分层、分类、分级圈定和开采凹凸棒石粘土矿及其研究意义❋

周济元,崔炳芳

(南京地质矿产研究所,南京 210016)

勘查凹凸棒石粘土(简称凹土)一般按照凹凸棒石的含量(品位),将最低工业品位以上的部分圈定为矿体。按地质勘查规范,凹凸棒石含量为30%时定为边界品位;40%时定为最低工业品位;40%以上定为工业品位。用矿体平均品位计算储量或资源储量,以此圈定矿体。依据所圈定的矿体进行开采,最后堆放在一起。

但是按照以上方法圈定出来的矿体或矿层中,不但矿石品位高低变化,而且矿石类型也不同。显然,依据所圈定矿体进行开采,将不同品位、不同类型的矿石混合、堆放在一起,会导致好矿变差矿,简单矿变复杂矿,甚至导致有用矿变成无用矿,引起资源浪费,给应用、生产带来困难,产品稳定性也受到严重影响。

为此,笔者等在“江苏省盱眙县凹土支柱产业五年科技发展规划研究”和随后撰写的“再论凹凸棒石粘土应用现状和高附加值产品开发”[1]中强调:“不同矿石类型、不同品位凹土的分层开采技术”应作为凹土开采、加工的6大共性、关键性技术之一。这一关键性技术的实质是在地质勘查时,将凹土矿层、矿石类型和品位等级查明,分别进行划分和圈定,在平面图及剖面图上表示出来,在文字报告中详加说明。以此为基础条件,矿山才可能进行分层、分类、分级开采,凹土矿石才能分层、分类、分级堆放和利用。

近几年来,个别矿山在开采时作了这方面的尝试,但矿产勘查时却按原来的规范要求进行。所以,该项共用性、关键性技术虽好,但却很难顺利推进。为此,本文作专门讨论和详细说明,以进一步研究和实施推动该项关键性技术,给凹土矿的开采、产品加工生产带来更多的方便和效益。

1 分 层

我国凹凸棒石粘土矿床的矿体,大多呈层状、似层状和透镜状。由于成矿环境存在差异,在垂向上矿体层层叠置,错落有致;在横向上,无论沿走向或倾向,其品位往往是变化的,分布也是不均匀的。所以,矿体有的呈层状、似层状,有的呈透镜状,有的还呈分支复合、复合而又复分。

为了方便开采、堆放和应用,在勘查过程中,特别在边采边勘时,应沿走向、倾向和垂向分别等距布置采样,对样品进行分析、检验、检测,查明矿体品位在三维空间的分布变化,并划分等级(详后),分别圈出不同等级的界线;在平面、剖面图上加以清晰而详细的标注,以指导矿山开采、矿石堆放和使用。

2 分 类

凹凸棒石粘土矿床的矿体,主要呈层状、似层状和透镜状,组成矿体的矿石具有不同类型。

在凹凸棒石粘土矿体或矿层中,凹凸棒石粘土除含有凹凸棒石外,还含有一定量的蒙脱石、海泡石、白云石、石英/蛋白石/硅质等,有时含量甚至超过凹凸棒石的含量。所以,在命名时,除遵循一般矿石命名原则外,还应以凹凸棒石与其它矿物含量进行比较,含量较凹凸棒石少者放在前,如蒙脱石凹凸棒石粘土,表示蒙脱石的含量少于凹凸棒石;多者放在后,如凹凸棒石蒙脱石粘土,表示蒙脱石的含量多于凹凸棒石。按照这一原则规定,凹凸棒石粘土矿床的矿石类型可分为:凹凸棒石蒙脱石粘土;蒙脱石凹凸棒石粘土;凹凸棒石粘土;海泡石凹凸棒石粘土;白云石凹凸棒石粘土;硅质/蛋白石/石英凹凸棒石粘土;凹凸棒石硅质/蛋白石/石英粘土等。

3 分 级

凹凸棒石粘土矿床的矿体主要呈层状、似层状和透镜状,矿石有不同类型,且每一层矿体、不同矿石类型所含矿物的相对含量又各不相同。决定其物理化学性能优劣的是主要粘土矿物及其含量的多少。从应用、开发、生产不同产品的角度看,笔者认为还应对分层的矿体、不同类型矿石的品位加以细分,即分为低、中、高不同品位的等级:凹凸棒石含量为40～55%时为低品位;凹凸棒石含量为55～70%时为中品位,凹凸棒石含量为70～85%时为高品位,凹凸棒石含量85%以上为超高品位,即富矿体。一般来说,低、中品位矿石较多,高品位矿石较少,超高品位矿石更少。

