和粉砂质板岩。可分为雅图利群、留吉柯夫群、卡列威群及文斯群。再上是里菲期沉积岩,不整合地覆盖在先成地层之上。这些地层的总特征是:①卡累利期形成的火山-沉积岩极为发育;②岩性上富含碳质,局部为留吉柯夫群碳质钾质和钠质变泥岩和层凝灰岩。据Л.И.加尔多毕娜计算,岩石中碳的总量达250万亿吨;③多次且广泛发育着玄武岩,其次为辉石橄榄岩-玄武岩类的火山岩,以及超基性的侵入岩等。
铀矿化定位于古元古代图洛莫塞尔组和外奥涅施斯克组的岩性接触界面内,相应的岩层为粉砂岩及含碳板岩与下伏的白云岩交界的岩性界面。这种岩性界面对成矿极为有利,是处于两种物理机械性能和地球化学性质截然不同的岩性界面内,构成有利成矿的构造-岩性-地球化学障。铀矿体分布受此岩性不同的构造缝合线及附近的粉砂岩、板岩、白云岩和变玄武岩的构造破碎岩带的制约(图6-13)。
在卡累利期形成的火山-沉积岩内,有些地层组的岩性层内,富含综合矿石的矿质元素,表明在岩石的沉积成岩阶段,已经形成初始富集。例如在凝灰岩、化学沉积岩和陆源沉积岩内,矿质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组的凝灰质沉积岩内,较稳定的富含V、Cr、Ag、Nb、U、Mo、Ba;在苏依萨尔组的凝灰岩和火山岩内富含Cr、V、Ti、Ni、Pt;在外奥涅施斯克组的碳酸盐岩内,富含B、Ba、Mn、V、Cu、Zn、Li;在杨戈塞尔组的陆源沉积岩内,富含U、Th、Cu、Au、Zn;在基性岩岩床内富含Ti、V、Cr、Ni、Pd,上述这些地层富含多种矿质元素,元素组合的地球化学特征与矿石元素组合极为相似,故有理由地认为上述地层为矿质元素初始富集的矿源层。
含矿主岩是镁质碱性碳酸盐交代岩带,按交代岩的岩性成分从边缘至中心分为4个带:①钠长岩和(或)钠闪石-金云母-钠长岩的交代岩;②白云石-铬多硅白云母-钒云母的交代岩;③钒云母-铬多硅白云母的云母岩;④钒云母-铬多硅白云母的云母岩+硒化物-硫化物的碳酸盐-石英热液脉体。后两种交代岩是主要的含矿主岩。
2)构造形态及成矿构造
矿区断块构造发育,各断块之间由穿透断裂和区域性断裂相间隔。穿透断裂集中在太古宙基底的构造内发育。在矿区北部有库姆辛-帕维涅茨断裂,在西部有哈乌塔瓦尔和吉尔瓦斯断裂,在南部有杨尼西雅尔温断裂,东部有普多施山断裂。这些断裂的延深,据3.B.依萨尼帕和Г.Х.奥斯丹宁的地震研究资料约为30~50km。沿上述断裂发生的断块运动,形成断褶构造及随后的原始构造-热液活化作用。构造破碎和变质作用的时间,依最年轻的留吉柯夫群及铁镁质岩浆岩推算为22~21亿年前。所有上述作用的积顶点,成为含矿断褶构造变形带的基础,并在19~17亿年前伴随有原始活化作用。综合的铀-贵金属-钒矿化与成岩作用结束时间的间隔,依已有同位素地质年代资料推测不少于3~2亿年。
图6-13奥涅施斯克矿床区域地质略图
(据T.B.毕利宾纳等,1991)
1.断褶构造带:a.已确认的,b.推测的,c.湖区下的;2.断褶构造带在太古宙岩石内延伸的破碎带、糜棱岩带和片理化带:a.已定的,b.推测的,3.断褶构造带的糜棱岩带、变余糜棱岩带以及它们在太古宙岩石内的延伸;4.主要的转换断裂及断块断裂:a.已定的,b.湖区推测的,5.断裂构造产状;6.里菲(文德)期沉积的侵蚀残积;7~13.由古元古界的卡累利杂岩中火山沉积岩组成的褶皱构造:7.文斯群;8.卡列威群;9.苏依萨尔组;10.外奥涅施斯克组;9+10.留吉柯夫群;11+12.雅图利群;11.图洛莫塞尔组;12.杨戈塞尔组及能山组;13.萨里奥尔群;14.已确认的构造不整合面;15.太古宙上壳层岩石及花岗岩类:a.罗皮杂岩和萨阿米杂岩,b.新太古界斜长微斜花岗岩和微斜花岗岩;16.矿床:a.石墨.b.综合矿床:Ⅰ.中帕德玛矿段,Ⅱ.查列夫斯克矿段,Ⅲ.科斯玛湖矿段;断褶带号及名称:①库扎兰多夫带,②丹姆比茨带,③努里茨带,④斯维亚图欣-柯斯玛塞尔带,⑤匹格玛塞尔-乌宁茨带,⑥乌宁茨带,⑦里施玛塞尔克德拉塞尔带,⑧齐夫德带,⑨杉达里带,⑩皮亚洛克带,(11)穆诺塞尔康乔塞尔带
奥涅施斯克坳陷的基本构造是短轴褶皱构造和相对平缓产出的古元古界及走向为NW325°~3400的陡倾断裂制约的断褶带的构造组合。现已划分出11个断褶构造带:即库扎兰多夫带、丹姆比茨带、斯维亚图欣-柯斯玛塞尔带、乌宁茨带、里施玛塞尔-克德拉塞尔带、丹姆比茨带、努里茨带、齐夫德带、杉达里带和皮亚洛克带等等(图6-13)。所有断褶带划分及填图,均依重力物探和地震资料确定的。
含矿的断褶构造带,由几个窄长的北西向线型延伸很长的背斜构造组成。背斜核部是古元古界图洛莫塞尔组的白云岩和泥质碳酸盐岩,两翼为古元古界外奥涅施斯克组的碳质板岩和粉砂岩组成。褶皱构造有等斜状、梳状和扇状形态,在强烈褶皱地段变为不谐和褶皱。断褶带以陡倾断裂为界,且以北东向断裂为主,有断裂破碎岩带和构造糜棱岩带为标志。在断褶带内的褶皱构造中,有断续的构造缝合线分布和破碎岩带、构造破碎岩透镜体及角砾岩带,有时出现构造糜棱岩带。它们组合成不均匀的平移断层、逆冲断层和逆掩断层性质的断裂构造网。断裂构造与断褶带的关系,有切层的也有顺层的两种关系。顺层断裂的渗透性最好,它们在平面和剖面图上为等斜状、树枝状和雁列状形态产出,并有角砾岩和构造破碎岩的缝合线为标志。这些断裂构造带控制着镁质碱性碳酸盐交代岩带和矿体的定位,矿体主要在非致密的构造破碎岩及角砾岩发育地段分布。切层断裂、逆冲断裂和平移断裂明显可见,并构成含矿的断褶构造带格架。
铀-贵金属-钒矿体的定位,受图洛莫塞尔组和外奥涅施斯克组间的界面构造控制(图6-14),还受背斜陡倾翼内的粉砂岩、板岩、白云岩和变玄武岩中的构造破碎岩及构造缝合线的制约,以及受伴有缓倾斜的逆掩断层的背斜翼部制约。最有利的成矿构造是缓倾的糜棱岩带和伴有陡倾构造破碎带和矿前交代岩带的片理化岩带。部分矿体赋存于与粉砂岩及板岩相接触的白云岩或变玄武岩的构造裂隙中。
3)矿区岩浆岩
矿区内未见侵入岩浆岩基出露。在区域内有新太古界斜长微斜花岗岩和微斜花岗岩及花岗杂岩出露于东、西和北部。未见其铀含量数值的公开发表。太古宇花岗岩已强烈破碎,并经受了石英-赤铁矿化和绿泥石-水云母化等蚀变作用。
