课程:
- 1、有一位科学家在西北插队时观察沙丘获得灵感,求具体细节及这位科学家介绍!谢谢!
- 2、非金属矿选矿加工实例
- 3、想到青海茫崖石棉矿开个正明这单位还在吗?
- 4、矿床类型及资源分布
- 5、石棉矿床地质
- 6、茫崖石棉矿
有一位科学家在西北插队时观察沙丘获得灵感,求具体细节及这位科学家介绍!谢谢!
你找的是不是高歌(在百度百科上有人物介绍)?你看看下面吧?希望可以帮到你。
沙丘驻涡火焰稳定器发明过程 高歌(2009-05-18 14:00:03)
标签:驻涡 沙丘 航空发动机 鸣沙山 高歌 教育
航空发动机是飞机的心脏,在喷气式发动机里有一个部件叫火焰稳定器,它的性能是关系到发动机能否正常工作的关键。那么火焰稳定器是怎么回事呢?
[同期] 航空发动机专家 吴大观:
这个火焰稳定器究竟起一个什么作用呢?好比方我们如果一支蜡烛在那儿,你风一吹它就灭了。如果是加力燃烧室里面没有火焰稳定器,你在加力燃烧室里点不着火,有那么高的气流在那儿流动着,你这个要点火是非常非常困难的。火焰稳定器它怎么会能够起稳定火焰的作用呢?主要的是它是有一圈做一个圆圈子,带有角度的喇叭口,这组供油,气流从这边流过来,到了这个地方它有一个旋流,你再喷油再点火它就可以燃烧起来。你再喷油点火就可以烧到后面去,你这样子就可以使得加力燃烧室点起火来继续的燃烧。
[解说]
自20世纪40年代涡轮喷气发动机面世以来,V型槽火焰稳定器一统天下。但火焰不易稳定,而且效率低,耗油率高,更可怕的是容易出现振荡燃烧,危机飞行安全。在世界航空史上,因航空发动机出现"振荡"燃烧故障而导致机毁人亡的事故并不罕见。几年来,美、苏、英相继搞出了几种新型火焰稳定器,但性能上没有重大突破。
但是在中国,却有一个年轻人传奇般的实现了这一突破。
这个年轻人叫高歌,在"那场动乱的年代"他毕业于北京航空学院航空发动机系。由于父亲被打成"反动学术权威",他被莫名其妙地分配到青海茫崖石棉矿工作。在青海,他一呆就是10年。
[同期]高歌:
在我去这个地方报到的路途上,我就注意到了沙漠里头的沙丘形形色色。其中有一种沙丘样子很好看,像一个弯弯的月牙形。东方的第一名胜是莫高窟,第二名胜就是鸣沙山和月牙泉。月牙泉和鸣沙山有数千年的历史了,就是一个大的月牙形的沙丘。白天去的游客很多,把鸣沙山的沙子都踩下来,搞的形状有所破坏,夜里头一夜大风第二天你去看看沙丘恢复原状。
[解说]
在大风怒吼的沙漠里,其它形状的沙丘都被吹跑了、变形了、有的迁移了,惟独月牙型沙丘顽固的站在那里。
[同期]高歌:
我当时就想了,这个沙丘为什么这么稳定呢?它如果能够一直停在那儿,停上几十年几百年甚至上千年,那必然有它的道理。当时我也做了一些实验,比如说找一些纸屑等等的放在沙丘上头,让风吹着它。结果我发现风吹过了沙丘以后就形成了一些漩涡,这些漩涡很有规律,一方面往后转一方面还有一部分好像龙卷风一样往沙丘两个月牙尖上抽吸,总是这样往两边抽吸这样一个气流结构,当时也就是觉得好奇而已并没有想怎么样利用它。
[解说]
1978年,高歌考回母校北京航空学院航空发动机系读研究生。在我国著名燃烧专家宁榥教授的指导下,高歌毅然选择了沙丘驻涡火焰稳定器的研究课题。
[同期]高歌:
宁榥教授就非常地感兴趣,我向他讲述了沙丘的形状以后,他说这里头一定有道理。沙丘要稳定沙丘后边的漩涡就肯定是稳定的,它要是不稳定就把沙卷跑了,你好好研究研究一下到底是什么道理。
[解说]
于是高歌就找工人师傅一起,自己动手用铁板敲出来一个沙丘前弧面形状的月牙型实验器,然后放在小实验室里做吹风试验。实验结果让人振奋,高歌把这个实验结果向专家做了汇报,大家感到既惊讶又不敢相信。
[同期]高歌:
有一位老教授他个性非常的开朗,他就说了这怎么可能呢?从第一届国际燃烧学会的文集查到第十九届,没有哪一届的文集里头有任何一篇文章说阻力小了能稳定性大,这个东西很难叫人置信。后来我们说实验结果如此,后来老教授去看了我们的实验,看完以后他信服了,他说对是这个样子。
[解说]
高歌不负导师的殷切期望,经过刻苦攻关,找到使旋涡稳定的途径和方法。1980年底,沙丘驻涡火焰稳定器原理试验取得成功;火焰燃烧的稳定范围提高了好几倍。还能降低燃油消耗,增大发动机推力,可谓一举多得。
[同期]高歌:
很多领导都到现场去进行现场的指导,这个实验结果是非常令人鼓舞的,就说沙丘稳定器装上去就显示了优越的性能。410厂(沈阳发动机厂)当机立断,说把我们现在生产的这种发动机全部都改成沙丘驻涡燃烧系统。这一改以后连过去仓库里头十多年累积下来的不合格产品,就是推力不合格推力达不到军方规定的额定值,把那些发动机全部都搬出来,一个一个全换上这种稳定器。装上这种稳定器以后测试结果就发现,发动机推力一次试车的合格率是100%。
[解说]
著名航空专家吴仲华教授对高歌说:"你在青海10年能有这个重大发现,值得!"1984年12月1日,国家发明奖评审委员会经过严格审核,决定给高歌等研究成功的"沙丘驻涡火焰稳定器设计理论及方法"颁发国家发明一等奖。
