关于方解石矿地质勘查工作若干问题的探讨

叶立鑫

（福建省国土资源评估中心，福建 福州 450000）

关于方解石矿地质勘查工作若干问题的探讨

叶立鑫

（福建省国土资源评估中心，福建 福州 450000）

本文着重分析了方解石矿的用途评价、工业指标确定、勘查程度及资源储量类型、矿石选矿和加工技术性能试验等方面问题并提出探讨意见，供相关地质勘查工作及规范制订时参考。

方解石；地质勘查；评价；白度

方解石是生产重质碳酸钙和轻质碳酸钙(以下分别简称为重钙、轻钙)系列产品的重要原料。由于碳酸钙具有无毒无味、色白并易着色、硬度低、易粉碎加工、化学纯度高、价格较低廉等优点而被广泛用作塑料、橡胶、造纸、涂料、油漆及饲料的填料、食品添加剂等。随着其应用范围和用途的不断拓展，重钙、轻钙深加工产品不断增多，重要性也愈显提高，由此促进了方解石矿地质勘查和矿山开发。然而我国至今尚无方解石矿地质勘查规范，使矿床地质研究和控制程度、工业指标、矿床评价等参差不齐，影响了勘查效果及矿山合理开发利用。本人近年来评审了福建省内多个方解石矿区地质勘查和资源储量核实报告，现结合报告评审的经验和体会，对方解石矿地质勘查工作若干问题提出一些探讨意见，供同行参考。

1 方解石矿用途评价

包括方解石在内的许多非金属矿产品具有“一矿多用”的特点。一般来说，用途不同对原矿的质量要求也有差异，甚至差别较大。因此在方解石矿地质勘查时，首先要了解该矿区矿石今后主要做什么用途，然后按主要用途的质量要求进行工业评价。

重钙产品是通过粉碎法制成。按其粉碎细度(目数)的不同分为细、微细、超细、超微细等重钙系列产品，主要用作塑料、橡胶、造纸、饲料、医药、牙膏等的填料和改性剂。而轻钙产品则是通过燃烧分解生成的CO2通入石灰水中，经消化溶解、碳化作用沉淀而制得。它具有粒度细、多孔、粒度分布窄、白度高等优点，因而轻钙质量比重钙更好，除可作为重钙上述用途外，还用作化学溶剂，酸中和剂、粘结剂、水解剂、吸附剂等原料，尤其用于水质净化处理、吸附工厂排出废气中SO2等环保领域，故其用量和重要性显著增加。

由此可见，生产重钙与轻钙产品是目前方解石的主要用途，产品具有广泛的应用前景，故在方解石矿地质勘查和工业指标制订时，拟将生产重钙或轻钙产品作为方解石矿主要用途进行评价，并通过矿石物化性能测试及矿石加工技术性能试验，为矿石主要用途评价提供基础依据。

2 方解石矿一般工业指标

2.1 采用单指标或双指标问题

目前在评审方解石矿勘查或核实报告中发现，有的矿区矿石质量指标是采用单指标，即以单一的最低工业品位进行圈矿、估算资源储量，而无规定边界品位; 有的矿区则采用双指标，即边界品位、最低工业品位指标进行圈定矿体、估算资源储量。当采用单指标时，以最低工业品位圈矿，实际上就是以生产重钙、轻钙产品对原矿的最低品位要求圈定矿体; 而采用双指标时，可以将部分介于边界品位与最低工业品位之间的样品圈入矿体，而圈入后工程平均品位达到最低工业品位要求。显然，采用单指标与双指标所圈出的矿体，二者不论是矿体厚度大小，内部矿石多少等均有差别，甚至差别较大。采用单指标圈矿，工程及块段矿体平均品位必然高于或大大高于最低工业品位，由于圈矿时将一些介于边界品位与最低工业品位之间的低品位矿石圈入围岩或夹石予以剔除，故采用单指标不利于充分合理利用低品位资源，而采用双指标就可避免出现这种情况。建议制定方解石矿一般工业指标时采用双指标较合理。

