高铝黏土是与铝土矿和耐火黏土共生的矿产,勘查开发历史悠久,我国远景资源丰富。由于之前将高铝黏土矿归为耐火黏土矿的一种,造成高铝黏土矿资源量不清、优质优用不够。分析了高铝黏土矿与铝土矿、耐火黏土矿的地质勘查规范关系,以及其资源量不详、未能优质优用的原因。作者提出了建立完善的高铝黏土矿地质勘查规范,并在地质勘查时单独圈定矿体,单独估算资源储量的建议,以引起业界更多的关注,达到高铝黏土矿优质优用的目的。
高铝黏土以含铝量高、杂质少、耐高温为特征,是不可多得的耐火材料,随着其在航空航天领域的广泛应用,未来可能成为重要的战略性矿产资源,国土资源部已经将高铝黏土列为限制开采矿种。
由于之前对高铝黏土矿的重视程度不够,勘查开发中没有形成统一认识,造成高铝黏土矿资源的浪费,无法实现优质优用。
1 目前高铝黏土矿的概念与划分
高铝黏土矿没有单独的地质勘查规范,根据中华人民共和国地质矿产行业标准《高岭土、膨润土、耐火黏土矿产地质勘查规范》(DZ/T0206—2002),耐火黏土按照矿石工业类型分为四类:高铝黏土、硬质黏土、半软质黏土、软质黏土。高铝黏土为耐火黏土的一种,工业指标为含量高于50%,
含量低于3%,耐火度大于1770℃,主要成分为一水硬铝石,次要成分为高岭石和一水软铝石。
根据中华人民共和国地质矿产行业标准《铝土矿、冶镁菱镁矿矿产地质勘查规范》(DZ/T0202—),铝土矿的工业指标为含量高于40%,
因此,从工业指标上看,高铝黏土属于优质铝土矿。
由于高铝黏土矿含量较普通耐火黏土高,故硬度和比重较大,耐火度较高,常用做生产高级耐火砖,是优质的耐火黏土材料。同时高铝黏土矿石的地球化学特征、矿物学特征、物理化学性能均达到铝土矿规定的工业指标要求,可作为优质的铝土矿。因此,高铝黏土矿既是优质耐火黏土矿,又是优质铝土矿,在用途上不仅可以做高级耐火砖,还可以作为铝土矿冶炼金属铝。在没有详细划分矿石的铝土矿区和耐火黏土矿区,均有可能存在高铝黏土矿资源。
2 高铝黏土矿的开发利用问题分析
2.1 历史原因未能将高铝黏土矿区分开
高铝黏土矿没有专门的地质勘查规范,而是将
高铝黏土矿并入耐火黏土矿地质勘查规范,成为耐火黏土矿石的一种。杜清华等老一批学者在分析研究了黏土矿的定义后,并多次与国内外专家学者讨论后,认为高铝黏土矿不符合黏土矿物的特征,高铝黏土矿的矿物成分为一水硬铝石,而非多水高岭石类和水云母等黏土矿物。相反,高铝黏土矿石根据理化性质,更接近铝土矿,是铝土矿中含高、含低的一种矿石,并建议命名为“耐火用铝土矿”。汪松等通过对高铝黏土矿与铝土矿、耐火黏土矿进行对比,认为高铝黏土矿从矿物成分、岩石物理化学特征等方面均与一般耐火黏土不同,其特性更接近于铝土矿,建议将其归并为铝土矿,并在铝土矿勘查规范中增加耐火度检测、含量分析等内容,以便在对铝土矿进行地质勘查时,综合勘查高铝黏土矿。
由于没有专门的高铝黏土矿地质勘查规范,在以往的地质勘查中,为满足铝工业的发展需求,一般把达到铝工业指标要求的首先考虑列入铝土矿区,达不到铝土矿工业指标的才考虑列入耐火黏土矿,这样就把一部分达到高铝黏土矿工业指标的矿石列入了铝土矿,作为铝土矿勘查,从而不清楚高铝黏土矿的资源储量。在河南省矿产查明资源储量简表中,明确为高铝黏土矿区的仅为两处,提交资源储量的矿种为铝土矿。耐火黏土矿区中,明确矿石类型为高铝黏土的矿区为14处,提交资源储量的矿种为耐火黏土矿。高铝黏土矿没有作为一个矿种出现,而多是作为一个亚矿种,或耐火黏土矿的矿石类型出现,造成对高铝黏土矿的重视程度不够。