著名科学家钱学森高度评价这一成果,认为它是一项"为中国人争气的、很有价值的重要发明,是一个很大的技术突破,是在航空发动机领域里的重大建树。"
来源:
非金属矿选矿加工实例
本章收集了一些技术较成熟、有一定生产规模的企业的生产实例。
一、中国高岭土公司
水洗高岭土选矿加工实例。
(一)工艺流程
中国高岭土公司矿石性质比较复杂,下面所列为无尾矿的选矿工艺(图3-1-1)
图3-1-1 中国高岭土公司水洗高岭土工艺流程图
从工艺流程可看出,中国高岭土公司在伴生矿物的综合利用方面做了不少工作。用手选回收明矾石和用摇床、水力旋流器进行分选、回收硫铁矿,使其达到工业利用品位,供相关行业使用。最大量的石英用于制备矿山开采顶板的假顶材料水泥板和城市道路及建筑用的水泥砖等建筑材料,不但获得较大的经济效益,改善矿山环境,还为无尾选矿加工树立样板。
(二)主要工艺设备(表3-1-1)
表3-1-1
(三)指标
高岭土精矿21×104t/a,硫铁矿精矿2×104t/a,明矾石矿石2×104t/a,建筑用石英砂5×104t/a,年处理矿石量近30×104t/a。产品分石化级高岭土、陶瓷级高岭土、橡胶填料级高岭土。
二、唐山麦迪逊高岭土有限公司
煤系高岭土选矿加工实例。
中国高岭土煅烧设备的研究开发起步较晚,但发展很快。目前已形成年产30×104t超细高白度煅烧高岭土的生产能力。下面以年产(3~5)×104t煅烧高岭土生产线为例介绍超细高白度煅烧高岭土的生产工艺和主要设备。
年产5万t煅烧煤系高岭土生产线。
(一)工艺流程(图3-2-1)
(二)主要设备(表3-2-1)
表3-2-1
注:一条φ3.8 m×48 m煅烧窑产能达到5万t/a。
图3-2-1 唐山麦迪逊高岭土有限公司煤系高岭土加工工艺流程图
图3-3-1 湖北豪迈超牌高岭土有限公司工艺流程图
(三)主要指标
粒度:-2μm含量≥86%±2%,白度:≥90%。
三、湖北豪迈超牌高岭土有限公司
公司于2007年7月建成投产,年产煅烧高岭土3.5×104t。其特点是:生产线能同时连续生产两类煅烧高岭土产品(填料级产品和造纸涂布级产品);生产线采用了球磨加分级系统,大大提高了生产能力和磨矿细度;采用了大型超细研磨机CYM5000,可将45μm(325 目)生料浆一次研磨成-2μm含量大于94%的熟浆料;采用了内热式回转窑,不但提高生产能力,还大幅度降低了天然气耗量,由外热窑的400~450 m3/t降低到160~180 m3/t,大大降低了企业投资成本。
(一)工艺流程(图3-3-1)
(二)主要设备(表3-3-1)
表3-3-1
(三)主要指标
填料级产品(1250级煅烧高岭土)
细度:10μm(1250目),白度>90%,生产能力1.5×104t/a。
能耗:电耗360 kW·h/t,气耗(天然气,标准) 180 m3/t。
生产成本:720元/t。
造纸涂布级产品(双90级超细煅烧高岭土)
细度:-2μm>90%,白度>90%,生产能力2×104t/a。
能耗:电耗650kW·h/t,气耗(天然气,标准) 220 m3/t。
生产成本:900元/t。
四、黑龙江柳毛石墨矿石墨选矿
(一)工艺流程
采用一段粗磨、一次粗选、一次扫选、四段精矿再磨、七次精选的流程。粗磨与分级机组成闭路,扫选精矿和一、二、三次精选尾矿返回粗选前的分级机,四、五次精选尾矿返回到一次精选,六次精选尾矿返回到二次精选,七次精选尾矿返回到五次精选。浮选精矿经脱水、干燥、筛分后包装为成品。
具体流程(图3-4-1)。
图3-4-1 黑龙江柳毛石墨矿选厂工艺流程图
(二)主要工艺设备(表3-4-1)
表3-4-1
续表
(三)指标
产量精矿1×104t/a,精矿品位95%~97%;产品粒级-0.15mm(100 目),0.106mm(150 目),0.125mm(120目),0.15mm(100目),0.18mm(80目),0.30mm(50目),0.50mm(32目)。
原矿平均品位13%,选矿回收率80%~85%。
五、建材七〇一金刚石矿
建材七〇一矿建于1960年,是中国最早形成一定生产规模(年产10×104克拉金刚石)的原生金刚石矿,是集天然金刚石采、选、加工、销售于一体的国有大中型联合企业。
(一)工艺流程(图3-5-1)
大颗粒(>0.5mm以上)油选机精矿还要经过X射线选和手选,小于0.5mm的细颗粒精矿经电磁液体分离,获最终金刚石产品。
(二)主要工艺设备(表3-5-1)
表3-5-1
(三)指标
处理矿石能力10.9×104t/a,按精矿量10×104ct/a。
目前开采的胜利1号岩管160~ -40 m水平的品位657.7 ct/m3(为该矿储量中最富的块段)。
图3-5-1 建材七〇一金刚石矿工艺流程图
六、茫崖石棉矿
茫崖石棉矿建于1958年,是中国大型石棉采选联合企业,年生产能力为14×104t,其中一个选矿厂的年生产能力就达3×104t/a。该选矿厂建于1993年,可生产4个等级17个牌号的石棉产品。1993年产品被国家非金属制品质量监督检验中心评为免检产品。
