深圳违停罚单怎么处理:膨润土-地学旅游论坛

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膨润土

23.1 膨润土矿资源概述


　　膨润土的广泛定义为“主要由蒙脱石类矿物组成的岩石，不考虑成因和产地”。与蒙脱石经常伴生的粘土矿物有伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、水铝英石以及一些间层粘土矿物。伴生的非粘土矿物有石英、长石、沸石、石膏、方解石、黄铁矿、氧化铁矿物以及岩屑等。膨润土还常有钾、钠、钙、镁的盐类矿物。
　　膨润土( Bentonnite )一词源于1898年美国怀俄明州一粘土产地名。中国出现的译名有斑脱岩、搬土、皂土、膨土岩等名称。
　　膨润土是人类利用最早的矿产之一，古代主要用于制陶。近代工业有十分广泛的用途，铸造、能源、钻探、造纸、化工、建筑、医药、纺织等几十个部门，与膨润土有关的产品多达400~500种，被誉为万能的矿物原料，因此在国民经济中有独特的作用。

一、 矿石矿物原料特点

 


　　膨润土矿的颜色有白色、乳酪色、淡灰色、淡黄绿色、淡红色、褐红色以及黑色、斑杂色等。油脂光泽、蜡状光泽，有的为土状光泽。断口常为贝壳状或锯齿状。结构构造多种多样，有块状、微层纹状、角砾状、土状及斑杂状构造；泥质结构为主，尚有变余火山碎屑、角砾凝灰及粉砂状结构。
　　膨润土的主要矿物成分是蒙皂石(Smectite)族矿物，为有益组分。蒙皂石族矿物包括二八面体和三八面体两个亚族，而膨润土所含通常为二八面体亚族中的矿物，有以下三种矿物：
　　蒙脱石E+0.33(Al1.67Mg0.33)Si4O10(OH)2·nH2O
　　贝得石E+0.33Al2(Si3.67Al0.33) O10(OH)2·nH2O
　　绿脱石E+0.33Fe3+2(Si3.67Al0.33) O10(OH)2·nH2O
　　其中E+为可交换的层间阳离子。
　　二八面体亚族的晶体化学通式为：Mu+V+Z(AlxFey3+Mgz)2.00(Si4-(u+v)Fev3+、Alu)O10(OH)2 ·nH2O。式中u+v+z为层间电荷，蒙脱石一般为22，贝得石的y、v、z为零，绿脱石v、x、z为零。
　　某些膨润土以三八面体亚族中的皂石(一种含镁的蒙皂石)和锂蒙脱石(含锂和镁的变种)为主要矿物成分。
　　膨润土中常混杂有非蒙皂石族的矿物，含量不等。混杂成分可归为三类：其他粘土矿物，例如高岭石和伊利石；粒状及片状硅酸盐矿物和岩屑；可溶性盐类。非蒙皂石族矿物及各种杂质对膨润土的物理化学性能有明显的影响，因此为有害组分。
　　膨润土的性能由所含矿物成分而定。二八面体蒙皂石的端员成分之一蒙脱石属于单斜晶系，晶胞参数：a0=0.517nm，b0=0.894nm，c0=0.96~1.52nm．。化学成分：SiO2 48%~56%，Al2O3 11%~22%，Fe2O3 0%~5%，MgO 4%~9%，CaO 0.8%~3.5%，H2O 12%~24%。此外还含有K2O、Na2O、MnO、FeO、TiO2、P2O5、Cl和CO2等。矿物颗粒细，在电子显微镜下可见到片状、球状、海绵状等集合体形状。
　　蒙脱石具有离子交换性能，主要是阳离子如Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Li+、H+、Al3+等，交换是可逆的。在pH为7的介质中阳离子交换容量为70~140me/100g。
　　蒙脱石通常含有三种状态的水，表面自由水，层间吸附水和晶格水。蒙脱石吸水性很强，吸水后膨胀，即晶格底面间距增大，在高水化状态时晶轴C0可达1.84~2.14nm。蒙脱石在水介质中可分散呈胶体状态。蒙脱石受热自由水很快失去，100~200℃脱去吸附水，500℃时大量晶格水开始逸出。
　　蒙脱石具有电负性，对胶体性质和流变性能影响很大。电负性主要来自三方面：晶格置换连同内部的补偿置换形成的晶格静电荷，每个晶胞约为0.66；破键产生的电负性；八面体片解离形成的电负性。
　　膨润土根据所含蒙皂石族矿物的属型而相应划分。蒙脱石以其层间可交换阳离子的种类、含量划分属型，当某一阳离子的含量超过阳离子交换容量(ΣEC)50%时，即以该阳离子命名，例如钠基蒙脱石(ENa+/ΣEC≥50%)、钙基蒙脱石(ECa2+/ΣEC≥50%)、铝基蒙脱石 (EAl3+/ΣEC≥50%)。当层间没有一个阳离子含量超过50%交换容量时，则以含量最多的两个阳离子命名，如钙钠基蒙脱石、钙镁基蒙脱石等等。膨润土有以上相应的名称。钠基膨润土又命名碱型土，吸水后高度膨胀。钙基膨润土又名碱土型土，吸水后膨胀不太大。
　　在美国有一种所谓钾膨润土，发现于阿巴拉契亚和密西西比河流域，但其主要矿物成分是伊利石和混层矿物，蒙皂石族矿物仅居次要地位，其实它已超出了膨润土的定义。

