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提高河南省几种优势非金属矿产开发利用程度的
发布时间:22-06-17 来源:东北矿业网

依据当前世界上非金属矿开发利用主要发展趋势,以及河南省非金属矿资源和利用现状,本着“有所为,有所不为”的原则,发展河南省非金属矿工业必须服务于河南省的经济建设,为河南省工业、农业、高新技术产业的发展提供优质的非金属矿原料;同时着眼于国内和国际市场,扩大内销、外销,增加河南省的财政收入。发挥科技是第一生产力的作用,加强科研院所,尤其是加强国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心、洛耐院、三磨所等科研单位与厂矿的密切合作,联合攻关,形成一批带动性、示范性的成果,尽快改变仅生产原料和初加工产品的落后局面,加速非金属矿工业从简单劳动密集型向技术开发型的转变,向深加工产品的产业发展方向转变,提高厂矿的经济效益,变资源优势为经济优势。

下面列出的非金属矿是河南省“十五”至2010年重点开发的非金属矿产:①蓝晶石、红柱石、硅线石;②信阳上天梯膨润土、珍珠岩、沸石、凝灰岩等多种非金属矿;③铝土矿和耐火粘土;④石墨;⑤金红石;⑥绢云母;⑦霞石正长岩;⑧天然碱。

在河南省的非金属矿工业中,重点发展以下产业。

一、巩固和发展耐火材料工业优势,进一步提高耐火材料原料矿产加工工艺水平

河南省耐火原料矿产,除储量大外,品种也较齐全,耐火粘土包括高铝矾土、硬质粘土(焦宝石)、软质半软质粘土、铁矾土等,还有可供生产优质、特种耐火材料的蓝晶石、硅线石、红柱石(称为“三石”)以及镁橄榄石等。目前已形成了开采原矿250万t/年、耐火材料150万t/年的生产规模。尽管如此,可供开发利用的资源严重不足,原因是低品位矿石储量多,优质的高品位少。某些外贸出口单位和耐火材料厂竟相收购Al2O3含量大于85%的高铝熟材,铝厂只收铝硅比大于8~10的富矿,这势必造成乱采滥挖,矿山采率只有30%~40%,优质高铝粘土迅速减少,资源遭到破坏和浪费。面对这种现象,除加强政府部门的行政管理,认真贯彻《中华人民共和国矿产资源法》,做好资源开发的统筹规划外,更重要的是加强中低品位(生料中Al2O3含量60%以下)矿石的选矿提纯工艺研究,以补充短缺的优质高品位矿石资源,在保证耐火材料工业持续健康发展的同时,也保证高铝水泥和氧化铝生产对高铝矿石的需求。

依靠科学技术进步,改进采矿、选矿和煅烧生产工艺技术及装备水平,是提高我省耐火粘土矿产品质量的关键。开采过程中要减少混级,同一级别的矿石也应取均化等措施,确保供矿成分的稳定和矿石的质量。改进煅烧窑炉和采用先进的煅烧窑炉是提高耐火粘土熟料质量的重要措施。在煅烧生产中应逐步淘汰一些直径小、进出料口高差小的土竖窑,改造和推广直径大于3.0m、进出料口高差10m的大型煅烧竖窑,有条件的地方还可建一些100m3以上的倒焰窑或0.3×60m的回转窑,使煅烧熟料的质量档次不断提高,以增强市场竞争力。

依靠科学技术的进步,更新我省耐火粘土产品结构。对于优质高铝粘土资源(杜家沟、贾家洼等)应向深加工方向发展,用于生产镁铝尖晶石、莫来石等优质高铝硬质耐火材料。

针对目前精矿品位低、回收率低、经济效益差的情况,应加强对“三石”选矿工艺的研究。蓝晶石的酸性矿浆选矿工艺所获得的精矿品位比碱性矿浆选矿工艺偏高,但对设备腐蚀较严重,脱泥作业带走一部分细粒蓝晶石,使之回收率降低。碱性矿浆选矿工艺的药剂制度比前者严格,对矿石的适应性差,为了保证精矿品位,有时不得不将入选矿石的品位提高,从而增加了选矿成本。硅线石、红柱石选矿中也有类似问题,因此对河南省“三石”选矿工艺的研究是十分重要的。

今后应以隐山蓝晶石,内乡、镇平、桐柏硅线石,西峡红柱石为开发对象,重点解决“三石”矿物的工艺特性研究,石英、云母、石榴子石等主要伴生矿物综合利用研究,变“三石”资源优势为经济优势。简而言之,中国的高铝矿物开发利用基地应在河南南阳地区形成,其产品将在国内外市场占有重要地位。