(一)工艺流程(图3-6-1)
图3-6-1 茫崖石棉矿3×104t选矿厂工艺流程图
(二)主要工艺设备(表3-6-1)
表3-6-1
(三)指标
产量精矿纤维石棉设计规模3.0×104t/a,2006年实际产量为4.5×104t/a,处理矿石量180×104t/a,年工作日280 d,破碎车间每天二班每班6.5 h;选矿包装车间每天三班,每班7 h。
产品质量符合GB8071-87标准(表3-6-2)。
表3-6-2
七、辽宁艾海滑石有限公司(原海城滑石矿)
(一)工艺流程(图3-7-1)
首先对原矿进行手选,部分精矿块矿再进行磨粉。
(二)主要设备
双层自定中心振动筛SZZ1250~2500mm。
锤式破碎机(轻、重型)。
5 R粉磨机GR-180(意大利引进)。
扁平式气流粉碎机(意大利引进超细磨)。
(三)主要指标
年产精细滑石粉20×104t,粒度从0.045mm(325目)-0.0026mm(-5000目)。
图3-7-1 辽宁艾海滑石有限公司工艺流程图
20世纪60年代曾经对海城滑石矿的低品位滑石采用浮选柱进行工业性浮选实验。试验结果滑石品位可达到97%~99%,白度≥90%。由于当时优质滑石资源丰富,滑石产品售价便宜,浮选成本高于售价,未能实现产业化生产
八、特密高晶元石墨(包头)有限责任公司
公司立足于内蒙古天然石墨资源的优势,从事石墨的精细加工,建有提纯、改性、粉碎三条生产线,产品品质达到国际同行先进水平,70%以上产品出口,广泛用于机械、冶金、化工、电池等行业。
(一)提纯粉碎工艺
传统的高纯石墨生产工艺采用的硫酸法或两(多)酸法,一般只能提纯固定碳达到99.5%,而且石墨中的有害杂质难以控制。公司在原有工艺的基础上,对工艺装备、配方、工艺环境进行了改进,产品的纯度可以达到99.9%~99.95%,石墨中的有害杂质如铁、钼、氯等可控制在10×10-6、1×10-6、和25×10-6以下。在粉碎过程中,为了避免捕集器内部旋转流场对已经收集的物料进行二次吹扬,采取减小捕集器锥角,使锥部长度增加,加装导风板,使得产品在捕集器内向器底旋转,便于产品出料。改变分级机叶片材质,采用氮化硅耐磨材料,避免粉碎分级过程中的杂质污染。提纯粉碎工艺如图3-8-1所示。
(二)优质可膨胀石墨工艺
在普通的浓硫酸-双氧水合成可膨胀石墨的基础上,加入了混酸合成技术,最终膨胀产品可得到硫小于800×10-6,膨胀容积为160~200 mL/g,灰分小于0.1%,有害杂质铁、铬、钼分别小于10×10-6、5×10-6和1×10-6的高等级的优质膨胀石墨,成为一种有深度开发的新材料,工艺如图3-8-2所示。
图3-8-1 特密高晶元石墨(包头) 有限责任公司石墨提纯工艺流程图
图3-8-2 特密高晶元石墨(包头) 有限责任公司膨胀石墨加工工艺流程图
主要生产用于碱性电池的高等级的导电石墨粉,主要规格有HFP和BHF两类,产品品质已经得到全球最大的碱性电池生产商杜拉塞尔公司认可,是中国广东东莞的金霸王公司的主要导电石墨粉供应商。
九、国邦(连州)微纳塑化有限公司
重质碳酸钙超细粉碎-表面改性一体化新技术生产线。
国邦(连州)微纳塑化有限公司重质碳酸钙超细粉碎-表面改性一体化新技术,三条双筒超细振动磨及分级机组合生产线年产活性超细重质碳酸钙5×104t。
(一)生产流程(图3-9-1)
图3-9-1 国邦微纳塑化有限公司活性超细重质碳酸钙生产工艺流程图
(二)主要设备
每条生产线配18001振动磨二台(串联),辅助分级装置一套;
每条生产线装机容量:295 kW(振动磨110 kW/台;风机45 kW;分级机30 kW)
振动磨磨矿介质为高铬钢,内衬为高铬钢板。
球料比5∶1~15∶1。
(三)主要指标
原料:粒度为0.25mm(60目)的方解石粉。
产品细度:根据要求可在0.038mm(400目)~0.005mm(-2500目)范围内调节,白度可达到95%。
电耗:生产0.013mm(1000目)的超细重质碳酸钙,电耗≤100 kW·h/t。
十、海城市福海高档滑石公司
公司于1997年成立,是全国较大的滑石生产、加工为一体的集体企业,公司下设7个采矿场、3个粉体加工车间、5套粉体加工线,年深加工8×104t滑石粉,其中高档粉4×104t,中档粉4×104t,产销率为100%,70%产品出口。
(一)工艺流程
1.滑石粉超细生产线(图3-10-1)
图3-10-1 海城市福海高档滑石公司超细粉碎工艺流程图
①颚式破碎机;②斗式提升机;③给料机;④雷蒙磨;⑤旋风除尘器;⑥风机;⑦布袋除尘器
2.高填充滑石微粉母粒生产线(图3-10-2)
图3-10-2 高填充滑石微粉母粒生产工艺流程图
(二)主要设备
滑石粉超细生产线有:4 R雷蒙磨;630型气流粉碎机。
高填充滑石粉母粒生产线有:1000 L高速混合机、SZZ型三转子干法改性机、STS型双螺杆挤出机等。
(三)主要指标
滑石粉超细生产线:处理能力5×104t/a,产品细度-0.015mm(-800目)~0.010mm(-1250目),产品白度90%以上。