2.2 划分品级

矿石质量指标是否划分品级，需视生产重钙、轻钙产品的企业是否对原矿有分等级的需求，若有分等级的需求，且地质条件可以分圈分算、矿山可以分采时，则可考虑在工业指标中划分矿石品级。但从现行的重钙、轻钙大部分产品标准来看，尽管在产品标准中划分有不同等级的质量指标，但主要是根据产品不同细度(目数)划分的，而不同等级产品主要质量指标(如碳酸钙和有害杂质的含量、白度、盐酸不溶物含量等)均基本相同，几乎无差别。换句话说，就是加工企业对进厂原矿仅统一一种质量而无划分品级的需求，此时地质勘查工业指标中划分品级就无实际意义，除非生产企业对原矿有特殊要求且地质条件能分圈可考虑划分品级，但在制定一般工业指标时可以不划分品级。

2.3 质量指标

(1) 主要化学成分。

笔者在评审方解石矿地质勘查或核实报告中发现，有的矿区化学成分含量要求是CaCO3，而有的矿区则要求是CaO，现行的重钙、轻钙系列产品质量行业标准，不论是用作食品添加剂，或是作为塑料、橡胶、涂料、饲料等的填料，均是以CaCO3(以干基计)含量作为主要指标。CaCO3、CaO二者含量可相互换算，但地质勘查采用CaCO3指标可与重钙、轻钙产品标准直观对接，省去了换算(且用理论值换算结果存在误差)麻烦。故建议方解石矿工业指标中直接采用CaCO3含量指标更符合用户需要、更合理。一般来说，边界品位CaCO3≥90%，最低工业品位CaCO3≥93%。

(2) 白度指标。

现行重钙、轻钙产品行业标准中，白度是一项重要指标，不同产品细度(目度)，其白度指标也不同。一般颗粒度越细，比表面越大，则白度越高。重钙、轻钙生产企业对方解石原矿白度均有一定的要求，它集中且直观反映了矿石中Fe、Mn等致色有害杂质含量的高低，故在地质勘查工业指标中将白度列为重要质量指标项目是必要的。一般来说，边界白度≥85，最低工业白度≥90。

至于方解石原矿白度测定标准，目前地质实验室具体做法有些差别，有的矿区原矿样品加工缩分到100目测定白度，而有的矿区样品加工缩分到160目或200目，甚至325目测定白度。由于样品目数不同，测得的白度也不相同，而现行重钙、轻钙产品行业标准中最低细度等级为400目，最高细度达3 000目。对400目产品要求白度≥90，而3 000目产品白度要求≥96。由此看出，当原矿加工到400目测得的白度，可直接与重钙、轻钙产品的最低白度要求相一致。若以原矿低于400目测得的白度＜90或较低时，则难以判定今后加工成重钙、轻钙产品的白度能否达到最低白度的要求。目前地质实验室将原矿加工到400目测定白度，无论技术上、加工成本上应是不成问题的，因此笔者建议在方解石矿一般工业指标中对原矿白度拟统一以样品加工到400目测定白度较合理。

(3) 有害组分含量。

现行重钙、轻钙产品行业标准中对有害组分主要对盐酸不溶物及某些重金属规定了限量指标，少数产品对MgO及碱金属也有限量要求。

盐酸不溶物主要是SiO2，尤其是游离二氧化硅(fSiO2)如燧石等，当含量较高时会明显降低磨矿效率并加速研磨设备磨损。此外，盐酸不溶物中还可能含一些铝硅酸盐矿物(绢云母、白云母、粘土矿物等)，但其含量一般很少，多不常见，对产品使用影响较小。目前重钙、轻钙产品的许多用户对盐酸不溶物含量有较严格的限制(见表1)，其中最高限量为≤0.1%，最低限量为≤1.0%，可见对盐酸不溶物含量的要求相当严格。

表1 重钙、轻钙部分用途对盐酸不溶物的限量指标

由于方解石矿一般不进行专门的选矿作业，原矿直接进入加工生产，故为使加工的重钙、轻钙产品盐酸不溶物含量能达标，盐酸不溶物含量应列为地质勘查工业指标项目，一般边界含量≤1.5%，最低工业含量≤1.0%。

方解石原矿中一些重金属矿物一般不多见，但重钙、轻钙系列产品标准中对某些重金属(主要为铅、铬、汞、砷、镉等)有限量要求，少数用途(如食品添加剂用)重钙除上述重金属限量外，还对产品中氟、钡也有限量。考虑到方解石原矿中这些重金属一般很少或极少，在地质勘查时可通过化学全分析或光谱半定量分析给予查明，对其中个别含量略高的金属可考虑列为组合分析项目进一步查明，不宜列为工业指标(基本分析项目)。