二、 用途与技术经济指标

 


　　膨润土由于具有吸水性、膨胀性、阳离子交换性、触变性、粘结性、吸附性、增稠性、润滑性、稳定性、脱色性等性能，被广泛应用于各个工业部门。其主要用途是铁精矿球团、钻井泥浆、铸造型砂粘结剂、动植物油脱色净化等。

(一) 铁矿球团用膨润土质量标准

 


　　据中华人民共和国建材行业标准JC/T529-1995，铁矿球团用膨润土质量要求列于表4.23.1。

表4.23.1冶金球团粘结膨润土质量要求
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(二) 钻井泥浆用膨润土质量标准

 


　　据中华人民共和国建材行业标准JC/T529-1995，钻井泥浆用膨润土质量标准见表4.23.2。

表4.23.2钻井泥浆用膨润土标准
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(三) 铸造型砂粘结用膨润土质量标准

 


　　据中华人民共和国建材行业标准JC/T529-1995，铸造型砂粘结用膨润土质量标准见表4.23.3


表4.23.3铸造用膨润土按湿压强度分级标准
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(四) 精细陶瓷和建筑陶瓷用膨润土

 


　　为原苏联ГOCT7032-75标准。分为两个牌号：ΦPK-生产艺术和家用陶瓷、电工和无线电陶瓷用膨润土；CK-生产建筑陶瓷(墙体内贴面板和白色、人工染色地面板)用膨润土，见表4.23.4。

表4.23.4精细陶瓷和建筑陶瓷用膨润土
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三、 矿 业 简 史

 


　　世界膨润土工业以美国发展最早，1921年建立起首家膨润土加工厂，至今已有70多年的历史。以生产铸造型砂粘结剂和油脂脱色剂而奠定了膨润土工业基础。40年代开采出100万t，60年代大规模作为铁精矿球团粘结剂，年产量猛增至260万t，80年代膨润土产量达到418万t/a。
　　中国膨润土工业的发展可为两个大阶段，第一阶段从中华人民共和国成立起至70年代末，为奠基和找矿阶段，在辽宁、吉林、河南、河北、浙江、山东、福建、四川、湖北等省10余个矿区进行了矿床评价，探明了数千万吨储量。不但有钙基膨润土矿，也发现了钠基膨润土矿。1974年全国估算膨润土产量达35~40万t。
　　第二阶段从70年代末至今，为大发展阶段。全国已有24个省、区相继发现了膨润土矿床，各大区皆有钠基膨润土资源，证明中国是膨润土资源丰富、品种齐全的国家。据1987年底统计，中国膨润土储量已达17.17亿t。这一阶段膨润土的应用领域显著扩大，并不断出现新用途和新产品，例如有机膨润土产品的兴起等。



23.2 膨润土矿资源


一、 资源状况

 


　　中国膨润土矿资源非常丰富，预测资源量在70亿t以上。种类齐全，既有钙基膨润土，又有钠基膨润土，此外还有氢基、铝基、钠钙基和未分类的膨润土。至1996年底，全国保有储量24.6亿t(详见表4.23.5)。最多的为广西壮族自治区，占全国总储量的26%；其次是新疆自治区，占总储量的14%；依次有内蒙古自治区，占9%，江苏省占7%，河北省占6%，山东省、湖北省、安徽省各占5%。
　　世界上膨润土资源主要分布在中国、美国和原苏联，三国探明储量约占世界总储量的4/5。中国储量居世界首位，占世界总量的60%。

表4.23.5膨润土保有储量表
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二、 地理分布

 


　　到目前为止，全国已有23个省(区)产有膨润土矿，有探明储量的矿区86处(表4.23.6)，其中大型矿床(大于5 000万t)12个，中型矿床(500～5 000万t)31个，小型矿床(小于500万t)43个。在大型矿床中储量超过1亿t的矿床共计有8个，可称为超大型矿床。12个大型矿床的1996年底保有储量达187 989万t，占全部保有储量246 262万t的76%。最大的矿床为广西壮族自治区宁明县宁明膨润土矿,各级储量和为60 736.6万t，占全国总储量的1/4。居第2位的是新疆自治区的和布克赛尔县乌兰林格-日月雷矿区，有21 623.2万t。占第3位的是内蒙古自治区的兴和县高庙子膨润土矿，共计有16 899.8万t(表4.23.6)。

表4.23.6膨润土矿一览表
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　　全国各大区皆有膨润土矿分布，其中除有丰富的钙、钠基膨润土矿之外，在福建、广东一带还富产氢(铝)基膨润土，甘肃产镁基膨润土。大型和中型矿床共计43个，其分布见图4.23.1。

图4.23.1中国膨润土矿分布图
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三、 资 源 特 点

 