高填充滑石粉母粒生产线:填充母粒处理能力0.5×104t/a,粉体表面活化度95%以上,试样拉伸强度、拉伸断裂强度与缺口冲击强度分别要求≥28.0MPa、≥100MPa、≥8.0 kJ/m2。
十一、黑龙江三道沟夕线石矿
(一)工艺流程(图3-11-1)
图3-11-1 黑龙江三道沟夕线石矿工艺流程图
(二)主要工艺设备(表3-11-1)
表3-11-1
(三)指标
年产夕线石精矿0.7×104t/a。精矿品位53.70%(夕线石Al2O3含量) 55%(全Al2O3);Fe2O3,<1.5%;SiO2,<4.2%;K2O+Na2O,<1%;TiO2,<1.5%。原矿品位10.53%(夕线石Al2O3含量),选矿回收率56%。
十二、内蒙古伊泰兴和膨润土加工厂
(一)工艺流程(图3-12-1)
图3-12-1 内蒙古伊泰兴和膨润土加工厂工艺流程图
(二)主要工艺设备(表3-12-1)
表3-12-1
(三)指标
年处理原矿能力:6.5×104t
年加工颗粒状防水毯用膨润土2.75×104t
年产防水毯500×104m2(其中针刺毯300×104m2,针刺覆膜毯200×104m2)
防水毯执行标准(表3-12-2)
表3-12-2
十三、河北省灵寿县某云母粉厂
该厂为干法云母粉加工厂,于2005年投产,年产5000 t云母粉,原料为河北省变质片麻岩白云母。
(一)工艺流程(图3-13-1)
图3-13-1 河北省灵寿县某云母粉厂工艺流程图
(二)主要设备(表3-13-1)
表3-13-1
续表
(三)主要指标
处理能力:1~1.5 t/h。
产品含砂量<0.5%。
产品含铁量<5×10-6。
原料收成率>85%。
十四、江苏省宜兴某云母加工厂
加工厂是1996年建立的湿磨云母粉生产厂,年产湿磨云母粉1000 t。原料以印度进口碎白云母和国产碎白云母为主。
(一)工艺流程(图3-14-1)
图3-14-1 江苏宜兴某云母加工厂工艺流程图
(二)主要设备(表3-14-1)
表3-14-1
(三)主要指标
处理能力:200~300 kg/h。
产品含砂量<0.5%。
产品水分<0.5%。
原料收成率>90%。
十五、苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司蒙皂石无机凝胶
(一)工艺流程(图3-15-1)
图3-15-1 苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司蒙皂石无机凝胶工艺流程图
(二)主要工艺设备(表3-15-1)
表3-15-1
(三)指标
产能200t/a(0.03 t/h)。
产品黏度200~500MPa·s(5%分散液),触变值1.45~1.80,白度70%~80%。
十六、某重质碳酸钙加工厂
(一)工艺流程(图3-16-1)
图3-16-1 某重质碳酸钙加工厂工艺流程图
(二)主要工艺设备(表3-16-1)
表3-16-1
(三)指标
产量2×104t/a,粒度-2μm占97%~98%。当方解石矿石CaO含量≥98%、白度97%时,产品白度97%~99%。
十七、某纳米膨润土加工厂
(一)工艺流程(图3-17-1)
图3-17-1 某纳米膨润土加工厂工艺流程图
(二)主要工艺设备(表3-17-1)
表3-17-1
(三)指标
产量100t/a,粒度-0.075mm(-200 目)≥98%,105℃挥发分≤1.5%,晶片厚度≤25nm,外观白色或灰白色。
想到青海茫崖石棉矿开个正明这单位还在吗?
黄南藏族自治州,海南藏族自治州,果洛藏族自治州,海西蒙古族藏族自治州,海北藏族自治州,西宁市,想到青海茫崖石棉矿开个正明这单位还在啊。
矿床类型及资源分布
一、矿床类型
目前工业开发的石棉矿床,95%以上为超基性岩型和镁质碳酸盐型的纤维蛇纹石石棉矿床,多数矿床储存于山腰和山顶,少数储存于当地侵蚀基准面以下,走向长,一般为0.3~6km,倾斜宽一般为0.2~1.5km,矿体延深约100~500m,矿体厚度一般为薄—中厚—厚矿体。
(一)蛇纹石石棉矿床成因类型
1.镁质超基性岩蚀变类
(1)大气降水热液蚀变型
控制围岩为前震旦纪的地幔岩部分熔融残余体,大气降水热液在扭性及压扭性裂隙中伴随构造扭动方向结晶生长石棉纤维。棉脉为纵纤维网状组合,盛产长纤维,品位低。矿床规模可达大型。典型矿床如四川石棉、陕西大安和略阳石棉矿。
(2)混合岩化热液蚀变型
控矿围岩为早元古代胶东群中绿岩带之橄榄质岩。由混合岩化热液成矿。棉脉为横纤维平行脉组合,纤维短,品位高。矿床规模多为小型。典型矿床有山东日照石棉矿。
(3)地下水混合热液蚀变型
控矿围岩为蛇绿岩套中超镁铁质岩石,地下水混合热液在张扭性裂隙中充填成矿。棉脉为横纤维网状及单独脉为主,另有平行脉、环状脉,纤维中长,品位高。矿床规模可达大型。典型矿床有青海茫崖石棉矿。
(4)岩浆期后热液蚀变型
