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非金属矿产资源是能供工业上提取某种非金属元素,或直接利用矿物或矿物集合体的某种工艺性质的矿产资源。
根据工业用途一般分为:①冶金辅助原料类:如萤石、菱镁矿和耐火粘土等;②化工原料及化肥原料类:如磷矿、硫铁矿、钾盐等;③工业制造业用矿物原料类:如石墨、金刚石、云母、石棉等;④压电及光学矿物原料类:如压电水晶、光学石英、冰洲石等;⑤陶瓷及玻璃原料类:如长石、石英砂、高岭土等;⑥建筑材料及水泥原料类:如砂石、珍珠岩、花岗岩、石墨、石灰岩、石膏等;⑦宝石及工艺美术类:如宝石级金刚石、红宝石、蓝宝石、翡翠、玛瑙、绿松石、叶蜡石、硬玉等。此外,还有铸石材料、研磨材料等。
非金属矿产在我国利用得比较广泛,主要是在以下几方面:
1.农业方面
人们为了提高并保持农作物的产量,在农田中大量使用由磷、钾矿石生产的磷肥和钾肥以及农用轻稀土,为农业的丰收作出了贡献。
2.工业方面
在玻璃、化工、造纸、橡胶、食品、医药、电子电气、机械、飞机、雷达、导弹、原子能、尖端技术工业以及光学、钻探等方面也需要品种繁多,有特殊工艺技术特点的非金属矿产。如硅石和长石是制造玻璃的主要原料;石墨在火箭、导弹的装置中用作耐热材料,并在许多方面用作机械运转的润滑剂。云母是电气、无线电和航空技术中不可缺少的电气绝缘材料;明矾可作炼铝、制造钾肥和硫酸的原料,也可用于印刷,造纸,油漆工业等。
3.陶瓷工业方面
无论是在工业上还是民用生活上,我们几乎离不开陶瓷制品,其应用数量之多,使用范围之广给人们带来许多便利,而陶瓷的制造原料就是诸如高岭土、叶蜡石和硅灰石等非金属矿物.
4.建筑材料方面
建材用矿物原料占整个非金属矿产量的90%,仅石灰岩一项,一年的消耗量就达数十亿吨。随着现代化城市建筑向高层发展,人们已注意研究和寻找具有轻质、高强、隔热、隔音和防震等性质的非金属原料。
5.冶金工业的辅助材料方面
随着冶金工业的高速发展,需要大量的非金属矿产,用以制造耐火材料、熔剂的原料。
非金属矿产在整个国民经济中占有相当重要的地位,是现代化建设的重要物质基础。目前包括我国在内的世界各国都十分重视非金属矿产的科学研究和普查勘探,以期不断扩大非金属矿产的种类和利用领域,来造福人类。
中国非金属矿产资源种类比较齐全,资源比较丰富,质地比较优异,分布相对广泛,大部分矿种具有优势,少数矿种储量贫乏,总体具有以下特点。
(一) 矿产资源种类比较齐全
中国非金属矿产资源品种比较齐全配套。截至1996年底, 我国已探明有储量的非金属矿产共88种, 矿产地7615处, 按工业用途可分为冶金辅助原料用、化工原料用和建筑原料与其他用三类:
(1)冶金辅助原料非金属矿产资源包括蓝晶石、夕线石、红柱石、菱镁矿、萤石、石灰岩(含熔剂、化工、建材用亚种, 在其他矿组中不再另列, 下同) 、白云岩(多种用途) 、砂岩(多种用途) 、粘土(多种用途) 、砂(多种用途) 、脉石英(多种用途) 、铁矾土、橄榄岩(多种用途) 、石英岩(多种用途) 、耐火粘土和蛇纹岩(多种用途) 等16个矿种, 产地1193处。
(2)化工原料非金属矿产资源包括自然硫、钠硝石、明矾石、硫铁矿、芒硝、重晶石、毒重石、天然碱、含钾砂页岩、泥炭、盐矿、钾盐、镁盐、碘、砷、溴、硼、磷矿等1 8 种矿产, 2 2 3 0 处产地。
(3)建筑原料与其他非金属矿产资源包括金刚石、石墨、水晶、刚玉、硅灰石、滑石、石棉、蓝石棉、云母、长石、石榴子石、叶蜡石、透辉石、透闪石、蛭石、沸石、石膏、方解石、冰洲石、宝石、玉石、玛瑙、颜料矿物、泥灰岩、白垩、粉石英、天然油石、硅藻土、页岩、高岭土、陶瓷土、凹凸棒石粘土、海泡石粘土、伊利石粘土、累托石粘土、膨润土、泥岩、角闪岩、辉长岩、玄武岩、辉绿岩、安山岩、闪长岩、花岗岩、珍珠岩、浮石、霞石正长岩、凝灰岩、粗面岩、大理岩、火山灰、火山渣、板岩和片麻岩等54种矿产,4192处产地。
