非金属矿床及其工业应用的进展精选文档.ppt
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1、非金属矿床及其工业应用的进展本讲稿第一页,共四十二页提 纲概述概述非金属矿的特点非金属矿的特点非金属矿的分类非金属矿的分类中国非金属矿床研究的进展中国非金属矿床研究的进展中国非金属矿业与发展趋势中国非金属矿业与发展趋势本讲稿第二页,共四十二页一、概一、概 述述非金属矿(non-metallic ore),非金属矿产是指除能源矿产、金属矿产外,在当前经济技术条件下,可供工业上提取非金属化学元素、化合物,或利用其特有的技术、物理性质的矿物、岩石的地质体。国际上将非金属矿产称为工业矿物与岩石(industrial minerals and rocks)。本讲稿第三页,共四十二页争议:1.是否应包括人
2、造的矿物与工业废弃物;2.归属金属矿物的赤铁矿具染料特性,燃料矿产中的泥炭已广泛作为肥料使用等;3.工业应用(非金属行业)-资源评价与矿石工艺研究;矿山开采;矿产品加工与专用设备研发;营销。本讲稿第四页,共四十二页非金属矿产资源的开发利用具有最悠久的历史,是始终伴随人类的生存、进化和繁衍的重要的自然资源。在漫长的旧石器时代,如元谋猿人(距今约170万年)已利用粗加工的石块,石片等石器作为取火和生活的工具,也用于狩猎、挖掘、装饰等。当时用于制作石器的原料,大多是岩石结构致密均匀和硬度大的石英岩、石英砂岩、脉石英、花岗岩、辉绿岩等。本讲稿第五页,共四十二页进入新时器时代,还利用玛瑙、玉髓(燧石)等
3、制作边缘锋利的箭头,刮削器等工具;原始农业出现后,用花岗岩和大理岩制作石犁,用砂岩等制作谷物脱粒的石磨盘和磨棒等;人类还开始利用粘土烧制各类陶器等生活用品。本讲稿第六页,共四十二页非金属矿产作为人类生活不可或缺的材料,得到绵延不绝的发展。从建筑材料(砖瓦石料)到冶炼铜铁的坩埚、铸模;宝玉石礼器;药用矿物,等等。古人在利用非金属矿产的经验积累中,还总结了某些矿产的形成分布规律和找矿经验,山海经一书中记述了100余种矿产,并分为“金、石、玉、垩”四类,其中“石、玉、垩”大多属于非金属矿产。本讲稿第七页,共四十二页大量利用非金属矿产是人类社会步入工业化时代发生的。非金属矿产成为各个工业部门的原材料,
4、在国民经济的发展过程中具有超前的特性。随着科学技术的进步,非金属矿产种类不断增多。上个世纪初期,人类能利用的非金属矿产仅60种,现在已经达到250余种,而且应用的广泛性也在变化。本讲稿第八页,共四十二页非金属矿产的重要性非金属矿产具有多种优异的物理化学性能,广泛应用于国防军工、交通运输、基础工业(如冶金、轻工、石化、机械、纺织、电子信息等),以及医药卫生、生物工程、环境保护等领域,是支撑国民经济的重要物质资源。本讲稿第九页,共四十二页非金属矿产的重要性世界非金属矿产原料总产值2000亿美元;年贸易额300亿美元;非金属矿产采掘量250亿吨/年,年增长3%.中国非金属矿产采选业和制品业总产值87
5、00亿元,约占全国矿产品相关工业产值14.1%,年采掘量约40-50亿吨,平均增长25%。本讲稿第十页,共四十二页非金属矿产的重要性20世纪50年代世界非金属矿业总产值就超过金属矿业总产值,美国2000年非金属矿业产值为76.7%,而金属矿业仅为23.3%,非金属矿产值首次超过金属矿产值,这可以作为一个国家工业化成熟度的标志。本讲稿第十一页,共四十二页非金属矿产的重要性以世界上应用范围较广和经济价值较高的膨润土矿为例,世界年消费量约为1000万吨,美国消费量为356万吨,美国进口原土2.91万吨(335万美元),活性白土(初加工产品)2.68万吨(1130万美元),出口膨润土类深加工产品72.
