冶金輔助原料礦床

冶金輔助原料礦床

冶金輔助原料礦床是冶金生產中輔助用的天然礦物原料的統稱。主要有耐火原料礦床和熔劑礦床。

耐火原料礦床

如耐火粘土、藍晶石類、葉蠟石矽石菱鎂礦石墨等。

耐火粘土礦床

礦石工業類型分硬質粘土、高鋁粘土和軟質粘土 3種,三者常在同一層位或不同的上下層位相伴而生。硬質粘土是製造粘土磚的主要原料,礦物成分主要是高嶺石,次要礦物有一水硬鋁石、三水鋁石,地開石、伊利石葉蠟石等。礦石質量要求(以熟料計) Al2O3≥30%,Fe2O3≤3.5%,燒失量≤15%,耐火度≥1630℃。高鋁粘土是製造鋁磚的主要原料,礦物成分主要是一水硬鋁石,次要礦物有高嶺石、一水軟鋁石等。礦石質量要求(以熟料計)Al2O3≥50%,Fe2O3≤2.5%,CaO≤0.8%,燒失量≤15%,耐火度≥1770℃。軟質粘土在耐火材料工業中用作粘結劑,礦物成分主要是高嶺石,次要礦物有伊利石、水雲母和蒙脫石。礦石質量要求(以生料計)Al2O3≥22%,Fe2O3≤3.5%,燒失量≤18%,耐火度≥1580℃,可塑性≥2.5。礦床類型主要有沉積礦床和風化殘積礦床兩類。中國主要產於華北和西南奧陶系不整合面上的中石炭世地層中,其次產於上部古生代和中、新生代地層中。一般礦體頂板平直,底板受古喀斯特岩溶影響,變化很大。礦床規模一般為大、中型。產於砂頁岩、火山岩中的礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀,厚度變化小,礦石類型和品級變化較簡單,其規模一般為中、小型。礦床層位從上部古生代到第四紀均有產出,其中以中石炭世工業意義最大,其次是晚石炭世、早二疊世、晚二疊世和第三紀,其主要成礦期所占百分比及典型礦區如表1。
冶金輔助原料礦床冶金輔助原料礦床
 

藍晶石類礦床

主要用於不定形耐火材料和耐火磚的添加劑。工業礦物有藍晶石夕線石紅柱石,其精礦質量要求如表2。冶金輔助原料礦床礦床類型有:區域變質礦床,由高鋁質泥質岩變成,是中國藍晶石類礦床的主要類型,呈層狀、似層狀、透鏡狀產出,礦體長一般是數十米到數百米,厚數米到數十米,原礦石礦物含量一般10~30%,最高可達80~90%,礦床規模一般是大 中型,典型礦床有河北邢台衛魯藍晶石礦(太古宙),河南南陽隱山藍晶石礦(元古宙),黑龍江雞西三道溝夕線石礦(震旦紀),吉林蛟河藍晶石礦(二疊紀)等;此外,還有接觸變質紅柱石礦床(如北京周口店)和偉晶岩礦床(如新疆富蘊契布拉蓋藍晶石礦)。

葉蠟石礦床

葉蠟石是製造葉蠟石磚的主要原料。礦石質量要求Al2O3≥16~20%,Fe2O3≤1%,CaO<1%,MgO<1%,耐火度≥1630℃。主要由葉蠟石和石英組成。在中國最主要礦床類型是火山岩熱液蝕變礦床,分布在中國東部中生代中酸性火山岩帶中,呈似層狀,大透鏡體狀產出,礦體延長一般長數十米到數百米,厚數米到數十米,延深數十米到200多米。礦石化學成分為 Al2O318~24%,SiO268~75%,Fe2O3和K2O+Na2O一般均小於1%。探明儲量占總儲量絕大部分,質量較佳。典型的葉蠟石礦床有福州峨嵋和浙江青田等礦。此外,還有小規模的區域變質礦床,如浙江常山芳村礦。