方解石矿中碱金属及MgO含量(主要为白云石、滑石等)一般也少见，对产品用途影响较小，可考虑列为多元素分析或化学分析项目，当某种元素含量偏高时可列为组合分析项目给予查明，不必列入工业指标。

至于原矿中致色有害组分Fe2O3、MnO等，一般已反映在白度指标中，故可不必再列为一般工业指标要求中。

综上所述，方解石矿地质勘查工业指标(主要指对矿石质量要求)主要应根据加工及应用行业对方解石原矿或加工产品的质量要求，结合具体矿区地质及矿石特征等综合制订。制定一般性工业指标应考虑矿石主要用途，列入指标的项目尽可能全面; 当确定详查、勘探矿区工业指标时，可根据具体矿区特征，对某些指标项目或指标进行调整、取舍，必要时委托有资质单位进行技术论证后提出。

笔者建议的方解石矿一般工业指标列于表2，供参考。

表2 方解石矿一般工业指标(建议)

说明如下：

(1) 处于边界品位—工业品位之间样品，当相邻工程、剖面能对应圈连时，可圈为Ⅱ级品，作为生产建筑用腻子粉等低档产品用途。

(2) 小型地下开采矿山采用半机械化开采时，当矿体、夹石的产状较陡时，夹石剔除厚度可定为1m。

(3) 白度测试样品粒径拟统一为400目。白度一般用白度仪测定，白度无单位。

笔者近年评审的福建省内代表性矿区工业指标(质量指标)实例见表3。

表3 福建省内代表性方解石矿区工业指标(矿石质量要求)实例

3 勘查工作及勘查程度

3.1 预查、普查阶段工作

据了解，目前已勘查的方解石矿床中小型规模占大部分，而大型矿床不多。根据国土资源部有关文件规定，一般建筑材料用非金属矿产(含方解石矿)均列为第三类矿产，对此类矿产除大型矿床要求做到详查及详查以上程度外，对中小型矿床一般仅做到普查程度即可供矿山建设设计利用。2002年颁发施行的《固体矿产地质勘查规范总则》及矿种地质勘查规范中，对预查阶段工作规定为采用“极少量工程验证”，普查阶段规定为“有稀疏取样工程控制”或“投入数量有限的工程”、“工程间距无明确的要求”等。这些文字表述的含义较含糊而不明确，加上各人理解的差异，造成实际工作中难以把握和操作，从而影响勘查效果和勘查程度。为此，笔者建议在今后制订方解石矿等矿种地质勘查规范时，对预查、普查阶段的工作采用如下的表述：

预查阶段：主要进行地表地质踏勘和零星的地表取样工程，以大致了解……；

普查阶段：主要通过地表地质填图和采用稀疏的工程间距(一般可按控制的工程间距放稀一倍或一倍以上)的地表工程(槽井探或浅钻)揭露矿体并采样，必要时可布置极少量钻探工程(1～2个)对深部矿体进行验证和控制，以初步查明……。

采用以上文字表述既具体明确区分预查、普查阶段的工作及勘查程度，同时也有利于必要时后续的详查、勘探阶段加密工程布置。

3.2 资源储量类型及其比例

根据目前勘查规范和有关规定，矿产资源开发预可行性研究在详查阶段之后进行，可行性研究是在勘探阶段之后进行，而且须委托有资质的专业设计单位编制。换言之，地质勘查阶段地质队没资质条件做预可行性研究及可行性研究，故目前地质勘查报告中几乎均为概略研究评价。也就是说在地质勘查阶段一般只能探求(331)、(332)、(333)等内蕴经济资源量类型，只有在已开采矿山的资源储量核实报告中才见有(111b)、(122b)基础储量类型。

目前现行的勘查规范总则和矿种勘查规范中，对勘查各阶段应探求的资源储量类型比例均无提出具体要求，只是规定：详查阶段探求控制的资源量“应达到矿山最低服务年限要求”，勘探阶段探求“探明+控制的资源量要达到矿山最低服务年限要求”，其中“探明的资源量应能满足矿山首期建设返还本息的要求”。