6、2万吨,价值8760万美元。中国年产量320万吨,出口原土和活性白土约30万吨(3319.22万美元);进口深加工产品(如纳米级膨润土)4.84万吨(1083.6万美元),进口均价是出口均价的2.2倍。本讲稿第十二页,共四十二页现在,非金属的消费量和产值在世界矿产材料生产中已占据第一位,西方学者誉为“人类社会步入新的石器时代”,非金属矿床的开发利用水平已成为衡量一个国家经济综合发展水平的重要标志之一。本讲稿第十三页,共四十二页二、非金属矿的特点 矿石的工业技术要求复杂,除部分利用某些化学元素和化合物(如:钾盐)外,大部分非金属矿石利用其特有的技术物理特性,有多项专业技术指标构成。如:膨润土的一
7、般工业要求取决于蒙脱石的含量,分散性和化学属性。膨润土是一种主要由蒙脱石组成的 粘土岩,常会有水云母、沸石、石英、长石、方解石、火山玻璃等杂质。特点特点1.本讲稿第十四页,共四十二页A.蒙脱石矿物含量:边界50%,最低工业平均含量60%B胶质价(粘土在水中或其他溶液中所形成的胶凝物质占此种物质的水溶液总体积的百分比):钙基40%,钠基90%C膨润土的化学属性划为钙基土和钠基土,划分标准:a.碱性系数:(ENa+E K+)/(ECa2+E Mg2+):钠基土 1(Na+K+);钙基土1 b.阳离子交换分量与盐基总量(Ec)比值判断:钠基土ENa+/Ec 50%,或ENa+/ECa2+1;钙基土E
8、Ca2+/Ec 50%,或ENa+/ECa2+502.50.25502.50.60482.50.80501770无塑性致密块状、豆状、鲕状及角砾状。坚硬、粗糙煅烧成熟料,用于高铝质耐火材料的骨料硬质硬质粘土粘土高岭石硬水铝石三水铝石伊利石叶蜡石(熟料)30501630无塑性致密块状、鲕状及角砾状。坚硬、表面多光滑煅烧成熟料,用于粘土质耐火材料的骨料半软质半软质粘土粘土高岭石伊利石硬水铝石25163012.5块状、片状粉碎后用于耐火制品的结合剂软质软质粘土粘土高岭石伊利石蒙脱石伊利石蒙脱石高岭石2215802.5片状、土状同上矿石类型矿石类型本讲稿第十八页,共四十二页特点特点4:20世纪初只能利
9、用约60种,现在已达到200种以上,并随科学技术进步和社会发展而呈现加速发展变化的趋势。我国已开发利用的非金属矿矿种据统计已达130种。矿产种类繁多矿产种类繁多本讲稿第十九页,共四十二页序序号号矿种矿种序序号号矿种矿种序序号号矿种矿种序序号号矿种矿种序序号号矿种矿种序序号号矿种矿种序序号号矿种矿种12345678910111213141516 17自然硫金刚石 石墨碘溴雄黄、雌黄毒砂黄铁矿萤石石盐钾镁盐含锂卤水刚玉(红宝石、蓝宝石)金红石石英,水晶(紫水晶、烟晶、黄水晶、芙蓉石蔷薇水晶),玛瑙,玉髓,蛋白石 水镁石纤维状镁石 橄榄石(贵橄榄石)1819202122232425262728293
