浅谈石灰石资源的研究现状及发展前景摘要:石灰石是一种资源丰富、分布广泛的宝贵矿产资源。

作为重要的建筑材料有着悠久的开采历史,在现代工业中,石灰石是制造水泥、石灰、电石的主要原料,是冶金工业中不可缺少的熔剂灰岩,优质石灰石经超细粉磨后,广泛应用于造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造中。

关键词:石灰石开发利用发展前景1 概述石灰石是沉积源形成的一种岩石,主要成分是碳酸钙、钙镁碳酸盐或者碳酸钙和碳酸镁的混合物,通常呈层状产出,量多面广。

我国是世界上石灰石矿资源丰富的国家之一。

除上海、香港、澳门外,在各省、直辖市、自治区均有分布。

据原国家建材局地质中心统计,全国石灰岩分布面积达43.8万km2(未包括西藏和台湾),约占国土面积的1/20,其中能供做水泥原料的石灰岩资源量约占总资源量的1/4～1/3。

近年来,由于水泥需求量不断增加石灰石矿消耗巨大,所以本文主要介绍了石灰石矿产资源的研究现状和发展前景。

1.1 水泥矿山的市场需求情况目前,我国国民经济飞速发展,2001年全国水泥实际产量为6.2亿吨,2002年为7.41亿吨,2003年达8.63亿吨,2004年9.43亿吨,2005年10.64亿吨,比上年年增长9.40％;2006年12.35亿吨,其中2006年产量在1000万吨以上的水泥集团9家,产量在300万吨以上的水泥集团43家,产量在120～300万吨的中型企业集团88家,年产量在20万吨以上的大中型企业1267家;2007年13.50亿吨;2008年13.88亿吨,产量大省山东、浙江、广东和河北均在其中;2008年以来,新兴的大型水泥矿山向西南的重庆、西北的青海等省市扩展。

1.2 水泥产品价格及变化趋势石灰岩是一种分布广泛、储量大、多用途的廉价矿石,故其销售半径有限。

作为生产水泥的主要原料,矿石价格根据开采方式、开采规模的不同略有差别。

2003年以来,全国水泥出厂价格总体上涨,间有回落,2004至2006年32.5＃基本保持在280～330元/吨,42.5＃在320～350元/吨。

2007年全国水泥价格有较大幅度的上涨,比2006年的价格上涨约60元/吨。

2008年全国水泥价格在8月份以后大幅下滑,跌入谷底,只有西部地区的水泥价格依然维持在较高位置,大部分地区价格在220～300元/吨之间。

2009年随着国家扩大内需政策的实施及加大基础建设的投资,水泥价格稳中有升;从8月底开始,华东的上海、浙江、江苏南部等地水泥价格洼地率先上涨了10元;接着是江西,武汉市场的跟进,价格均上调10元左右;然后波及华北、华南地区,水泥价格在淡季即将结束之前已呈全面上涨之势。

2 石灰石矿山设计及开采技术中国水泥石灰岩年开采量很大,一般的水泥矿山年生产规模都在100万吨以上,有的高达800万吨。

大中型水泥厂70多家绝大多数自备矿山,相当于水泥厂的一个车间而不是独立经营的矿山企业,因此矿山开采规模往往取决于水泥厂的生产规模。

水泥石灰岩原料的质量要求严格,石灰岩二级品需与一级品搭配使用,对开采部门提出低品位矿石利用的要求,各水泥石灰岩矿山采用了许多措施,如大型预均化堆场、横向多台段开采、用计算机编制中长期配矿计划贫富兼采等扩大低品位矿石的应用。

2.1 矿山设计采用矿块模型软件系统目前很多水泥厂都非常重视矿山的生产勘探和分析,根据质量的好坏,分段、分块进行搭配开采和使用,但钻孔取样分析不能反映一个矿段的质量全貌。

近几年矿山设计采用矿块模型软件系统,基本上解决了这一问题。

据介绍,天津水泥工业设计院开发的第二代矿山设计软件,将CQMS系列软件用于矿山地质数据分析处理及开采设计,可实现在某水平分层平面图上进行矿石的开采搭配,在保证矿石的质量和稳定、充分合理地利用石灰石资源的前提下,确定最佳开采方案,从而创造出最佳的企业效益和社会效益。