上述规定将探求控制的或探明+控制的资源储量类型的数量，跟矿山最低服务年限要求及矿山首期建设返还本息的要求相对接。这在目前地质勘查中存在难以实施的困难，原因如下：

(1) 以往国家对不同建设规模矿山的服务年限有明确的要求，如大型矿山服务年限要求30年或30年以上; 中型矿山要求20～30年; 小型矿山要求10～20年。目前，在市场经济条件下，一般由探矿权人或采矿权人根据市场需要和矿山建设规模来确定矿区勘查程度和相应资源储量类型及其比例。在这种情况下，实际探求的资源储量类型及其比例难以与“满足矿山最低服务年限要求”相一致，只能做到以探求多少资源储量来确定矿山服务年限，谈不上满足矿山最低服务年限的要求，甚至还出现利用探求的小型资源储量矿区来进行大型规模矿山建设的情况。

(2) 现行勘查规划中的“矿山首期建设”这句话的含义，与一般矿山建设设计中的“矿山首采地段”含义不同。前者一般指大型、特大型矿床的矿区采用“总体规划、分期分段勘查、分期建设方案”中确定的“首期建设地段”; 而一般矿山建设设计中确定的“首采地段”，是指首先开采地段或首采区(地下开采时是指第一开采中段)，主要分布在较高类别的资源储量地段，其数量及比例较少，是作为满足矿山基建投资返还本息所需要的资源储量，故首采区资源储量的开采年限一般较短，如3～5年或5～10年不等，而首期建设地段的服务年限较长，至少10～20年甚至20～30年不等，视该地段实际资源储量多少而定。显然，若按现行勘查规范中的“首期建设”要求确定相应类型资源储量数量及比例，实际在勘查中是难以做到的。

(3) 一般小型规模方解石矿等非金属矿勘查的资源量基本上均为(333)类型资源量，即使是大中型矿床探得一部分(331+332)或(332)类型资源量，其数量比例一般也很少超过50%(多在30%～50%之间)，其中探明的(331)资源量要求占总资源量的5%～10%。由此看出，不论是大、中、小型矿区，勘查求得的资源量大部分仍为(333)类型。而设计部门在编制矿山开发利用方案及开采设计中，一般均将(333)资源量按可信度系数打折后，与(331+332)或(332)资源量一起作为设计利用资源量，并据此计算矿山服务年限。而现行勘查规范中对详查、勘探阶段应探求控制的或控制+探明的资源量类型及数量应达到矿山最低服务年限要求及首期建设返还本息要求的规定，与矿山建设设计利用资源储量的情况有较大的不同。这种规定既不能适应市场经济条件下实际勘查工作的需要，也与矿山建设设计的实际利用情况和做法相差颇大。为更好满足矿山建设需要，笔者建议在今后制定方解石或新的矿种勘查规范时，在总结多年勘查和矿山开采经验的基础上，对各勘查阶段探求的资源量类型及其比例提出具体的一般要求。这实际上可以说已成为目前地质和矿山建设设计部门技术人员的普遍共识。

4 矿体的连续性

矿体的连续性反映了矿体的变化性，它取决于矿体内、外在因素，与成矿条件和控制因素紧密相关，从而反映了矿体变化的多样性、复杂性。矿体连续性、变化性综合体现在矿床勘查类型的划分因素中。目前勘查规范在确定资源量类型的条件中引入矿体连续性条件，如(331)类型为“肯定了矿体连续性”，(332)类型为“较有把握确定矿体连续性”等。实际上确定资源储量类型中引入矿体连续性条件实属重复和多余的规定。既然(331)或(332)类型已规定是“详细或基本圈定矿体的三维空间形态”，那么所圈定的该块段矿体可以说就是连续或基本连续的。而其外推的块段矿体也可以说“推断连续”的，否则不连续的块段怎么能估算块段的资源量？因此将矿体连续性作为资源量类型划分的一个条件实属重复和多余，其模糊的含义实际是难以操作和把握的，凡此类规定在规范中应尽量避免。

5 矿石选矿和加工技术性能试验

5.1 手选和水洗试验

方解石矿石一般化学成分较纯，白度较高，即使含有少量或极少量杂质，一般用肉眼可以辨别，故多在矿山开采工作面进行矿石装车前以人工手选剔除，一般矿山无设置专门的手选车间进行人工手选。当采出的方解石矿石表面含有较多泥质或粉尘污染时，可在工作面平台上用高压水冲洗(或装运到矿石堆场上冲洗)，一般也无必要设置专门的水洗工场进行水洗作业。故在方解石矿地质勘查时，无需进行人工手选和水洗试验，即使做了试验也无多大实际意义。笔者在评审的福建省内多个方解石矿区勘查报告中，均未见到有进行矿石手选和水洗试验的内容，在笔者评审过的开发利用方案中也从未见到设计有手选和水洗车间(作业)的内容，因为在方解石矿山生产中一般不需要采用这类专门的作业。

