浙江省寒武系石灰?guī)r資源特征

汪隆武 何華軍 唐增才 胡文杰 汪發(fā)祥 孟祥隨

（1 浙江省地質(zhì)調(diào)查院，浙江 蕭山311203；2 常山縣國土資源局，浙江 常山324209）

1 概述

石灰?guī)r礦產(chǎn)資源與人類的生活緊密相關(guān)，當(dāng)前，石灰?guī)r礦產(chǎn)資源廣泛用于建材、化工、冶金、造紙、橡膠、塑料、醫(yī)藥、食品以及環(huán)保等領(lǐng)域，其中作水泥原料約占80%，生石灰約占5%，建筑石料10%，輕（重）鈣粉3%，其它用途2%。

浙江省為非金屬資源大省，開發(fā)利用石灰?guī)r歷史悠久，石灰?guī)r資源特點為：

按礦石成分分為高鈣低鎂型優(yōu)質(zhì)灰?guī)r和寒武系低鈣高鎂型灰?guī)r，查明的優(yōu)質(zhì)灰?guī)r資源量與寒武系灰?guī)r資源量之比為19 ∶1，預(yù)測的資源量之比為1 ∶5，資源配比矛盾。

2006 年全省全面淘汰立窯生產(chǎn)線，只批準(zhǔn)日產(chǎn)2500 噸以上水泥干法生產(chǎn)線的投產(chǎn)，使得石灰?guī)r資源量消耗以每年15%～20%速度遞增。超出原規(guī)劃2010 年前灰?guī)r消耗年遞增10%指標(biāo)，已有的灰?guī)r資源儲備量出現(xiàn)短缺。

全省生產(chǎn)消耗的石灰?guī)r中，有96%為高鈣低鎂優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r，局部地方出現(xiàn)負(fù)地形開采。而大量低鈣高鎂（寒武系）石灰?guī)r被閑置，80%的低鈣高鎂型（寒武系）灰?guī)r的利用，需摻用10%～50%優(yōu)質(zhì)灰?guī)r，在優(yōu)質(zhì)灰?guī)r消耗完時，寒武系灰?guī)r將失去資源屬性，優(yōu)化資源組合迫在眉睫。

優(yōu)質(zhì)石灰?guī)rCaO ≥52%，為新型“朝陽產(chǎn)業(yè)”-造紙、橡膠、涂料、油漆、紡織、化學(xué)建材等生產(chǎn)原料，具有較高附加值，大量(灰?guī)r總量80%)用于制造水泥，降低了資源價值。隨著“朝陽產(chǎn)業(yè)”迅猛發(fā)展，水泥行業(yè)與“朝陽產(chǎn)業(yè)”之間爭奪優(yōu)質(zhì)灰?guī)r資源的矛盾日益突出。為了解浙江省寒武系石灰?guī)r資源以及開發(fā)利用狀況，開展了浙江省寒武系石灰?guī)r調(diào)查評價工作。

2 寒武系灰?guī)r資源特點和分布特征

浙江省寒武系分布在江山-紹興斷裂帶北西側(cè)，屬于楊子地層區(qū)江南地層分區(qū)。根據(jù)地質(zhì)演化史和大地構(gòu)造環(huán)境，以及成礦地質(zhì)作用、沉積相、巖相古地理、控礦條件和地層分布情況，將浙江省寒武系灰?guī)r資源劃分為4 個Ⅲ級成礦帶、8 個Ⅳ級遠(yuǎn)景區(qū)和22 個Ⅴ級預(yù)測區(qū)。

圖1 浙江省寒武系分布略圖

寒武系巖石地層單元為：荷塘組（?1h）、大陳嶺組（?1d）、楊柳崗組（?2y）、華嚴(yán)寺組（?3h）、西陽山組（?Ox）和超峰組（?3c），其中除荷塘組以炭質(zhì)板巖-硅質(zhì)板巖為主、超峰組以白云巖為主外，其余均以石灰?guī)r、泥灰?guī)r為主。

通過對8 個Ⅳ級遠(yuǎn)景區(qū)主干剖面連續(xù)刻槽取樣分析，寒武系中可劃分出4 個含礦層，由下往上為：

第一含礦層：賦存于大陳嶺組，厚度一 般20～40m， 局 部 可 達(dá)80m； CaO 平 均38%～47%，MgO 平 均2%～7%， 局 部MgO 達(dá)11.9%，在杭州-富陽一帶最高，在浙皖交界地帶最低。

第二含礦層：賦存于楊柳崗組內(nèi)，厚度一 般10～27m， 局 部 可 達(dá)102m； CaO 平 均35%～40%，MgO 平 均2.5%～3.8%， 局 部 地 區(qū)因以泥灰?guī)r和鈣質(zhì)泥巖為主，缺失此層，當(dāng)前無利用價值。

