我国非金属矿产分类探讨

2019-07-01陈正国于海军李朝灿陈军元

中国非金属矿工业导刊 2019年2期

陈正国，于海军，李朝灿，陈军元，熊军

（中国建筑材料工业地质勘查中心，北京 100035）

我国矿产分为能源矿产、金属矿产、非金属矿产、水气矿产[1]。其中非金属矿产矿种数量众多，同一矿种具有多种用途，不同矿种的用途又可相互替代。随着科学技术进步，不断有新的非金属矿种(亚矿种)出现，不断有新的用途被开发出来。非金属矿产的分类方案众多，差别较大。本文在前人非金属矿产分类的基础上，结合实际应用情况，提出了新的非金属矿产分类方案。

1 国内非金属矿产分类历史沿革

1972年，原国家计划委员会地质局汇编了《矿产工业要求参考手册》，1982年，地质矿产部决定重新修订《矿产工业要求参考手册》[2]并于1986年修订完成。按照冶金、化工和建材行业将非金属矿产划分为冶金辅助原料矿产、化工原料非金属矿产、建筑材料及其他非金属矿产三大类。分出大量原料类和用途类矿种，如水泥原料(石灰岩、粘土等)、玻璃原料(石英砂岩、石英砂等)、陶瓷原料(高岭土、长石、石英等)、陶粒原料、铸石原料(辉绿岩、玄武岩等)、铸型用粘土、砂等矿种。有些矿产名称不科学，如耐酸石材、耐碱石材等，但这些特殊时期的矿种已不适合现在的矿种分类命名。

1994年3月，国务院公布实施《中华人民共和国矿产资源法实施细则》[1](简称《实施细则》)，将我国矿产分为能源矿产、金属矿产、非金属矿产和水气矿产四大类。非金属矿产原则上按矿物和岩石大致划分2类，再按用途对矿种进一步细分亚矿种，如石灰岩按用途进一步分为9个亚矿种(电石用灰岩、制碱用灰岩、化肥用灰岩、熔剂用灰岩、玻璃用灰岩、水泥用灰岩、建筑用灰岩、制灰用灰岩、饰面用灰岩)，又如天然石英砂按用途进一步分为6个亚矿种(玻璃用砂、铸型用砂、建筑用砂、水泥配料用砂、水泥标准砂、砖瓦用砂)。

2005～2016年，《全国矿产资源储量通报》[3](简称《储量通报》)，沿用《实施细则》的分类，非金属矿产按矿物和岩石分为2类，再按用途对主矿种进一步细致划分亚矿种；但在《全国矿产资源储量汇总表索引》中又将非金属矿产分为冶金辅助原料非金属矿产、化工原料非金属矿产、建材及其他非金属矿产3类。

2010年，《矿产资源工业要求手册》及修订版[4]将我国矿产分为能源矿产、金属矿产、非金属矿产、宝玉石矿产和水气矿产五大类。非金属矿产分为工业矿物和工业岩石2类，专门设立宝玉石矿产，宝玉石不再隶属于非金属矿产。

2 国内外有关非金属矿产分类情况

2.1 关于非金属矿产的定义

西方国家普遍采用“工业矿物和岩石”概念，“工业矿物和岩石”一词来自于英文“Industrial minerals and rocks”，是指除了金属矿产与燃料矿产以外的其化学组成或技术物理性能可为工业利用而具有经济价值的所有非金属矿物和岩石[5-6]。

国内非金属矿产定义主要有两种提法。陶维屏[7]、章少华等[8]提出非金属矿产是指自然界除金属矿产、燃料矿产和水资源之外的一种矿产资源，在当前技术经济条件下可供人类社会需求而提取非金属化学元素、化合物或可直接利用的天然矿物和岩石。邵厥年等[4]提出非金属矿产资源是指可以作为非金属原料或利用其特有的物理性质、化学性质和工艺特性来为人类的经济活动服务的矿产资源。

2.2 关于非金属矿产的分类

由于非金属矿产种类繁多，应用范围广泛，一种矿产常有几种成因和多种用途，不同矿种又可相互代用，这就使非金属矿产的分类比较困难。其分类方法多，分类方案差别大，各个学者提出的分类都会有一定的差异，至今仍无统一的分类方案。但归纳起来有以下几种：一是按用途分类；二是按成因分类；三是按照矿物和岩石分类；四是按工业矿物和岩石分类；五是其他分类。

