我國硅灰石礦產(chǎn)資源及勘查開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展建議

歐陽友和

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì)，山東 濟(jì)南 250100)

0 引言

硅灰石是一種含鈣的偏硅酸鹽類礦物，在其形成過程中，Ca有時(shí)被Fe，Mn，Ti，Sr等離子部分置換而呈類質(zhì)同象體，并混有少量的Al和微量K，Na，自然界中純硅灰石罕見[1]。硅灰石屬三斜晶系，通常呈片狀、放射狀或纖維狀集合體。白色微帶灰色，玻璃光澤，解理面呈珍珠光澤。硅灰石的化學(xué)分子式為CaSiO3，結(jié)構(gòu)式為Ca3[Si3O9]，理論化學(xué)成分CaO 48.275%，SiO251.725%。硬度4.5～5.5，密度2.75～3.10g/cm3。硅灰石是一種典型的變質(zhì)礦物，主要產(chǎn)于酸性巖與石灰?guī)r的接觸帶，與符山石、石榴子石共生，為構(gòu)成矽卡巖的主要礦物成分。硅灰石無毒，耐化學(xué)腐蝕、熱穩(wěn)定性良好，吸油性、電導(dǎo)率低，絕緣性較好，力學(xué)性能及電性能優(yōu)良。硅灰石主要用于陶瓷、塑料、橡膠、油漆、涂料、顏料、樹脂、耐火材料、建材、造紙、機(jī)械加工等領(lǐng)域[2]。隨著科技的進(jìn)步，其用途將日益增多。

隨著硅灰石礦多年的勘查及開發(fā)利用，特別是2018年江西省新余市渝水區(qū)石竹山-上高縣樟木橋超大型硅灰石礦床的發(fā)現(xiàn)[3]，我國硅灰石礦產(chǎn)的資源現(xiàn)狀及開發(fā)利用情況發(fā)生了較大變化[2]。

1 資源儲量及分布情況

1.1 資源儲量

我國是世界上硅灰石資源最豐富的國家，資源儲量為世界第一位[4]。自1975年首次發(fā)現(xiàn)硅灰石礦以來，經(jīng)過40多年的工作，硅灰石礦找礦勘查取得了重大進(jìn)展。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，截至2018年底，我國19個(gè)省、自治區(qū)發(fā)現(xiàn)硅灰石礦產(chǎn)地86處(表1)(其中超大型8處、大型13處、中型24處、小型32處、礦點(diǎn)9處)。在77處礦床中，查明硅灰石礦石量2.44億t，保有硅灰石礦石量2.27億t。其中，超大型查明礦石量15062.2萬t，保有礦石量14890.7萬t；大型查明礦石量6592.8萬t，保有礦石量5400.2萬t；中型查明礦石量2303.4萬t，保有礦石量2031.3萬t；小型查明礦石量460.6萬t，保有礦石量401.8萬t。8個(gè)超大型礦床的資源儲量占全國的60%以上。

表1 中國硅灰石礦資源儲量統(tǒng)計(jì)(截至2018年底)

1.2 資源儲量分布情況

我國硅灰石礦床主要集中分布在江西、吉林、遼寧、云南、青海5省，查明資源儲量占全國的81.53%，其中江西省占全國的29.48%。其他省份依次為湖北、浙江、河南、湖南、廣西、安徽等(圖1)。

1—查明礦石量(萬t)；2—保有礦石量(萬t)

按區(qū)域劃分，我國硅灰石礦床主要分布在華東、東北、中南、西南、西北等地區(qū)。東北地區(qū)查明礦石量位居全國第一，占36.59%；其次是華東地區(qū)占35.11%，中南地區(qū)占11.92%，西南地區(qū)占10.12%，西北地區(qū)占6.25%(表1)。華北地區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)較好的硅灰石礦床，僅在內(nèi)蒙古自治區(qū)巴林左旗白音諾鉛鋅礦中有共生的硅灰石礦床1處，硅灰石礦石量80.28t[5]。港澳臺地區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)硅灰石礦床。

1.3 我國硅灰石礦重要成礦區(qū)