第三含礦層：賦存于華嚴(yán)寺組及臨近，厚度一 般124～176m， 局 部 可 達(dá)266m； CaO 平 均41%～48%，MgO 平 均2%～3.5%， 局 部MgO達(dá)3.9%，本含礦層礦石質(zhì)量、厚度和區(qū)域分布最穩(wěn)定，為寒武系開發(fā)利用最多的含礦層。

第四含礦層：賦存于西陽山組以及中上 部， 厚 度 一 般15～166m，； CaO 平 均36%～43.5%，MgO 平 均1%～2.5%， 本 含 礦 層在局部地區(qū)礦石質(zhì)量穩(wěn)定，開采條件好，具有重要工業(yè)利用價值。

可作為礦石的巖石主要為含泥灰?guī)r、含云灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，主要礦物成分為微晶或泥晶方解石，少量泥質(zhì)、微粒白云石集合體順層分布；礦石呈微晶結(jié)構(gòu)，少量細(xì)晶結(jié)構(gòu)，薄-中層構(gòu)造。礦石中礦石礦物為微晶、細(xì)晶方解石，脈石礦 物 為 白 云 石。CaO 平 均42%～48%，MgO 平均2%～3.5%， 組 合 分 析 礦 石 中SiO2、Al2O3、Fe2O3、f SiO2、K2O、Na2O、Cl-1、SO3低 于 工業(yè)指標(biāo)要求。

云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)云巖、泥巖、泥灰?guī)r等，因巖 石CaO ＜40% 或MgO ＞4%，只 能 作 為 脈 石或圍巖。

礦層中含泥灰?guī)r（含云灰?guī)r以及泥晶灰?guī)r）與其它巖石比為3～20 ∶1。品位變化系數(shù)CaO4%～10%，MgO10%～30%， 反 映 灰 巖 中 方解石分布較均勻，白云石分布不均衡。

經(jīng)歷加里東、海西-印支運動以及燕山運動，寒武系灰?guī)r在地表出露面積大小、地質(zhì)體形態(tài)等不同：在浙皖交界的臨安-淳安-開化一帶，寒武系灰?guī)r因褶皺隆起和長期風(fēng)化剝蝕，而成片出露地表，在其它地區(qū)-安吉、余杭、富陽、桐廬、諸暨、龍游、常山以及開化等地，因拗陷以及晚期沉積覆蓋，寒武系呈單斜或簡單褶皺斷續(xù)出露(圖1)。1.寒武系西陽山組 2.寒武系華嚴(yán)寺組-楊柳崗組 3 寒武系大陳嶺組-荷塘組 4 震旦系 5南華系

3 寒武系灰?guī)r主要用途

通過調(diào)查，寒武系灰?guī)r資源質(zhì)量不高，應(yīng)用領(lǐng)域狹窄，主要用于生產(chǎn)水泥，次為建筑碎石和燒制石灰。

表1 原料成分(%)

表2 換算后的灼燒生料組份(%)

表3 灼燒配比和熟料成分(%)

水泥工業(yè)：省內(nèi)利用寒武系石灰?guī)r資源最多的為諸暨市，其次為龍游縣、紹興市、江山市等地。諸暨10 家水泥干法生產(chǎn)線基本使用寒武系灰?guī)r為主，2006 年水泥產(chǎn) 量 約697 萬噸，80%～90%原料為寒武系石灰?guī)r；江山市目前年生產(chǎn)能力近1000 萬 噸，約20%～30% 使 用 寒 武 系 灰 巖。龍游縣兩家主要水泥企業(yè)年生產(chǎn)水泥280 萬噸，約用50%寒武系灰?guī)r為原料。省內(nèi)除諸暨市個別水泥廠使用西陽山組灰?guī)r原料外，其它水泥廠均主要使用華嚴(yán)寺組石灰?guī)r。

在一些市縣，水泥產(chǎn)值約占當(dāng)?shù)毓I(yè)產(chǎn)值1/3，并帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