(1) 用途分类。

世界各国多按工业用途分类，但分类的详细程度则有所不同。美国按照用途分为14类：磨料、陶瓷原料、化工原料、建筑材料、电子及光学原料、肥料矿产、各种填料、过滤物质及矿物吸附剂、助熔剂、铸型原料、玻璃原料、矿物颜料、耐火原料、钻井泥浆原料。前苏联分类也与美国相仿，但一般按工业要求分为化工原料、粘结原料、耐火—陶瓷原料和玻璃原料、集合原料、晶体原料5类[5，9]。前苏联斯米尔诺夫弗伊[10]将非金属矿床分为5类：矿物、晶体矿床、非晶质矿床、隐晶质矿床、岩石矿床；按用途分为9类：冶金和绝缘材料、化工原料、农业原料、技术原料、宝石压电光学原料、细工石料与彩石、建筑材料、玻璃陶瓷原料、固体燃料化学原料。

我国在1950年至21世纪初的50年内，由于非金属矿产由中央各部委分管，从而形成了先按管理部门分类：分为由冶金部管的冶金原料非金属矿产、化工部管的化工非金属矿产、建材部管的建筑材料及其它非金属矿产等；继之再按用途细分：如熔剂灰岩、化工灰岩、水泥灰岩等，这也是我国独有的分类方案。

我国按用途有多种分类方案，分类详细程度也有所不同，袁见齐等[11]按用途分为7类：冶金辅助原料、化学工业(包括化肥)原料、工业制造业原料、陶瓷及玻璃工业原料、建筑及水泥原料、宝石及工艺美术材料、压电及光学原料。翟裕生[12]在此基础上，分为8类：冶金辅助原料、化工原料、工业制造业原料、陶瓷及玻璃工业原料、建筑及水泥原料、宝玉石、铸石材料、研磨材料以及新技术需要的矿物原料。陶维屏[6]按主要工业用途与被利用的地质物体是矿物还是岩石进行分类，分为18类：化工原料、光学工业原料、电器和电子工业原料、农药农肥原料、研磨和宝石原料、工业填料、过滤剂、吸附剂和载体材料、染料、绝热隔音绝缘和轻质材料、铸石材料、建筑石材集材轻骨料砖瓦材料、水泥和粘合材料、玻璃原料、陶瓷原料、耐火材料和铸造材料、熔剂和冶金原料、钻探工业材料。黄宗理等[13]从实用的、经济的角度出发，把同一种用途的不同矿种归到一起的技术经济分类，共分出37类用途：建筑材料用、水泥原料、饰面石材和石料用、砖瓦原料用、集料和轻骨料原料用、建筑制品材料用、陶瓷原料用、玻璃原料用、绝缘材料用、隔音保温材料用、耐火材料用、助熔剂原料用、填料用、阻燃材料用、润滑材料用、铸造材料用、助滤剂、澄清剂用、悬浮剂用、稳定剂用非金属矿、吸附剂用、催化剂用、磨削抛光材料用、摩擦材料用、化学工业用、能源工业辅助原料、光学工业用、电气电子工业用、钻探用、宇航工业用、环境保护用、农牧业用、医药工业用、宝石原料用、玉石原料用、彩石原料用、砚石原料用。在中华人民共和国国家标准GB/T 958-2015《区域地质图图例》[14]中，将非金属矿产分为13类：光学原料、化工原料、盐类矿产、矿物肥料、陶瓷主要原料、硅酸盐类矿产、研磨材料、辉绿岩及铸石原料、膨胀珍珠岩原料、美术工艺原料、建筑石料及原料、冶金辅助原料和其他用途原料。

(2) 成因分类。

非金属矿成因分类，主要依据非金属矿产(矿床)地质成因及动力学成矿因素进行划分。A.G.霍敏多夫斯基[15]根据成因原则，采用如下的矿产成因分类：①外生矿床：分为风化矿产、溶解矿产、沉积矿产、有机物深处变化的矿产；②岩浆成矿产：分为岩浆矿产、火成碎屑矿产、射气矿产、伟晶岩矿产；③变质矿产：分为区域变质矿产、接触变质矿产、动力变质矿产。Haiben等[16]按地质成因分类，分为火成岩矿产、伟晶岩和热液作用矿产、喷出岩矿产、沉积岩矿产、地表蚀变矿产和变质作用矿产。冯本智等[17]以动力学成矿因素划分：内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用，并进一步按照在一定的地质环境下主要成矿作用划分次一级成因类型。内生矿床：分为岩浆矿床、伟晶岩矿床、碳酸岩矿床、气水热液矿床；外生矿床：分为风化矿床、沉积矿床、变质矿床。

(3) 矿物和岩石分类。

《实施细则》和《储量通报》按照矿物和岩石进行分类，再按照用途进一步细分亚矿种。除此之外，陶维屏[18]和徐志刚等[19]也提出了类似的分类方案。

(4) 工业矿物和岩石分类。

“工业矿物和岩石”被视为非金属矿的代名词，在国外的刊物文献中，它的涵义较广，除了天然非金属矿产外，还包括一些非冶炼金属元素用的金属矿石，甚至包括一些人工产物，如水泥、石灰、人造金刚石、人工晶体、矿棉等。因此“工业矿物和岩石”概念是从工业经济的角度，根据用途来划分命名的，而不是一个地质学名词。

