浙江省寒武系石灰岩资源特征

2011-02-06汪隆武何华军唐增才胡文杰汪发祥孟祥随

中国建材科技 2011年1期

关键词：石灰岩寒武灰岩

汪隆武何华军唐增才胡文杰汪发祥孟祥随

（1 浙江省地质调查院，浙江萧山311203；2 常山县国土资源局，浙江常山324209）

1 概述

石灰岩矿产资源与人类的生活紧密相关，当前，石灰岩矿产资源广泛用于建材、化工、冶金、造纸、橡胶、塑料、医药、食品以及环保等领域，其中作水泥原料约占80%，生石灰约占5%，建筑石料10%，轻（重）钙粉3%，其它用途2%。

浙江省为非金属资源大省，开发利用石灰岩历史悠久，石灰岩资源特点为：

按矿石成分分为高钙低镁型优质灰岩和寒武系低钙高镁型灰岩，查明的优质灰岩资源量与寒武系灰岩资源量之比为19 ∶1，预测的资源量之比为1 ∶5，资源配比矛盾。

2006 年全省全面淘汰立窑生产线，只批准日产2500 吨以上水泥干法生产线的投产，使得石灰岩资源量消耗以每年15%～20%速度递增。超出原规划2010 年前灰岩消耗年递增10%指标，已有的灰岩资源储备量出现短缺。

全省生产消耗的石灰岩中，有96%为高钙低镁优质石灰岩，局部地方出现负地形开采。而大量低钙高镁（寒武系）石灰岩被闲置，80%的低钙高镁型（寒武系）灰岩的利用，需掺用10%～50%优质灰岩，在优质灰岩消耗完时，寒武系灰岩将失去资源属性，优化资源组合迫在眉睫。

优质石灰岩CaO ≥52%，为新型“朝阳产业”-造纸、橡胶、涂料、油漆、纺织、化学建材等生产原料，具有较高附加值，大量(灰岩总量80%)用于制造水泥，降低了资源价值。随着“朝阳产业”迅猛发展，水泥行业与“朝阳产业”之间争夺优质灰岩资源的矛盾日益突出。为了解浙江省寒武系石灰岩资源以及开发利用状况，开展了浙江省寒武系石灰岩调查评价工作。

2 寒武系灰岩资源特点和分布特征

浙江省寒武系分布在江山-绍兴断裂带北西侧，属于杨子地层区江南地层分区。根据地质演化史和大地构造环境，以及成矿地质作用、沉积相、岩相古地理、控矿条件和地层分布情况，将浙江省寒武系灰岩资源划分为4 个Ⅲ级成矿带、8 个Ⅳ级远景区和22 个Ⅴ级预测区。

图1 浙江省寒武系分布略图

寒武系岩石地层单元为：荷塘组（Є1h）、大陈岭组（Є1d）、杨柳岗组（Є2y）、华严寺组（Є3h）、西阳山组（ЄOx）和超峰组（Є3c），其中除荷塘组以炭质板岩-硅质板岩为主、超峰组以白云岩为主外，其余均以石灰岩、泥灰岩为主。

通过对8 个Ⅳ级远景区主干剖面连续刻槽取样分析，寒武系中可划分出4 个含矿层，由下往上为：

第一含矿层：赋存于大陈岭组，厚度一般20～40m，局部可达80m； CaO 平均38%～47%，MgO 平均2%～7%，局部MgO 达11.9%，在杭州-富阳一带最高，在浙皖交界地带最低。

第二含矿层：赋存于杨柳岗组内，厚度一般10～27m，局部可达102m； CaO 平均35%～40%，MgO 平均2.5%～3.8%，局部地区因以泥灰岩和钙质泥岩为主，缺失此层，当前无利用价值。

第三含矿层：赋存于华严寺组及临近，厚度一般124～176m，局部可达266m； CaO 平均41%～48%，MgO 平均2%～3.5%，局部MgO达3.9%，本含矿层矿石质量、厚度和区域分布最稳定，为寒武系开发利用最多的含矿层。

第四含矿层：赋存于西阳山组以及中上部，厚度一般15～166m，； CaO 平均36%～43.5%，MgO 平均1%～2.5%，本含矿层在局部地区矿石质量稳定，开采条件好，具有重要工业利用价值。

可作为矿石的岩石主要为含泥灰岩、含云灰岩、泥晶灰岩，主要矿物成分为微晶或泥晶方解石，少量泥质、微粒白云石集合体顺层分布；矿石呈微晶结构，少量细晶结构，薄-中层构造。矿石中矿石矿物为微晶、细晶方解石，脉石矿物为白云石。CaO 平均42%～48%，MgO 平均2%～3.5%，组合分析矿石中SiO2、Al2O3、Fe2O3、f SiO2、K2O、Na2O、Cl-1、SO3低于工业指标要求。

云质灰岩、灰质云岩、泥岩、泥灰岩等，因岩石CaO ＜40% 或MgO ＞4%，只能作为脉石或围岩。

矿层中含泥灰岩（含云灰岩以及泥晶灰岩）与其它岩石比为3～20 ∶1。品位变化系数CaO4%～10%，MgO10%～30%，反映灰岩中方解石分布较均匀，白云石分布不均衡。