10、031323334石榴子石(紫牙乌,翠榴石)锆石(风信子石)红柱石蓝晶石夕线石黄玉(黄晶、托帕石)绿柱石(海蓝宝石,金绿宝石,祖母绿)电气石(碧玺)透闪石透辉石温石棉蓝石棉(虎睛石硅化石棉)硅灰石(长白玉)薇辉石(桃花石)滑石叶腊石(寿山石,青田石,田黄)皂石 35363738394041424344454647484950515253白云母金云母碎云母(含绢云母)锂云母(紫丁香)锂辉石蛭石天河石长石(独山玉)沸石硼(天然硼砂、硼镁石、硬硼钙石)磷灰石及蒙蒂帕来石紫磷灰石绿松石重晶石天青石石膏、硬石膏杂卤石芒硝、钙芒硝明矾石冰洲石54555657585960616263646566676869
11、707172737475菱镁矿、水菱镁矿毒重石孔雀石天然碱钠硝石、钾硝石辉石岩(柴达木玉)角闪岩辉绿岩玄武岩安山岩橄榄岩辉长岩斜长岩闪长岩正长岩花岗岩、正长花岗岩白岗岩磷霞岩霞石正长岩麦饭石细晶岩石英斑岩767778798081828384858687珍珠岩、松脂岩、黑耀岩浮岩(浮石)和火山灰流纹岩凝灰岩砂、卵石(集料)赭土浓黄土高岭土(青田石、冻石、鸡血石)水云母(伊利石)粘土膨润土(蒙脱石)凹凸棒石粘土海泡石粘土,纤维状海泡石888990919293949596979899100101102103104105106107108109镁质粘土(滑石粘土)累托石粘土铝土矿砾岩 砂岩长石石英砂石
12、英砂,石英砂岩石英岩(天然油石)脉石英粉石英磷块岩硅藻土泥炭天然沥青粘土黄土泥岩、页岩油页岩 炭质页岩粉砂岩石灰岩泥灰岩110111112113114115116117117118119120121122123124125126127128129130131方解石脉白云岩白垩绿泥石岩(仁布玉)板岩千枚岩,片岩透闪石阳起石岩(和田玉,昆仑墨玉,龙溪玉,玛钠斯碧玉)角岩绢英岩(绢英片岩)大理岩白云质大理岩蛇纹石大理岩蛇纹岩(岫岩玉,蓝田玉,祁连玉,蛇纹玉,安绿玉,乐都玉,南方玉,鸳鸯玉)镁橄榄石大理岩次生石英岩(密玉,东陵玉,琅琊玉,京白玉)变粒岩浅粒岩混合花岗岩琥珀煤精矽化木 青金石本讲稿第二十
13、页,共四十二页特点特点5:原矿价格低廉,深加工后用途广泛,利润空间大特点特点6:非金属矿应用范围遍及社会、经济的各个领域。世界非金属矿的年开采量(以2001年计)在250-300亿吨之间,是金属开采量的3倍。美国目前非金属矿的总产量与金属矿总产值之比为2:1。这两者的比值已成为衡量国家矿业发达程度的标志。本讲稿第二十一页,共四十二页三、非金属矿床分类(1).按矿物学和岩石学原则分类按矿物学和岩石学原则分类(2).按用途分类按用途分类 可划分为建筑材料类、冶金辅助材料类、可划分为建筑材料类、冶金辅助材料类、化工原料类等。化工原料类等。(3).按成因分类按成因分类 划分为岩浆作用、伟晶作用、沉积作
14、用划分为岩浆作用、伟晶作用、沉积作用和变质作用等成因类型和变质作用等成因类型 本讲稿第二十二页,共四十二页12345678910111213141516 17自然硫金刚石 石墨碘溴雄黄、雌黄毒砂黄铁矿萤石石盐钾镁盐含锂卤水刚玉(红宝石、蓝宝石)金红石石英,水晶(紫水晶、烟晶、黄水晶、芙蓉石蔷薇水晶),玛瑙,玉髓,蛋白石 水镁石纤维状镁石 橄榄石(贵橄榄石)1819202122232425262728293031323334石榴子石(紫牙乌,翠榴石)锆石(风信子石)红柱石蓝晶石夕线石黄玉(黄晶、托帕石)绿柱石(海蓝宝石,金绿宝石,祖母绿)电气石(碧玺)透闪石透辉石温石棉蓝石棉(虎睛石硅化石棉)硅