控矿围岩为蛇绿岩套中的超镁铁质岩石,超基性岩期后气液充填各种破裂带,生成细小棉脉,棉脉为横纤维不规则网状、枝状及帚状为主,另有平行脉,眼球状及环状,纤维短,品位高。矿床规模可达中型。典型矿床是青海祁连小八宝石棉。
2.镁质碳酸盐岩蚀变类
(1)岩浆期后热液蚀变型
控矿围岩为震旦系厚层及条带状白云质石灰岩,晚侏罗世辉绿岩沿白云质石灰岩顺层侵入,岩浆期后热液沿层间裂隙活动,交代围岩生成石棉脉。棉脉为横纤维平行脉组合,纤维中长,品位较高。矿床规模可达中型。典型矿床有辽宁金州、朝阳等石棉矿。
(2)接触交代镁矽卡岩热液蚀变型
控矿围岩为震旦系含燧石条带白云岩,燕山期花岗岩与白云岩接触部位生成镁矽卡岩,在矽卡岩阶段提供热液沿层间裂隙充填交代生成石棉。棉脉为横纤维平行脉组合,少数环状脉,纤维中长,品位较高。矿床规模可达中型。典型矿床有河北涞源,四川南江石棉矿。
(3)混合岩化蚀变型
控矿围岩为前震旦系白云质大理岩,为混合岩化残余体,混合岩化热液沿层间裂隙及构造破碎带活动,热液中富含Mg,Fe,SiO2,OH-,交代岩层形成蛇纹岩,在裂隙中形成石棉。棉脉为横纤维平行脉组合,亦有网状及分枝状,纤维中长,品位较高。矿床规模多为小型。典型矿床有吉林集安,山西吕梁,内蒙古武川及察哈尔右翼中旗。
蛇纹石石棉矿床实例见表12-8。
表12-8 蛇纹石石棉矿床实例
二、资源分布
世界上开采利用的石棉主要是温石棉,其产量约占世界石棉产量的95%左右,其次是铁石棉和青石棉。
温石棉主要产于哈萨克斯坦(如乌拉尔的巴热诺夫矿床、西哈萨克的德兹杜格拉地区),俄罗斯贝加尔湖以西、图瓦省的阿克道夫拉克矿床,加拿大(如魁北克东镇区的潘奈尼顿岩脉矿床、塞福尔德矿床、黑湖矿床和石棉城矿床),津巴布韦(如哈维络克矿床、斯威士兰和德兰士瓦)。青石棉和铁石棉主要产在南非、澳大利亚、玻利维亚。其他角闪石石棉产于南斯拉夫、保加利亚、巴西、印度和日本。
中国有18个省、直辖市、自治区有石棉产出,共有矿点600多处。中国石棉储量主要集中分布在西北和西南地区,其中以四川、青海、陕西为主,三省石棉储量占总储量的94.14%,其中西北地区占62%,东北、华北地区石棉储量不大,中南、华南地区矿点很少。中国石棉矿床类型齐全,以蛇纹石石棉矿床为主,角闪石石棉矿床较少。在蛇纹石石棉矿床中,镁质超基性岩蚀变类石棉矿床主要分布在四川、青海、陕西、新疆、甘肃等地,矿床规模大,四川石棉矿和四川新康石棉矿,青海茫崖石棉矿,陕西大安等是中国石棉的主要产区。镁质碳酸盐岩蚀变类石棉矿床主要分布在辽宁、河北、山西、内蒙古等地,主要有辽宁金州和朝阳石棉矿,河北涞源石棉矿,山西方山石棉矿等。角闪石石棉矿床中具有较大工业意义的是蓝石棉矿床,主要分布在豫鄂陕地区、川滇地区和冀豫地区,透闪石石棉矿床以产于四川西部的矿床规模较大。
我国石棉矿产资源分布见图12-5。
图12-5 中国石棉资源分布图
石棉矿床地质
一、成矿地质条件
中国温石棉矿床主要以富镁超基性岩型为主,储量占总储量99.6%,富镁碳酸盐岩型仅占总储量0.36%,水镁石石棉与纤蛇纹石石棉共生不单独计算储量,估计约占总量1%。中国石棉矿床品位较高,一般超基性岩型比碳酸盐岩型所产石棉的品位富。
温石棉通常为单一矿产,极少数矿山与水镁石石棉共生形成水镁石-纤蛇纹石石棉矿床,如四川石棉矿、陕西大安矿。除此之外,共、伴生矿产有:滑石、菱镁矿、海泡石、硅灰石、透闪石蛇纹岩、大理岩、白云岩、钠长岩及宝(玉)石、铬铁矿等以及铂、钯、镍等金属元素,中国石棉矿山中的共伴生的矿产多未形成规模,地质勘查中对其综合评价工作也不够,尚达不到综合利用的程度。
中国超基性岩型石棉矿床的成矿时代,主要集中于前寒武纪和海西期,加里东及燕山期次之。前寒武纪矿床以产在古火山岛弧前缘为最重要,主要分布在四川、陕西。加里东期形成的矿床主要分布在祁连山区等。海西期的矿床分布较广,主要在阿尔金山、西昆仑山、南北天山等。燕山期矿床目前仅见于云南境内,由于成矿时代较新,受后期构造破坏影响较小,因此矿床完整性和连续性较好。中国超基性岩型石棉矿床的分布具有明显的带状特征,同一成矿期的矿床在空间上集中分布,一个成矿带只属一个成矿期。
中国碳酸盐岩型矿床的分布,在时间和空间上都有密切联系,空间上主要分布在华北准地台和扬子准地台边缘或内部。从时间上,这些地台都是前寒武纪的古老基底。华北准地台中的此类矿床,围岩属隐生宙,主要为下震旦统和太古宇;扬子准地台内的矿床,围岩主要为前寒武纪、晚震旦世的岩层,即显生宙时代,本类矿床的围岩,不论哪一个时代,都与海西期和燕山期的酸性岩和基性岩有关,只有变质成因矿床与太古宙酸性岩有关。
二、矿床主要类型及地质特征
中国温石棉矿床的工业类型可以分为富镁超基性岩型的温石棉矿床(包括水镁石-温石棉矿床)和富镁碳酸盐岩型石棉矿床两类。富镁超基性岩型(简称超基性岩型)温石棉矿床一般规模大,数量多,品位相对较富,纤维质量好,矿床多呈带状分布等特点,成矿母岩为富镁质和镁铁质超基性岩,镁铁比一般大于10,多为斜方橄榄岩、橄榄岩等;富镁碳酸盐岩型(简称碳酸岩型或称白云岩型)温石棉矿床的围岩多为白云岩、白云质灰岩等,此类矿床规模小,品位较贫,由于主要分布在华北、东北交通便利经济发达地区,其棉质好,因此在中国肯定了该类矿床的工业利用价值。