经历加里东、海西-印支运动以及燕山运动，寒武系灰岩在地表出露面积大小、地质体形态等不同：在浙皖交界的临安-淳安-开化一带，寒武系灰岩因褶皱隆起和长期风化剥蚀，而成片出露地表，在其它地区-安吉、余杭、富阳、桐庐、诸暨、龙游、常山以及开化等地，因拗陷以及晚期沉积覆盖，寒武系呈单斜或简单褶皱断续出露(图1)。1.寒武系西阳山组 2.寒武系华严寺组-杨柳岗组 3 寒武系大陈岭组-荷塘组 4 震旦系 5南华系

3 寒武系灰岩主要用途

通过调查，寒武系灰岩资源质量不高，应用领域狭窄，主要用于生产水泥，次为建筑碎石和烧制石灰。

表1 原料成分(%)

表2 换算后的灼烧生料组份(%)

表3 灼烧配比和熟料成分(%)

水泥工业：省内利用寒武系石灰岩资源最多的为诸暨市，其次为龙游县、绍兴市、江山市等地。诸暨10 家水泥干法生产线基本使用寒武系灰岩为主，2006 年水泥产量约697 万吨，80%～90%原料为寒武系石灰岩；江山市目前年生产能力近1000 万吨，约20%～30% 使用寒武系灰岩。龙游县两家主要水泥企业年生产水泥280 万吨，约用50%寒武系灰岩为原料。省内除诸暨市个别水泥厂使用西阳山组灰岩原料外，其它水泥厂均主要使用华严寺组石灰岩。

在一些市县，水泥产值约占当地工业产值1/3，并带动了相关产业的发展。

生石灰：用华严寺组、大陈岭组灰岩为原料。均为石灰窑生产，点多、规模小、产量低。

建筑碎石：在有寒武系华严寺组存在的地方，均有不等规模的建筑碎石矿山。

上述三种行业矿石用量，分别占寒武系灰岩资源总量80%、5%和15%。

4 矿石加工技术性能和综合利用状况

根据以往普查工作资料以及本次调查结果，寒武系灰岩资源矿石加工工艺性能、资源综合利用特点为：

4.1 矿石工艺性能

由南京水泥工业设计研究院对某地华严寺组石灰岩矿石进行了易磨、易烧性能工艺试验，其初步结论：

邦德易磨性试验结果，个别为较难磨（C+级），其余属中等（B+～B-级）

不掺萤石情况下，矿石易烧性较好（B+级）～优良（A+级），加入萤石使矿石生料易烧性获得改善。

寒武系灰岩易磨易烧性均比奥陶系、石炭系优质灰岩差，生产成本相对提高。

两方案试验的熟料中MgO 含量分别为4.19%和4.54%，低于5%国标要求。

选用的原料适于生产符合国标要求的优质水泥熟料。

4.2 资源综合利用状况

寒武系灰岩资源绝大多数用于水泥原料，其次为生石灰，各地矿石质量不稳定。

4.2.1 生石灰生产

各地石灰窑要求烧制生石灰的寒武系灰岩矿石CaO+MgO ≥42%，烧制出的生石灰CaO ≥76%；MgO ≥6.5%，按Jc/T480-92 标准属镁质生石灰。

4.2.2 水泥工业生产

为生产出合格水泥产品，大多数厂家用50-80% 寒武系灰岩与10%～50% 优质灰岩混合使用，混合矿石指标与DZ/T0213-2002《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》中Ⅰ、Ⅱ级品相对应。

生产水泥对寒武系灰岩矿石最低需求，可用熟料主要成分最低要求值代入某甲矿区普查采用的矿石搭配计算程序，反向估算寒武系石灰岩矿石各主要成分最低品位要求：

熟料要求[1]：

C a O 6 2 % ～6 7 % ， S i O22 0 % ～2 4 % ，Al2O34%～7%，Fe2O32.5%～6.0%，MgO ＜5。

某甲矿区（配方）[2]反向估算结果见表（1-3）。

即对混合矿石基本组份( 最低) 要求：CaO42.94%(M)，MgO ＜3.30%(M)。

以CaO42.94% 、MgO ＜3.30% 为基准计算寒武系灰岩与外来优质灰岩配比。混合矿石中优质灰岩分别以某地三衢山组（O3y）灰岩（CaO52.04%、MgO0.78%）和杭州市某地优质灰岩（CaO54.63%、 MgO0.32%）。计算公式为X=（M-A）/（B-A），其中X 为优质灰岩矿石配比量（%），M 为混合矿石最低要求值（基准），B 为优质灰岩含量值，A 为本地灰岩含量值，计算结果见表4、表5。

表4 优质灰岩配比量一览表(CaO)

表5 优质灰岩配比量一览表(MgO)

要求本地寒武系灰岩矿石CaO 工业品位应为41%，MgO 为4%～4.65%。

考虑计算方案在生料配料中增加灰岩比例，减少粘土比例以及减少熟料生产水泥成品其它配料等，寒武系矿石CaO 最低工业品位仍可降至40%。

通过对省内7 家使用寒武系灰岩矿石的大型水泥企业调查，生产对矿石质量要求主要为：优质石灰岩CaO ≥52%， MgO ＜1%；本地寒武系灰岩CaO 41.20%～46.69%， MgO1%～3.5%。

综合上述，影响寒武系石灰岩矿石质量的主要指标是MgO，其次为CaO，水泥用寒武系灰岩矿石基本指标底限为MgO ≤4.5%、CaO ≥40%；从节约优质石灰岩资源和充分利用寒武系石灰岩资源以及今后科技进步与持续发展等因素考虑，得出利用寒武系灰岩资源最佳方案为：70%～100% 当地寒武系灰岩与邻近 0～30%优质石灰岩拱配使用，生产32.5R 与42.5R 普通硅酸盐水泥。