5.2 矿石研磨性能试验

矿石研磨性能试验目的是拟通过试验以评价方解石矿石的研磨性能和白度的变化情况，为矿石工业加工利用提供依据资料，因此在勘查阶段进行矿石研磨性能试验是必要的。但若矿区附近有相似类型矿石的重钙、轻钙加工厂生产并可提供类比时，可收集其有关入厂原矿品位、加工工艺流程、加工产品质量指标等相关资料进行类比评价，此时可不必再做矿石研磨性能试验。

5.3 应用效果试验

这是涉及重钙、轻钙系列产品在工业上应用所进行的试验。由于重钙、轻钙系列产品的工业用途很广泛，且不同用途对重钙、轻钙产品的质量要求也不相同，所做的相应应用试验的内容、项目也有差别，这实际上属跨行业、跨部门应用的试验，在地质勘查阶段是难以考虑和做到的，这本应是生产重钙、轻钙的加工企业考虑的事情，在方解石矿地质勘查中没有必要规定做矿石应用效果试验。

6 其他一些问题

(1) 正在生产的方解石矿山拟申请扩大矿区范围(扩边或扩深)而进行生产勘探时，若拟扩大矿区范围的申请已得到有关部门批准，拟扩大范围内矿体、矿石类型若与原采矿证内属同一个矿体。相同矿石类型，开采技术条件也基本相同时，生产勘探所探求的资源储量类型应与原采矿证矿区范围内探求的资源储量类型同列一种经济类型，不宜在同一矿区的生产勘探报告中，同时存在两种不同经济意义的资源储量类型(即原证内为111b或122b储量，拟扩大范围内列为331或332资源量)。实际上，设计单位在编制的矿山开发利用方案中，对设计利用的勘查报告中(332)或(331+332)资源量，与同一报告中的(111b+122b)储量几乎是毫无区别地同等被利用，设计中也从未将(331)、(332)改列为(111b、122b)储量。由此笔者认为，在拟申请扩大矿区范围的生产勘探报告中，拟申请扩大范围的地段所探求的资源储量类型应与原采矿证内探求的资源储量类型同列为具有经济意义类型的资源储量。

(2) 详查或勘探矿区要求矿床水文、工程及环境地质等开采技术条件均应详细查明，矿石加工技术性能试验应提供相应程度要求的试验成果，这应该是针对整个勘查矿区(或矿床)的要求，而不是针对资源储量类型(或块段)的要求。因此，在勘查报告中，将水、工、环地质等开采技术条件和矿石加工技术性能的查明、研究程度列为资源储量类型的划分条件是不合理的。试想，在一个矿区探求控制或控制+探明资源储量一般仅占矿区总资源储量(不含334预测资源量)比例不到50%，而大部分探求的是推断的(333)资源量。在这种情况下，若规定控制、探明的资源储量开采技术条件和矿石加工技术性能查明和研究程度是详细或基本查明，而(333)资源量可以是大致查明，那么这种矿区勘查报告是不能满足矿山建设设计需要的。

(3) 方解石矿加工重钙时的研磨作业是最重要的工序。在影响矿石易磨性能的因素中，方解石矿物晶体形态对研磨效果有一定的影响。一般来说，以片状或聚片状晶体为主时，则相对不易于研磨成细粉、超细粉; 而当主要为粒状晶体为主时，则相对较易于研磨成所需产品。因此，有必要强调在进行岩矿鉴定时，查明方解石矿物晶体的产出形态及结构，并在矿石特征一节中加以叙述，以便供加工企业研究研磨工艺设备时参考。

[1]福建省将乐县铜岭矿区、明溪县下垅坑矿区、漳平市罗山矿区等方解石矿勘查或资源储量核实报告[R].内部资料.

[2]《矿产资源工业要求手册》编委会.矿产资源工业要求手册[M].北京:地质出版社,2012.

P578.61；P622.6

A

1007-9386(2017)02-0022-05

2017-02-25