(二)矿产资源总体丰富, 矿种储量有丰有欠
中国非金属矿产资源总体上探明储量丰富, 大部分矿产可以满足至2010年国民经济建设发展的需要。储量丰富的矿产有萤石、菱镁矿、重晶石、芒硝、石墨、滑石、硅灰石、石膏、膨润土、盐矿、水泥灰岩、玻璃硅质原料、花岗石和大理石等, 不仅可满足国内需求, 而且还有余量出口。探明储量有限, 不能保证国家需要的有钾盐、天然碱、金刚石和高档宝玉石等。
(三)矿产地分布广泛,相对不平衡
非金属矿产地大多分布广泛, 如萤石、耐火粘土、硫、重晶石、盐矿、云母、石膏、水泥灰岩、玻璃硅质原料、高岭土、膨润土、花岗石、大理石等矿产地分布覆盖面广至全国2 /3 以上的省(区、市) , 其中水泥灰岩、玻璃硅质原料、花岗石和大理石等大宗矿产的矿产地遍及全国各省(区、市) 。与此同时, 大多数矿产储量相对集中在我国经济比较发达的东部和中部地区, 特别在东南沿海一带, 如硫、石英砂、高岭土、石材、石墨、滑石、萤石、重晶石等, 为开发利用和国际贸易提供方便的地理条件。唯磷矿相对集中在云、贵、川、鄂等省, 形成南磷北运的不利布局:而钾盐、芒硝、盐矿、天然碱等盐类矿产则大量分布在青海柴达木盆地,地处边远高原, 开发难度大。
(四)矿石质量不一,冶辅建材矿
产优质居多, 化工矿产质地较差在矿石质量上, 不少冶辅用、建材用和其他用矿种矿石质地优异, 深受国际国内市场欢迎。如闻名遐迩的鳞片状晶质石墨、隐晶质石墨: 质量稳定、品位高、杂质少的滑石、菱镁矿和耐火粘土矿; 质地纯正的萤石矿和重晶石矿: 膨胀倍数高的珍珠岩矿; 以矿物品种见优的沸石矿(斜发沸石和丝光沸石) ; 纤维状优质低铁的硅灰石矿: 豪华典雅的汉白玉(大理石) 和贵妃红(花岗石) 等。但化肥矿产硫和磷以及硼矿等矿石品位偏低或矿石难选。全国硫铁矿矿石平均品位S 仅为18 .18 %; 磷矿储量中, 富矿(P205>30 %) 仅占总量的7.4 %, 且磷矿总体矿石类型以难选的胶磷矿型为主; 约90%的硼矿储量属难选的硼镁铁矿型矿石。
1.资源节约的开采技术途径
当前,我国非金属矿产资源开发,资源回收利用率低的主要影响因素有三方面:首先是矿山规模小、大矿小开、生产分散;其次是生产粗放、矿山缺乏规划和设计、采富弃贫、采厚弃薄;第三是开采技术落后、开采工艺不合理、装备水平低,许多小矿仍处于手工开采和半机械化状态。对于前两个影响因素,应从整顿矿山生产秩序、规范矿产开发准人门槛等生产管理方面来加强治理。第三个因素是纯技术问题,即非金属矿产资源节约的开采技术途径,主要包括开采方法和技术装备两个方面。
(1)推广适用于非金属矿床赋存条件和特点的开采技术,提高开采效率和资源的回采率。
包括软质高岭土、滑石等非金属矿松软矿体地下开采工艺技术。石膏等厚矿体非金属矿地下开采工艺技术在一些大、中型非金属矿山都是按正规设计建设的,其开采工艺技术比较规范,资源的回采率也比较高。但是,对于大量小矿山的生产,缺乏正规的矿山开采设计,开采工艺技术的不规范,采富弃贫,采厚弃薄现象普遍存在,资源回收率较低。推广先进的开采技术,对小矿山进行技术改造,乃是非金属矿产资源节约开采技术途径之一。
(2)推广非金属矿山适用的专用技术装备,提高非金属矿山机械化水平。
