露天礦山實習專題報告

廣東茂名高嶺土礦一.高嶺土礦業(yè)簡史中國是世界上最早發(fā)現和利用高嶺土制瓷的國家。早在殷商時代,在安陽出圖1中國高嶺土礦分布圖土的印紋白陶就是由高嶺土燒制的,到了元代,景德鎮(zhèn)地區(qū)開始在坯料中摻入一定量的高嶺土,用高嶺石、瓷石二元配方燒制瓷器,使瓷器質量有很大改善,創(chuàng)造出“白如玉、明如鏡、薄如紙、聲如罄”的精美瓷器,使景瓷馳名中外。雖然中國的高嶺土開發(fā)利用歷史悠久,但礦山地質工作在中華人民共和國成立前僅限于地質調查,如候德封(1931)對河北彭城鎮(zhèn)粘土的調查,郁國城(1940)、李悅(1941)對四川敘永粘土的調查等。高嶺土礦的地質工作得以發(fā)展是中華人民共和國成立以后,尤其是70年代后,地質勘探工作發(fā)展迅速,到1980年止,全國保有高嶺土礦產地達160處,其中詳查勘探礦區(qū)近80處。保有礦石儲量8億t。到1996年止,保有礦產地208處,保有礦石儲量為14.32億t。有關地質研究工作也隨著整個地質工作的開展而日益深入。出版了有關高嶺土礦物學、礦床學的專著。二．礦床地質條件廣東茂名高嶺土礦位于茂名市北郊金塘、山閣、羊角一帶。高嶺土產于第三紀盆地內。盆地總體為不對稱向斜構造,走向北西,盆地下部為下第三系油柑窩組,為一套砂礫巖、砂巖和油頁巖沉積,夾褐煤和泥質薄層。厚度為26-116m。其上部為第三系中新統(tǒng)黃牛嶺組,為一套砂礫巖、砂巖、砂質粘土夾泥巖沉積。其下部是主要的高嶺土含礦層。黃牛嶺組厚75-157m。再上為中新統(tǒng)老虎嶺組,是一套砂礫巖、泥巖和粘土沉積,其下部含高嶺土礦層。這組總厚為450m。圖2高嶺土礦床地質圖高嶺土礦層呈層狀、似層狀產出。出露面積約30km2,含礦層巖性均勻,為含礫長石石英砂巖,長石大部分已轉變?yōu)楦邘X石。礦石結構松散、經過淘洗,高嶺石很易富集。茂名高嶺土礦物以石英和高嶺石為主,僅含少量伊利石,不含埃洛石和蒙脫石。原礦中高嶺石含量較低,占20%~40%,石英含量約占50%~80%。經過精選,得到小于2μm精土后,石英含量可降至1%以下。淘出精礦中鐵、鈦含量小于1%,有機質含量一般為0.02%~0.03%。茂名高嶺土原礦化學成分見表4.22.15。表4.22.15廣東茂名高嶺土原礦化學成分精礦經化學漂白處理,白度可達83%~88%。高嶺石粒度細小,自然解理好,疊片狀和書冊狀集合體少見。在-320目的粗精礦中小于2μm粒級片狀高嶺土含量可達54%~55%。茂名高嶺土礦床的成礦物質來源是盆地周圍的片麻巖、混合巖、花崗巖及酸性火山巖。它們在第三紀濕熱氣候條件下,遭受強烈風化。石英、微斜長石、白云母以及花崗質巖屑的風化和半風化物質,經河流的短距離搬運,在盆地中沉積下來。這種以長石、石英為主要成分的砂礫層,透水性良好,砂礫層中常夾有煤線和含黃鐵礦。砂礫層之上下皆有油頁巖、褐煤層。綜合來看,是一個富含有機質的酸性還原沉積環(huán)境,有機酸有利于鐵質的淋濾。這些成礦作用的疊加,就形成粒度細、純度高,含鐵低的片狀高嶺石的巨大、優(yōu)質涂布級高嶺土礦床。三．開拓運輸我國高嶺土礦露天開采的開拓運輸用得較多的有3種:一為鐵路窄軌開拓,用7t,或10t,或14t電機車牽引1m3礦車。原蘇州中國高嶺土公司所屬陽東、陽西的露天開采都曾用過。圖3高嶺土露天礦場二是公路開拓汽車運輸,如福建龍巖高嶺土礦,是風化殘積型高嶺土礦砂性高嶺土,但由于水資源不豐富,因此仍用一般露天開采方法公路開拓,用17t自卸汽車將礦石由回采工作面運至選礦廠。又如廣東潮州飛天燕瓷土礦也是用公路開拓汽車運輸。三是配合水槍開采用砂泵進行水力輸送,將礦漿從設于礦塊中的集漿池用砂泵輸送至精選廠,廣東茂名高嶺土公司便是用的此法。四．開采工藝我國高嶺土礦露天開采，礦山規(guī)模小的多用手鎬或風鎬挖掘,工作面運輸用窄軌鐵路,由于礦車車幫矮,可用人工裝車,剝離仍用鑿巖爆破進行,原蘇州中國高嶺土公司所屬陽東、陽西礦區(qū)的淺部開采都曾用過。大型礦山礦石直接用挖掘圖4高嶺土礦選場機挖掘,例如福建龍巖礦用WK-2型挖掘機,湛江山岱礦用WY-32型電動液壓挖掘機。挖后裝入自卸汽車送至選礦廠,例如福建龍巖礦用17t的自卸汽車,湛江山岱礦用10t自卸汽車。硬性巖石剝離用鑿巖爆破法,例如福建龍巖礦用CLQ-80A型履帶式潛孔鑿巖機鑿巖,硝銨炸藥爆破,然后用挖掘機裝上自卸汽車外運至排土場。表土層的剝離,有用挖掘機反鏟挖掘及裝車也有用推土機先集堆,再用挖掘機裝車的。砂質高嶺土可利用礦石松軟含砂率高遇水易崩解的特點采用水采水運,廣東茂名高嶺土公司和廣東茂名南方高嶺土公司,鑒于當地無冰凍期,水資源又豐富,都采用水采水送。礦石經水槍沖采,礦漿通過沖礦溝至集漿池。集漿池布置在礦塊中部,一個礦塊一個。礦漿輸送用碴漿泵通過直徑為250mm塑料管輸送至粗選廠。水槍技術性能見表4.22.21。高嶺土礦的水采水運在英國用的也較多,它的主要優(yōu)點是:開采工藝簡單,設備簡單,勞動生產率高,將選礦廠的制漿工序提前進行,采選一體化。其上部覆蓋物的剝離是采用干剝干運。表4.22.21水槍技術性能表水力開采的一般方法：水力開采主要是沖采,有時要進行殘礦回收,在有些砂土中需預先松動和清理廢石。沖采水槍的進水管直徑為150～200mm，噴嘴直徑常用38～65mm，壓頭為50～150m;耗水量為采砂量的1.7～14倍,在高山缺水地區(qū),控制在3倍以下。水槍距工作面的最小距離,通常與\o"階段"階段高度值相近。水槍移動步距為4～6m,砂泵移動步距為50～200m；或先將礦漿池前移,當砂泵吸入管加長至50～90m后，再移動砂泵。

