非金属矿产资源的综合开发利用

一、矿产综合开发利用是我国矿业的重要政策

1.矿产综合利用的含义及重要作用

矿产综合利用主要是指在矿产开发过程中对共生、伴生矿产进行综合勘查、开发和利用，对以矿产资源为原料、燃料的工业企业排放的废渣、废液、废气及生产过程中的水、气进行综合利用。

矿产综合利用是合理开发资源、保护人类环境的有效手段。综合利用共生伴生矿产资源中有用的组分，可使一矿变多矿，小矿变大矿。以此扩大了资源、增加了产量。而且综合利用对矿山建设来说，减少了土地、设备、电、路和其他设施的重复建设，节约投资。由于综合利用了矿产，增加了产品数量，生产减少能耗，降低成本。充分利用三废、变废为宝，不仅可以开发新产品，也可保护环境，减轻污染。

2.我国矿产资源综合利用的方针

我国开展矿产资源综合利用的方针是：充分调动地区、部门和企业的积极性，把资源开发、资源消费与资源综合利用结合起来，把资源综合利用与企业技术改造和治理污染结合起来，变废为宝，化害为利，走出一条自我积累，自我发展，国家予以扶持的资源综合利用的新路子。

3.我国矿产资源综合利用存在的问题

（1）综合利用率不高，总体上低于30%；工业固体废料综合利用率也只有25%左右。据对1845个重要矿山调查统计，综合利用有用组分70%以上的矿山仅占2%，综合利用有用组分50%的矿山不到15%，综合利用有用组分低于25%的矿山占75%，在246个大中型矿山中，有32%的矿山未综合利用有用组分。

（2）综合利用技术尚未完全过关，存在一些尚未解决的问题，因此致使不少矿产资源未能利用，或者即使综合利用了回收率也很低。

（3）综合利用产品的科技含量附加值较低，有相当部分企业和矿产综合利用项目尚属低层次的原料生产及粗加工利用，产品档次较低，市场销路有限，经济效益不高。

二、河南省非金属矿产的综合利用

1.河南省非金属矿产开发的基本状况

在河南省已发现的80余种非金属矿产中水泥灰岩、耐火粘土（包括作为耐火材料用的铝土矿、高铝粘土）、建筑饰面用花岗石、大理石、砖瓦粘土、建筑用石材等开发比较广泛。河南省开发利用的非金属矿种还有珍珠岩、膨润土、沸石、蓝晶石、红柱石、夕线石、高岭土、石墨、萤石、天然碱、盐岩、石膏、硫铁矿、重晶石、白云岩、滑石、玉石、海泡石、硅石、钾长石、麦饭石、陶瓷粘土等，随着我国加大基础设施投资力度，高速公路所需玄武岩、铁路道渣用石料也得到了开发，近年新发现的矿种如伊利石、霞石正长岩、白云质凹凸棒石也在研究开发利用，金红石等矿种采选矿工艺成熟后也会很快得到开发利用。

2.河南省非金属矿产资源综合利用存在的问题

（1）河南省非金属矿产开发主要是乡镇企业，多数规模小，开发利用技术落后，近年来虽然有较大规模的企业引进的一些国外技术和设备也多用以深加工工业。因此，多数矿山和加工企业主要生产原矿和初级产品，优等产品少，低档产品多，致使经济效益差，资源利用率低，矿产资源未被科学合理地利用，更谈不上综合开发利用和利用废渣、废水了。

（2）由于上述原因，河南省不少非金属矿产有用的共生伴生矿产得不到开发利用，如豫北粘土矿具有十几个品级，开采时只采其中较高的几种，其他完全丢掉，采出后只作耐火材料用，而在造纸、橡胶等行业作为填料均未利用。荥阳大理石资源丰富，其中质量好的墨玉大理石作为水泥灰岩开采，作为饰面石材高达100元/m3，而碎成石子仅以6元/t出售。一些熔剂灰岩、化工灰岩、饲料灰岩及轻质碳酸钙灰岩没有分别按用途开发利用，大大降低了资源利用率和经济效益。又如石炭系中统本溪组的铝土矿、耐火粘土、硫铁矿、煤、高岭土等共生，未能综合开发利用，把硬质粘土甚至作为废石扔掉。