生石灰：用華嚴(yán)寺組、大陳嶺組灰?guī)r為原料。均為石灰窯生產(chǎn)，點多、規(guī)模小、產(chǎn)量低。

建筑碎石：在有寒武系華嚴(yán)寺組存在的地方，均有不等規(guī)模的建筑碎石礦山。

上述三種行業(yè)礦石用量，分別占寒武系灰?guī)r資源總量80%、5%和15%。

4 礦石加工技術(shù)性能和綜合利用狀況

根據(jù)以往普查工作資料以及本次調(diào)查結(jié)果，寒武系灰?guī)r資源礦石加工工藝性能、資源綜合利用特點為：

4.1 礦石工藝性能

由南京水泥工業(yè)設(shè)計研究院對某地華嚴(yán)寺組石灰?guī)r礦石進行了易磨、易燒性能工藝試驗，其初步結(jié)論：

邦德易磨性試驗結(jié)果，個別為較難磨（C+級），其余屬中等（B+～B-級）

不摻螢石情況下，礦石易燒性較好（B+級）～優(yōu)良（A+級），加入螢石使礦石生料易燒性獲得改善。

寒武系灰?guī)r易磨易燒性均比奧陶系、石炭系優(yōu)質(zhì)灰?guī)r差，生產(chǎn)成本相對提高。

兩方案試驗的熟料中MgO 含量分別為4.19%和4.54%，低于5%國標(biāo)要求。

選用的原料適于生產(chǎn)符合國標(biāo)要求的優(yōu)質(zhì)水泥熟料。

4.2 資源綜合利用狀況

寒武系灰?guī)r資源絕大多數(shù)用于水泥原料，其次為生石灰，各地礦石質(zhì)量不穩(wěn)定。

4.2.1 生石灰生產(chǎn)

各地石灰窯要求燒制生石灰的寒武系灰?guī)r 礦 石CaO+MgO ≥42%， 燒 制 出 的 生 石 灰CaO ≥76%；MgO ≥6.5%， 按Jc/T480-92 標(biāo)準(zhǔn)屬鎂質(zhì)生石灰。

4.2.2 水泥工業(yè)生產(chǎn)

為生產(chǎn)出合格水泥產(chǎn)品，大多數(shù)廠家用50-80% 寒武系灰?guī)r與10%～50% 優(yōu)質(zhì)灰?guī)r混合使用，混合礦石指標(biāo)與DZ/T0213-2002《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》中Ⅰ、Ⅱ級品相對應(yīng)。

生產(chǎn)水泥對寒武系灰?guī)r礦石最低需求，可用熟料主要成分最低要求值代入某甲礦區(qū)普查采用的礦石搭配計算程序，反向估算寒武系石灰?guī)r礦石各主要成分最低品位要求：

熟料要求[1]：

C a O 6 2 % ～6 7 % ， S i O22 0 % ～2 4 % ，Al2O34%～7%，F(xiàn)e2O32.5%～6.0%，MgO ＜5。

某甲礦區(qū)（配方）[2]反向估算結(jié)果見表（1-3）。

即對混合礦石基本組份( 最低) 要求：CaO42.94%(M)，MgO ＜3.30%(M)。

以CaO42.94% 、MgO ＜3.30% 為 基 準(zhǔn)計算寒武系灰?guī)r與外來優(yōu)質(zhì)灰?guī)r配比。混合礦石中優(yōu)質(zhì)灰?guī)r分別以某地三衢山組（O3y）灰?guī)r（CaO52.04%、MgO0.78%） 和 杭 州 市 某 地 優(yōu)質(zhì) 灰 巖（CaO54.63%、 MgO0.32%）。 計 算 公式為X=（M-A）/（B-A），其中X 為 優(yōu)質(zhì)灰?guī)r礦石配比量（%），M 為混合礦石最低要求值（基準(zhǔn)），B 為優(yōu)質(zhì)灰?guī)r含量值，A 為本地灰?guī)r含量值，計算結(jié)果見表4、表5。

表4 優(yōu)質(zhì)灰?guī)r配比量一覽表(CaO)

表5 優(yōu)質(zhì)灰?guī)r配比量一覽表(MgO)

要求本地寒武系灰?guī)r礦石CaO 工業(yè)品位應(yīng)為41%，MgO 為4%～4.65%。

考慮計算方案在生料配料中增加灰?guī)r比例，減少粘土比例以及減少熟料生產(chǎn)水泥成品其它配料等，寒武系礦石CaO 最低工業(yè)品位仍可降至40%。

通過對省內(nèi)7 家使用寒武系灰?guī)r礦石的大型水泥企業(yè)調(diào)查，生產(chǎn)對礦石質(zhì)量要求主要為：優(yōu)質(zhì) 石 灰 巖CaO ≥52%， MgO ＜1%；本 地 寒 武 系灰?guī)rCaO 41.20%～46.69%， MgO1%～3.5%。