虽然该软件系统在生产实践中还存在一些不足,如断层或溶洞难以全部准确模拟进入软件,但随着计算机软件技术的不断进步,这些问题将会迎刃而解。

2.2 矿山设备向大型化、智能化,易操作方向发展单台石灰石破碎机小时破碎能力达到1600吨,可满足日产10000吨熟料生产线对石灰石的需求;铲装设备正在实现由电铲向液压挖掘机过渡,国产液压挖掘机最大斗容量已达到4m3;大中型矿山无论采用哪种开拓运输方式,矿山工作面运输均采用灵活方便的汽车运输方式,目前国产自卸汽车的载重量已达到45吨;一些矿山爆破实现了机械自动装炸药取代了人工装药,既节约了炸药,又保护了地下水安全。

2.3 注重了石灰石资源的综合利用大部分水泥厂在资源综合利用上采用的措施主要是加强生产勘探,对钻孔岩粉取样分析,掌握采场各生产部位质量情况,对矿区分矿块进行评价,分出精品区、优良品区和贫化区,然后根据配料质量要求,制定出合理的采矿搭配计划。

尽可能使废石、低品位矿石在开采过程中搭配利用,最大限度地合理利用矿山资源,实现废石、废渣零排放的开采目标。

例如:蓟县石灰石矿山原来作为水泥灰岩的利用率只有50％,另外50％被加工成建筑石料。

天津是缺少石灰岩资源的地区,振兴水泥厂非常重视资源的综合利用,不惜重金对矿山进行技术改造。

经改造后,生产工艺和矿山开采密切配合,目前矿山资源的利用率已达到95％,而且常年生产优质低碱水泥。

镇江嘉新京阳水泥有限公司不仅目前矿山开采实现零排废,还对矿山排出的废石、废土进行再利用。

该公司制定了高品位石灰石及其进行搭配使用的计划,计划用10年时间将剥离的废弃物全部吃光。

海螺宁国水泥厂在矿山开采中采用梯段小平台法、大小孔径联合穿孔法、多角度穿孔法、边角料爆堆均化搭配等方法,达到减少边坡留量,减少边角矿二次爆破的劳动量,实现了零排废目标,此项措施每年创直接经济效益达百万元。

资源的综合利用,节约了资源,延长了矿山的开采年限,同时不需要征用排废场地,减少废料对周边环境的影响,保护了环境,防止了泥石流隐患,产生了很大的企业及社会效益。

2.4 注重矿山的环境保护及绿化复垦此项工作台湾投资企业、中外合资企业及大型企业集团走在了前面,海螺池州、江西亚东、镇江嘉新京阳、都江堰拉法基、阳春海螺、华润阳春、华润封开等水泥厂的共同特点是在资金投入、生产管理、采后植被绿化等方面都纳入工程建设计划并付诸实施。

如嘉新京阳水泥公司在环保、绿化方面采取了很多措施,采场配备了液压碎石机,用于大块二次破碎,避免了二次爆破给周围环境带来的噪音、粉尘及有毒有害气体的危害;矿山爆破采用机械自动装药取代了人工装药,杜绝了炸药撒落在炮孔周围,从而避免了对周围水体的污染;矿山配有专用洒水车;破碎系统有完备的收尘设备和喷水装置;在工业场地、采场最终边坡、运矿道路等各裸露地带填土进行绿化植被,并从台湾引进耐干旱、耐贫瘠的草籽广为播种,目前矿场种植的各种树木已累计成活7万棵,播种草籽、树籽约1000公斤。