矿区内火山岩发育,以古元古代卡累利期的层凝灰岩为主,归属为留吉柯夫群的层位。此外还有大范围分布的玄武岩类火山岩,以及部分的辉石橄榄岩-玄武岩类火山岩和超铁镁质侵入岩席等。这些基性和超基性火山岩对含有矿质元素的地层起着加热和热源作用,使矿质元素进入成矿溶液成矿。
4)矿体形态及近矿围岩蚀变
矿体呈雪茄烟状、串珠状或带状形态产出,有的在断面内呈楔状形态(图6-15)。矿体埋深为150~180m,厚度达40m,延长达2.5km。
铀-贵金属-钒矿体集中在复杂构造的镁质碱性碳酸盐交代岩带中心部位,并受断褶构造的制约。成矿作用与近矿围岩交代作用的演化息息相关,依其演化进程划分为下列4个阶段:①褶皱变质-交代的镁质碱交代阶段,形成钠闪石-金云母-钠长石交代岩和钠长岩,以形成镁质钠闪石-石棉、滑石和滑石岩为终结,形成温度在400~300℃之间,形成时间依镁质钠闪石-石棉和霓石的钾-氩法测定年龄约在1800~1780Ma前;②褶皱后热液交代的镁质碱性碳酸盐阶段,以形成白云石-铬多硅白云母-钒云母的,铬多硅白云母-钒云母的,含云母-钠长石-白云石的和其他一些交代岩为特征,在此阶段形成钒铀矿化。交代岩形成温度为300~200℃,形成时间依晶质铀矿和沥青铀矿的铀-铅同位素测定为1760Ma±30Ma,按铬多硅白云母钾-氩法测定年龄为1770Ma±50Ma;③褶皱后热液交代的碱性-碳酸盐-石英阶段,以广泛发育着碳酸盐-石英-硒化物-硫化物的网状脉为特征。这里集中形成了贵金属矿化,以及自然金、自然银、钯、铂、铋及其他等矿物。形成温度为150~120℃,形成时间依沥青铀矿铀-铅同位素测定为1740Ma;④矿后热液交代阶段,形成各种成分的硫化物-赤铁矿-石英-碳酸盐脉、硫化物-碳酸盐-石英脉、长石-绿泥石-石英-云母脉、石英-重晶石脉等。它们的形成温度为150~100C,形成时间依白云母钾-氩法测定年龄为1540Ma,和方铅矿铅-铅法测定为600Ma。以上所划分的交代作用和成矿作用阶段,与构造活化作用合拍,所有的贵金属矿化脉均赋存于碳酸盐-云母交代岩与云母交代岩体之间的界面内。
图6-14矿床块段略图
(据A.B.布拉温、T.B.毕利宾纳等,1991)
A.柯斯玛塞尔地段;B.帕德明地段;1.辉长-粗玄岩,辉长辉绿岩,少量辉绿岩;2.碳酸盐-云母片岩,云母-碳酸盐片岩,杂色片岩;3.含石墨的粉砂质泥岩;4.粉砂岩夹粉砂状白云岩薄层;5.硅藻土状和海藻状白云岩,块状和角砾状白云岩;6.主要断裂;7.矿体(断面):a.在图6-14中的,b.在图6-17中的;8.钻孔;9.矿床特征性断面的块段边界(①柯斯玛塞尔地段,②帕德明地段)
图6-15帕德玛矿段示意性地质剖面
(据T.B.毕利宾纳等,1991)
1.海威漂砾砂沉积;2~4.外奥涅施斯克组下段岩层:2.杂色碳酸盐云母板岩;3.含石墨的粉砂质泥岩和碳酸盐云母长石的粉砂岩夹粉砂质白云岩;5.图洛莫塞尔组硅藻状和海藻状白云岩,局部角砾状和洞穴状白云岩;6.糜棱岩和微褶皱岩的缝合线;7.角砾岩和多次破碎的破碎岩;8~10.近矿的和矿化的交代岩:8.铬多硅白云母-钒云母的云母片岩和石英-碳酸盐-硫化物-硒化物和混合热液岩;9.(钠长石)碳酸盐钒云母铬多硅白云母的交代岩;10.钠长岩(钠闪石)金云母钠长石的和石英-钠长石交代岩;11.不同成分的沉积岩层界线;12.不同成分的交代岩发育的界线;13.钻孔
5)矿石物质成分
铀-贵金属-钒矿石为综合性矿石,其物质成分十分复杂,具有许多矿物和多种元素组合的特征(图6-16)。首先是钒,赋存于云母岩中,以钒云母和金云母,以及赤铁矿和其他一系列矿物产出。其次是铀,以沥青铀矿和铀石及少量晶质铀矿形式产出为主。再就是贵金属元素金、银、钯和铂,分布于铅、铋和铜的硫化物、硒硫化物、硫化物-硒化物和硒化物内,此外,还有自然金、银、钯、铋和铜等矿物。在矿体边缘有辉钼矿、黄铜矿和闪锌矿,可作铜、钼和锌矿石利用。矿石的矿物组成超过80种金属矿物。帕德玛矿段矿物组合分布规律见图6-17。
矿石的化学成分显然是复杂的,除上涉及V、U、Au、Pd、Pt、Cu、Mo、Zn、Pb和Bi作为常量元素外,还有不定量的Cr、Ni、Co、Hg、Sn、Re及另外10种有益元素。由于该矿床的多矿物组分和多种元素组合的综合矿石在储量为超大型矿床规模,在俄罗斯或其他国家均属首例发现。
该矿床综合矿石成分的独特性,同矿床的碱性闪石——石棉、滑石和滑石岩矿床的断裂构造交结有关,它们都分布在统一的铀-贵金属-钒的断褶成矿构造带内。可以认为,碱性闪石-石棉的和滑石矿化,也分布于图洛玛塞尔组强烈角砾岩化的泥岩、粉砂岩和白云岩内,而矿床的矿化赋存于更上层位的图洛玛塞尔组与外奥涅施斯克组的地层界面内。
在原生内生的综合矿石上部,均经受了古风化的表生破坏作用,表现在形成石英-云母的和赤铁矿-高岭石-绿泥石的风化壳。这些表生矿化叠加在先成原生矿石之上,而且不能明显的划分出来。在柯斯玛塞尔矿段发育的铬-钒云母岩内形成的风化壳中,E.B.鲁曼采娃(1984)划分出下列带,自上而下为氧化带、氧化-还原带和还原带。氧化带内有高岭石、绿泥石、蒙脱石及水云母、赤铁矿、钾钒铀矿、钒钙铀矿等。在氧化-还原过渡带内,发育有辉铜矿、赤铜矿、自然铜、金、银、细分散状沥青铀矿等。在还原带内是黄铁矿、黄铜矿等。风化壳延续时间为300~200Ma。应强调指出,风化壳沿断褶构造带发育,具有线性延伸特点,并与含矿交代岩有关,使其重结晶和产生次生富集现象。综合矿石明显在氧化-还原带地球化学障内富集,或在强烈赤铁矿化带与硫化物带岩石之间的界面内富集。
内生矿化的矿物组合及外生矿化的矿物组合,在矿体剖面的结构上各具自己不同位置。矿体的基本体积是碳酸盐-钒云母-铬多硅白云母的交代岩,也是钒和铀的储量主体部分。脉状和角砾状的贵金属矿石,集中分布于交代岩体的中心轴面部位,以石英-碳酸盐-硒化物-硫化物脉和网脉产出,并富含铂族元素、金、银、铜和钼为特征。这些元素在氧化-还原带内达到最大富集,并位于脉状和网脉矿化之上部。
图6-16奥涅施斯克矿床矿物形成顺序略图
线的粗细大致反映矿物的分布量
图6-17帕德玛矿段74号中段矿物组合分布图
(据Леденева H.B;Пакуавнис Г.B.)