　　中国膨润土矿以其分布广、埋藏浅、易采掘及品种齐全为特点。除钙基膨润土外，相继发现了大型优质的钠基膨润土。钠基膨润土保有储量58 633.4万t,占总储量的24%。此外还有钠基膨润土远景储量35 158.6万t。除钙、钠基膨润土之外的铝、氢基等类型约占42%。
　　据43个矿床统计，平均蒙脱石含量为63%，明显高于规范所要求的平均工业品位(大于或等于50%)。其中四川的膨润土矿4个矿床平均品位为88%。特大型矿床以广西宁明县宁明矿床最高，达62.67%，中型以广西田东县田东矿床最高，达72.5%。而新疆和布克赛尔蒙古自治县乌兰林格-日月雷矿为品位最低的特大型矿床，蒙脱石含量仅为48%。
　　大型、中型矿床共计43个，占全部矿床数50%，而其保有储量则占绝大部分，表明矿床规模之大。与膨润土伴生的矿产以高岭石和伊利石最为普遍，有的矿床与凹凸棒石共生，如盱眙县雍山凹凸棒石粘土矿区。东北一些膨润土矿则与沸石共生，如黑龙江的勃利县团山及海林县的沸石-膨润土矿床，吉林省的九台市羊草沟和银矿山膨润土-沸石矿床等。华东一带有与残留母岩-珍珠岩伴生矿床，如江苏丹徒县垂山和安徽省宣州市水东的珍珠岩矿床。中国膨润土矿床多位于丘陵区，埋藏较浅，覆盖层厚度一般1～15m，适于露天开采，少数矿可用地下开采。
　　矿石一般可选性能良好，部分矿山曾进行干法或湿法选矿试验。例如浙江临安平山的钠基膨润土，原矿石蒙脱石含量仅为45%，浙江地质科研测试中心进行了湿法选矿，将纯度提高至95%(吸蓝量测定)以上。



23.3 膨润土矿资源的地质特征

一、 矿床时空分布及成矿规律

 


　　膨润土矿形成和保存下来的基本条件，首先绝大多数成矿母岩为中酸性火山岩，即珍珠岩、黑曜岩、流纹岩、安山岩、粗面岩、英安岩及其火山碎屑岩。其次，有一个稳定的封闭水体环境，保持高的pH值以及足够浓度的镁离子。第三，形成后未遭受强的构造活动，未被深埋。蒙脱石是一种很不稳定的矿物，当受到热动力作用和深埋静压力时，便转化为伊利石、绿泥石，或者蒙脱石与伊利石的间层矿物。
　　因此，环太平洋火山岩带具备成矿母岩的条件，中国东部大陆边缘位在该带的西部环节，沿海各省从广东经福建、浙江、安徽、江苏、山东、河北、辽宁、吉林至黑龙江皆处于该成矿带上，至今已发现48个矿床，其中5个属于大型、特大型矿床。我国中西部火山活动受控于古板块边缘及大构造活动带内，例如祁连山—秦岭—大别山构造带、天山—阴山构造带、古塔里木板块与华北板块缝合带、扬子板块与华北板块缝合带等都是火山岩发育带，皆有膨润土矿床。
　　中国东部沿海一带北东向构造发育，形成了一系列断陷盆地，例如广东和平火山沉积盆地、福建连城及武平火山盆地、浙江余杭及临安火山沉积盆地、安徽屯溪新潭火山沉积盆地、庐江枞阳及南京芜湖盆地、苏南句容火山盆地、山东沂沭断裂带构造盘地、辽宁法库及吉林银山火山盆地、黑龙江海林火山沉积盆地等，具备封闭稳定富碱的水体环境，是膨润土矿形成的有利地区。
　　中西部如湖北的梁子湖盆地、祁连山脉中龙首山构造核部断陷盆地、天山构造带内火山沉积盆地以及四川内陆盆地等皆是膨润土矿床的适宜产地。
　　膨润土矿的成矿时代主要在燕山期，其次是古生代及新生代。绝大部分矿床形成于侏罗纪及白垩纪，突出集中时代是J3—K1。古生代矿床见于甘肃、新疆及贵州，例如新疆托克逊县柯尔碱为石炭系，甘肃金昌市红泉为二叠系，贵州贵阳市二戈寨-黔陶矿床为上二叠统等。新生代矿床主要在陕西省，如洋县膨润土矿为Q2；广西的膨润土矿床则为第三纪，如宁明和田东矿床。
　　膨润土矿的属型分布也是有一定的规律性，受控于自然改型分区。我国有几处不同的膨润土属型分布区，乃受区域气候、地理地貌、水文和水化学条件等因素影响。南方低纬度地区(广东、广西、海南、福建)气候炎热，雨量充沛，膨润土长期受到淋蚀，碱和碱土元素大量流失，土壤呈酸性，浅部膨润土被自然改型为铝(氢)基膨润土；而西北部纬度高干旱地区(甘肃、新疆)气候干燥，雨量稀少，在强度蒸发作用下，钙呈方解石、石膏而析出，因此增高了介质中的钠、镁离子含量，使部分膨润土自然改型为钠基、镁基膨润土。其他地区则多为钙基膨润土。根据自然改型的原理，在今后找矿中，有可能在铝(氢)基和钙基膨润土矿床的深部找到隐伏的钠基膨润土。

二、 矿 床 类 型

 