水力開采一般不適用于嚴寒地區(qū)。在氣溫低于5℃的地區(qū)，應有防寒措施，如對水泵、砂泵和水管等進行防凍；在水管較低點設放水閘門，工作停止時注意放水；設置備用水管；采用高階段時,采取減少水量的措施,將水壓提高50～60％；采場底板坡度比夏季加大25～30％等。

沖采法

有逆向、側向、順向及聯(lián)合沖采法，以逆向沖采法應用較多。該法系將水槍對準工作面,用射流在臺階底部掏槽，使砂土坍陷,與水混合成礦漿，逆向流往礦漿池和沖礦溝，可充分利用射流沖擊力，減少耗水量。由于部分殘礦不能回收，采場底板有裂隙或溶洞時，又有部分礦石沉積，礦石損失率一般為5～10％。沖采時表土和夾層混入,使出礦品位降低；但同時有部分廢石被篩出，又可使出礦品位相對提高，一般實際\o"貧化率"貧化率為5～10％。砂礦的預松動

可提高水槍效率，降低水電消耗和采礦成本。松動方法有爆破法和水壓法。前者使用較多，經濟效果良好，在高山缺水地區(qū)更為顯著，每噸砂礦的耗水量可降至1.7t。后者適用于具有滲透性的砂礦，在距階段坡頂線2～3m處插入一排鋼管，插深約2m,管距約3m，壓入高壓水。經數小時可使土巖塌落，采一噸砂礦耗水0.5～0.7t。此法與底部掏槽相結合,效果良好。

圖5逆向沖采法殘礦回收

有的殘礦是由于工作面底板坡度而形成，有的則為殘留于喀斯特溶洞中的砂礦。前者一般先用爆破法松動殘礦，然后用水槍逆向沖采，再調整噴嘴直徑，用順向沖采法清掃底板殘礦，并用小型移動砂泵揚送礦漿至主砂泵的礦漿池內或沖礦溝中;不能沖走的廢石,可用人工或機械清理。后者可用膠管小水槍沖采，配合小型移動砂泵；如溶洞狹小，可用水力射流提升器回收。供水

水力開采需大量用水，供水方法有自流、機械加壓和聯(lián)合法。為節(jié)約用水，采場用水主要取自選廠尾礦池（或水力排土場）。將用過的水澄清回收，循環(huán)使用，水源來水作為生產過程耗損水量的補充，僅占總用水量15％左右。旱季耗損多，占20～25％，雨季只占5～10％。加壓泵站的位置定在礦區(qū)中央的高地為宜,以便充分利用靜水壓頭和縮短管道長度，減少壓頭損失。泵站貯水池的容積，應能貯備4～5小時的用水量。五．高嶺土礦的用途高嶺土礦的傳統(tǒng)用途是制作陶瓷，近現代還將高嶺土用于造紙、橡膠、化工、涂料、醫(yī)藥和國防等幾十個行業(yè)。有報道稱，日本將高嶺土用于代替鋼鐵制造切削刀具、車床鉆頭和內燃機外殼等方面的應用。特別是最近幾年，現代科學技術飛速發(fā)展，使得高嶺土的應用領域更加廣泛，一些高新技術領域開始大量運用高嶺土作為新材料，甚至原子反應堆、航天飛機和宇宙飛船的耐高溫瓷器部件，也用高嶺土制成。目前，全球高嶺土總產量約為4000萬噸(該數據屬于簡單圖6高嶺土礦用途之一的國與國產量的相加，其中沒有統(tǒng)計原礦的貿易量，包含較多的重復計算)，其中精制土約為2350萬噸。造紙工業(yè)是精制高嶺土最大的消費部門，約占高嶺土總消費量的60%。據加拿大Temanex咨詢公司提供的數據，2000年全球紙和紙板總產量約為31900萬噸，全球造紙涂料用高嶺土總用量為約1360萬噸。對于一般文化紙，填料量占紙重量的10-20%。對于涂布紙和紙板(主要包括輕量涂布紙、銅版紙和涂布紙板)，除了需要填料外，還需要顏料，填、顏料用的高嶺土所占比重為紙重的20-35%。高嶺土應用于造紙，能夠給予紙張良好的覆蓋性能和良好的涂布光澤性能，還能增加