1.原始含石墨的浅色粉砂岩夹白云岩薄层;2.石英-长石质粉砂岩;3.下部红色白云岩;4.大的顺层断裂;5.伴有线性细脉带的大脉;6.矿后断裂;7.云母岩,表示含钒云母的富集等值线,用%表示:a=0~60,b>60;8.氧化钒矿物(黑钒铁矿、黑钛钒矿、黑斜钒矿及其他矿物);9.铀钛矿化(钛铀矿、V-Fe-Ti矿物);10.晶质铀矿沥青铀矿组合(含铀石);11.铀石分布区;12.含贵金属(Au、Ag、Pd)的硒化物组合;13.硫化物矿物(黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿)
3.矿床形成条件
成矿物质来源,据含矿围岩和矿石的化学成分分析对比,认为主要来自含矿地层本身。铀源来自富含碳质的康多帕施组的凝灰质沉积岩、外奥涅施斯克组的粉砂岩和板岩及杨戈塞尔组的陆源沉积岩等3个地层组的不同岩性层。钒和贵金属元素来自康多帕施组、苏依萨尔组、外奥涅施斯克组、图洛莫塞尔组和杨戈塞尔组等5个地层组的岩层。这些矿源层中铀、钒、贵金属Au、Ag、Pt、Pd等,及有色金属元素Cu、Zn、Mo、Cr、Ti等的质量分数,高出地壳克拉克值的2~3倍以上。此外,还可能有深部幔源的热液铀、钒和贵金属来源和新太古代花岗岩提供部分改造成矿物质来源。成矿物质来源与地洼阶段的长期多次构造岩浆活化作用有密切联系。
成矿作用的动力源和热源,密切地与古元古代的地洼阶段构造-岩浆活化作用有关。含矿的交代岩的成矿作用和交代岩的演化阶段,均与构造活化期次合拍,详细情况在下节的成矿演化中论述。
成矿的富集空间条件,是不同方向的断褶构造带的结点与古元代代图洛莫塞尔组同外奥涅施斯克组之间的隐伏不整合面的组合,为矿床定位的场所。矿体和富矿段的定位,还与岩性层(粉砂岩、石墨片岩、白云岩、变玄武岩)的物理性质(多孔性、可塑性)及不均质性的岩层间的界面构造有关。
4.成矿作用的演化
铀-贵金属-钒矿床成矿作用的演化,与矿床所在区域的大地构造演化息息相关。从前述区域揭露的地层看出,有明显的3大构造层的剖面结构:底部为新太古代结晶基底,由萨阿米依杂岩和洛彼依杂岩组成,属地槽构造层,其形成年龄为2500~2400Ma以前。中部为古元古代卡累利期火山-沉积岩,包括有雅图利群、留吉柯夫群、卡列威群和文斯群等地层,属地洼阶段激烈期构造层,形成时间为2000~1900Ma以前。上部为新元古代里菲期沉积岩,属地洼余动期构造层,其形成时间为650~570Ma以前。各大构造层之间有明显的地层构造不整合面相间隔,上述2500~2400Ma、2000~1900Ma和650~570Ma均相应为地层构造不整合面时间。雅图利群前的不整合面,表现为古风化壳存在,太古宙花岗岩强烈碎解,并经受了石英-赤铁矿化和绿泥石-水云母的蚀变作用。在文斯群沉积前的不整合面(2000~1900Ma前)也有明显的风化壳,但只有局部地方存在,表现为先前的陆源沉积和碳酸盐岩层的赤铁矿化和水云母化作用发育。文德群前的风化壳为650~570Ma,广泛发育着高岭石-水云母化,故不同于先前的其他不整合面。此外,在雅图利群与留吉柯夫群之间,还有风化壳存在,表现为石英-云母的和石英-绿泥石-云母板岩、石英-赤铁矿白云岩的透镜状夹层,以及有强烈赤铁矿化和绿泥石化蚀变的辉绿岩(称之为红色赤铁矿化的辉绿岩)。在文斯群前也有局部的风化壳分布,但基底部的陆源沉积岩和碳酸盐岩赤铁矿化和水云母化强烈发育。
T.B.毕利宾纳等(1991)认为,卡累利期及其以后地层均为后克拉通构造层,雅图利群和留吉柯夫群为原地台层,卡列威群和文斯群为准地台层,里菲期沉积为地台层。文斯群和里菲期的火山-沉积岩,由于强烈经受风化剥蚀作用,只在区域的西北部尚有保存,里菲期的岩层在东部区域尚存残存。我们从后克拉通的卡累利期的火山-构造活化作用强烈广泛发育,以及形成产状平缓的短轴褶皱的断褶构造带网状分布,认为矿区及其区域在古元古代2500~2400Ma前开始,已产生地洼阶段的构造-岩浆活化作用,即已从地槽阶段转化为地洼阶段。文斯群和里菲期岩层强烈被剥蚀,残留无几,表明地壳在元古宙末前一直以隆起上升为主,地洼阶段一直延续至今。
铀成矿作用经历了长期和复杂的成矿演化过程,有古元古代卡累利期地洼阶段早期沉积-成岩的原始铀-贵金属-钒矿化的富集(2200~2100Ma前),地洼阶段构造-岩浆活化期热液再造成矿的工业富集和地洼阶段多次淋积叠加改造成矿的富集。因而矿床形成具有明显的内生和外生多次成矿叠加的多因复成矿床特点。主要成矿时代为1800~1700Ma,是在文斯群前的不整合面(2000~1900Ma)之后,即在主含矿层位的留吉柯夫群形成之后多次构造-岩浆活化作用引起的多次热液再造成矿作用所成,其后又有多次与构造-地层不整合有关的古风化壳作用导致的多次淋积改造叠加成矿作用(1400~1300Ma,650~570Ma,240~220Ma)复合而成的富矿化(表6-5)。
表6-5奥涅施斯克矿区地壳演化、大地构造演化与成矿演化
地洼阶段早期(卡累利期2200~2100Ma)沉积-成岩阶段铀-贵金属-钒的原始富集。前已述及,表现在含矿层位的成矿元素含量,均在地壳平均克拉克值的2~3倍以上。在康多帕施组的凝灰质沉积岩内,富含V、Cr、Ag、Nb、U、Mo、Ba等元素;在苏依萨尔组的凝灰岩和火山岩中,富含Cr、V、Ti、Ni、Pt;在外奥涅施斯克组的粉砂质板岩中,富含V、Cu、Zn、Mo、U、Ag、Pd;图洛莫塞尔组的碳酸盐岩中,富含B、Ba、Mn、V、Cu、Zn、Li;杨戈塞尔组的陆源沉积岩中,富含U、Th、Cu、Au、Zn;而在该组的基性岩床中,富含Ti、V、Cr、Ni、Pd等。可以看出,含矿层位的多种矿质元素的富集,与综合矿石的矿质元素成分极为近似,充分说明矿床的成矿作用早在早元古代卡累利期岩层的沉积-成岩阶段,已有初步的成矿富集作用。
矿质元素在沉积-成岩期的初步富集之后,经受了多次的热液再造和改造成矿叠加富集作用,其中主要有两期(1800~1780Ma、1760~1730Ma)热液成矿作用。它们的形成与地洼阶段大范围出现卡累利期后的基性岩浆作用和深部幔源流体有关,并形成一些高温的矿物组合,矿化分布明显受线性断褶构造带制约。矿石中含铈和镱,轻稀土元素和镱含量高达1000g/t,而重稀土元素铈含量低,只有6~10g/t。碳酸盐-石英-硫化物-硒化物脉内的方解石氧同位素组成δ18O=15.9‰~18.3‰,接近于热液碳酸岩成分。矿质元素在富含CH、F、CO2的还原流体作用下产生迁移和沉淀,内生矿化形成温度在400~120℃区间,而矿后热液活动在低于150℃环境。
在多次热液成矿作用之后,又有多期次的淋积成矿作用改造和叠加,在氧化-还原过渡带内形成一些富矿的矿化。在矿区地壳演化中经历了多次风化壳作用,形成多个地层构造不整合面,古地表水长期下渗至深处,在粉砂质板岩与碳酸盐岩的不同岩性的界面上和不整合面处,广泛发育着钠的带进带出现象及赤铁矿化普遍发育。矿质元素多在赤铁矿化近于消失处的氧化-还原过渡带和碳酸盐-云母交代岩和云母岩的还原带内分布和富集。淋积成矿作用主要发生在1400~1300Ma的里菲期前,650~570Ma的文德期前和240~220Ma的中生代前的各个构造活化期,因富含氧的和矿质元素的地下水淋积作用,在含碳岩层内和辉绿岩席内,形成矿质元素的次生富集带。