　　膨润土矿床的成因类型从蒙脱石矿物的形成条件和产出特征考虑，主要形成作用有沉积及成岩作用，风化残积作用及热液蚀变作用。蒙脱石可以由火山玻璃物质经水解脱玻而成，亦可由硅酸盐矿物经蚀变转化而成，另一种生成方式是硅、铝质凝胶直接结晶。中国具工业价值的膨润土矿床约有4/5与火山玻璃质有关。
　　中国膨润土矿床可分为三大成因类型，即火山沉积型、风化残积型及热液型。

(一) 火山沉积型

 


　　包含三个亚型:陆相火山沉积、海相火山沉积及准平原胶体凝聚等亚型。膨润土矿化的强弱取决于母岩的特点和沉积物本身的共生组合。相应的碱性水介质条件对蒙脱石起着重要的作用。
　　该类型是膨润土矿的主要成矿方式，中国有广泛的分布，在储量上占据重要地位。
　　矿床产出时代主要为晚侏罗世和早白垩世，最老的产出时代是晚石炭世，例如新疆托克逊县柯尔碱膨润土 。较晚的是第三纪，例如广西宁明膨润土矿。沉积环境多种多样，有浅海相(新疆柯尔碱矿床的下矿层)、牛轭湖相(四川三台矿)、河谷山麓相(广东高州、四川江油)、盐湖相(湖南澧县)等。
　　这种矿床层位稳定，呈层状、似层状，产状平稳。陆相沉积亚型约为中国矿床数的60%，储量占70%左右。有代表性的矿床产地有浙江平山、辽宁黑山、安徽新潭、甘肃红泉等。准平原胶体凝聚亚型一般为小型矿床，集中在四川和江汉盆地，如三台、仁寿等。海相沉积亚型规模大、品位较高，有首要的工业价值，代表性产地为新疆柯尔碱。
　　不同的成因及成矿母岩对伴生矿物有控制作用，与火山物质有关的膨润土矿石中伴有沸石，盆地形成的矿床多伴有可溶性盐类。

(二) 风化残积型

 


　　该类型是我国重要成因类型之一。这种类型的膨润土矿层厚度大，层位稳定，质量较好，用途广泛。
　　成矿母岩为各种火山玻璃质熔岩和碎屑岩，经风化作用，残积物中富集蒙脱石，再经后期成岩作用而形成膨润土矿。成矿在相对低温低压下进行。
　　矿化深度一般位于潜水面附近，从几十米至数百米深不等。由于含可溶性阳离子的水由上往下渗透，因此剖面上部蚀变作用相对较强，矿化程度相对较高。从上往下矿与母岩呈渐变关系。地表附近的矿石属型以钙基膨润土为主，比较深部才有钠基膨润土。
　　由于成矿方式的差别和上、下层位透水性、水化学作用的不同等，在同一构造环境甚至同一矿床中，可形成不同成因的膨润土矿，例如浙江仇山、安徽新潭、吉林银山、湖北胡朝保、广东和平上陵等矿床均有两种不同成因的膨润土存在。

(三) 热液型

 


　　该类型有火山物质的岩浆期后热液蚀变矿床和成岩后的热液蚀变矿床。前者的热液蚀变作用是由火成岩母岩中流体引起的，与外部的热液无关。矿化常不均匀，蚀变完全则矿体厚度大，蚀变不完全则矿化零散，矿体呈囊状和似层状。这种蚀变多见于酸性玻璃状溶岩中，如流纹岩、珍珠岩等。
　　成岩后的热液蚀变作用与裂隙引导来的外部热液有关。蚀变呈带状分布，母岩可以是流纹质、粗面质熔岩、流纹质凝灰岩、碎屑岩，也可以是安山-玄武质玢岩、酸性侵入岩。矿体呈瘤状、脉状及层状。矿石常保留着母岩的原始结构。
　　热液蚀变型矿床的规模大、中、小型皆有，储量几十万吨至数千万吨皆有。我国这类矿床不太多，所占储量比重不大，已发现的矿床(点)属钙基膨润土，部分为氢基膨润土。代表性矿点在江苏溧阳县茶亭—平桥一带，有11条矿脉。

三、 典 型 矿 床

 


(一) 浙江临安平山膨润土矿床

 


　　该矿床属于陆相火山沉积亚型，位于临安城东侧山间盆地内，面积约12km2。区内为第四系所掩盖。
　　大地构造位置在江南古陆东侧，吴兴—昌化加里东隆起南缘中生代火山断陷盆地内。
　　钠基膨润土产于上侏罗统寿昌组中，由河、湖相火山碎屑、陆源碎屑及灰、泥质沉积层组成，其上为下白垩统横山组，其下为上侏罗统黄尖组，均为不整合接触。矿区为一轴向北东-南西向斜构造。有两条较大断裂F1和F2切割矿区，把矿区分为三个自然块段，即花石山块段、西墅块段和横潭块段。沉积盆地边缘基本由逆掩断层所限(图4.23.2)。
　　含矿岩系按沉积结构可划分为三个一组的韵律，共有膨润土矿10层，其中9层具有工业价值。主矿层(2)、(7)、(8)矿层，规模大、质量佳，呈层状、似层状产出，层位稳定，平均厚度分别为3.79、4.65、1.94m，储量约占全矿区总储量的83%。各矿层的厚度从北东向南西由厚变薄，矿石质量在横向上一般由北西向南变差。矿石主要组分为钠基蒙脱石，次为斜发沸石、绿泥石、方解石、方沸石等，其他共生矿物有针铁矿、黄铁矿、萤石、水云母、石英等。
　　岩层产状平缓，倾角一般为10°～20°，只是盆地边缘受断裂继承性活动影响岩层倾角变陡，可达50°～60°。整个盆地的沉积中心位于矿区西墅竹林桥附近。