阳春海螺、华润阳春、华润封开等所属的水泥矿山在矿山开采之前就已编制了土地复垦方案,并纳入了公司发展财政预算。

2.5 石灰石开采的工艺技术中国水泥石灰石矿石坚固性系数中等(f＝7～10),围岩通常是土层、页岩和其他碳酸盐岩。

开采工艺的主要环节:穿孔→爆破→二次破碎→铲装→运输。

工作面的推进方向按矿床的赋存条件和质量搭配要求有平行走向推进、垂直走向推进(又称横向开采)或斜向推进的。

3 石灰石的综合开发利用3.1 用于生产硅酸盐水泥一般石灰石经过破碎、磨矿后均能达到水泥原料的要求。

随着对外开放、国民经济建设的加快,水泥工业发展迅速,据估计国内未来20年左右仅水泥工业一项将需求石灰石290亿吨。

3.2 生产高档造纸用涂布级重质碳酸钙产品重质碳酸钙产品按粉碎细度的不同,工业上分为四种不同规格:单飞、双飞、三飞、四飞,分别用于各工业部门。

(1)单飞粉:用于生产无水氯化钙,是重铬酸钠生产的辅助原料。

玻璃及水泥生产的主要原料。

此外,也用于建筑材料和家禽饲料等。

(2)双飞粉:是生产无水氯化钙和玻璃等的原料、橡胶和油漆的白色填料,以及建筑材料等。

(3)三飞粉:用作塑料、涂料腻子、涂料、胶合板及油漆的填料。

(4)四飞粉:用作电线绝缘层之填料、橡胶模压制品以及沥青制油毡之填料。

3.3 用作塑料、涂料等生产工艺中的填料作该类产品原料的天然碳酸钙矿物,即石灰石要求含CaCO3(干基):优级品9810%,一等品9610%,二等品9410%,Fe2O3≤011%,Mn≤0102%,Cu≤01001%,白度90以上。

此外,一般平均粒径10μm～15μm的粉矿用作涂料填充料。

-10μm的用作塑料、橡胶、造纸的填料。

-5μm的经活化处理后作油墨填充料。

3.4 生产机械制造用的铸造型砂石灰石生产的铸砂粒度为28～75目,这种型砂具有比石英砂更优的性能,溃散性好,易于落砂清理,提高铸件表面质量,增加铸件表面光洁度,同时基本消除职工矽肺的危害。

据统计仅各大钢铁公司每年要外购铸造型砂几万吨,这对冶金行业的石灰石矿是一个潜在的市场。

3.5 生产脱硫吸收剂石灰石破碎到0～2mm,其中+2mm50%的粉状代替原石灰或消石灰,在吸收塔内与水混合搅拌成浆液,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气进行化学反应被脱除,最终反应产物为石膏。

脱硫后的烟气经加热升温后排入烟囱。

该工艺设备成熟,脱硫效率高,适用范围宽。

目前贵州铝厂石灰石矿已建成一条石灰石脱硫剂生产线,其效益十分看好。

3.6 石灰石经煅烧、碳化后可生产轻质碳酸钙产品轻质碳酸钙按平均粒径可分为5个粒度等级:微粒+5μm、微粉1μm～5μm、微细011μm～1μm、超细0102μm～011μm、超微细-0102μm。

目前纳米级轻钙工业化生产在广东、上海、浙江等地已相继问世。

按产品晶型可分为球形、纺锤形、立方形、链锁形、片形、菱形。

可用作橡胶、塑料、造纸、涂料和油墨、有机合成、冶金、玻璃和石棉等生产中。

还可用作工业废水的中种剂、胃与十二指肠溃疡病的制酸剂、酸中毒的解毒剂、含SO2废气中的SO2消除剂、乳牛饲料填加剂和油毛毡的防粘剂。

也可用作牙粉、牙膏及其它化妆品的原料。

3.7 用于生产活性石灰、钝化石灰石灰石煅烧生产活性石灰,并通过加工后可生产钝化石灰。

钝化石灰具有吸潮、喷吹性能好等优点。

这两种产品主要用作冶金行业中烧结矿的添加剂,炼钢用的造渣剂,铁水预处理时用的脱硫、脱磷剂,以及根据钢液初炼后的成分及成品规格要求,设计出的不同用途的精炼渣和根据钢种等调整的各种连铸保护渣等。

3.8 用生石灰配制石灰硫黄合剂、波尔多液等农药土壤中施用熟石灰可中和土壤的酸性、改善土壤的结构、供给植物所需的钙素。

4 石灰石发展所存在的问题及前景展望4.1 石灰石发展所存在的问题矿产资源的利用和开采虽然早有立法和相应政策要求,但由于水泥企业规模小、数量大,遍布县、乡、镇,资源的保护利用和地方经济发展出现矛盾时,均选择了维护地方经济的发展。