按照礦床的聚集程度，我國硅灰石礦床可以劃分為7個(gè)重要成礦區(qū)，分別為江西新余-上高成礦區(qū)、吉林磐石-梨樹成礦區(qū)、遼寧法庫-建平成礦區(qū)、云南騰沖成礦區(qū)、青海都蘭成礦區(qū)、湖北大冶-陽新成礦區(qū)及浙江長興-臨安成礦區(qū)(表2)。

表2 我國硅灰石礦成礦區(qū)

(1)江西新余-上高成礦區(qū)：查明礦石量7198.8萬t，全國占比29.48%，居全國第一。其礦床規(guī)模主要為大、中型，新余市渝水區(qū)石竹山-上高縣樟木橋硅灰石礦(江西省煤田地質(zhì)局二二四地質(zhì)隊(duì)，2018)為超大型，查明礦石量5236.0萬t[6]。

(2)吉林磐石-梨樹成礦區(qū)：有21個(gè)硅灰石礦區(qū)，數(shù)量居全國第一。查明礦石量5215.6萬t，居全國第二，占比21.36%。典型礦床主要有吉林省磐石市長崴子礦區(qū)超大型硅灰石礦(吉林省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì)，1983)、吉林省梨樹縣大頂山礦區(qū)鐵汞山礦段超大型硅灰石礦(吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)調(diào)查所第三地質(zhì)分隊(duì)，1986)、吉林省龍井市細(xì)鱗河礦區(qū)大型硅灰石礦(吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)調(diào)查所三調(diào)隊(duì)，1985)、吉林省磐石市南錯(cuò)草礦區(qū)大型硅灰石礦(吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)調(diào)查所第二地調(diào)隊(duì)，1986)等[7]。

(3)遼寧法庫-建平成礦區(qū)：查明礦石量3629.5萬t，占比14.86%，居全國第3位。該成礦區(qū)大型硅灰石礦床較多，典型礦床主要有遼寧省鐵嶺市調(diào)兵山礦區(qū)超大型硅灰石礦(遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)，2010)[8]、遼寧省法庫縣榆樹底礦區(qū)大型硅灰石礦(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)，2006)、遼寧省建平縣富山礦區(qū)大型硅灰石礦(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，1986)、遼寧省法庫縣城子山礦區(qū)大型硅灰石礦(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊(duì)，1987)等。

(4)云南騰沖成礦區(qū)：查明礦石量為2472.3萬t，占全國的10.12%，探明礦區(qū)1個(gè)，為云南省騰沖市白石巖礦區(qū)超大型硅灰石礦(云南省地礦局第四地質(zhì)大隊(duì)，1991)[9]。

(5)青海都蘭成礦區(qū)：查明礦石量為1349.6萬t，占全國的5.53%，探明礦區(qū)1個(gè)，為都蘭縣海寺礦區(qū)超大型硅灰石礦(青海省第八地質(zhì)隊(duì)，1988)。

(6)湖北大冶-陽新成礦區(qū)：查明礦石量為1076.2萬t，占全國的4.41%，以大中型礦床為主，典型礦床主要有湖北省陽新縣李家灣礦區(qū)大型硅灰石礦(湖北省城市地質(zhì)工程院，2016)、湖北省大冶市下馬林礦區(qū)(又稱小箕鋪礦區(qū))中型硅灰石礦(湖北省鄂東南地質(zhì)大隊(duì)，2011)等。

(7)浙江長興-臨安成礦區(qū)：查明礦石量為904.9萬t，占全國的3.71%，典型礦床有浙江省長興縣李家巷礦區(qū)超大型硅灰石礦(浙江省第一地質(zhì)大隊(duì)，浙江省長興縣李家巷硅灰石礦典型礦床研究，1986,1988)。

1.4 勘查程度

根據(jù)全國地質(zhì)資料檔案館和各省地質(zhì)檔案館網(wǎng)站檢索收集的資料統(tǒng)計(jì)，截至2018年底，硅灰石地質(zhì)勘查報(bào)告共有80份，其中勘探7份，詳查13份，普查36份，預(yù)查2份，資源儲量核實(shí)13份，其他相關(guān)地質(zhì)報(bào)告9份。在77個(gè)礦床中，達(dá)到勘探程度的5個(gè)，占6.49%；詳查20個(gè)，占25.97%；普查33個(gè)，占42.86%，預(yù)查5個(gè)，占6.49%；勘查程度不詳?shù)?4個(gè)，占18.18%。普查及以下勘探程度占接近一半，勘探不足10%，總體地質(zhì)勘查工作程度較低。