图4.23.2浙江临安平山钠基膨润土矿床基岩地质图①
K1h．白垩系横山组；J3s．侏罗系寿昌组；J3h．侏罗系黄尖组；J3L．侏罗系劳村组;O-C-．奥陶系—寒武系；αβ．安玄岩；F1.断层； ① 梁修睦、姚道坤、经浩豹，1980
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(二) 浙江余杭县仇山膨润土矿

 


　　该矿床属于火山玻璃和熔岩风化残积型矿床代表。矿区位于江南古陆东侧，仇山—瓶窑断陷盆地西南部。含矿岩系为晚侏罗世劳村组火山碎屑岩系，其上为早白垩统朝川组红层不整合覆盖，其下不整合于早侏罗世杂色砂砾岩之上。基底为寒武系—奥陶系地层(图4.23.3)。

图4.23.3浙江余杭仇山膨润土矿基岩地质简图①
1.下白垩统；2.上侏罗统；3.中—下侏罗统；4.下奥陶统；5.矿体编号；6.断层；7.不整合；8.剖面线；① 梁修睦、汤正义，1981
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　　含矿岩系厚213～483m，由5个火山喷发韵律组成，共含矿7层。Ⅰ、Ⅱ矿层为工业矿层，Ⅲ、Ⅳ矿层仅局部可达要求，Ⅴ～Ⅶ矿层不具工业价值。矿层或矿化层多赋存于每一韵律层底部。
　　主矿体呈透镜状、似层状。玻屑熔结凝灰岩以火山灰流形式进入浅水盆地底部，冷凝成岩，经水解脱玻而转化为膨润土矿。


23.4 膨润土矿资源的开发阶段


一、 地 质 勘 查

 


(一) 勘探类型的划分

 


　　根据占矿床总储量70%以上的主矿层(体)勘探的难易程度划分，包括以下五个方面:

　　1.矿层(体)延伸规模

　　(1) 大型  沿走向大于2 000m，沿倾向大于1 500m。延展面积大于3km2。
　　(2) 中型  沿走向1 000～2 000m，沿倾向500～1 500m 。延展面积0.5～3km2。
　　(3) 小型  沿走向小于1 000m，沿倾向小于500m。延展面积小于0.5km2。

　　2.矿层(体)形态复杂程度

　　(1) 规则  呈层状。外形规则，边界模数大于0.85或剖面面积变化系数小于0.55。
　　(2) 较规则  呈层状、似层状或大透镜状。外形较规则，边界模数0.85～0.55或剖面面积变化系数0.55～0.85。
　　(3) 不规则  呈透镜状、脉状。外形不规则，边界模数小于0.55或剖面面积变化系数大于0.85。

　　3.矿层(体)厚度稳定程度

　　(1) 厚度稳定  厚度变化系数小于30%，变化有规律；矿层(体)内无不可采工程，相邻工程矿层(体)厚度变化二倍率以上小于30%。
　　(2) 厚度较稳定  厚度变化系数30%～70%，变化较有规律;矿层(体)内无不可采工程，相邻工程矿层(体)厚度变化二倍率以上小于50%。
　　(3) 厚度不稳定  厚度变化系数大于70%，厚度变化规律不明显;不可采、无矿工程时有出现，相邻工程矿层(体)厚度变化二倍率以上大于50%。

　　4.矿层(体)内部结构复杂程度

　　(1) 内部结构简单  矿层(体)内无夹层或偶见一层夹层，剖面平均含夹石率小于10%;矿石质量稳定，蒙脱石含量变化系数小于20%。
　　(2) 内部结构较简单  矿层(体)内有夹层，一般为1～2层，变化有规律，剖面平均含夹石率10%～20%;矿石质量较稳定，蒙脱石含量变化系数20%～30%。
　　(3) 内部结构复杂  矿层(体)分支复合普遍或夹层多，剖面平均含夹石率大于20%;矿石质量有变化，蒙脱石含量变化系数大于30%。