15、灰石(长白玉)薇辉石(桃花石)滑石叶腊石(寿山石,青田石,田黄)皂石 35363738394041424344454647484950515253白云母金云母碎云母(含绢云母)锂云母(紫丁香)锂辉石蛭石天河石长石(独山玉)沸石硼(天然硼砂、硼镁石、硬硼钙石)磷灰石及蒙蒂帕来石紫磷灰石绿松石重晶石天青石石膏、硬石膏杂卤石芒硝、钙芒硝明矾石冰洲石54555657585960616263646566676869707172737475菱镁矿、水菱镁矿毒重石孔雀石天然碱钠硝石、钾硝石辉石岩(柴达木玉)角闪岩辉绿岩玄武岩安山岩橄榄岩辉长岩斜长岩闪长岩正长岩花岗岩、正长花岗岩白岗岩磷霞岩霞石正长岩麦饭石细
16、晶岩石英斑岩767778798081828384858687珍珠岩、松脂岩、黑耀岩浮岩(浮石)和火山灰流纹岩凝灰岩砂、卵石(集料)赭土浓黄土高岭土(青田石、冻石、鸡血石)水云母(伊利石)粘土膨润土(蒙脱石)凹凸棒石粘土海泡石粘土,纤维状海泡石888990919293949596979899100101102103104105106107108109镁质粘土(滑石粘土)累托石粘土铝土矿砾岩 砂岩长石石英砂石英砂,石英砂岩石英岩(天然油石)脉石英粉石英磷块岩硅藻土泥炭天然沥青粘土黄土泥岩、页岩油页岩 炭质页岩粉砂岩石灰岩泥灰岩110111112113114115116117117118119120
17、121122123124125126127128129130方解石脉白云岩白垩绿泥石岩(仁布玉)板岩千枚岩,片岩透闪石阳起石岩(和田玉,昆仑墨玉,龙溪玉,玛钠斯碧玉)角岩绢英岩(绢英片岩)大理岩白云质大理岩蛇纹石大理岩蛇纹岩(岫岩玉,蓝田玉,祁连玉,蛇纹玉,安绿玉,乐都玉,南方玉,鸳鸯玉)镁橄榄石大理岩次生石英岩(密玉,东陵玉,琅琊玉,京白玉)变粒岩浅粒岩混合花岗岩琥珀煤精矽化木(1).按矿物学和岩石学原则分类按矿物学和岩石学原则分类本讲稿第二十三页,共四十二页用途用途矿种矿种建筑材料水泥材料石灰质原料 石灰岩、大理岩、泥灰岩、白垩 辅助原料 粘土、黄土、页岩、千枚岩、板岩、片岩、辉绿岩、玄武
18、岩、砂、砂岩、赤铁矿、萤石、滑石、叶腊石、铝土矿、高岭土、白云岩、白云石大理岩、石膏、硬石膏 辅助原料 粘土、黄土、页岩、千枚岩、板岩、片岩、辉绿岩、玄武岩、砂、砂岩、赤铁矿、萤石、滑石、叶腊石、铝土矿、高岭土、白云岩、白云石大理岩、石膏、硬石膏 活性混合材料 沸石、浮石、火山灰、硅藻土 建筑制品材料 温石棉、蓝石棉、硅灰石、碎云母、蛭石、石膏、菱镁矿、珍珠岩、泥炭、白云岩、白云石大理岩 石材和饰面石材 大理石材料 石灰岩、大理岩、泥灰岩、白云岩、白云石大理岩、角岩、蛇纹岩石大理岩、蛇纹岩、镁橄榄石矽卡岩 花岗石材料 辉石岩、角闪岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、橄榄岩、辉长岩、斜长岩、闪长岩、正长