⑹ 滑石粉一般哪里盛产
目前,全球滑石的远景储量在20亿吨以上,其中已探明储量约8.13亿吨,分布在40余个国家,范围较广。储量较大的有:俄罗斯、中国、美国、法国和芬兰。
滑石是中国优势矿产之一,素以资源丰富、品质优良而着称于世。据1992年统计,全国38个矿区保有储量2.5亿吨,探明储量和保有储量均居世界第2位。
中国滑石矿床广布15省自治区,但相对集中分布在辽宁、山东、广西、江西、青海五省(区),储量之和占全国资源总量95%。
⑺ 滑石矿床地质
一、滑石成矿地质条件
( 一) 滑石形成的物理化学条件
滑石是典型的热液矿物,是在中—高温条件下形成的,据B.亚恩杰尔等合成滑石的实例证明,滑石是在相当大的压力和温度区间形成的(温度250~775℃;压力120×105Pa~1000×105Pa)。据包裹体测温资料,滑石形成的温度大多在200~300℃。滑石的形成温度与成因类型关系密切,C.A.科连巴乌姆通过计算资料,认为与镁质碳酸盐岩有关的滑石形成温度,比蜕变超基性岩的温度间隔还要大。J.Wicks(1985年)对加拿大魁北克超基性岩退变质作用指出,滑石相的稳定范围在500℃以上。而在500℃以下,随着温度的下降,水的加入,滑石相不稳定,转变为叶蛇纹石。卡斯特等对加拿大沉积硫化物矿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。李驭亚(1986)在总结我国富镁质碳酸盐岩类区域变质热液交代型滑石矿床时指出,这类矿床的成矿作用,要求变质热液具较高的pH值(9以上)和较高的温度(300℃左右)。在这种条件下,才能为成矿作用提供大量的热水和SiO2,并测得矿物液相包裹体H2O的δ18O值为+13.54‰~+18.31‰,显然,这类矿床成矿热液来源于区域变质热水。
资料表明,滑石在碱性条件下生长最好。碱性介质条件,不仅SiO2溶解度大,而且使溶解的MgO形成Mg(OH)2胶体,增大热液中MgO的活动能力,有利滑石的形成。因此,形成滑石的物化条件是:①温度为中高温,主要为200~500℃。②压力为(n~100)×106Pa的较宽范围内。③介质条件主要为碱性介质。
(二)滑石形成的物质条件
滑石是镁硅酸盐矿物,MgO和SiO2的供给是滑石形成的物质基础。实际资料表明,滑石的成矿物质是多源的,表现为成矿母岩和成矿热液的多源性。成矿热液包括岩浆期后热液、变质热液和地下水热液。他们除了提供大量的SiO2外,还带来部分MgO。一个滑石矿床的形成往往经历了多期多种来源的混合热液作用。富含镁质的岩石、超基性岩和镁质碳酸盐岩 ( 白云岩、白云质灰岩、菱镁矿) ,是形成滑石最有利的围岩,世界上绝大多数滑石矿床与镁质碳酸盐岩有关。
( 三) 滑石形成的构造条件
构造对于滑石的形成极为重要,许多大型滑石矿床产于断裂构造带中间及断裂的两侧。各种规模的断裂构造,提供了成矿的各种热液和其相关的成矿物质的通道,与大断裂相伴生的次级断裂和各种派生的小裂隙、节理、层间破碎带以及褶皱构造、接触带构造,常是矿体的储存构造。同时,围岩的裂隙可以补偿滑石形成时产生体积膨胀所需要的空间。此外,对于富镁质碳酸盐岩类区域变质热液交代型滑石矿床,向斜构造是重要的构造控制条件。在此条件下,如含矿层之下有隔水层做底板,便为成矿热液的汇集、储积和封存创造了良好的条件,像一个封存的地下水的热水库,为成矿作用提供了丰富的热液( 李驭亚,1986) 。
二、滑石矿床主要成因类型及矿床地质特征
我国滑石矿床成因类型比较复杂,具体分类尚不统一,但大致概括为热液交代型、区域变质型和沉积成岩改造型三大类。
( 一) 热液交代型滑石矿床
按成矿原岩分为两种亚类。
1. 镁质碳酸盐岩蚀变交代型滑石矿床
本类滑石矿床产在白云岩和菱镁岩中,附近常有岩浆岩侵入体。矿体形状多为不规则的似层状、脉状、透镜状、囊状和蠕虫状。矿体成群出现,成带分布,延长可达数千米,但每一个矿体长度一般只有几十米,大的也不过只有几百米。矿石类型为碳酸盐型滑石矿石,主要有块滑石、片状滑石和染状滑石。共生矿物为滑石、白云石、菱镁矿、方解石、透闪石、顽火辉石、透辉石、阳起石、蛇纹石、黄铁矿、磁铁矿等。本类矿床规模巨大,矿石质量很纯,是滑石矿床的主要工业类型。美国的凡尔蒙脱、我国辽宁海城、广西龙胜是最着名的产地。
矿床实例: 辽宁海城滑石矿床
矿区位于辽东隆起区。出露地层是元古宇下辽河群一套变质的结晶片岩、千枚岩、片麻岩、白云石大理岩和菱镁岩等,地层走向北东东。矿区北部广泛分布着基性杂岩和似文象花岗岩以及晚期的辉绿岩、煌斑岩、伟晶岩、花岗斑岩和石英斑岩。矿区内为一大的单斜岩层,构造形态简单,局部地方地层有扭转、摆动、和水平牵引褶曲现象。断层发育,节理丛生,大都呈南北方向分布。
滑石矿床产于菱镁岩及白云石大理岩层中,为热液沿着岩层层面裂隙或断裂交代而成。矿体呈大小不等的扁豆体、透镜体,成群出现 ( 图 7-4) 。矿体与围岩的产状基本一致,但界线不清,需要进行取样,并根据化学分析结果按工业品位圈定矿体。矿体最大延长 500m,平均厚度 35m,最大延深可达 400m。矿体内部常常包含有滑石化菱镁岩、菱镁岩、白云石大理岩等夹石呈小扁豆状残留体。此外,还有形状极不规则的辉绿岩脉贯入体,造成矿体形态十分复杂。
图7-4 辽宁海城滑石矿床横剖面略图(据武汉建筑材料工业学院非金属矿系,1978)
矿石自然类型主要有块滑石、片块状滑石、片状滑石、染状滑石等。矿物成分主要为滑石、共生矿物以菱镁矿为主,并含少量的石英、白云石、磷灰石、黄铁矿、蛇纹石、绿泥石等。块滑石质量最佳,滑石含量达90%以上,有害杂质含量极少。
2.超基性岩蚀变交代型滑石矿床
该类滑石矿床产生蛇纹岩和受到不同程度蛇纹石化的超基性岩如纯橄榄岩、橄榄岩、辉石岩和角闪岩内,附近常有晚期的花岗岩侵入体。滑石矿体常常分布在超基性岩体和花岗岩侵入体相接触的部位,并被后期的脉岩如花岗斑岩、长英岩和石英脉所穿插。矿体形态多样,大小不一,常呈透镜状、脉状或不规则的层状或囊状。由浸染状矿石组成的矿体规模较大,可延长几百米。块滑石矿体一般较小,多呈脉状,厚度在0.5~4m不等。片状滑石多呈小脉,厚度一般在0.5m以下。矿体与围岩界限一般分明,但也有逐渐过渡界线不清的。
矿石中与滑石共生的矿物有阳起石、透闪石、黑云母、绿泥石、蛇纹石及石棉、电气石、方解石、白云石、菱镁矿、磁铁矿、铬铁矿、黄铁矿、黄铜矿及自然金等。矿石质量较高的只是一些小型脉状矿体;而矿体较大的则为浸染状矿石,质量不高。
该类矿床分布很广。例如,我国新疆、俄罗斯乌拉尔和美国的佛蒙特州滑石矿,均属此类型。
矿床实例:俄罗斯米阿斯滑石矿床
矿床位于俄罗斯乌拉尔米阿斯的西南,其中以科斯莫捷米亚诺夫滑石矿规模最大。
矿区出露的地层:西部是沉积变质岩系,主要岩性为石英绢云母绿泥石片岩和石英岩,东部是变质的超基性岩(蛇纹岩)、滑石片岩、绿泥石片岩和石英滑石碳酸盐岩(图7-5)。矿区东北部的蛇纹岩中,有一条北东走向厚约40余米的花岗斑岩脉岩侵入。