目前,我省的“三石”以开采富矿、优质矿、经选矿处理销售选矿精矿为主,在用其生产特种耐火材料制品的研究上有待于加强。应向高档次、市场急需的系列红柱石砖、硅线石砖、不定形耐火材料方向发展。增加高附加值的优质、高档次耐火制品比例,改变只卖原料和初低产品的局面。

为满足国内冶金和其他高温工业发展的要求,并增加在国际市场上占有的份额,应尽快研制开发出一批技术含量高,市场前景好,可进行产业化的优质合成耐火原料和高效制品,如烧结料、电熔料、还原氮化料、优质不定形耐火材料等。

建成一批技术上有代表性,经济上有辐射性,可带动相关产业并具有一定规模的优质高效耐火原材料基地。如千吨级滑板、千吨级连铸水口、千吨级透气塞、千吨级优质窑具、千吨级新型不定型耐火材料、千吨级新世纪焦炉硅砖等生产基地。

调整产品结构,普通耐火制品下降至40%以下,不定形耐火材料比例增至35%以上,优质高效耐火材料产值要占70%以上。培育一批管理先进、技术创新能力强、年产值在1~5亿元的优势骨干企业。

二、强化上天梯非金属矿产综合利用程度,加强原矿深加工工业的发展

信阳上天梯非金属矿是国内少有的特大型多种非金属矿床。其中珍珠岩、膨润土、沸石、凝灰岩等工业储量之大、质量之佳已驰名中外。矿区具有良好的经济、交通、地理环境。该矿虽已开发多年,但资源并未得到合理利用,基本上以出售原矿为主,经济效益很差。要摆脱这种现状,必须充分地合理开发利用上天梯所有的矿种,加强科学试验研究力度,扩大各种深加工制品品种及应用领域。

首先是珍珠岩,它是轻质建筑材料的主要原料。高速发展的建筑业对建筑材料提出了更高的要求,需要大量的高强度、轻质量、保温隔音性能好、扩大使用面积、提高施工进度的新型建筑材料。根据建筑市场的需求,主要应开发以下产品:轻质珍珠岩内墙板、轻质珍珠岩外墙板、轻质珍珠岩墙体砌块、珍珠岩吊顶装饰板、高档珍珠岩屋面保温砖瓦等。要开发这些产品,要注意解决以下几个技术问题。

一是改造现有的珍珠岩膨胀炉或引进新型膨胀炉。目前使用的膨胀炉膨胀倍数小,-60目珍珠岩不能入炉,生产效率低,污染严重,尤其是不能膨胀出符合建筑业要求的珍珠岩板材原料玻壳状珍珠岩微珠。日本人却大量购买上天梯珍珠岩砂,生产出各种粒级的玻壳珍珠岩微珠,制成各种颜色的高档轻质建筑板材。

二是加强对珍珠岩矿粉综合利用的研究,扩大其应用范围。尤其是-60目矿粉的利用。除了改进与制造新型膨胀炉、扩宽入炉矿粉粒度范围外,应加强对其用作陶瓷原料、珍珠岩泡沫制品、助滤剂原料、磨料、填料以及化工制品的硅源的试验研究,以解决资源的浪费和环境污染问题。

三是要研制出生产珍珠岩板材的工艺流程。从配制、搅拌、成型、养护、烘干到包装入库,形成一套高效、低成本、完整的生产流程,彻底改变目前手工操作的落后生产方式。

四是应研制出新型实用的早强固化粘合剂,这是生产珍珠岩板材所必需的材料,这种粘合剂必需具有粘合效果好、牢固、耐候、无毒、价格低廉等特点。

除上述之外,珍珠岩的新用途不断被人们发现。例如,作吸附剂:动物粪便快速除臭,用盐酸或硫酸活化后用于废水和废物的纯化剂;作载体材料:用于杀虫剂、除草剂载体,再吸附药剂后仍具有流动性。还可用于珍珠岩水泥砂浆,具有阻燃、绝缘性好的特点,比常规水泥砂浆轻60%;如果填加增强纤维,抗裂强度高,珍珠岩水泥浆易于使用。珍珠岩微粉是质量较佳的橡胶、塑料填料。

上天梯膨润土矿的主要产品是原矿经细磨后的-200目的钙基粉,其工艺性能欠佳,经济效益很低。要彻底改变依靠生产-200目钙基粉为主的落后面貌,首先必须解决膨润土矿提纯工艺技术和设备问题,只有提纯的原料才能加工出高附加值产品。针对蒙脱石含量不同的提纯产品,开发有机膨润土、锂基膨润土、高效活性白土系列产品、高质量铸造土等。