矽石礦

是製造矽磚的主要原料。礦石質量要求SiO2≥96%,Al2O3≤1.3%,CaO≤1%,Fe2O3≤1.5%,耐火度≥1710℃,吸水率≤4%。當矽石用作矽鐵、矽錳和其他矽合金原料時,礦石質量要求SiO2≥97%,Al2O3≤1%,CaO≤0.5%,P2O5≤0.03%。礦物主要由石英組成。中國矽石礦床類型有沉積變質礦床和沉積礦床。沉積變質礦床主要產於前寒武紀,如遼寧石門礦,礦體呈層狀產出,長數百米到1000多米,厚數十米到 100多米,含SiO296~99%,一般>97%,Al2O30.14~1.5%,一般<1%,Fe2O30.08~0.2%,一般<0.15%,礦床規模為大型。沉積石英岩礦床,產出層位有寒武紀泥盆紀、二疊紀、三疊紀侏羅紀等,其中泥盆紀砂岩經濟價值最大。其他地層中一般為中、小型,礦石雜質較多,質量較次。

菱鎂礦礦床

製造各種耐火鎂磚的氧化鎂,主要來源於菱鎂礦。其礦石質量要求MgO≥41%、 CaO≤6%,SiO2≤5%。中國菱鎂礦資源豐富,礦床類型有沉積變質礦床,沉積-熱液交代礦床和風化淋濾礦床。沉積變質礦床主要產於下元古界變質岩系中,以遼寧大石橋的菱鎂礦最為著名。礦石為晶質菱鎂礦,規模屬大型,其儲量占探明儲量絕大部分。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產出,長1000~5000米。礦石化學組分 MgO35~47%。熱液交代礦床,由白雲岩經熱液交代形成晶質菱鎂礦,如四川漢源桂賢菱鎂礦。礦體呈似層狀、透鏡狀產出,長數十米到數百米,厚數米到100多米。礦石化學成分MgO33~45%,CaO2.2~16.8%,酸不熔物0.06~1.38%。風化淋濾礦床,產於超基性岩風化殼的底部碳酸鹽化蛇紋岩帶內,礦石以隱晶質菱鎂礦為主。主要化學組分MgO36.7~41.4%,礦石質量差,需經選礦方能使用。

石墨礦床

石墨是用作坩堝、鋁碳磚、鎂碳磚、保護渣的原料,有晶質石墨和土狀石墨兩種。坩堝和制磚用的石墨一般固定碳的含量要在85%以上,用作保護渣的石墨,固定碳含量要求30~60%。在中國最主要礦床類型是區域變質礦床,產於前寒武紀中-深變質岩系中,如山東南墅和黑龍江佛嶺,為晶質鱗片狀石墨礦床。礦石含固定碳3~10%,高者可達20%以上,該類型礦床規模大,可選性好,儲量占探明儲量的絕大多數。其次為接觸熱變質型礦床,是火成岩與煤系地層接觸經熱變質作用形成石墨,儲量小,典型礦床如湖南郴縣魯塘和吉林盤石石墨礦。
此外,白雲岩橄欖岩鉻鐵礦鋯石膨潤土也廣泛應於耐火材料工業。白雲岩的氧化鎂含量是製造耐火磚的主要指標。橄欖岩是製造鎂橄欖石磚和不定型耐火材料的主要原料。礦石質量要求MgO>40%,耐火度>1750℃。鉻鐵礦是製造鉻磚、鉻美磚的主要原料。鋯石是製作鋯石磚和絕緣板的原料,制磚用鋯石精礦質量要求ZrO2≥65%、Al2O3≤0.5%,作絕緣板用的精礦質量要求ZrO2≥60%。中國鋯石精礦主要來源於海南島等地的現代海濱砂礦。

熔劑礦床

在冶金工業中,需增加其他礦石調整酸鹼度,以達到鐵渣分離的目的,這種配料礦石稱為溶劑。主要有石灰岩螢石等礦床。

石灰岩

是熔劑中的主要原料,冶金工業對石灰岩的質量要求CaO≥50%、 MgO≤3%,SiO2≤4%、S≤0.15%、P≤0.04%。

螢石礦

由於其熔融溫度低,有較高的活潑性、流動性,在冶金工業中常用作使金屬與雜質分離,以及脫渣、脫硫和脫磷的作用。礦石質量要求CaF2≥65%、SiO2≤32%、S≤0.15%、P≤0.06%。礦石成因以中、低溫熱液礦床為主,多呈充填的脈狀礦床,如浙江烏義礦;在碳酸鹽岩石中呈交代的似層狀礦床湖南香花鋪和柿竹園等礦。近年在內蒙古莫乾敖包地區發現了規模巨大的層狀螢石礦床,產於下二疊紀的火山沉積岩系的碳酸鹽岩夾層之中。

參考書目

趙東甫等主編:《非金屬礦床》,地質出版社,北京,1986。

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