2 開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 礦床開發(fā)利用程度

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國硅灰石礦床開采27個(gè)、停采16個(gè)、未開采35個(gè)。硅灰石礦床主要采用露天開采方式，如湖北省大冶市下馬林礦區(qū)、吉林省磐石市長崴子礦區(qū)、吉林省梨樹縣大頂山礦區(qū)、浙江省長興縣李家巷礦區(qū)等均采用此種開采方式。

2.2 硅灰石產(chǎn)量

中國硅灰石產(chǎn)量居世界首位，占世界硅灰石產(chǎn)量的六成以上[10]。中國硅灰石開采主要集中在吉林、遼寧、江西，其次是浙江和湖北，但開采礦山數(shù)量少，規(guī)模小。據(jù)各省礦產(chǎn)資源開發(fā)利用情況通報(bào)統(tǒng)計(jì)，開采規(guī)模小于3萬t/年的約占84.2%(小于1萬t/年的為主)，開采規(guī)模大于3萬t/年的約占15.8%(均小于17萬t/年，以4萬～6萬t/年為主)。

中國硅灰石礦的開發(fā)初具規(guī)模，產(chǎn)量迅速增長。1981年全國硅灰石產(chǎn)量僅0.5萬t，1992年為11.1萬t，1995年達(dá)20.0萬t，為1981年產(chǎn)量的40倍。2000年以來，由于國內(nèi)外硅灰石市場需求增長勢頭不減，硅灰石價(jià)格逐步提高，其產(chǎn)量也增長迅速，2007年達(dá)到頂峰為74.5萬t。2012—2016年又呈現(xiàn)下降趨勢，2014年產(chǎn)量減到30.0萬t；之后穩(wěn)步上升，2017年產(chǎn)量達(dá)到50.0萬t，2018年為53.0萬t。目前我國已成為世界上重要的硅灰石開采國家(圖2)。

圖2 1981—2018年我國硅灰石產(chǎn)量變化圖(據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局，2018)

2.3 開采方式、回采率

目前，中國已開采的硅灰石礦床基本為品位較高、規(guī)模較大、開采條件較好的礦床，開采方式以露天開采為主，僅極少數(shù)礦床因礦脈較窄而采用地下開采，如浙江省長興縣李家巷硅灰石礦。將來隨著近地表礦石開采完畢或脈寬較大的礦體開采殆盡，開采方式將由露天開采轉(zhuǎn)為地下開采。

據(jù)實(shí)地調(diào)研統(tǒng)計(jì)，露天開采回采率為85%～95%。露天山坡開采的礦山基本開采至保持正地形為止，露天凹陷或地下開采的礦山基本開采至當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面為止。

2.4 選礦方式

硅灰石中方解石和三氧化二鐵是有害成分，必須通過選礦去除。根據(jù)對精礦產(chǎn)品的不同要求，采用手選、磁選、浮選和電選等選礦方法除去有害雜質(zhì)[11]。其中采用磁選除去含鐵礦物，提高純度；采用浮選和電選，分選出方解石和長石[12]。