周俊[20]根据前人的部分资料综合，主要依据矿物特性与工业意义(用途、价值)，试作如下分类：①工业原料大类：冶金辅助原料类、化学工业原料类、建筑材料原料类；②工业矿物大类：一般非金属矿物类、研磨材料类、特种工业矿物类、工艺矿物类；③工业岩石大类：软质岩类、硬质岩类、轻质岩类。工业原料大类利用的主要是成分，工业矿物和工业岩石大类利用的主要是其物性。马鸿文[21]将工业矿物和岩石分为三大类，即工业矿物原料、工业岩石原料、工业岩石制品。①工业矿物包括工业矿物原料和工业矿物材料，工业矿物分为硅酸盐矿物、单质与卤化物矿物、硫化物矿物、氧化物与氢氧化物、其他含氧盐矿物；②工业岩石原料由于其种类繁多，用途多样，且每一种属又不可能只有一种成因，采用以成分为主要依据同时参考其他地质成因的分类方法；③工业岩石制品分为五大类，陶瓷制品、玻璃制品、耐火材料、水泥和混凝土、工业固体废物。《矿产资源工业要求手册》中将非金属矿产也按照工业矿物和工业岩石进行分类，但其中工业矿物和工业岩石涵盖较窄，主要为天然非金属矿产。

(5) 其他分类。

《矿业快报》中《新的非金属矿产资源分类》[22]将非金属矿产分为元素类非金属矿产、矿物类非金属矿产、宝玉石类非金属矿产、岩石类非金属矿产、粘土类非金属矿产。章少华等[8]和《中国矿产地质志》项目办在2014年“全国省(自治区、直辖市)矿床地质与与区域成矿规律综合研究(矿产地质志)技术要求”中，将非金属矿产分为元素类非金属矿产、矿物类非金属矿产、岩石类非金属矿产和宝玉石类非金属矿产[19，23]。2.3 各分类的优缺点

(1) 用途分类。

按非金属矿的用途进行分类，这是一种从实用、经济的角度出发的技术经济分类，把同一用途的不同矿种归到一起。其优点是有利于相关的产业界人士了解各种非金属矿原料的用途，了解可以用于同一用途的各种非金属矿代用原料，便于投资决策和改进生产工艺。这种分类的缺点是一种非金属矿常有多种用途，因而常被肢解成几类，例如石灰岩被分为水泥灰岩、化工灰岩、熔剂灰岩；相同用途的不同种的非金属矿常被归成一类，例如高岭土、滑石、叶蜡石、硅灰石、透闪石、透辉石都可以用作陶瓷原料，因而这种分类使同一种非金属矿种在分类表中多次出现。

(2) 成因分类。

按非金属矿的成因来进行分类，实际上是矿床成因分类。非金属矿的成因分类有助于了解它们在地壳中形成、赋存规律和产出特征，从而指导找矿和勘查。同时不同成因的同一种非金属矿，其特性、质量、采矿、选矿和矿石加工条件有时也有差异，在利用和开发时应加以注意。

(3) 矿物和岩石分类。

按矿物和岩石进行矿种分类，这种分类方式的优点是矿种一目了然，大多非金属矿的专著就是按这种分类方式来编写的，这样根据目录和索引易于查找有关资料。也有按非金属矿的英文名字母顺序来排列矿种的；还有按先晶体再矿物，然后岩石的顺序来排列的。这种分类方式的缺点是既难以体现它们形成、赋存和特性方面的内在联系，也难以表达它们的实际用途。

3 本次分类方案建议

3.1 非金属矿产特点

非金属矿产是指可以作为非金属原料或利用其特有的物理、化学和工艺特性来为人类经济活动服务的矿产资源。我们认为非金属矿产的定义要符合非金属矿产的自然属性和应用属性，既要反映非金属矿产客观存在的规律，又要充分考虑非金属矿产自身的特点，便于非金属矿产管理。本文将非金属矿产分为矿物非金属矿产和岩石非金属矿产两大类。非金属矿产有几个显著的特点。

(1) 与金属矿产通过冶炼而利用其金属元素不同，非金属矿产主要作为非金属原料或利用其特有的物理、化学和工艺特性，如石灰岩主要作为水泥原料；饰面石材用的大理石、花岗石、板石等主要利用其特有的物理性质。

(2) 与金属矿产不同，每一种非金属矿往往具有多种用途，如石灰岩分为九个亚矿种。不同种的非金属矿有时又可相互代用，而且随着科学技术进步，同一种非金属矿的用途也越来越广，如高岭土最早作为陶瓷的主要原料，之后又成为重要的造纸、橡胶等的填料，现在又广泛应用于石油加工工业。