（3）应用信息不灵，科技水平不高是河南省的非金属矿产综合利用深层次的问题。如沸石矿是优质水泥原料，但也是高效益畜牧饲料添加剂，优良的土壤改良和净化环境的除臭剂及净化剂，还可加工成分子筛系列产品，在石油、化工、轻工行业推广应用，但由于研究不够，未能进一步加工利用。

3.河南省非金属矿产资源综合利用方向

1）引进先进技术，搞好科学研究，生产高附加值的非金属矿产品和深加工产品，不断探索非金属矿应用新领域

（1）加强对选矿、煅烧等初加工方面的研究，提高资源回收率和提高初级产品质量　①河南省蓝晶石类矿物矿产（蓝晶石、红柱石、硅线石）的选矿方法研究，提高回收率和提高精矿质量。②金红石在河南省有较大储量，只是选矿不过关，未能大规模开发利用。因此，对河南省金红石矿选矿的研究尤为重要。③研究石墨提纯方法，生产中、高碳石墨，并在提纯过程中注意保护石墨鳞片，提高石墨产品的价值。④耐火粘土开发利用要推广和改造直径大于3m，进出料口高差10m的大型煅烧竖窑，建成100m3以上的倒焰窑或0.3m乘60m回转窑提高熟料的质量和档次，提高效益。⑤改造现有的珍珠岩膨胀炉或引进新型膨胀炉生产各种粒级的玻壳珍珠岩微珠，使其适合制造各种颜色的高档轻质建筑板材原料。

（2）搞好深加工，探讨非金属矿开发应用新领域　河南省现在对非金属矿产的开发利用还是以卖原矿和初级产品为主，如何加长开发链条，向深层次发展，提高附加值，获得更高的经济效益是综合利用资源的一个重要方面。

A.河南省膨润土主要是钙基膨润土，而钠基膨润土的物理性质优于钙基膨润土，具有更高的经济价值和使用价值。因而，加强研究和发展钙基膨润土的提纯改型工艺，生产高质量钠基土。进一步发展加工应用于化工产品的活性白土和有机膨润土系列产品，长效复合保墒肥料的添加剂，农药载体和饲料搀和剂等产品。

B.河南省珍珠岩主要加工成珍珠岩砂，也有一些深加工制造建筑保温材料的企业，但总的来说深加工远远不够。目前建筑保温材料仍是占产品的主导地位，新产品如水泥珍珠岩板、复合墙体保温板、高强度珍珠岩板、坚头壳水泥珍珠岩复合墙体保温板、代木珍珠岩板等不断出现。尤其是憎水珍珠岩制品作为含水炸药的密度调节剂引起了工业炸药的又一次革命。另外，珍珠岩尾矿还可制轻质水泥，代替石英砂作为玻璃和水玻璃原料可节约纯碱降低成本；将珍珠岩熔制成泡沫玻璃，做铁水保温渣覆盖剂；用于饮料、食品、药物和化工液体的珍珠岩过滤剂在我国研制成功投入生产；用珍珠岩尾矿焙烧后的微粉作动物饲料、农药和土壤肥料的调节剂也在研究开发，以上应用领域为河南省珍珠岩开发利用提供了方向。

C.蓝晶石类矿产除提高选矿技术外，应向高档耐火材料产品发展，尤其是向不定型耐火材料新技术产品方向开展研究和加工生产，产品用于各种高温设备和工业窑炉。现在国际上还在研究蓝晶石类矿物的新用途，值得我们重视。如利用超纯蓝晶石生产高强度轻质合金——铝硅合金，用来制造汽车、火车、飞机和船舰部件等。