滑石矿床产于强烈片理化的蛇纹岩中。出露中部的滑石矿体和蛇纹岩的接触处有绿泥石片岩带,并与矿体呈逐渐过渡的关系。矿体与花岗斑岩脉岩及石英脉的关系密切,并沿着这些脉岩和蛇纹岩的接触带形成滑石矿带。滑石矿体形态极不规则,有透镜状、脉状或株状等,厚度不大,一般为2~3m,但延长可达数十米,最大延深70m。矿体走向主要呈北东向,倾向南东,呈急倾斜,倾角为60°~90°。
图7-5俄罗斯科斯莫捷米亚诺夫滑石矿地质构造略图据武汉建筑材料工业学院非金属矿系,1978)
矿石中共生矿物主要为滑石、绿泥石,其次为磁铁矿、菱镁矿、白云石及少量的磁铁矿、菱铁矿、磁黄铁矿等。
矿石类型可分为三种:
1.块滑石
颜色为绿色或灰色,其中含有绿泥石和磁铁矿,为该矿的主要矿石类型。
2.伟晶鳞片状滑石
主要产于蛇纹岩裂隙内呈小脉状或束状。颜色为苹果绿、浅绿、浅天蓝至灰色,鳞片平均大小为1.5~2cm,鳞片性脆,不具挠性。
3.高纯度的块滑石
颜色为灰白色,质量很纯,无甚杂质。产于第一类块滑石中,多呈扁豆体和囊状体。
(二)区域变质型滑石矿床
该类型矿床系超基性岩及部分不纯的白云岩经区域变质作用形成。主要的含矿岩石有蛇纹石-滑石片岩、绿泥石-滑石片岩、滑石菱镁片岩等。富镁质碳酸盐岩石主要为硅质白云质灰岩,其特征是富含MgO,并有一定量的SiO2。该类型矿床规模大,是滑石矿床重要的成因类型。
我国山东平度滑石矿,成矿作用与区域变质作用密切相关。主要产生在大理岩及斜长角闪片岩中,滑石常具透闪石柱状晶形假象。滑石矿体大部分是在早期形成的区域变质岩———大理岩及斜长角闪岩的基础上,再经过蚀变的结果。引起蚀变作用的热液,是变质作用过程中的产物。
矿床实例:四川省某滑石矿床
矿区位于康滇台背斜小相岭台穹内。出露地层为前震旦系登相营下段,主要是一套硅质条带白云岩、白云质灰岩、白云石大理岩等。地层倾向南东,呈一陡倾斜的单斜岩层构造,由于地层产状摆动,约呈一“S”形弯曲。节理裂隙甚为发育。
矿区内仅见石英斑岩和辉绿岩岩脉,前者分布于矿体西侧、后者直接贯入滑石矿体,局部有绿泥石化现象。滑石矿床产于白云石大理岩中,上下可分为两个矿体,呈脉状或透镜状。上矿体大,下矿体较小,矿体与围岩界线大多清楚,两者产状斜交。共生矿物主要为滑石、白云石、方解石、石英,含少量透闪石和铁质物。
矿床产于白云石大理岩中,片理发育,矿体与围岩界线清楚或不清楚,产状斜交,系由区域变质作用形成。石英斑岩和辉绿岩岩脉侵入时,产生明显的滑石化、硅化,并交代白云岩使滑石更加富集,对矿床形成更为有利。
(三)沉积成岩改造型滑石矿床
该类矿床是20世纪80年代我国地质工作者发现的一种滑石矿床类型,主要分布在我国南方二叠纪地层中,成矿母岩为高镁粘土岩或生物碎屑灰岩,在沉积成岩过程中部分被改造成滑石矿。矿体一般呈透镜状、豆荚状、薄饼状、条带状,沿含矿层分布,长零点几米至几米不等。往往成群出现,层位稳定,并基本上保持了原岩的层理构造,产状清楚,表现出明显的沉积特征,矿物成分以滑石为主,含少量石英、海泡石、富镁蒙脱石或方解石、白云石等。滑石呈鳞片状集合体,粒径在0.01~0.1mm,交代生物碎屑后,仍保留其外形和内部结构,本类矿床矿区及其附近均未见岩浆活动,因此,本类矿床成因,一般认为与沉积成岩的后生改造有关。
矿床实例:四川省南桐滑石矿床
该矿床产于四川东南部的二叠系黑色灰岩中,含滑石的层位于茅口灰岩与栖霞灰岩接触界线附近,即在茅口灰岩的底部与栖霞灰岩的最上部。滑石矿层位稳定,分布范围较大,含矿层厚度数米到20~30m。滑石层呈层状、似层状或透镜状,厚5~40cm不等。(图7-6)含矿层中除滑石外,还有白云质灰岩、石英、燧石结核和生物化石。滑石层在白云质灰岩和燧石结核的两侧,呈流线形状、条带状平行岩层的走向分布。
滑石为黑色块状、团块状、镜下为细小的鳞片状。加热至600~650℃时,由黑色变为灰白色,至1015℃时变为白色,同时硬度变大。矿石化学成分(wB/%)为:SiO2(59.53),MgO(31.07),CaO(1.33),Al2O3(1.25),Fe2O3(0.55),有机杂质(1.05)和H2O+(4.85)。
该矿床无论是含矿层或滑石层,均未见有任何变质或热液蚀变现象。因此,含矿层与区域变质作用或岩浆活动无关。张如柏等(1981)认为,该区沉积岩(石灰岩)中滑石的形成,必须具备两个条件:①热力学条件,即温度与压力条件。该区茅口灰岩埋藏深度达4000~5000m,按现代二叠系钻孔测温结果,平均增温率达26.6m/℃,经计算地温可达100~130℃,接近于内生热液的中温—低温矿床的成矿温度。②物质来源:Mg、Si就地来自含矿层本身的岩石中。这样,当雨水渗到深部时,一方面溶解了大量的Mg、Si等组分,另一方面温度越向下越高,这种由地热形成的含矿热液,沿着岩石的层面、裂隙发生交代作用,在分压力降低的情况下,形成滑石。反应式为:
非金属矿产地质与勘查评价
图7-6 四川省南桐滑石矿区地质图据田煦等,1989)
由于热液温度不高,所以岩石中的生物化石仍保持原来的外形。这样,该滑石矿床应属于层控型沉积-改造矿床,或沉积-成岩作用伴生交代作用而生成的滑石矿床(李驭亚,1986)。
我国南方下二叠系茅口组下部,普遍发现有滑石或滑石海泡石粘土矿床,自川东经鄂西、鄂东、湘西、湘中至赣中均有发现,且矿化范围逐渐扩大。含矿层岩性由微晶碎屑灰岩、骨屑微晶灰岩,相变为泥岩、泥灰岩、钙镁质页岩及硅质岩。沉积环境由中等能量的开阔海台,转为低能量的浅水海湾或局限盆地。矿床类型由滑石矿床逐渐变为滑石-海泡石粘土矿床。
三、滑石矿床分布
滑石在地壳岩石中分布较广,主要分布在变质岩中,在沉积岩中也有分布,在我国南方二叠系下统中分布较普遍。
中国滑石矿床的成矿时代主要为前寒武纪,其中又以古元古代占主导地位。这与当时有利于碳酸盐沉积的环境有关,因为滑石由碳酸盐岩受热液作用而成,巨厚的碳酸盐岩岩层是巨大滑石矿床形成的必要背景条件。辽、吉、鲁一系列大型、巨型矿床皆属之。其次为早古生代加里东成矿期,该期重要矿床有广西龙胜县鸡爪、古坪、桐子山等滑石矿床,矿体呈似层状及透镜状,产于白云岩、大理岩岩层中。此外,中、晚石炭世矿床有广东阳山县大莨,早二叠世矿床有江西省于都县岩前、湖南省保靖卡棚等。
古元古代形成的滑石矿质量好、规模大、储量约占总储量的一半。加里东期所成矿石含脉石矿物较多,例如,方解石、绿泥石等,因此白度相对较低。其他时代所成矿床规模一般不大,质量较差,富含杂质。当前在我国滑石资源中不具重要地位。
滑石矿床分布的大地构造位置主要在古板块内部,其次在古板块俯冲带蛇绿岩发育地段(图7-7)。中国当前开发利用的矿山皆属前者,后者仅起补充作用和未来后备作用。
图7-7 中国滑石矿区分布图
古板块内部长期处于较稳定的区域,具有沉积巨厚碳酸盐岩层的条件。滑石矿床赋存的第二种大地构造位置是古板块边缘,即一个板块向另一个相邻板块下方俯冲的带上,那里蛇绿岩大量发育,裂谷带深大断裂也是蛇绿岩发育区,超铁镁质蛇绿岩常有强烈的自变质作用,滑石矿床在此作用下形成。矿床规模不等,也有巨型矿床,例如,青海省茫崖的滑石矿床。