2.5 主要礦產(chǎn)品

我國礦山企業(yè)的主要硅灰石產(chǎn)品有硅灰石粉、硅灰石超細(xì)粉、硅灰石針狀粉、改性硅灰石粉。

硅灰石粉：<43μm，主要用于陶瓷原料和釉料、造紙?zhí)盍稀⑾鹚芴盍?、電焊條、冶金保護(hù)渣、油漆填料等。

硅灰石超細(xì)粉：<10μm，主要用于油漆、塑料橡膠、電纜的填料。

硅灰石針狀粉：長徑比>10∶1，主要用于油漆顏料、橡膠塑料的增強(qiáng)劑、汽車等離合器制動器的摩擦材料的纖維狀填料等。

改性硅灰石粉：用硅烷等表面活性劑包覆產(chǎn)品，主要用于電纜、橡塑等材料的復(fù)合材料，具較強(qiáng)的補(bǔ)強(qiáng)功能[13]。

3 應(yīng)用及進(jìn)出口貿(mào)易情況

3.1 硅灰石的應(yīng)用

硅灰石具有獨(dú)特的礦物學(xué)、物理和化學(xué)特性，以及由于這些特性所決定的工藝性能，而這些性能現(xiàn)在尚不能被其他礦物原料所代替，因而廣泛利用于陶瓷、涂料、塑料、橡膠、冶金、電焊條等工業(yè)部門(表3)[14]。

表3 硅灰石礦應(yīng)用領(lǐng)域及具體用途

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對硅灰石應(yīng)用研究的日益深入，硅灰石磨細(xì)方法的改進(jìn)，硅灰石表面改性以及超細(xì)粒級硅灰石粉的獲得，將不斷開拓硅灰石新的應(yīng)用領(lǐng)域[15-16]。

我國硅灰石的消費(fèi)結(jié)構(gòu)：以釉面磚、陶瓷坯料為主，約占50%；冶金保護(hù)渣及電焊條約占20%；油漆、涂料約占10%；塑料、橡膠、造紙?zhí)盍霞s占10%；建筑材料、石棉替代及其他應(yīng)用約占10%。

3.2 硅灰石進(jìn)出口貿(mào)易情況

我國硅灰石出口量居世界第一位。據(jù)中國海關(guān)數(shù)據(jù)，2017年我國硅灰石進(jìn)口量為0.4萬t，出口量為19.9萬t。2018年我國硅灰石進(jìn)口量為0.4萬t，出口量為23.0萬t。2012—2018年我國硅灰石出口量呈現(xiàn)平穩(wěn)—上升的趨勢(圖3)。

1—出口量(萬t)；2—進(jìn)口量(萬t)

2005—2018年我國硅灰石出口單價(jià)在79.3～188.9美元/t之間，而進(jìn)口單價(jià)由2005年的373.5美元/t，上升到2017年的1659.7美元/t。2018年進(jìn)口單價(jià)稍有回落，為1334.6美元/t(圖4)。說明我國硅灰石礦產(chǎn)出口量大，價(jià)格低；進(jìn)口量少，但價(jià)格高，主要原因?yàn)槌隹谠V或粗加工多，附加值較低，而進(jìn)口多為深加工產(chǎn)品，價(jià)格較高。

1—進(jìn)口單價(jià)(美元/t)；2—出口單價(jià)(美元/t)

4 發(fā)展建議

(1)硅灰石是一種節(jié)能礦物原料，在我國資源豐富，除能滿足國內(nèi)需求外，還可大量出口，具有重要的資源優(yōu)勢。建議加大對硅灰石礦床地質(zhì)勘查的投入，對勘查程度較低的礦床提高勘查程度；對成礦條件較好的地段開展找礦工作，尋找新的礦產(chǎn)地；尤其在陶瓷、鋼鐵、玻璃等產(chǎn)業(yè)基地附近，開展硅灰石礦的找礦工作，為國家產(chǎn)業(yè)布局、節(jié)能減排，儲備硅灰石礦產(chǎn)資源。

(2)根據(jù)自然資源部對硅灰石礦產(chǎn)開采的要求，露天開采不低于90%，地下開采不低于80%，選礦回收率不低于80%。建議加大礦山升級改造力度，加快綠色礦山建設(shè)，進(jìn)一步提升開采回采率及選礦回收率，實(shí)施綠色開發(fā)，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源高效開發(fā)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

(3)我國硅灰石產(chǎn)品出口價(jià)格較低，產(chǎn)品附加值不高，資源未能得到合理高效利用，建議提高產(chǎn)業(yè)集中度，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提升表面改性、超細(xì)粉碎及材料復(fù)合等方面的深加工水平，拓展硅灰石礦的應(yīng)用領(lǐng)域，延長產(chǎn)業(yè)鏈，向塑料、摩擦材料和絕緣材料方向發(fā)展，提高礦產(chǎn)品的技術(shù)含量、附加值及國際競爭能力。