而凹凸棒石含量为30～40%的粘土为表外矿石,一般可用作提纯的原料。采用较好的工艺技术,经过提纯,其纯度可达90%左右。是否采用这种技术方法还要根据成本核算来决定。一些品位小于30%的凹凸棒石粘土,除了直接用于低档产品原料,如肥料、饲料等粘结剂或添加剂外,作为提纯原料也要根据成本核算。随着技术进步,矿石品位要求将会越来越低。

4 按分层、分类、分级圈定矿体

经过上述的详细勘查或补充勘查后,再进行取样分析。按照上述原则规定进行分层、分类和分级。首先按最低工业品位圈定层状、似层状或透镜状矿体,然后在层状矿体中划分并圈出不同类型矿石,再在层状矿体和不同类型矿石中划分并圈出不同品位的等级,在平面图和纵、横剖面图(即三维立体空间)加以划分和圈定,分别计算储量或资源储量,按规定提交详细的勘查或补充勘查文字说明报告,为开采部门提供能利用的资料。

5 按分层、分类、分级开采矿石

在获取上述详细勘查或补充勘查一整套图件和报告的基础上,才能进行分层、分类、分级开采矿石和分层、分类、分级堆放矿石。但是到目前为止,该项工作尚未进行,只是停留在口头或计划中。笔者希望能有计划地做好上述工作,给开采部门提供分层、分类、分级开采矿石,使用单位提供分层、分类、分级堆放的基础和条件,真正为凹土的分层、分类、分级开采、应用和产品生产提供便利,取得成效。

6 按分层、分类、分级堆放矿石

有了分层、分类、分级圈定的矿体,就可以按分层、分类、分级开采矿石,接下来就可以按分层、分类、分级堆放矿石,可以按照用途需要选择不同类型、不同级别的矿石,按照研究、开发、生产不同产品的需要选择不同类型、不同级别的矿石进行加工,生产相应的产品,且可以较好地综合利用矿产资源、保证产品的质量及其稳定性。

7 研究意义

分层、分类、分级圈定和开采凹土矿,为凹土的勘查指明了方向,对开采、堆放凹凸棒石粘土矿提供了具体的条件,对研究、开发和产品生产提供了相应的原料和便利的条件,对凹土产业的发展有很大推动作用和经济效用。其研究意义主要包括以下几点:

(1)凹凸棒石粘土的分层、分类、分级技术,为适应凹凸棒石粘土大规模深加工(包括高附加值产品在内)的开发利用所提了共用性、关键性的技术。该项技术的基础条件是必须按上述要求和内容,对凹凸棒石粘土矿进行详细勘查或补充勘查,获取合格分层、分类、分级的整套图件和文字说明报告之后,才能对矿石进行分层、分类、分级开采和分层、分类、分级堆放,而不是在勘查之前做这项工作。因此,首先要改变勘查思路,把以查明矿体分布、计算储量或资源储量为主,变为适应市场大规模开采和应用需要,以查明矿床矿体的分层、分类、分级开采、堆放为主;修改和补充凹土矿的地质勘查规范;按照修改后的地质勘查规范进行勘查并获取整套图件和文字说明资料;依据图件和资料进行矿床矿体分层、分类、分级开采;最后对矿石进行分层、分类、分级堆放,提供市场及各种产品的原料。

(2)有了不同分层、不同类型和不同级别的矿石,就可以适应不同产品加工的原料需求。可以避免低档产品使用中、高级原料所造成的资源浪费或高档产品使用中、低级原料而影响产品的质量;可免去选矿成本消耗,为不同用途选择不同类型、不同等级矿石创造了有利条件。如高品位凹土(白云石凹凸棒石粘土)加工后用于造纸添加剂,低品位凹土用于选矿提纯等。

(3)有了不同类型和不同级别的矿石,可以有针对性地选择、设计加工工艺技术和流程,以及相应的加工配套设备,从而避免一些不必要的配矿步骤。

由上可知,分层、分类、分级圈定和开采凹土矿具有重要的意义,是一项促进凹土资源综合利用和产业发展的关键性技术,应积极推进和加快发展此项技术,以获取凹土资源及其产业更大的经济和社会效益。

[1]周济元,丁步彬,顾金龙,等.再论凹凸棒石粘土应用现状及高附加值产品开发 [J].非金属矿, 2006, 29(5):1-5.