⑻ 俄罗斯碧玉的产地
俄罗斯碧玉产地主要分布在伊尔库茨克州、克拉斯克雅尔斯克边区、乌拉尔山脉、西伯利亚矿区等地。主要的矿物质成分为透闪石及阳起石的类质同象,约占69-95%;次要矿物有透辉石,蛇纹石,绿泥石,滑石,磁铁矿形成黑斑点。俄罗斯碧玉以其物理性质和内部构造来看,完全符合软玉(和田玉)的鉴定指标,所以它们均属名副其实的软玉。
大凡价值高或需求大的玉材和成品,多会出现人工仿制和人工改良品。俄罗斯产的碧玉以其色泽沉稳浓艳而深受广大玉器爱好者的喜爱,销售价格直线上升。
⑼ 世界上最大的矿物
世界上已发现的矿物近4000种
金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石,它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛,例如:工艺品、工业中的切割工具。碳可以在高温、高压下形成金刚石。最大硬度的矿物
滑石是热液蚀变矿物。富镁矿物经热液蚀变常变为滑石,故滑石常呈橄榄石、顽火辉石、角闪石、透闪石等矿物假象。滑石是一种常见的硅酸盐矿物,它非常软并且具有滑腻的手感。人们曾选出10个矿物来表示10个硬度级别,称为摩斯硬度,在这10个级别中,第一个(也就是最软的一个)就是滑石。柔软的滑石可以代替粉笔画出白色的痕迹。滑石一般呈块状、叶片状、纤维状或放射状,颜色为白色、灰白色,并且会因含有其他杂质而带各种颜色。滑石的用途很多,如作耐火材料、造纸、橡胶的填料、农药吸收剂、皮革涂料、化妆材料及雕刻用料等等。
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⑽ 非金属矿采矿
矿山的开拓方式、生产规模、采矿方法、装备水平主要取决于矿床规模、矿床储存条件、矿物的性质、矿产品的价值以及国家的技术经济基础。一些矿业发达国家,特别是工业发达国家拥有大型、特大型金刚石、石膏、高岭土、大理石、石棉等的矿山,采用大规模、集约化开采,这些非金属矿山的技术装备水平一般与大型煤矿山、金属矿山相当,有的非金属矿山的开采作业达到了采矿业的先进水平,如俄罗斯雅库基、南非的金刚石矿、俄罗斯巴日诺夫和加拿大魁北克的石棉矿、美国的高岭土、凹凸棒石、膨润土和石膏矿,以及挪威的石灰石矿等,那些先进国家的石墨、滑石、重晶石、白云石等非金属矿山,规模较小,但装备水平和经营管理水平较高,相应的技术经济指标也较高。
目前国外非金属矿采矿技术发展现状大致如下:
一、露天开采比重大于地下开采,露天矿采深越来越大
非金属矿的开采,露采地采兼有。然而,露天开采具有可采用大型高效采矿设备、生产能力大、劳动安全条件相对较好、资金投入产出较快等一系列优点,国外非金属矿山只要条件许可都尽可能采用露天开采。据美国地调局《Mineral Yearbook》2005统计,2004年美国工业矿物矿岩量36.08×108t,其中露采35×108t,占97%,同比增长4%,地采1.08×108t,只占3%,工业矿物产品的平均价格,露采为20.54美元/t,地采为28.34美元/t。2004年美国几种非金属矿露采和地采的开采量如表2-1-1所示。
表2-1-1 2004年美国几种非金属矿开采量(104t)
占世界高岭土产量50%以上的英美高岭土矿山都采用露天采矿方法,目前世界最大的石棉生产国俄罗斯和加拿大的石棉矿山也都采用露天采矿,绝大多数的世界大型的石膏、膨润土、石灰石、大理石等的矿山都是露天开采。
随着采矿工作的进展,矿坑开采深度不断加深。如2005年俄罗斯雅库基的和平金刚石矿、纪念日金刚石矿、成功金刚石矿的深度已分别达到525 m、500 m和610 m。俄罗斯巴日诺夫石棉矿原设计露采最终深度为680 m,目前采深已超过700 m。由于通风安全和运输的经济性,目前他们都在计划或已实施露转地的问题。
二、机械化自动化水平不断提高,大力发展连续式或半连续式采矿工艺
为了节省人力,提高劳动生产率,降低生产成本,国外非金属矿山不断提高机械化和设备大型化的水平。与此相配合,发展了连续式或半连续式采矿工艺。
国外非金属矿露天矿山一般采用螺旋沟开拓、台阶式开采。表土剥离采用凿岩爆破法,用前端式装载机、液压铲或大型索斗铲配合大型汽车装运。如俄罗斯萨勃鲁夫斯基滑石生产联合体的“新透镜体”滑石矿。储量2718×104t,矿体长1050 m,滑石菱镁矿层厚度50~350 m,探矿深度80~90 m。该矿采用水平分层下行式台阶开采,台阶高度10 m。表土层为页岩、斜长花岗岩和角闪岩。年矿石量19700 m3,剥离量3500 m3。剥离岩石由凿外工作预松散后,用5 m3机铲采装到翻斗车,运去填路或露天尾矿堆。矿块用SBMK-5行钻机穿孔。爆破后矿石用电铲、翻斗车装运至中间矿仓或选矿厂受矿仓。
德国Stassfurt白云石矿床,矿石平均密度为2.3~2.5g/cm3,矿体性状多变,裂隙丰富,在几米范围内,矿石强度和品位都显着不同。矿山采用选择性开采,根据配料要求挖掘所需块段。因此采用了Caterpillar的液压铲进行挖掘。液压铲重93 t,最大功率448 kW。铲斗具有5个弯齿,同铲斗底部曲线性状相匹配。斗容5.5 m3,工作压力500 kW。大块岩石用铲斗底部坠球捣碎,再用铲斗铲装到自卸汽卡车。
在采矿生产中,广泛采用大孔径牙轮钻或潜孔钻凿岩-电铲(液压铲、前装机)-汽车-半固定式破碎机-带式输送机装运的半连续式生产工艺(如俄罗斯乌拉尔石棉公司)。有些非金属矿种的生产采用了连续式生产。如英国的高岭土矿山使用高压水枪水力开采高岭土,矿浆通过管道泵送到储浆池,再泵送至选厂进行水洗。乌克兰的高岭土矿使用斗轮铲联合装置进行开采、运输和堆矿,实现了高度机械化的连续工艺。
美国Oil-Dri公司年产包括凹土在内的漂白土100×104t,是世界最大的优质宠物垫料和吸附剂生产和供应商,其矿山采用露采,4个矿段,每个矿段仅用3人,分层开采机械复垦,生产过程全盘机械化。
地下开采采用竖井、斜井、平硐等方式进行开拓。为了进一步降低成本、提高劳动生产率,实现半连续或连续式采矿生产,国外非金属矿山地下开采尽量采用斜井开拓,带式输送机或自行式输送设备运输矿石的方式,如英国三维世硬石膏矿等。
三、不断改进采矿方法,以适应高效设备的需要,提高劳动生产率和资源回收率
在地采矿开采方法上,随着无轨采矿技术、中深孔大孔径凿岩技术,以及先进的采矿机械设备的发展,使较老的劳动强度较高、材料消耗较高的采矿方法,如人工水平分层充填法、留矿法等,逐步被以利用先进技术设备的机械胶结充填法、阶段崩落法、房柱法、中深孔分段崩落法、分段平巷法所取代。例如美国石膏矿采用露天矿台阶式开采,铲运机直接进坑装矿运矿。英国三维世硬石膏矿使用6 m3铲运机,工效达到230 t/工班。