　　5.构造复杂程度

　　(1) 构造简单  矿层(体)呈单斜，产状无明显变化或呈简单的开阔向、背斜。勘探地段无切割矿层(体)开采影响较大的破坏性断裂及脉岩。
　　(2) 构造较简单  矿层(体)有次一级的向、背斜，褶幅不大或局部较紧密；有少数较大断裂，把矿层(体)分割成单独的自然块段；有少数脉岩穿切矿体。
　　(3) 构造复杂  断裂或脉岩较多且复杂；矿层(体)产状多变，褶幅大或底板原始古地形起伏对矿层(体)产状有明显影响。
　　根据以上划分标准，将膨润土矿床划分为如下四个勘探类型：
　　(1) 第Ⅰ勘探类型  主矿层呈层状，形态规则，延展规模属大型；矿层厚度、矿石蒙脱石含量稳定；内部结构、地质构造简单。例如广西宁明矿床。
　　(2) 第Ⅱ勘探类型  主矿层呈层状、似层状，形态规则至较规则，延展规模中至大型;矿层厚度、矿石蒙脱石含量稳定至较稳定；内部结构、地质构造较简单。属于本类型的实例有吉林刘房子、浙江平山、内蒙古高庙子、安徽新潭、福建武平、辽宁黑山等矿床。
　　(3) 第Ⅲ勘探类型  主矿层(体)以似层状、透镜状为主，部分为层状，形态较规则至不规则，延展规模小至中型，个别大型;矿层(体)厚度、矿石蒙脱石含量较稳定至不稳定；内部结构、地质构造较简单至复杂。本类型实例有吉林银矿山、江西李家、甘肃红泉、浙江仇山；山东涌泉庄；安徽水东；江苏甲山等矿床。
　　(4) 第Ⅳ勘探类型  主矿层(体)呈似层状、透镜状、脉状、藕节状，形态规则至不规则，延展规模小；厚度变化稳定至不稳定；内部结构、地质构造简单至复杂。实例有浙江双勤、四川三台、江苏平桥等矿床。

(二) 勘探阶段及网度

 


　　膨润土矿床的普查、勘探阶段及其有关地质工作方法，工程控制程度等方面参照沉积矿床(如磷矿、铝土矿等)执行。
　　普查阶段地质工程主要进行地表揭露，应用探井、探槽手段为主，在某些情况下打少量控制钻孔，求得低级储量。勘探阶段除了加密地表探井、探槽外，钻探是主要手段，必要时进行少量深部山地工程。勘探网度依据表4.23.7。

表4.23.7膨润土矿床勘探工程间距表
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(三) 工业指标

 


　　膨润土是一种多用途矿产，其质量和应用领域主要取决于不同属性、属型矿石的蒙脱石含量。对其工业指标要求一般有两方面，即矿石质量指标和开采技术条件。

　　1.矿石质量指标

　　原矿中蒙脱石含量要求如下：边界品位大于或等于40%(单样)；工业平均品位大于或等于50%(单工程)。
　　对选矿性能良好，适用于作精细加工产品的低层电荷型(怀俄明型)的膨润土其蒙脱石含量指标可适当降低。
   

　　2.开采技术条件
   

　　可采厚度1～2m。夹石剔除厚度大于或等于1m。露采剥采比不大于4∶1，露采边坡角50°～60°。露采最终底盘最小宽度大于或等于20m。露采最低开采标高不低于采区侵蚀基准面以下50m。

二、 矿 山 开 采

 

 

(一) 开采方法和开采规模的划分

 


　　膨润土矿的开采方法有露天开采法和地下开采法。采用露天开采方法的有辽宁黑山膨润土矿、河南信阳膨润土矿、河北张家口清河膨润土矿、宣化膨润土矿、吉林双阳膨润土矿、甘肃酒泉膨润土矿、甘肃金昌红泉膨润土矿、四川三台膨润土矿、渠县膨润土矿、福建连城膨润土矿、湖北枣阳膨润土矿、新疆托克逊县柯尔膨润土矿、新疆布克塞尔县夏子街膨润土矿、新疆阿勒泰扎尔坝膨润土矿、山东潍坊膨润土矿等等。地下开采的有浙江省临安膨润土矿、浙江仇山磁土矿、吉林九台膨润土矿等等。按产量计露天开采占75%，从矿山数量来说露天开采占90%。其余是地下开采。
　　开采规模的划分有二种：一是按矿石产量计，二是按精矿产量计，见表4.23.8。

表4.23.8膨润土矿开采规模的划分表
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　　从目前的生产情况看，大部分是小型矿山。矿山规模的划分通常是按矿石产量计的，但计算产值、利润等又按精矿量计，一般具有开采及加工的联合企业都是这样。

(二) 开 拓 运 输

 


　　膨润土矿露天开采的开拓运输普遍采用公路开拓，特别是新建的矿山。辽宁黑山膨润土矿是50年代中期中国建设的第一批矿山，采用铁路窄轨开拓14t电机车，762mm轨距，凹陷露天开采，矿车采用3.5m3侧卸式。采矿场几何尺寸：地表长900m,宽350m；底部长600m，宽度30m；台阶高度10m。
　　地下开采的开拓运输按主要开拓巷道的类型来划分。目前已建的膨润土矿，矿体倾角较缓，属倾斜或缓倾斜矿床，埋藏深度不大，规模仅10万t/a左右，通常都采用斜井开拓，如浙江临安膨润土矿、吉林九台膨润土矿和浙江仇山磁土矿等。浙江临安膨润土矿用上盘斜井开拓，井筒位于井田西侧边缘，倾角25°，单翼对角式通风系统。

三、 选矿与加工

 

 

(一) 选矿加工方法

 