非金属矿山技术装备水平,机械化、自动化程度不仅与国外大型非金属矿山有很大差距,而且与国内煤炭、金属矿山相比也存在较大差距。长期以来,非金属矿行业机械装备开发制造能力薄弱,适合非金属矿山的专用设备不多,许多露天或地下开采装备,仍采用金属矿山的通用设备。当前,首先是推广较先进的通用矿山设备,改变许多非金属矿小矿的半机械化或手工开采的落后状况,提高矿山开采的机械化水平,改善工人劳动条件,提高非金属矿开采的劳动效率和资源的回收率。
2.资源节约的选矿加工技术途径
非金属矿产资源节约的选矿加工主要技术途径,包括:提高选矿加工的回收率、保护矿物的天然结晶特性和晶体结构、低品级矿石的利用等方面。
(1)提高选矿加工的回收率。
目前已开展选矿提纯的非金属矿产,如鳞片石墨矿石、高岭土矿石、萤石矿石等选矿回收率仍存在提高的空间,尤其是广泛分布的小型矿山,其选矿回收率普遍偏低,与技术水平较先进的大、中型矿相比差距很大。
通过推广采用先进技术进一步完善选矿提纯工艺流程,改进技术装备,调整工艺过程的技术参数,降低选矿加工过程的跑、冒、滴、漏造成的损失等技术措施,选矿加工的回收率是可以提高的。在当前生产现状条件下,提高有用非金属矿物或组分的回收率,仍然是非金属矿资源节约的选矿加工主要技术途径。
(2)保护矿物的天然晶体特性和晶体结构,提高非金属矿产品的利用性能。
非金属矿选矿加工的特点之一就是要保护矿物的天然晶体结构。这是为了保证某些非金属矿物发挥其更高的利用价值。例如:温石棉选矿加工,为保护石棉纤维的长度和抗拉强度,采用多段破碎解离石棉纤维、多段选别,按纤维长度分级除尘、净化,分别产出不同等级的石棉产品。纤维较长的石棉产品可作为石棉水泥制品、橡胶制品等增强材料,而低级石棉产品增强效果差,利用价值低,只能用作保温材料。其他诸如保护鳞片石墨的片径、提高高岭土的白度及亮度、提高硅灰石纤维的长径比等都是为了发挥矿物天然结晶特性和晶体结构的利用价值,获得更佳的利用效果。
实现非金属矿产的高效利用,也是节约资源的一个重要方面。通过采用适合不同矿产特殊要求的先进选矿加工工艺流程、专用的技术设备,更好地保护非金属矿物的天然晶体结构特性,提高其利用价值,是非金属矿产资源节约的选矿加工的主要技术途径。
(3)研发低品位非金属矿产的选矿提纯技术,扩大非金属矿产可利用资源储量。
我国的非金属矿产绝大部分是直接利用开采出来的原矿石,不进行选矿提纯。以常见的11种重要非金属矿产为例,全部原矿石需要进行选矿提纯后才能利用的矿产有鳞片石墨、温石棉,其他的为需要对部分原矿石进行选矿提纯或不经过任何选矿提纯。
萤石只对贫矿石(工业品位CaF2>30%)进行浮选提纯,生产萤石粉产品。对富矿石(CaF2≥65%)进行手选后,生产萤石块产品,直接利用。目前,萤石块产品产量约占总产量的三分之二,萤石粉约占三分之一。高岭土只对砂质高岭土原矿和部分热液变质高岭土原矿进行水力分选加工,而其他高岭土原矿则直接用于低档陶瓷原料或其他领域。水洗高岭土产品产量约占高岭土总产量的三分之一,主要用于造纸涂料、高档陶瓷填料等领域。硅质原料矿石只对部分矿石进行浮选,水力分级或进一步化学提纯,用于建筑玻璃、工业技术玻璃、太阳能电池等领域,其他原矿则不进行选矿加工直接利用。石膏矿石一般直接利用原矿石,只对纤维石膏采用手选方法富集。滑石、菱镁矿、膨润土、硅藻土、硅灰石等矿产目前一般不进行选矿提纯,绝大部分原矿按品位高低分级,用于不同的领域。
从以上分析可看出,对原矿进行选矿提纯的非金属矿产所占比重很小,大部分直接利用原矿,尤其是大量的低品位矿石,目前尚无法利用,例如:低品位滑石、菱镁矿、硅藻土、膨润土、土状石墨等。目前各开采矿山都有大量积存,不仅造成资源的浪费,而且给生态环境带来危害。因此,研究开发低品位矿石选矿提纯技术,对低品位矿石进行选矿提纯和综合利用,是资源节约的又一技术途径。