D.河南省石墨加工企业已有一定规模，主要产品有耐火材料、石墨电极、密封材料等。其中镁碳砖和石墨电极产品在国内处于领先水平。但企业规模小，力量分散，生产设备落后，技术力量薄弱，产品档次低且单一。河南省石墨加工企业今后应扩大企业规模，根据客户要求，开发生产各种特定规格的石墨产品，形成多品种多规格的产品结构。提高深加工技术，生产高档产品，如彩电玻壳用石墨乳、机电设备需要的石墨密封材料及核反应堆需要的超纯石墨产品等。

E.安阳霞石正长岩已完成了选矿中试，产品送杭州玻璃厂完成应用试验，为未来发展看安阳霞石正长岩除应用于玻璃工业外还应扩大应用范围，开拓其他领域。如利用烧结法和水化学法处理霞石正长岩获得氧化铝、钾碱、钠碱和高标号水泥产品，也可在油漆、塑料、橡胶、涂料行业作填料。在放射性废物处理方面也有广泛用途，这些方面都有待于研究探讨。

F.河南省煤系地层赋存有大量高岭土矿，以前开发多应用于陶瓷和耐火材料工业。由于含铁多超过标准，用于造纸工业的不多。由于对煤系高岭土研究较少，对其他领域的应用没真正有效地开展，如在橡胶、塑料、油漆等行业作填料，作为制白水泥的粘合剂、增白剂和充填料，应用于石油、化工行业、农业和其他领域等。加强对煤系高岭土的开发利用研究应是河南省非金属矿发展的重要方面。

2）对非金属矿床中共伴生矿产综合回收，充分利用尾矿和废渣，充分利用资源，保护人类环境

这个问题在河南省尚未引起足够的重视。下面以实例说明矿产综合利用带来的显著经济效益和社会效益。

（1）蓝晶石类矿物在河南省产于变质岩中，伴生变质矿物也比较多。近年来，我国在蓝晶石类矿物的综合利用方面做了大量的研究工作，特别是对于伴生矿物的回收和综合利用的研究也有很大的进展。

河北省平山县罗圈硅线石矿采用先磁选后浮选工艺流程，对该地区硅线石矿石磁选，使其含铁矿物主要集中在磁铁精矿中。仅有少量泥化的含铁氧化物及连生体进入非磁性产物，既能保证除铁效果又能使含铁矿物流向集中，有利于铁精矿的综合回收。摇床回收铁矿物，铁精矿产率6.56%，铁品位56.15%，铁回收率76.36%，磁选作业非磁性矿物浮选硅线石，精矿产率24.88%，硅线石回收率81.75%。硅线石尾矿用旋流器脱泥，可综合回收白云石精矿、石英精矿、云母精矿等。

黑龙江鸡西硅线石矿床选矿副产品率分别为磁性产品4.02%，石墨2.00%、尾矿45.00%，矿泥33.05%，有工业价值并能综合回收利用的有石墨、石榴子石、钛铁矿等。磁性产品中分出硬度大于7的石榴子石可做磨料。石墨主要作保护渣，部分隐晶质石墨还可制成含固定碳大于85%的石墨精粉，尾矿中含二氧化硫82.5%、三氧化二铝9.2%、一氧化钾5.2%，氧化钠0.45%，可用做生产加气混凝土砌砖的原料，还可做民用陶瓷的原料。矿泥制成地面砖和外墙砖，其颜色、强度、抗冻性、耐温度急变和成形性能等均属良好，具有“紫砂泥”特色，可仿造各种器皿。