2.2 高铝黏土矿资源储量不详
在对铝土矿区进行地质勘查时,由于铝土矿床工业指标只要求测试含量和铝硅比值,造成无法区分高铝黏土矿;而在对耐火黏土矿进行勘查时,一般耐火黏土的含量在22%~40%,按照资源优用的原则,Al2O3含量大于40%,达到铝土矿工业指标要求的,优先划为铝土矿区,直接造成对高铝黏土矿地质勘查的尴尬局面。以河南省为例分析高铝黏土矿资源储量。截止到2012年底,河南省提交有资源储量报告并备案登记的铝土矿区数为113个,累计探明铝土矿资源储量9.14亿T,仅次于山西省,位居全国第二位。113处铝土矿区中,72处分析数据不全,缺少分析数据,无法划分为高铝黏土矿;41处分析数据齐全的矿区中,达到高铝黏土矿工业指标的矿区17处(按铝、铁含量平均值粗略估计),累计探明资源储量1.52亿T,占41处分析数据齐全矿区(资源储量4.27亿T)的35.6%。
河南省列入储量表的耐火黏土矿区共87处,累计探明资源储量3.46亿T,位居全国第二位。87处耐火黏土矿区中,划分为高铝黏土矿石类型的为14处,累计探明资源储量0.74亿T,占全省耐火黏土矿资源储量的21.4%。
综合以上信息,河南省查明铝土矿区中,高铝黏土矿以现有的分析数据粗略估算约占到35.6%,耐火黏土矿中约占到21.4%。《河南省铝土矿资源潜力评价成果报告》采用地质体积法预测了河南省铝土矿远景资源量为49.98亿T,照此比例估算,高铝黏土矿远景资源量约为17.79亿T。截止到13年底,全国铝土矿查明资源储量约为40亿T,耐火黏土矿约25亿T,以河南高铝黏土矿测算的比重为基础估算,全国约有19.59亿T高铝黏土矿。
2.3 对铝(黏)土矿的优质优用不够
高铝黏土的稀缺性未得到市场的确认,目前,
矿业市场对高铝黏土矿的稀缺性认知度不高,普遍认为高铝黏土仅是一种含铝量较高的黏土矿物,被当作铝土矿或普通耐火黏土矿简单利用,市场价格偏低。河南铝土矿原料主要用于生产氧化铝及各种铝制品,提炼其中的金属铝元素;耐火黏土原料主要用作烧制各种耐高温材料,棕刚玉、铝土水泥等产品,少量也用于电瓷及焊接等行业。而其中的高铝黏土矿是一种稀缺不可再生资源,若被当作铝制品原料或一般耐火黏土用,会造成资源的巨大浪费。
由于高铝黏土矿Al2O3含量较普通耐火黏土高,故硬度和比重较大,耐火度在1770℃以上,常用作高级耐火砖原料,是不可多得的优质耐高温材料。国土资源部在2010年首次将高铝黏土矿列为开采总量控制矿种,禁止将高铝黏土当作普通耐火黏土使用,开采总量控制指标逐年下达。同时出台了一系列调控措施,提高高铝黏土矿石的综合利用水平,严格其准入条件,限制高铝黏土矿产量,鼓励利用高铝黏土为原料制作高科技耐火材料产品、研磨材料、高铝水泥、陶瓷等。同时,综合利用高铝黏土矿中伴生的大量稀土元素。
但由于高铝黏土矿没有单独的地质勘查规范,以往对铝土矿进行勘查时,没有将高铝黏土矿划分出来,造成高铝黏土矿矿体界线不明朗,资源储量不清,对高铝黏土矿的限制开采、优质应用似乎成了一个难题,无法落实。