摩洛哥Samine矿自1974年投产,它以38%高品位CaF2的矿石而闻名,矿石能加工成98%CaF2的产品。原用留矿法开采,矿石回采率低,选择性差,生产率低,生产成本高,初始投资高。他们利用钻探岩心资料绘制三维地质图,根据地质条件开发了机械化倾斜分层充填法,使矿石回采率达到了90%,生产率提高了20%,最高矿石贫化率仅10%,采矿成本降低了1/3,特别是抢救了270×104t CaF2,37.4%的矿石储量,提高了10年的矿山寿命。对于邻近矿区相同的地质条件下采用该采矿方法,预期又能增加350×104t的储量。
目前俄罗斯雅库基ALROSA金刚石公司“国际”矿含金刚石金伯利岩的地下开采,就是采用联合采矿机进行开采的。这是世界上采用联合采矿机开采金刚石矿的第一例。该矿井下使用了2台奥地利Fest Alpine Bergtechnik公司出品的联合采矿机,以及2台雅库基金刚石设计研究院和ALROSA公司共同研制的联合采矿机。“国际”矿改进了联合采矿机的执行机构,加快了切割头的转速,改进了刀头的分布方案、数量和尺寸。采用联合采矿机对保护金刚石的天然晶体有着重要的意义。矿山进行的检验和统计证明,从1t金伯利岩中回收的金刚石的价值比原来采用小孔凿爆法采矿时要高。该矿目前的开采量为50×104t/a。
四、非凿岩爆破开采法得到因矿制宜的应用,且其应用有扩大的趋势
非凿岩爆破开采法在半硬和硬质岩石的露天矿开采中的研究已经有很长时间了。问题的提出,一是因为希望用它来取代劳动强度很大,且有危险的凿爆工艺;二是借此开发新一代的高效、经济的露天矿开采和剥离工作的连续作业工艺。
非凿爆开采法在中等硬度以下的矿岩挖掘中也早就有所应用。如用在国外的高岭土、石膏、滑石和石灰石的采矿中,像乌克兰的高岭土矿使用斗轮铲和堆取料机联合装置进行采矿,实现了高度机械化的连续工艺;美国帕贝科日恩松石膏矿采用铲运机进行开采,取代原用的凿岩爆破法,采矿成本可降低2/3。
自20世纪90年代中期以来,专业生产的炸药价格大幅度上涨,使1 m3凿爆法采出毛矿的成本大大提高。此外,随着世界各国对环境问题的关注度日益提高,为消除或降低凿岩爆破采矿所带来的噪声、粉尘和震动,近年来非凿岩爆破采矿法的研究有所加强,应用有逐渐扩大的趋势。
岩体非凿爆法采掘的采矿设备必须具备以下条件:一是具有很高的切割应力,以及相应于应用单位生产能力的劳动生产率;二是松岩和采掘矿岩的能耗要低;三是应有足够的机动灵活性和在较大坡面的工作平台上操作的能力;四是应具有工艺和生态上的安全性。
采掘装岩设备可以同时完成松岩、挖掘和装岩功能,是最能满足大规模生产要求的。从被开采和可能使用该法开采的矿床的采矿地质条件和采矿机械现状来看,在最近10~15年内,最可能用作非凿爆采矿的主要设备有带刨岩斗齿的单斗液压铲和索斗铲、分层刨岩机和斗轮铲。用于非凿爆法采矿的单斗液压铲的发展方向是配备专用铲斗和松岩器的液压铲和带冲击式斗齿的机铲和液压铲(动力铲斗的挖掘机)。而后者是最有希望的。20 世纪末,奥地利Fest-Alpine公司和德国的Nidermaier公司以及瑞典的公司已经制成和成功试验了斗容5~7 m3的动力铲斗液压铲。俄罗斯乌拉尔重型机器公司在俄罗斯科学院矿业研究院的配合下,在原成批生产的ЭКГ-5A型电铲的基础上,制成了带动力铲斗的ЭКГ-5B型电铲其与ЭКГ-5A型电铲的区别和改进是主要工作机构改变了,并在电铲扩大的回转平台上配备了附加机构。ЭКГ-5B型电铲在石灰石、白云石和煤矿投入了生产,实践表明,斗齿刃的单位冲击能为100 J/cm,可以成功地开采抗压强度80MPa的岩石,平均劳动生产率为120~275 m3/h,在使用率为0.41~0.67的情况下,年生产能力可达72×104m3。还确定了ЭКГ-12B型带动力铲斗的电铲的工作机构参数,证实了将单位冲击能提高到200~250 J/cm,冲击频率提高到8~12 Hz的合理性,在这种条件下,设备能有效地采掘抗压强度达100MPa的岩石。
全世界都很关注无须预松岩直接连续作业的岩体采掘装载机的制造。在20世纪80年代初,俄罗斯就有分层刨岩型联合采矿机生产,现在全世界采矿设备制造商已经对40种型号的联合采矿机进行了工业试验。最有代表性的有Virtgen公司的联合采矿机,可以开采层厚0.2~0.6 m、抗压强度达80MPa的岩石。由德国Krupp Ferdertechnik公司和俄罗斯库兹巴斯塔尔琴斯基煤矿合作研发的KSM-2000 p型联合采矿机,在抗压强度为70~80MPa的岩石中进行分层开采,最大刨岩深度可以达到2.6 m,在松岩后的岩体中,它的最高生产率达到2000 m3/h,是目前所有联合采矿机中效率最高的。美国石膏矿采用铲运机开采法,取代原用的凿爆法,使采矿成本降低了3倍。
为了保持传统台阶式开采工艺的技术优势,确保非凿爆法流水作业的进行,一些国家着力配制增强切割应力的斗轮式挖掘机。捷克Unex公司K-650型斗轮式挖掘机在俄罗斯“成功”金刚石露天矿的工业性试验和俄罗斯ЭКГ-400/1000型斗轮式挖掘机在俄罗斯雅库基金刚石砂矿的生产应用证明,这类设备基本上能满足在抗压强度为60~80MPa的岩体中的非凿爆法采矿作业要求。
然而,研究结果和实践经验证明,在可预见的将来,还不能完全将非凿爆法看作是凿爆法开采的替代方案。在大量不同的采矿地质条件下,每一种采矿设备都有它有效应用的范围。特硬和特黏的整体岩体,如花岗岩、辉长岩和辉岩等,在目前的发展水平下,进行有效的松岩还得依靠爆破。砂矿、砂砾矿、粘土矿、中等硬度的矿床,如石灰岩、页岩、砂岩、粉砂岩、泥质岩、白垩、交代类岩石、金伯利岩,以及某些类型的铁矿、铜矿、有色金属矿和金矿,采用非凿爆法开采,目前还是成功的。
总之,利用目前已有的设备正在和可以成功地进行非凿爆法开采的应用范围有:
1)抗压强度在60~80MPa的Ⅰ类、Ⅱ类和部分Ⅲ类岩石的矿床和个别矿块。
2)需要选择性开采的、结构复杂的矿体。
3)不能采用凿爆法进行松岩的矿床和矿块,如居民点、工业建筑附近的矿床和矿块。
4)由于技术原因残留的矿块和矿堆等。
我国岩石为中等硬度以下的小型非金属矿山,多数都采用手工开采的方法,挖掘装运矿石的工具仅为手镐、簸箕和手推矿车。尚未看到有采用机械化非凿爆法开采非金属矿的报道,因此在这方面目前无法与国外先进水平相比。
五、设备继续趋向合理的大型化、讲究高效和节能
国外非金属矿的露天开采采用大孔径牙轮钻或潜孔钻、长钻杆自动控制穿孔技术。俄罗斯建材矿山70%以上采用高效牙轮钻机凿岩。如俄罗斯ALROSA金刚石露天矿目前采用俄罗斯国产CБШ-250、270型牙轮钻机、芬兰Tamrock D-75 KS和Ingersol Rand D-2m钻机,孔径达250~270mm。装矿用斗容4~16 m3的电铲或前装机,运输用装载量30~136t的自卸车。俄罗斯乌拉尔石棉公司巴日诺夫石棉露天矿穿孔用CБШ-250 MH型牙轮钻,孔径为250mm,装矿用8~12.5m3电铲,运输用30~120 t自卸车,以及黏着质量930 t的173-2M牵引机组。加拿大黑湖石棉公司露天矿采用φ190~250mm的牙轮钻穿孔,7 m3前装机装矿,100 t级以上的自卸车运输。