目前上天梯沸石矿主要做水泥原料,应加强在农业、环保等领域的应用。

上天梯的凝灰岩中含铁较高,除铁后做玻璃原料替代部分纯碱。

上天梯非金属矿为多种非金属矿床,集多矿为一地,这是得天独厚的优势。矿区具有良好的经济、交通、地理环境,经多年开发已有一定基础。应加强对上天梯矿的投资力度,组织科技攻关,改造更新陈旧设备,以生产市场对路的深加工产品为主,逐渐将上天梯矿建成我国非金属矿综合开发利用的一个基地。

三、充分开发利用石墨,加强石墨深加工技术的研究

石墨是河南省较优势非金属矿产之一,主要分布在豫西和豫西南山区,储量较丰富。其中灵宝鳞片石墨矿和西峡隐晶质石墨矿在国内外均有一定的知名度。由于石墨具有特殊的晶体结构和晶体化学性质,使其具有一系列的优良特性。

石墨被应用于冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等领域。在耐火材料中,用来制作石墨坩埚、钢锭保护剂、镁碳砖、冶金炉内衬等,在电器工业中做电极、电刷、碳棒、垫圈等。铸造业是天然石墨的主要应用领域,其用量约占石墨总量的1/3。

石墨的开发在河南已有相当的规模。目前,已建国有、集体、个体的石墨采选企业有上百家,以生产中低碳石墨为主,少量高碳石墨,但经济效益不理想。石墨原矿每吨不足百元,中碳石墨200~800元/t,高碳石墨3000~5000元/t,而超细石墨粉、石墨乳等深加工产品每吨可达2000~10000美元,价差很大。为能使我省石墨矿产资源优势迅速转化为经济优势,提高在国内外市场的竞争能力,应加强以下几方面工作。

加强石墨提纯工艺研究。

河南省近百家石墨采选厂,多数以生产低碳石墨为主,只有少数厂家用这种低碳石墨生产中、高碳石墨。石墨的可浮性极好,通常采用二号油、煤油、水玻璃石灰等药剂很容易生产出低碳石墨。生产高碳石墨目前除采用机械选矿方法外,还有化学提纯法、高温提纯法、联合法。机械选矿主要采用了高效磨矿技术及设备,如振动磨矿机、塔式磨矿机、立式磨矿机等,使石墨鳞片之间、石墨鳞片与脉石充分解离,再经浮选获得高碳石墨。高温提纯是将石墨置于特制的电炉中,隔绝空气加热到2500℃时,石墨中杂质挥发逸出。化学提纯分为干法和湿法,干法提纯是将活性气体(如氯气)与石墨中的杂质发生化学反应,使杂质转化为易挥发物质从石墨中逸出;湿法提纯有烧碱法、苏打法、低温碱浸法。目前使用最多的是氢氧化钠法:将NaOH与石墨混匀,在500℃以上的温度下熔融,这时石墨中含硅矿物转化为可溶性硅酸盐,然后水洗脱硅,脱硅后的产物用HCl在常温下浸出,使其中金属离子转化为可溶性氯化物,再水洗脱出。除去二氧化硅,然后再置于1500℃温度下煅烧,除去残余杂质,可获得99.99%的高纯石墨。从上述可见,石墨的提纯,设备与工艺中磨矿是关键,应加强磨矿设备的研制与改进。高碳与高纯石墨的制取选矿工艺难度很大,主要应用化学法和高温法,目前我省在这方面的研究工作开展得十分有限。因此,应加强这方面试验研究的投入力度。

石墨提纯中注意保护石墨鳞片。

石墨分为鳞片石墨和无定形石墨(非晶质石墨)。鳞片石墨的鳞片大小不同,它们的用途和价值差别很大,大鳞片用途广,其价格比中细鳞片高数倍。因此在石墨提纯中,除要求提高精矿的品位和回收率外,保护石墨鳞片也是十分重要的。保护大鳞片石墨不受破坏就成为制定选矿工艺流程的主要因素,石墨选矿流程大多采用多段磨矿、多段选别的流程。由于中矿返回资数多,性质各异,故中矿返回位置的选择十分重要,它直接关系到流程结构的合理性。此外还必须注意的是选择合适的磨矿设备。

加强制取膨胀石墨及制品的研究

可膨胀石墨是由天然晶质鳞片石墨经酸性氧化剂或电解氧处理后获得的。可膨胀石墨经加热后可迅速膨胀几十倍至几百倍,膨胀后呈纤维型蠕虫状石墨膨体,称之为膨胀石墨或柔性石墨。膨胀后石墨仍保留晶体的六角形骨架结构,因此它仍具石墨原有的优良性能,同时又增加了成型可塑性、柔韧延展性、密封性等宝贵性能。