3 对高铝黏土矿开发利用的建议
3.1 建立完善高铝黏土矿地质勘查规范
由于没有明确的高铝黏土矿地质勘查规范,造成在对铝(黏)土矿进行地质勘查时,未能引起重视,不能将高铝黏土矿从铝(黏)土矿中分离,不清楚查明的高铝黏土矿资源总量,更无法对高铝黏土矿利用进行合理规划,因此,建立完善的高铝黏土矿地质勘查规范显得迫在眉睫。
现行的高铝黏土矿划归为耐火黏土矿的一种,使得高铝黏土矿的地位不突出,建议制定单独的高铝黏土矿地质勘查规范,增加Fe2O3和耐火度的测定,对Al2O3含量高,杂质含量低的优质铝土矿,按照高铝黏土矿的地质勘查规范进行勘查,使高铝黏土矿地质勘查时有规范可依。
3.2 综合勘查高铝黏土矿,单独圈定高铝黏土矿资源河南省现有查明的矿产地中,几乎没有高铝黏土矿矿产地,有些矿产地虽冠以高铝黏土矿之名,但提交的资源储量矿种仍然是铝土矿,很少单独进行高铝黏土矿资源的估算,造成高铝黏土矿矿体边界和资源储量的不明朗。
在对高铝黏土成矿远景区进行地质勘查时,依据矿种重要性的优先次序,依次进行高铝黏土矿—铝土矿—耐火黏土矿的勘查,根据高铝黏土矿地质勘查规范要求,增加Fe2O3含量和耐火度的测定,对达到高铝黏土矿工业指标要求的,单独圈定高铝黏土矿体,进行资源储量估算。做到对高铝黏土矿资源矿体边界清晰,资源储量估算依据充分。
3.3 提高对高铝黏土矿优质优用的认知度
加大对高铝黏土矿优质优用的宣传,提高对高铝黏土稀缺性的认知度。在对铝(黏)土矿进行开采利用时,不能简单地把高铝黏土矿资源用作制作氧化铝的原料,高铝黏土是一种不可多得的高温耐火材料,应充分发挥高铝黏土矿的资源优势。
由于历史原因,未能将高铝黏土从铝(黏)土矿中分离,高铝黏土矿常被混入铝(黏)土矿中开采,当作普通耐火材料或炼铝原料。高铝黏土有着普通黏土不具有的特性,利用高铝黏土的耐高温性质,制作电炉、高炉用的铝砖、高铝衬砖及高铝耐火水泥;高铝黏土经过在熔融,用于制造高级研磨材料、电熔刚玉磨料。此外,高铝黏土还在石油开采和工业中,作为支撑剂,净化石油;在农业生产中,作为促肥剂;在基础设施建设中,高铝黏土废料可用作平整、铺路原料,具有抗滑、抗磨作用;在航空航天上,高铝黏土可制成高级耐磨、耐高温材料等等。
随着对高铝黏土矿研究的深入,高铝黏土的特性越来越被人们所重视,对高铝黏土矿的需求增大,查明的高铝黏土矿资源家底,制定高铝黏土矿开发利用专项规划显得尤为重要。加大宣传力度,提高对高铝黏土矿优质优用的认知度,科学合理开发利用矿产资源,严格控制其产量,杜绝资源浪费。
4 结论
高铝黏土是一种不可多得的耐高温材料,它具有铝含量高、铁含量低、杂质少、耐高温的特点,即具有铝土矿的含铝性,又具有耐火材料的耐高温性,不能仅被当做普通耐火材料和炼铝原料使用。
要做到优质优用,必须建立高铝黏土的地质勘查规范,在矿产勘查时单独圈定高铝黏土矿体,估算资源储量,做到矿体边界清晰,资源储量明朗。编制高铝黏土矿开发利用专项规划,对其中含有的供伴生有益元素进行综合利用,做到科学合理开发利用矿产资源。
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