　　1.选矿

　　膨润土选矿方法一般分为干法和湿法两种。中国目前绝大多数矿山都是采用干法选矿。
　　干法选矿一般用来处理原矿质量较好的膨润土。该法是将原矿晾晒、自然风干或用干燥炕、烘干炉干燥后，先用人工或颚式破碎机破碎，再用雷蒙磨和其他辊碾机碾磨粉碎成100、150、200目级别的产品出售。
　　湿法选矿一般用来处理蒙脱石含量30%～80%的低品位膨润土。该法是将原矿粉碎到小于50mm的粒级，加水制成悬浮液后，在水力分离器中进行分级，所获细级别精矿在沉淀器中浓缩，在干燥机中干燥后，再进行粉磨，可获得适用于钻井泥浆品级的产品。
   

　　2.改型

  
　　膨润土改型包括钙基膨润土人工钠化、活性白土及有机膨润土的制备等。
　　钙基膨润土的人工钠化也分干法和湿法两种。干法是将含钠试剂(一般为碳酸钠)加入到钙基土中，经过混碾和挤压、Na-Ca置换反应而转化为钠基膨润土。湿法是在试剂与土混合时，充分加水搅拌分散。
　　酸性(活性)白土的制备也有干法和湿法两种。湿法是在混合挤压成条前，添加盐酸(或硫酸)、水及分散剂，并充分搅拌分散；干法则只需加入盐酸(或硫酸)，再充分搅拌即可。
　　有机膨润土是将钠基膨润土加入有机胺盐的乙二醇溶液中，经高速搅拌、置换反应而成。

　　1.膨润土选矿流程
   
　　膨润土干法选矿流程一般为：原矿→手选→初步干燥→初碎→干燥→粉磨→分级→包装。
　　膨润土湿法选矿流程一般为：原矿→制浆→除砂→分级→脱水→干燥→粉磨→包装。

　　2.膨润土改型流程
　　
　　膨润土改型流程一般为：钙基膨润土原矿→破碎→混合挤压→干燥→碾磨→空气分级→气旋过滤→钠基膨润土产品。

(二) 工艺流程和设备

 


　　钙基膨润土人工钠化的流程一般为：钙基土原矿→破碎→加入碳酸钠(湿法还需加水)→混合挤压→回转炉干燥→碾磨→空气分级→钠基土产品。
　　活性(酸性)白土的加工流程一般为：膨润土→破碎→加入盐酸或硫酸(湿法需加水和分散剂)→充分搅拌→混合挤压→回转炉干燥→加热空气粉磨→空气分级→储存。
　　有机膨润土加工的一般流程为：原矿→粉碎→分散→改型(钠化)→提纯→加铵盐覆盖→漂洗→脱水→烘干→粉碎→包装。
　　膨润土加工中最常用的设备是雷蒙磨，其规格有3R、4R、5R等。另外，在对膨润土进行改型时，还常使用轮碾机、螺杆挤出机等混碾、挤压设备。

(三) 选矿加工实践

 


　　1.黑山膨润土矿

　　辽宁黑山膨润土矿是中国目前正在开采的大型露天矿之一。该矿年生产能力为10万t。矿石由矿山采出后直接送至晾晒场自然风干，使原矿水分从平均31%降到15%。晾晒后的半干膨润土在粉磨前经干燥或直接粉磨。粉磨细度分别为100、150和200目，经烘干干燥使水分降到12%以下后,包装出厂。产品主要供铸造、球团、钻井泥浆用,200目产品胶质价54.4ml/15g，湿压强度36.28kPa。该矿钙基膨润土人工钠化的工艺流程见图4.23.4。钠化用碳酸钠溶液，浓度为3%～4%。钠化后的膨润土膨胀倍数增加15～20倍，粘结性、耐火性等大大提高，湿压强度49.03kPa，胶质价100 ml/15g，造浆率10m3/t，pH值8.5。

图4.23.4黑山膨润土人工钠化生产流程
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　　2.仇山磁土矿
   
　　浙江仇山磁土矿的膨润土采用地下开采。该矿上层为钠基膨润土，以生产脱色力强、过滤速度快、带油率低的活性白土著称。首先将膨润土原矿进行人工粗碎，剔出杂质石块，用通入热风的雷蒙磨边粉磨边干燥。粉磨产品部分作为膨润土粉出售，另一部分进入活性白土生产线，其工艺流程见图4.23.5。该矿年产膨润土近7万t，其中活性白土2万t。膨润土规格为200目；活性白土脱色力大于或等于110，游离酸小于或等于0.2%，水分小于或等于11%。

图4.23.5仇山矿活性白土生产工艺流程
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(四) 主要深加工产品品种、用途

 


　　1.活性白土
  
　　用于动、植物油及矿物油脂的脱色、净化。

　　2.有机膨润土

　　用作润滑油脂稠化剂，油漆、油墨和涂料的防沉剂，高温深井的油水泥浆，乳胶涂料和化妆品的增稠剂和稳定剂等。


23.5 膨润土矿资源的供需形势


一、 生 产 现 状

 


　　目前，中国有膨润土生产矿山和加工企业100余家，但一般规模较小。年产膨润土1万t以上的矿山企业有：浙江省临安膨润土矿、仇山膨润土矿、玲珑膨润土矿；辽宁省黑山膨润土矿、凌源膨润土矿；吉林省九台膨润土矿、四平膨润土矿；甘肃省金昌膨润土矿；新疆184团膨润土矿；湖北省鄂州膨润土矿、枣阳膨润土矿。1996年中国膨润土生产能力为200余万t。
　　世界上有40多个国家生产膨润土，平均年产量为9 000万t以上。主要生产国有：美国、原苏联、印度、希腊和日本，这些国家的产量占世界年总产量的3/4左右。其中，美国膨润土产量最多，1992年为335.4万t；其次为原苏联，1992年为200万t。1996年中国膨润土产量为160万t左右，其中：膨润土粉140万t左右，改性土、活性土和有机土为20万t左右。