将可膨胀石墨变为膨胀石墨的热源有电加热、气体燃料加热、微波红外加热、激光热等。加热膨胀炉型有立式膨胀炉、卧式膨胀炉和微波炉。膨胀石墨主要用于高级密封材料,采用碾压、模压、挤压等方法加工成所需要的板、管、槽、柱等制品。其次,可膨胀石墨在钢铁工业中是发热剂不可缺少的主要原料。

胶体石墨也称为石墨乳,是含碳99%以上,粒度-5μm,加水及添加剂后制成的。常见的胶体石墨制品有模锻石墨乳、显象管石墨乳、拉丝石墨和石墨节能油。主要用作模锻、拉丝工艺中的润滑剂,在电视机显象管中做涂料用,如外涂石墨乳、锥体石墨乳、管颈石墨乳、黑底石墨乳、销钉石墨乳,涂敷部位不同,对其性能要求也不同。

膨胀石墨、胶体石墨及其制品均为高科技、高附加值产品,加大对它们的生产工艺及设备的科研力量,将会为我省的资源优势转化为经济优势带来更多的机遇。

四、加强填料非金属矿产的开发利用

塑料、橡胶、造纸、涂料、粘结剂、化妆品等工业产品需要大量的非金属矿物做填料。在这些工业产品中,非金属矿物加入量从20%~60%不等,一般在20%~30%。做填料的非金属矿物种类较多,如方解石、白云石、白垩土、滑石、硅灰石、高岭土、云母等,这些矿物填加剂的选择可因地制宜。

在填料非金属矿的开发中要解决提纯、增白、微粉的粒度及粒径分布、表面改性等技术。

五、加强农用非金属矿产的开发利用研究

河南是一个农业大省,人口多,耕地少,提高农作物产量任务十分繁重,除需要科学种田外,还要靠增加肥料,施用氮、钾、磷肥是主要途径。我省农用非金属矿有:含钾岩石、沸石、蛇纹石、石灰石、硅石、膨润土、珍珠岩、麦饭石等。加强农用非金属矿的开发研究,建立3~5个保肥及土壤改良用非金属矿的示范工程,再向全省推广,必将产生巨大的经济效益。

六、加强有出口创汇潜力的宝玉石开发

河南省宝玉石资源丰富,其加工工业具有悠久历史。近年来,南阳镇平已成为国内最大的珠宝玉器集散市场和生产基地。为建立宝玉石科工贸一体化的产业结构,扩大宝玉石出口规模,增加宝玉石创汇能力,应加强以下几方面工作。

(1)合理开发,保护资源,加强找矿。河南省宝玉石已有近千年的开采历史。闻名遐耳的南阳独山玉,1994年底保有储量仅1.96万t,按现有储量计,独山玉保证生产限仅20年。密玉、梅花玉、米黄玉等玉石保证生产年限也只有10年。这些玉石的储量不久即将告罄。在珠宝市场蓬勃发展的今天,也出现了宝玉石开采和寻找的热潮,同时也给宝玉石的合理开采带来了诸多的弊端。主要表现在无计划无规章乱采乱挖,只采好料,大量丢弃一般料的掠夺式开采,致使名贵品种资源危机。独山玉、密玉、梅花玉等就面临着这样的局面。因此,必须建立规章、法制,合理而有计划地进行开采,对名贵品种应加强资源保护,坚决防止“有水快流”观念、行为的泛滥。在我省宝石发现种类虽多,但是大多都没有探明储量。如南阳的紫晶、泌阳的茶晶、卢氏南部含有稀有金属伟晶岩中的绿柱石、红蓝绿彩色电气石等,地质勘探程度都很低。资源是发展宝玉石业的基础,所以,加大宝玉石资源的地质勘查工作是当务之急。

(2)改革工艺,提高产品质量,取得更大的经济效益

我省宝玉石加工工厂繁多,但多数是较小的或家庭式的手工作坊,工艺原始落后,设备陈旧,除少数厂家外,精品甚少,一般加工比较粗糙,制品的光洁度、磨制精度较差,创新制品少,好料加工不出好产品,难于参与国内外市场的竞争。因此,有必要引进先进的加工设备,培养高级工艺设计人才;除发展完善传统的工艺品外,还应开拓适合国内外不同阶层品位的新工艺品。

(3)建立健全我省珠宝市场体系,制定市场行规,保护我省珠宝行业。

在上述重点发展的非金属矿产业中,建议建立以下开发基地和示范工程:①在南阳地区建立“三石”开发利用基地;②建立信阳上天梯多种非金属矿综合利用开发基地;③建立2~3个农用非金属矿示范工程。