(3) 与金属矿产有限的种类不同，非金属矿的种类不但很多，而且常有变化。随着科学技术进步，非金属矿的种类不断增加，从20世纪50年代的60多种增加到100多种，如增加了硅灰石、透辉石、透闪石、方解石、凹凸棒石、海泡石、水镁石、纤维状水镁石、碎云母等，而耐酸石材、耐碱石材等已被替代，碎云母替代大片云母等。

(4) 非金属矿工业价值差异很大，有的用量大，价值不高，如石灰岩，运输条件受到限制；应用在高新技术领域的非金属矿价值很高，如高纯石英达十多万元一吨。

(5) 非金属矿的评价指标多，评价模式比金属矿产更复杂。非金属矿工业指标虽然只包括质量指标和开采技术条件两个方面，但其质量指标种类多达10种以上，归纳起来分为四类：第一类是品位(如含矿率、矿物含量)；第二类是化学组分；第三类是物理性能；第四类是化学组分+物理性能。根据这四类质量指标与开采技术条件的组合来圈定矿体，形成了不同的评价模式，包括：①品位+开采技术条件，这种模式主要用来评价所谓的非金属矿物类矿床，主要通过选矿提纯或富集某种非金属矿物，如石墨、金刚石等；②化学组分+开采技术条件，这种模式主要用来评价所谓的非金属岩石类矿床，这种非金属矿经破碎后就能成为工业原料的非金属矿，如水泥用灰岩等；③物理性能+开采技术条件，这种模式主要用来评价主要利用其物理性能的非金属矿，如饰面石材；④化学组分+物理性能+开采技术条件，这种模式主要用来评价既利用其化学组分又利用其物理性能或工艺特性的非金属矿，如砖瓦用粘土和珍珠岩等。

3.2 本次分类方案

笔者曾对我国非金属矿种历史沿革进行了深入研究，并提出了非金属矿种的修订建议[24]。本次分类在前期研究的基础上，以《实施细则》中非金属矿产分类为基础，按照矿物和岩石分类并保留部分用途类矿产大类名称的原则，对划分不明确的矿种进行了重新划分，对未涵盖的矿种及亚矿种进行了补充，对已不再勘查利用的矿种进行了删减，最终划分非金属矿种92种，亚矿种162种，其中矿物非金属矿产45种，亚矿种51种，岩石非金属矿产47种，亚矿种111种(表1)。

本次分类对比《实施细则》的“矿产资源分类细目”中的非金属矿产种类，有如下变化。

(1) 矿物非金属矿产45种，亚矿种51种，主矿种新增水镁石和纤维状水镁石矿种，减少了蓝石棉、颜料矿物2个矿种；新增了碎云母亚矿种，减少了赭石和颜料黄土2个亚矿种；将金红石、锆石、锂辉石、锂云母、天青石(含菱锶矿)等5种与菱镁矿类似的具有金属用途和非金属用途属性的矿种在矿物类非金属矿产中单独列出，不占矿种数。

(2) 岩石非金属矿产47种，亚矿种111种，2000年国土资源部发布的第8号公告，已将辉长岩、辉石岩、正长岩列为新发现矿种，新增辉石岩、辉长岩和正长岩3个矿种，减少黑曜岩、泥炭(归为能源矿产)2个矿种；新增耐火用橄榄岩、饰面用玄武岩、建筑用玄武岩、水泥混合材用玄武岩、饰面用闪长岩、建筑用砂岩、建筑用页岩、水泥配料用脉石英、饰面用角闪岩、建筑用角闪岩、饰面用辉石岩、建筑用辉石岩、饰面用辉长岩、建筑用辉长岩、饰面用正长岩、建筑用正长岩等16个亚矿种。保留了饰面石材和建筑用石料等矿产大类名称，不占矿种数。

(3) 将本次分类的矿物非金属矿产和岩石非金属矿产矿种重新排列，矿物非金属矿产按自然元素、硫化物、氧化物、氢氧化物、卤化物、硅酸盐(岛状、链状、环状、层状)、碳酸盐、硫酸盐等顺序排列。岩石非金属矿产按岩浆岩(基性至酸性)、沉积岩、变质岩、粘土和其他粘土顺序排列。

非金属矿产主要分类方案有用途分类、成因分类、矿物和岩石分类三种，前人均做了分类尝试，但都存在不足。本文在矿物和岩石分类的基础上，保留了部分用途类矿产大类名称，将非金属矿产分为矿物非金属矿产和岩石非金属矿产两大类，并划分了非金属矿种和亚矿种。本文提出的矿物非金属矿产和岩石非金属矿产的分类方案只是初次尝试，还不够成熟，某些具体矿种的划分还有待于进一步讨论。