为了节能和提高劳动生产率,国外非金属矿山注重适时更新设备。如俄罗斯ALROSA金刚石公司每年投入23亿~30亿卢布购置发达国家制造的设备,如Caterpillar和Komazu斗容16 m3的反向铲,吨位136 t的Caterpillar,Komazu和Dresser翻斗车,俄产5~15 m3的正向铲。巴西Mineracao de Amianto石棉公司2003~2004财政年度投资1300万美元置换运输翻斗车,2006年投资1500万美元更新设备。
在地下矿巷道掘进方面,俄罗斯研发和投产了一种钻机、装药和爆破-岩石装载工序的联合机组,附设工业机器人和微处理机,确保巷道掘进工作准确安全高效地进行,消除了掘进工人笨重的体力劳动。
俄罗斯乌拉尔石棉公司巴日诺夫露天矿开发了一种乳状炸药机械化制备、装运和装药机。这种设备是在对适应本矿崩矿需要的安全、廉价的乳状炸药进行了长期研究后开发出来的。这种MЗГ-10型制药、运药、装药机,载重10 t,可以直接开到工作面进行制药和装药。2004年通过了验收后,全面投入了使用,目前能满足露天矿炸药总消耗量的98.2%。采用这种技术,对于含水矿体的爆破工作,与原先采用的技术相比,可节省费用2.6倍。
加拿大石棉矿山的装药车配备自控装置,可以根据不同矿岩不同的爆破性能随时调整炸药的成分含量以改变炸药的爆炸威力。甚至在同一炮孔中也可以做到不同部位装不同的炸药,以提高爆破质量。
六、注重科学采矿,不断改进工艺,提高劳动生产率
(一)全球定位系统技术和工业电视的应用
目前工业发达国家非金属矿业在露天采矿中较为普遍地采用全球定位系统技术(GPS)来配置监控调度钻机、矿岩铲装和运输设备,保障其正常生产,以及在各种设备发生故障时及时地调度维修,以便最大限度地减少窝工时间,提高设备利用率。地下采矿的矿山,则广泛采用工业电视,在中央控制室监控各工作面、卸矿点、装矿点的工作和提升运输的情况。
(二)广泛采用计算机技术
计算机技术,已在工业发达国家的非金属矿山得到了广泛的应用,在采矿工作设计阶段,帮助设计人员利用计算机技术模拟矿床的条件,应用专用的软件,准确地作出决策和设计方案;在采矿工程开展过程中帮助采矿工程技术人员采用计算机模型模拟采矿现场情况,进行采矿方案的比较和选择,可提高采矿场的稳定性和安全性,提高资源的回收率和劳动生产率;在采矿过程中,可帮助采矿工程技术人员进行采矿工作的管理,矿石的运输管理。如加拿大石棉矿,根据地质勘探的结果,将矿石按其质量、品位、矿物组成、性质等因素,确定不同的价值。然后利用计算机技术按照地质勘探的结果,绘制出矿体三维模型,并将其按其中矿石的价值划分成不同矿石价值的矿块。为一定质量要求的产品进行采矿时,可在三维模型上进行配矿,确定所需的矿块以及采掘的数量,再按此设计各矿块工作面炮孔布置、炮孔数量和深度、各排炮孔的装药量、爆破方法和顺序、装运设备的配置和调度等。
(三)重视矿石的质量控制
工业发达国家的非金属矿业不仅对最终产品实施质量控制,而且对加工过程实施在线控制。如俄罗斯采矿化学品有限公司Kulr水镁石矿,从采矿开始就把好质量关,通过详探台架试验确定生产矿块,再用生探进一步取样分析准确确定应爆矿段,爆破后将矿石按要求破碎分级,送往不同产品的工艺流程。在整个采矿和加工过程中都对MgO、CaO、SiO2、Fe2O3的含量进行测定和监控。而我国非金属矿山普遍只对最终产品进行质量控制,而且大多数小型非金属矿山并无正规的质量检验。
(四)金刚石开采中爆破对晶体破坏的研究
俄罗斯矿山科学研究院对在开采含金刚石金伯利岩时,爆破工作对晶体的破坏进行了研究,并对爆破破坏晶体的行为进行了模拟,确定了破坏晶体的潜在危险带的半径,研定了爆破脉冲形式和应力波振幅-时间特性的控制方法,从而为计算能保护晶体的爆破工作参数奠定了基础。
(五)露天矿强化装运工作的新技术
俄罗斯矿山科学研究院研发了一种强化装运过程的工艺和一套矿石堆料卸料装置,使露天矿装运工作实现了流水化。矿石堆料卸料装置由列车式矿仓、矿堆下移动式振动给料器和自行式翻斗车组成。这套装置的工作原理如下:沿工作面平行于矿车轨道建一条辅助轨道,列车式矿仓停靠在辅助轨道上,列车式矿仓起到一种缓冲矿仓的作用。矿堆下移动式振动给料器和自行式翻斗车安装在列车式矿仓的车架上。电铲将矿石装在列车式矿仓中由移动式振动给料器和自行式翻斗车将矿石转卸到运输矿车的车皮中。这样电铲可以连续向列车式矿仓装矿,移动式振动给料器又可以连续向运输矿车的车皮装矿,使露天矿装运工作流水化。运输矿车的停靠和装车时间不超过2~3 min,比循环作业时装车作业时间缩短了10~20倍。
另一种强化露天矿装运工作的方法是使用大容量的铲斗配合长度与翻斗车车厢一样的振动给矿器。生产时,后者停放在运输线附近已采台阶的上帮,给矿器一次就能装满一辆翻斗车车厢,可大大缩短装车时间,提高主要采矿设备的利用率,露天矿的工作台阶也可提高,从总体上提高了采矿能力和劳动生产率,节省了能源,并有利于降低对环境的污染。
这种工艺和综合装备已在俄罗斯一些露天矿投产,可提高电铲的利用率20%~240%;运输车辆的利用率10%~120%。
(六)涡流爆破工艺
俄罗斯新西伯利亚的一个石料露天矿采用涡流爆破工艺,可以使用低能廉价炸药,节省了生产成本;提高了岩矿爆破的抛掷能力,减少了有害气体的排放,改善了技术经济效益和生态环境。
涡流爆破工艺的原理是在药包中装一个“涡流发生器”,起爆时,涡流发生器生成涡流,促进爆破气流产物的强制对流,补爆起爆气流产物中未爆燃料和氧化剂颗粒,增大了爆破气体的体积和对钻孔深部的挤压,提高了爆破脉冲,从而提高了爆破效率。
该矿在使用涡流爆破工艺后,台阶高度提高到15 m,炮孔深度18 m。
我国大中型非金属矿山,大多是20世纪50~60年代建立的老企业,更新改造能力差,矿山虽然实现了部分机械化,但现有的设备远不及工业发达国家的水平。而占我国非金属矿山企业绝大多数的是小型乡镇企业或个体企业。它们大多没有正规的设计,没有完整的开采顺序和采矿方法,采矿巷道及其装备也不正规。采用的是手工开采,铁锤钢钎凿岩,贴炮爆破崩矿,人工装矿,手推矿车运矿等等。甚至乱采乱挖,采富弃贫。因此矿石损失贫化严重,矿石块度不均匀,大块率高,二次破碎率高,导致资源回收率低,浪费严重;劳动强度大,劳动生产率低。改革开放以来有一些矿山企业进行了一些技术改造,但绝大多数企业变化不大。与工业发达国家相比,我国非金属矿业采矿业的生产技术水平差距很大,采用的设备规格小,在自动化上基本上是空白。然而近年来,我国引进了外资,出现了一批外资和合资非金属矿企业,同时也引进了一些较为先进的采矿方法工艺和较为先进和大型的设备,如广西桂林桂广滑石开发有限公司,辽宁海城艾海滑石有限公司和一些大型水泥集团公司的石灰石矿山等。如法资拉法基 都江堰水泥厂3500 t/d生产线的石灰石矿山,采场采用自上而下水平分层采矿方法,用全液压顶锤式钻机穿孔,手持式风钻辅助凿岩,中深孔多排孔微差爆破;矿石用5.5 m3全液压履带式挖掘机装入32 t矿用翻斗车运至储矿点,经6.7 m3轮式装载机装运到破碎站,破碎的矿石用钢心胶带输送机输送到水泥厂石灰石储库,实现了全机械化循环流水作业。这些企业对我国的非金属矿采矿事业起着一定的示范作用。