关于温石棉的成因分类,目前在中国还处于探讨阶段,尚未完全形成统一的成熟分类方案,比较趋向性的意见是将温石棉的成因类型分为两大类7个亚类(表17-6)。
表17-6 中国温石棉矿床成因分类
续表
.1 超基性岩型石棉矿床
中国超基性岩型石棉矿床的构造环境属于蛇绿岩套的下部,产于板块俯冲带或地缝合带或深断裂附近的超基性岩中,岩石组合通常为斜辉橄榄岩和纯橄岩。
控矿因素:
(1)构造因素
板块俯冲带或逆冲带控制着蛇绿岩套的分布,规模较大的一、二级构造控制着超基性岩体的分布、规模、产状和形态,但含棉超基性岩体并不产于深断裂中,而是与深断裂有一定的距离。次级构造,如断层、破碎带、节理裂隙,是石棉成矿溶液的通道、矿化和富集的空间,控制着棉脉的形态,构造裂隙愈发育,成棉愈富,但片理化不利于成棉。
(2)岩石因素
超基性岩型石棉矿床产于富镁质和镁铁质超基性岩中,其中以斜辉橄榄岩对成棉最为有利。超基性岩是超基性岩型石棉矿床的成矿基础。
(3)岩浆活动因素
早期超基性岩浆活动带来的热液有利于母岩的蛇纹石化,晚期中—基性、中—酸性岩浆活动带来的潜水、碳酸水等热液使母岩的蛇纹石化和石棉矿化进行得更加充分和强烈。
(4)蚀变作用
超基性岩型石棉矿床的蚀变,主要是蛇纹石化,它是超基性岩成棉的重要条件之一。蛇纹石化受岩浆活动的制约,岩浆活动有多期性,蛇纹石化也是多期的。
(5)棉脉赋存空间。节理裂隙发育程度,是石棉矿化和富集要素之一,裂隙面的力学性质决定石棉纤维的生长方向张性裂隙使石棉纤维生长方向与裂隙长轴方向垂直,生成的石棉纤维较悬压扭性裂隙使石棉纤维生长方向与裂隙长轴方向斜交或平行,生成的石棉纤维较长。
矿床实例1:青海茫崖石棉矿
该矿是中国目前规模最大的石棉矿床,区内自东向西分布有4个含棉超基性岩体,出露全长14km,东端倾没4.5km(图17-1、图17-2)。
图17-1 青海茫崖镇石棉矿地质图
(据杨开春等,1984a)
1—黄土及砾石层;2—砂砾岩、炭质泥岩及煤层;3—变质砂岩及石英岩;4—钙质片岩,大理岩及凝灰质千枚岩,5—片岩及大理岩;6—长英质岩;7—花岗岩;8—辉长岩;9—含棉超基性岩体;10—断层
茫崖矿区位于东昆仑褶皱系祁曼塔格地槽褶皱带的阿特滩复背斜北翼,北为阿尔金山大断裂,南与柴达木坳陷毗邻。区内元古宇、古生界从沉积建造到构造形态颇具地槽型特征:有大量的火山碎屑沉积、紧密的线性褶曲,密集发育的区域性走向断裂、广泛的岩浆侵入。中生代的沉积也明显地受基底构造的影响,表现出地堑式的带状沉积特征。
矿区出露的地层有泥盆系,侏罗系,古近、新近系和第四系。其中泥盆系为一套海底喷发的基性火山碎屑岩-玄武质凝灰岩,夹少量正常沉积的岩石。
矿区处于阿克堤复背斜北翼,由于断裂构造的破坏和岩浆侵入,致使其翼部的泥盆系支离破碎。断裂以北东东—南西西或近东西向的压扭性走向逆断层为主,它不仅控制超基性岩体,而且对成棉也有控制作用。北西—南东向次一级平移断层常使含棉岩体成雁行状排列。
图17-2 青海茫崖石棉矿区20—20′勘探线剖面图
(据杨开春等,198 b4)
1—黄土及砾石层;2—片岩及大理岩;3—含棉超基性岩体;4—石棉矿体;5—钻孔及编号
矿区广泛出露海西期岩浆岩,受区域构造方向控制,有花岗斑岩、花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩、基性岩,规模不大,多呈岩株、岩脉、岩床侵入于下、中泥盆统地层并互相穿插;超基性岩主要是辉橄岩、橄榄岩,是构造侵位的产物。也是含棉超基性岩体的原岩。镁铁比为14。岩体几乎完全蛇纹石化,呈不规则带状分布,其中Ⅰ、Ⅱ号矿体深部是相连的。岩体受区域北东东和南东两断裂组控制。岩体特征见表17-7。
表17-7 青海茫崖石棉矿含棉超基性岩岩体特征
(据中国建筑材料工业地勘中心陕西地质总队,1999a)
岩体原岩是以辉橄岩、橄榄岩为主的富镁质超基性岩,镁铁比MgO/FeO =14。岩体已几乎完全蛇纹石化。主要的造岩矿物有蛇纹石、绢石、辉石、橄榄石、磁铁矿,少量的菱镁矿、滑石等。岩体的顶底板与围岩均以断层接触。沿倾向可分为两边缘的橄榄岩夹辉橄岩析离体带和中间的纯橄岩、辉橄岩带,各带之间呈过渡关系。整个岩体矿化比较普遍,含棉系数平均为60%左右,但矿化不均匀,富棉带中局部含棉率高达22.46%;中间带矿化比边缘带强;两组断裂交会处,滑石菱镁片岩比较发育,矿化较好。
岩体矿化受岩性、构造和蚀变作用的控制。矿体平均厚度为26m 左右,最大78.4m,最薄仅几米。矿体沿走向和倾向都不稳定。
由于区域构造运动,岩浆活动具有多期性,超基性岩形成之后,经历了多次叠加的自变质和蚀变作用,岩体先是蛇纹石化,其后是滑石化、碳酸盐化。岩体的蛇纹石化,几乎是完全的。
矿区的温石棉以网状脉为主,其次是细脉、涂敷状脉。网状脉纤维长度一般为0.5~12mm。多为3~7mm。棉脉长度大于0.5mm,其品位为5%~8%,最高可达20%以上;细脉状棉脉呈单式密集分布,纤维长度为1~1.5mm。棉脉长度小于0.1m,一般品位为6%~12%。在涂敷状棉脉中,纤维涂敷矿石叶理面上,以斜纤维产出,纤维短,品位低。