（2）低品位膨润土矿和尾矿的处理与利用。膨润土深加工多以提纯土为原料，但无论干法或湿法提纯土均伴有大量尾矿产生。浙江大学硅酸盐研究所应用粉碎机械化学作用提高了低品位膨润土或提纯后尾矿的表面化学活性，通过控制细粉碎和表面改性处理方法以改善其作为冶金球团粘结剂的工艺性能，取得了可喜的成果。实验结果表明，合理控制细粉碎可有效改善膨润土尾矿和低品位膨润土的表面物理化学性能，大幅度提高其膨胀容、胶质价、温压强度、热湿拉强度以及吸蓝量和阳离子交换容量，使其作为铸造用的工艺技术性能提高一个等级，达到提纯土二级品标准，同时改善作为冶金球团粘结剂的工艺技术性能。

（3）珍珠岩尾矿和膨胀珍珠岩微细粉的综合利用。珍珠岩尾矿的利用在河南省信阳地区已取得了一些经验。信阳上天梯珍珠岩矿在矿石破碎过程中产生30%～40%的-0.175mm的过细尾矿，其中99%是酸性玻璃，少量长石、磁铁矿、黑云母和蒙脱石，化学成分以二氧化硅（71.98%）和三氧化二铝（2.02%）为主。可利用这种粉矿代替价格较高的氟硅酸钠生产玻璃马赛克，其方法是采用压延压铸法，工艺流程为原材料配比称重—搅拌—高温（1200～1400℃）窑炉熔融—成型—玻璃小块—烘干—成品。其中适量加入硝酸钠及少量氟化物，其他配料有高岭土、石英粉、石灰石粉、玻璃碎粉等，严格限制氧化铁加入。这种方法生产出的玻璃马赛克产品各种物化指标如热稳定性、耐酸碱腐蚀、吸水率、容重、力学性能等均符合OB和GB的指标。自20世纪80年代投入生产后每年可消耗600～800t珍珠岩废砂，产品具有轻质、坚固、耐风雨侵蚀、不吸灰、防水耐磨、色泽丰富、美观艳丽、不变色等优点。

珍珠岩在矿石加工中会产生微细粉，在煅烧膨胀过程中也会因珍珠岩炸裂而形成膨胀珍珠岩细粒。这些细粒的存在会影响膨胀珍珠岩制品的保温绝热性能。虽然颗粒较细的膨胀珍珠岩可用做助滤剂，但颗粒过细也会使其过滤速度大大降低。因此，国外研究出将粉料集结成块，使其成为合格助滤剂的工艺。如，将1～30mm的粉料与约3.5%的硼酸混合，204℃加热5min形成集块状珍珠岩过滤剂，过滤性为100%，湿饼容重为227kg/m3。

（4）石墨尾矿的综合利用。我国隐晶质石墨资源丰富，主要分布在湖南和吉林两省，陕西、广东、北京和福建等地也有产生。河南省也有一部分隐晶质石墨矿床。隐晶质石墨矿石选矿产品难于达到品位80%以上的要求，资源利用率低。黑龙江柳屯石墨矿同钢厂联合开发用尾矿生产低碳石墨保护渣，于1964年研制成功。低碳石墨保护渣为减少生产过程中粉尘污染和解决粉状保护渣对部分钢种有比较严重的增碳而降低钢锭质量的问题。1979年又研制成功颗粒保护渣，该产品为球形，粒度为1～4mm，生产过程为：尾矿砂烘干、配料磨细、沥青—混合—成型—冷却—包装—储运—外销。目前，低碳石墨保护渣已发展到连铸、发热、保温、沸腾和镇静剂等五个渣系计100多个规格。

低碳石墨还可在氧化铝生产中应用。烧结法生产氧化铝时，在生料中搀入20%的低品位（含碳55%～70%）的隐晶质石墨，成为氧化铝生产中的最佳脱硫剂，工业试验证明，用石墨代替部分无烟煤做氧化铝生料脱硫剂，技术上可行，经济上合算，赤泥排硫率可提高40%。

晶质石墨矿床中常见伴生有金红石等矿物，国内已有一些石墨矿从尾矿中回收金红石和含钒白云母获得好的资源效益和经济效益。河南省也有一些晶质石墨矿床，应加强从尾矿中回收有用矿物的研究。

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