二、 生 产 布 局

 


　　中国主要膨润土生产企业分布见图4.23.6，表4.23.9。从图上可看出，中国膨润土产区主要集中在浙江、吉林、辽宁、新疆、湖北、河北、河南、安徽等省(区)。

表4.23.9中国主要膨润土矿
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图4.23.6中国主要膨润土矿山及生产企业分布图
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三、 供 需 形 势

 


　　膨润土用途极广，其中消费用量最大的是钻井泥浆、铁矿球团和铸造三大行业。美国是世界膨润土的最大生产国和消费国，消费比例为：铁矿球团占23%；钻井泥浆占22%；铸造占17%；其他占38%。近年来，美国膨润土的消费结构有所变化，用于环境保护工程领域的消费量正日渐增加，其中用于混凝土模板和污水处理的膨润土近5年来增长了10%～20%。日本膨润土的消费领域是：铸造业占35%；土木建筑占20.50％；钻井泥浆占6.5%；农药载体占3%；土壤改良等占35%。20世纪70、80、90年代世界膨润土的总消费结构变化情况见表4.23.10。

表4.23.10世界膨润土的总消费结构变化情况(%)
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　　中国膨润土的应用目前已达24个领域，其中：铸造业占52％；钻井泥浆占24％；铁矿球团占8％；剩余16％主要消费在石化、轻工、农业、建筑等领域，尽管这部份领域用量小，但价值高，经济效益好。例如：在纺织用的染料中代替部分淀粉；用作矿物凝胶可以全部取代淀粉凝胶；作涂料用的优质膨润土可部分取代聚乙烯醇，以及用作无纺布、石膏板颗粒的粘结剂，路面、屋面乳化沥青，农药载体，防水密封材料和各种填料等。
　　中国目前生产的膨润土，从数量上看，供求基本平衡；但从品种上看，钙基膨润土供过于求，钠基膨润土供不应求；活性白土，因受硫酸原料供应限制和“三废”治理问题影响，阻碍了生产的发展，因此尚不能满足需要；有机膨润土的生产因受工艺技术水平不高，专用设备不配套，产品质量不稳定，加之生产有机覆盖剂价格昂贵，致使有机土生产成本过高等问题所困扰，一直未有大的发展。目前中国国内使用的有机膨润土仍以进口为主。
　　中国膨润土进出口量，虽然近年来有些增加，但多是低价出口优质原料和初级产品，高价进口成品。中国膨润土的主要出口国是日本、韩国、新加坡、泰国和香港，其出口产品主要是钙基膨润土。但因该产品用途有限(主要用于动植物油脱色和液体净化等)，因此，中国膨润土出口量始终不大。中国主要从美国等国家进口精加工的有机膨润土等产品，主要用在石油钻井(制取油基泥浆)、油漆(防沉剂、流变剂)、油墨(高速印刷油墨的触变剂)、润滑脂(稠化剂)，以及用于化妆品等方面。1990～1997年中国膨润土进出口量及创(用)汇情况见表4.23.11。

表4.23.11 1990～1997年中国膨润土进出口量及创(用)汇情况
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四、 展   望

 



　　膨润土是当今世界上应用范围较广和经济价值较高的粘土矿物之一。
　　世界上钠基膨润土资源极少但消耗量大，因而各工业国家都极为重视钠基膨润土的找矿、勘探工作，并努力进行降低可采品位，扩大原有矿山的工业储量，加强对低品位级原料的富集和选别的应用研究工作。国外由于资本和技术的集中，膨润土工业大多由勘探、开采、加工直到生产各类档次系列产品的膨润土联合企业所组成，如美国、英国、希腊和日本等都有国际性联合企业，并由这些联合企业影响着世界的膨润土工业。在未来的发展中，工业发达国家仍将以膨润土资源综合利用、选矿提纯以及深加工技术作为研究重点，同时积极进行膨润土应用领域的开发，尤其是在油类净化、石油蒸馏催化剂、环境保护及人工钠基膨润土、活性白土、有机膨润土等方面的研究。
　　中国膨润土的开发应用起步较晚，目前仅在机械铸造、冶金球团、石油钻井等几个领域中应用。近年来，已开发出不少新产品，其市场需求潜力很大。据有关部门预测，中国2000年对膨润土的需求量约250万t，其产品市场亦将逐步扩大，除了传统的应用领域外，膨润土在农业饲料、环境保护以及有机膨润土吸附脱色和化工催化剂等方面都将有大的发展。今后，中国膨润土将根据国内外市场需求，调整产品结构，合理利用资源，重点发展人工改性钠基膨润土、有机膨润土和活性白土等系列产品,改变对外贸易中的低出高进局面。
　　中国膨润土资源丰富，按已探明的可采储量预测，完全可以满足21世纪国内对膨润土的生产需要。
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