茫崖所产石棉纤维,结晶度好,成分接近理论值,物理化学性能接近或优于正常值。矿床规模巨大,储量丰富,品位较富,是我国主要石棉矿产地。青海茫崖石棉矿床中矿体各级棉所占比例见表17-8。
表17-8 青海茫崖石棉矿床中各级棉所占比例
(据中国建筑材料工业地勘中心陕西地质总队,1999b)
青海茫崖石棉矿的化学成分如表17-9所示,主要成分SiO2,MgO,H2O+含量接近理论值。
表17-9 青海茫崖石棉矿床石棉的化学成分
(据朱训,1999)
矿床实例2:四川石棉县石棉矿
该矿床属水镁石-蛇纹石石棉矿床。矿床含棉超基性岩体沿东西向断裂侵入,由于后期受南北向构造的改造作用,因此不但使超基性岩体完全蛇纹石化,而且还改变了蛇纹岩体的形态。含棉岩体由致密块状蛇纹岩和残斑晶蛇纹岩组成,前者的原岩为纯橄岩,后者原岩为辉榄岩。含棉蛇纹岩体呈北东向延伸,长7.5km。由于被南垭河断层切割,因此成为相距8km的南、北两个岩体。北矿体称为四川石棉矿(简称川矿),岩体长5km,宽0.3~1.5km,岩体形态呈帚状,由一系列压扭性断层所组成,构造裂隙特别发育,形成富水的网络系统,为水镁石的形成创造了有利环境,最终形成水镁石-纤蛇纹石石棉矿床。南矿体称为新康石棉矿(简称康矿),岩体长2.5km,宽0.2~0.8km,岩体形态呈纺锤状,是在挤压作用特别强的条件下形成的。尤其是两端挤压作用更强烈,其结果不但裂隙发育受到限制,裂隙网络不发育,而且以压性裂隙为主,不利于地下水活动,富水条件差,不利于水镁石形成,所以形成纤蛇纹石石棉矿床。两矿均以产纵纤维棉为主。
四川石棉矿矿区位于康滇台背斜之西翼,矿床产于早震旦世超基性岩体中。超基性岩的成矿母岩为纯橄榄岩、橄榄岩、含辉橄榄岩。呈北东向分布,共有5个矿体,在平面上呈帚状构造,在垂直空间呈“S”、反“S”形构造,即岩体下部为东西走向,上部逆时针扭转后走向转为北东60°,显然岩体在蛇纹石化时还伴有一个受扭力作用的塑性变形过程,由于棉脉多产在扭性裂隙中,因此以纵棉为主。
四川石棉矿的蛇纹石化有两期,形成不同石棉成因类型,早期蛇纹石化形成的纤蛇纹石石棉,棉脉以横纤维石棉为主。第二次蛇纹石化所形成的石棉,属于水镁石-纤蛇纹石石棉,以纵纤维石棉为主。也是矿区主要的工业用棉,纵纤维石棉切割横纤维石棉现象普遍。横纤维石棉中不含水镁石、方解石。纵纤维石棉中富含水镁石,也有方解石。在同一条棉脉中,这两种不同成因类型的石棉相伴生长。第一期形成横纤维石棉与矿体附近的碱性花岗岩有关,这类棉一般分布在蛇纹岩体的边缘靠近花岗岩接触带之处。而第二期所形成的水镁石-纤蛇纹石石棉受帚状构造变形,即一系列与岩体走向相一致的压扭性裂隙与之伴生的深部碳酸水作用所控制,第二期矿化作用是在高温高压富水条件下进行的。在四川石棉矿,含水镁石较普遍,在现开采区分析的72个地质棉样中含水镁石有45个,占62.5%。在平面上分布,集中于矿区东北端中部,个别点含量高达81%。据统计,含水镁石样品中有64.4%的样品水镁石含量不超过20%;有26.7%样品含量在21%~40%,只有8.9%的样品含量大于40%。一般长棉中含水镁石较多,也普遍。其含量一般在20%~30%,个别棉含量高达75%。石棉中因含水镁石,抗张强度中等,并随水镁石增多而强度下降;含磁铁矿增多,电绝缘性较差;含有方解石、白云石时使纤维变粗、硬、脆;随碳酸盐含量的增多,酸蚀量随之增大。四川石棉矿中所有共、伴生矿物,对纤蛇纹石石棉而言,都是有害杂质。
2.碳酸盐岩型石棉矿床
中国碳酸盐岩型石棉矿床均为中小型规模,其储量总和仅占全国石棉矿产总储量的3%,但主要分布在经济基础相对较好,工业相对较发达,交通较方便的东北、华北地区,仍有一定的工业利用价值,况且此类石棉矿床品位、厚度均较稳定,棉质较好,适于地方开采。此类矿床主要有辽宁金州石棉矿、河北涞源石棉矿、山西方山石棉矿、吉林集安石棉矿、辽宁朝阳石棉矿、内蒙古土默特左旗石棉矿、四川彭县石棉矿、云南武定石棉矿等。
中国碳酸盐岩型石棉矿床均产于古老地块内部或地块边缘的富镁质的碳酸盐岩地层中,受层间裂隙的控制,往往成为层控矿床。这些地层的时代,几乎都是寒武纪以前的。与此类石棉矿床有关的地块,一是以前寒武系及古元古界为基底的扬子地块;二是以震旦系—古元古界、太古宇为基底的塔里木-中朝地块。
中国碳酸盐岩型石棉矿床的形成,是由于华力西期或燕山期的酸性、基性岩浆(富含SiO2)侵入于富镁质的碳酸盐岩地层中,发生热液接触蚀变而成,地层中的白云质灰岩、白云岩、大理岩等发生强烈的蛇纹石化;或与超变质作用、区域变质作用有关,基底地层多变质为片麻岩、大理岩、变粒岩、混合岩等。由于受长期的大地构造运动的影响,碳酸盐岩型石棉矿床的分布,同它所在的区域构造方向相同或相近,并且受后期断裂构造的影响,有时矿体被错断甚至错失。
矿床实例:河北涞源石棉矿