19、岩、花岗岩、正长花岗岩、白岗岩、霞石正长岩、凝灰岩、变粒岩、变质硅质砾岩、混合花岗岩 板石材料 页岩、薄层粉砂岩、薄层石英砂岩、薄层粉晶灰岩、板岩、千枚岩、变粒岩 瓦砾原料 沸石、伊利石粘土、粘土、页岩与炭质页岩、板岩、千枚岩、片岩 集料和轻骨料 天然集料 砂、卵石、花岗石类和石灰岩类碎石、粉石英 天然轻质集料 硅藻土、浮石和火山灰 人造轻质集料 沸石、伊利石粘土、膨胀粘土、膨胀页岩、炭质页岩、油页岩(以上为陶粒原料)、珍珠岩(膨胀珍珠岩原料)陶瓷原料(建筑陶瓷、日用陶瓷和精细陶瓷)坯料 塑性原料 透闪石、透辉石、硅灰石、滑石、叶腊石、长石、磷霞岩、霞石正长岩、细晶岩、石英斑岩、珍珠岩、松脂岩
20、、流纹岩、高岭土、镁质粘土、累托石粘土、泥炭、绢英岩、绢英片岩、变粒岩、浅粒岩 瘠料(减塑原料)石英砂、石英砂岩、粉石英、硅藻土 助熔剂原料 萤石、石灰岩、大理岩、白垩、白云岩、白云石大理岩 釉料 锆石、长石 精细陶瓷原料 锆石、水镁石、碎云母、锂云母、锂辉石、橄榄岩(2).按用途分类按用途分类本讲稿第二十四页,共四十二页玻璃原料平板和器皿玻璃原料 硅质原料石英砂、长石石英砂、石英砂岩、石英岩 辅助原料 磷霞岩、霞石正长岩、透闪石、透辉石、锂云母、锂辉石、沸石、硼、钠硝石、伊利石粘土 助熔剂原料 萤石、长石、石灰岩、大理岩、白云岩、白云石大理岩 熔炼玻璃原料 脉石英 泡沫玻璃微晶玻璃原料 橄榄
21、岩、珍珠岩、松脂岩 填料食品和药用填(原)料 石盐、滑石、叶腊石、石膏、高岭土、伊利石粘土、石灰岩、大理岩、方解石脉、白垩、蛇纹岩化妆品填料 滑石、叶腊石、皂石、碎云母、长石、菱镁矿、高岭土、伊利石粘土、石灰岩、大理岩、方解石脉造纸填料 金红石、透闪石、透辉石、硅灰石、滑石、叶腊石、长石、石膏、高岭土、伊利石粘土、膨润土、硅藻土、石灰岩、大理岩、方解石脉、白垩、蛇纹岩 橡胶填料 石墨、金红石、水镁石、透闪石、透辉石、蓝石棉、硅灰石、滑石、叶腊石、碎云母、长石、沸石、菱镁矿、磷霞岩、霞石正长岩、珍珠岩、松脂岩、高岭土、伊利石粘土、膨润土、硅藻土、石灰岩、大理岩、方解石脉、白垩、绢英岩、绢英片岩、
22、蛇纹岩 塑料填料 金红石、水镁石、透闪石、透辉石、蓝石棉、硅灰石、滑石、叶腊石、碎云母、长石、沸石、菱镁矿、磷霞岩、霞石正长岩、珍珠岩、松脂岩、浮石、火山灰、高岭土、膨润土、硅藻土、石灰岩、大理岩、方解石脉、白垩、绢英岩、绢英片岩、蛇纹岩 涂料填料 石墨、金红石、透闪石、透辉石、蓝石棉、硅灰石、滑石、叶腊石、长石、沸石、电气石、磷霞岩、霞石正长岩、高岭土、伊利石粘土、膨润土、累托石、粉石英、硅藻土、石灰岩、大理岩、方解石脉、白 颜料填料 石墨、金红石、水镁石、透闪石、透辉石、硅灰石、叶腊石、碎云母、沸石、石膏、磷霞岩、霞石正长岩、高岭土、石灰岩、大理岩、方解石脉、白垩、蛇纹岩 油漆填料 石墨、
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