綜合上述，影響寒武系石灰?guī)r礦石質(zhì)量的主要指標(biāo)是MgO，其次為CaO，水泥用寒武系灰?guī)r礦石基本指標(biāo)底限為MgO ≤4.5%、CaO ≥40%；從節(jié)約優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r資源和充分利用寒武系石灰?guī)r資源以及今后科技進步與持續(xù)發(fā)展等因素考慮，得出利用寒武系灰?guī)r資源最佳方案為：70%～100% 當(dāng) 地 寒 武 系 灰 巖 與 鄰 近 0～30%優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r拱配使用， 生產(chǎn)32.5R 與42.5R 普通硅酸鹽水泥。

表6 寒武系水泥用灰?guī)r一般工業(yè)指標(biāo)質(zhì)量要求（%）

5 寒武系灰?guī)r資源綜合評述

5.1 一般工業(yè)指標(biāo)質(zhì)量要求

通過對浙江省七家使用寒武系灰?guī)r資源大型水泥集團調(diào)查，綜合水泥企業(yè)生產(chǎn)對礦石實際要求，建議水泥用寒武系灰?guī)r一般指標(biāo)質(zhì)量要求見表6。

5.2 開發(fā)利用前景

在我國和“長三角”經(jīng)濟發(fā)展的背景下，未來20 年內(nèi)，對灰?guī)r需求仍將會以8%～20%年增長率遞增，寒武系灰?guī)r資源開發(fā)利用遠(yuǎn)景廣闊。

寒武系灰?guī)r礦山規(guī)模一般較大，多為大-特大型，礦山開采技術(shù)條件較好，長期以來，大多數(shù)寒武系灰?guī)r礦山企業(yè)經(jīng)過科技改造，采用新工藝設(shè)備開采生產(chǎn)，在開發(fā)利用寒武系灰?guī)r資源上有著豐富經(jīng)驗。

預(yù)測浙江省寒武系灰?guī)r資源量約為優(yōu)質(zhì)灰?guī)r資源量2 倍，而探明的寒武系灰?guī)r資源量約為全省灰?guī)r資源3.5%，利用率僅占全省灰?guī)r5%±，合理加大利用寒武系灰?guī)r資源，把優(yōu)質(zhì)灰?guī)r資源利用賦加值高領(lǐng)域符合形勢需要。

5.3 開發(fā)利用技術(shù)條件以及社會經(jīng)濟效益

寒武系灰?guī)r在諸暨市、紹興市，龍游縣、江山市等地仍在被廣泛利用，特別是水泥生產(chǎn)方面，目前日產(chǎn)2500 噸干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，一些市縣水泥產(chǎn)值占當(dāng)?shù)毓I(yè)總產(chǎn)值近1/3，各礦山經(jīng)濟效益較好，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展和解決人員就業(yè)等，發(fā)揮了重要作用。

5.4 結(jié)論

寒武系灰?guī)r資源主要化學(xué)成分CaO：41%～49%；MgO：1.5%～4.5%， 礦 石 質(zhì) 量 不 穩(wěn)定，屬低鈣高鎂型礦石。

寒武系灰?guī)r資源在現(xiàn)有技術(shù)條件下，應(yīng)用領(lǐng)域狹窄，主要用于水泥生產(chǎn)，其次用于燒制生石灰、建筑碎石等。

在水泥制造上，寒武系灰?guī)r資源要搭配少量優(yōu)質(zhì)灰?guī)r混合使用，可使用70%～100%寒武系灰?guī)r與10%～30%優(yōu)質(zhì)灰?guī)r混合使用，在現(xiàn)代化回轉(zhuǎn)窯干法生產(chǎn)線上生產(chǎn)32.5R 和42.5R 水泥。

在目前國內(nèi)外對石灰?guī)r產(chǎn)品需求旺盛的前提下，寒武系灰?guī)r資源開發(fā)利用前景廣闊，在經(jīng)濟上，建設(shè)中大型礦山可行。

建議各級政府調(diào)整石灰?guī)r資源開發(fā)利用規(guī)劃，優(yōu)化資源調(diào)配，增加寒武系灰?guī)r資源普查和使用比例，在近幾年開展4～5 處大型寒武系灰?guī)r礦產(chǎn)普查，將全省查明的寒武系灰?guī)r資源量比例從5%提高至10%，鼓勵使用寒武系灰?guī)r資源，從而將節(jié)約的優(yōu)質(zhì)灰?guī)r資源應(yīng)用到賦加值更高的領(lǐng)域。

[1]武秀蘭 陳國平 嵇鷹，硅酸鹽生產(chǎn)配方設(shè)計與工藝控制 北京 化學(xué)工業(yè)出版社2004.8：p209

[2]中國建材工業(yè)地質(zhì)勘查中心浙江總隊，諸暨市云石鄉(xiāng)燕子山石灰?guī)r礦區(qū)樣查地質(zhì)報告，1989：p46