该矿床属中温热液交代充填白云岩型的横纤维温石棉矿床。位于燕山准地槽与山西地块接壤处,石棉矿床赋存于大理岩-蛇纹石化热液蚀变带中,呈脉状充填于蛇纹岩与白云岩交界面及其旁侧裂隙中(图17-3),石棉矿床的形成严格受岩性、构造及岩浆等因素的控制,形成一定规模的含矿带,每一含矿带由若干个或数十个矿体组成。全区有11个矿体群,有280个矿体,长数百米到1200m,厚1.26~7.8m,延深50~280m,倾角30°~60°。本区矿石为横纤蛇纹石石棉,多呈白色、褐色、棕色纤维状集合体。呈脉状穿插于脉石中,脉石矿物主要为白云石、方解石、各种蛇纹石。有少量透辉石、透闪石、滑石等。全区平均品位为2.24%,其中AA-Ⅲ级占2.87%,Ⅳ—Ⅵ级占60.67%,Ⅶ级占36.46%。
图17-3 河北涞源烟煤洞石棉矿床125号勘探线剖面图
(朱据训,1999)
1—薄层及条带状白云岩夹巨厚层状及硅质白云岩;2—薄层及条带状白云岩夹厚层状白云岩;3—微晶闪长岩;4—表内矿体;5—表外矿体;6—矿化带;7—推测及实测断层;8—钻孔及编号;9—坑道及编号
三、资源分布及成矿规律
中国温石棉矿床分布于15个省、市自治区,保有储量最多的是青海省,占全国石棉总储量的64%;其次是四川省,占总储量的18%,陕西省占总储量11.4%,新疆维吾尔自治区占总储量的3%,这四省区石棉合计的储量占全国总储量的96.4%;其他地区的石棉矿分布零散,储量少。
综上所述,中国石棉矿集中分布于西北、西南交通不便的边远高山地区,自然条件差,开发利用有一定难度。而东北、华北也有成矿条件,矿化点较多,积极开发地质工作,找到有应用价值的石棉矿床是有希望的。
中国大、中型温石棉矿床产地分布见图17-4。
超基性岩型石棉矿的主要成矿规律,根据形成地质特征、控矿因素,有如下规律:
超基性岩的形成,是石棉矿床形成的地质基础。岩体的大小,对矿床规模有一定的影响,矿床产在蛇绿岩套的超基性岩中是一个普遍的规律。
成矿具有专属性,矿床只赋存于一定时期的超基性岩中。矿床多产在倾伏很深、地质时代较古老的优地槽褶皱带中,该地区一般经历过较复杂的地质构造史,矿床赋存于俯冲带一侧的蛇绿岩套中。有利于成矿的母岩为富镁质超基性岩系列和镁铁质超基性岩系列。岩石的镁铁比大于7时有利于成矿。
矿床形成的过程具有多期性、复杂性。蛇纹石化一般有两期:早期为自变质阶段,岩体蚀变普遍;晚期蛇纹石化是在早期蚀变的基础上进行的,一般有交代作用和重结晶作用。
矿体形成过程和机制相同,棉脉类型因控矿裂隙性质不同而不同。棉脉的富集与次级构造裂隙发育程度有关,网状棉脉的品位尤富。前寒武纪和海西期是最重要的成矿时代;燕山期成矿时代虽新,也有中型矿床。矿体形态简单,多为似层状、透镜状和脉状。
图17-4 中国温石棉矿分布图
碳酸盐岩型石棉矿床的成矿规律根据成矿地质特征和控矿因素有如下几点:矿床赋存于地质年代古老的具条带状、透镜状构造的薄—中厚层的富含镁质的白云质岩、白云岩、大理岩等碳酸盐岩地层中;海西期、燕山期酸性岩浆和基性岩浆是成矿的热液来源;该类矿床受层间裂隙控制明显,矿体形态、产状与围岩一致;与酸性侵入岩有关的矿床,其侵入体与矿床的距离从200~1000m 不等(最远不超过10km);而与基性侵入岩有关的矿床,则在空间上同侵入体密切相关,其距离仅1m 至数十米;矿化富集主要在次级构造中,如层间裂隙、节理裂隙、向斜轴部、背斜核部等;蛇纹石化较强地段,一般有利于石棉矿化;但个别地区蛇纹石化十分强烈,而石棉矿化并不发育;单式或复式棉脉组,石棉纤维一般较长(大于8mm),平行细脉或隔板发育的棉脉则纤维较短。
茫崖石棉矿
矿山创建于1958年,系国家大型石棉采选联合企业,在资源储量、产品产量、产品质量、选矿技术、检验技术、包装、产品出口等方面均处于先进水平。现拥有固定资产3.2亿元,年产能力10×104t。
地质勘探表明,茫崖矿区发育有全国最大的含石棉超基性岩体群,其东西向延伸长达14km以上。茫崖石棉矿位于该岩体群的东端,资源上得天独厚;矿体规模大,矿石品位高,石棉纤维属水泥制品级,物化性能好。累计探明资源储量超过2100×104t。
石棉矿的产品质量和包装完全达到国际先进水平。“中国茫棉”以其优良的质量和独特的性能在国内外享有盛誉。在国内市场上产品份额约占30%,产品出口日本、伊朗、泰国、韩国、阿尔巴尼亚、古巴、印度及印度尼西亚等十几个国家。
2001年茫崖石棉矿由中央直属企业下放青海省管理。在省委、省政府及各级领导部门的关怀下,新领导班子调整了经营思路,分流1200多人,工作成绩显著,企业正处于蒸蒸日上之势头。现企业在把主业做精、做强的同时,积极进行产业结构调整,稳步推进各项改革措施的实施。2003年与新疆若羌石棉矿签订了长达20年的租赁经营合同;2004年12月企业出资1200万元独资经营青海祁连纤维材料有限责任公司成功注册,“祁纤”正式成为茫崖石棉矿的全资子公司。
地址:青海省海西洲茫崖行委茫崖镇 邮编:816400
电话:0977-8258021 网址:
邮箱:qhcma@qhcma.com.cn 联系人:李小山