吉林省硅藻土矿概况及低品位硅藻土开发应用前景.pdf

第 卷 第 期 年 月 吉 林 地 质 文章编号:()吉林省硅藻土矿概况及低品位硅藻土开发应用前景马骏驰 高峰中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队 吉林 长春 摘要:随着我国环保意识不断提高 新型环保材料应运而生 硅藻土制品的诸多优异性能 使其在化工、轻工及建材等领域被广泛应用 本文系统论述了吉林省硅藻土矿产地分布、成矿地质条件、成矿物质来源、区域成矿地质作用、成矿时代、空间分布及矿床类型 利用硅藻土选矿技术性能试验 论证了低品位硅藻土的综合利用价值关键词:吉林省 硅藻土矿 概况 低品位硅藻土 开发利用中图分类号:文献标识码:收稿日期:改回日期:作者简介:马骏弛()男 吉林长春人 中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队工程师 :.:引言随着我国建筑行业的快速发展 人们对环保要求也是越来越高 这种环保意识不仅体现在所处的自然环境方面 对自己生活的居室也是如此 为了适应人们的需求 硅藻土产品应运而生硅藻土广泛应用于化工、轻工、建材等领域如利用硅藻土微孔隙及吸附性能 在制酒、制糖及其它食品、炼油等工业中用作液体过滤材料(助滤剂)在涂料、造纸、塑料、油漆、橡胶、医药、牙膏、磨料和化学试剂、杀虫剂等工业中用作吸附剂、增强剂和填充材料 催化剂载体 建材领域利用其绝热、隔音性能可作水泥的轻质混合材料、制作轻质建筑砖、防火建筑材料 利用其熔点高热稳定性好 耐酸 制成隔热砖和耐火石灰用于种类窑业等 据 矿产资源工业要求手册(修订版)中的硅藻土消费结构分别为:助滤剂、吸附剂、填料、水泥 等吉林省硅藻土的应用集中在白山地区 以开采级品硅藻土为主 主要生产助滤剂 其次功能填料 近年来着力开发、级品硅藻土向节能环保和新材料领域发展 如硅钙板、地板、纸箱、多孔环保陶瓷制品等 为硅藻土产业的发展提供了更加广阔的前景 本次矿山选矿技术性能实验 目的是对硅藻土矿石的加工技术条件和工业利用性能进行研究和分析 论证低品位硅藻土的可利用性及其经济价值 吉林省硅藻土矿概况 矿产地统计截至 年底 吉林省共发现硅藻土矿产地 处 其中超大型矿床 个、大型矿床 个、中型矿床 个、小型矿床 个、矿点 个 吉林省硅藻土矿的大中型矿床多 共 个 占矿产地总数的 硅藻土矿产组合单一 均为单一矿产 矿床成因类型均为生物化学沉积型 成矿时代都是新生代 矿产地分布矿产地分布在白山、延边朝鲜族自治州、吉林、通化、白城 个地区(表)白山地区是吉林省优质硅藻土产地 分布矿产地 处 占全省矿产地总数的 临江市、长白朝鲜族自治县集中分布矿产地 处 占吉林省硅藻土矿产地总数的 (表)表 吉林省硅藻土矿产地按分布地区及规模统计表 地区矿床规模超大型大型中型小型矿点合计数量/个 占比/数量/个 占比/数量/个 占比/数量/个 占比/数量/个 占比/数量/个 占比/白山 延边朝鲜族自治州 吉林 通化 白城 总计 注:“占比”为占全省硅藻土矿产地总数的百分比表 吉林省白山地区硅藻土矿产地统计表 白山地区总计长白朝鲜族自治县临江市靖宇县抚松县数量/个占比/矿床规模超大型 大型 中型 小型 矿点 合计 注:“占比”为占全省硅藻土矿产地总数的百分比 成矿地质条件吉林省硅藻土矿主要分布在中新生代构造分区为东北陆缘岩浆弧盆岭系叠加构造带之长白山陆缘火山盆岭叠加构造带(表)吉林省硅藻土矿成矿环境以陆内裂谷带附近的火山、断陷及山间盆地为主 自中生代晚期至新生代以来 由于太平洋板块的俯冲 吉林省地壳活动步入断陷 凹陷发育期 新近纪早期陆内裂谷带附 吉 林 地 质 第 卷表 吉林省中新生代大地构造分区表 大地构造单元级别及名称级级级级构造阶段主要建造东北陆缘岩浆弧盆 岭 系 叠加构造带长白山陆缘火山盆岭叠加构造带()伊 通舒兰裂 陷()滨太平洋构造域陆缘火山盆岭阶段含硅藻土浅水 半浅水相河流 湖泊碎屑岩建造大陆玄武岩建造张 广才哈达 岭火 山沉积隆 盆带()滨太平洋构造域陆缘火山盆岭阶段含硅藻土浅水 半浅水相河流 湖泊碎屑岩建造大陆玄武岩建造抚顺密 山(辉南敦化裂陷带)()滨太平洋构造域陆缘火山盆岭阶段含硅藻土浅水 半浅水相河流 湖泊碎屑岩建造大陆玄武岩建造太 平岭老岭 火山沉积隆盆带()柳河盆地()滨太平洋构造域陆缘火山盆岭阶段含硅藻土浅水 半浅水相河流 湖泊碎屑岩建造大陆玄武岩建造集安抚松盆地()长白山盆地()滨太平洋构造域陆缘火山盆岭阶段含硅藻土浅水 半浅水相河流 湖泊碎屑岩建造大陆玄武岩建造近形成了一系列构造盆地 如梅河口、桦甸、敦化、长白朝鲜族自治县、临江等盆地 喜马拉雅后期火山活动强烈 幔源基性、超基性岩浆的喷发生喷溢 但构造活动较激烈期大为减弱 基本无变质现象 为硅藻土矿形成提供了丰富的硅质物源和保护条件周开灿()、李文贵等()、徐寿芳()、陶维平等()对本硅藻土矿的成矿地质环境、矿床地质特征、硅藻种属、矿石质量、矿床成因和成矿机制进行了较为详细的研究 徐寿芳()认为吉林省硅藻土矿床所处的构造部位为大断陷或凹陷盆地边部 海拔高度为 从沉积建造看 属于内陆湖盆地碎屑岩类型 李文贵等()认为本区硅藻土矿沉积湖盆可能属于火山构造盆地 玄武岩喷发是形成湖盆的构造条件 矿层之上的玄武岩盖层对矿层起到保护作用 矿床属静水还原的湖沼相产物 生物碎屑 沉 积 作 用 陶 维 平 等()、木 士 春()认为玄武岩建造型硅藻土矿成矿作用主要与玄武岩喷溢活动关系密切 玄武质岩浆侵入活动本身携带大量的成矿元素 为矿床的形成提供了部分物质来源和热源 硅藻土与玄武岩不仅在空间上密切伴生 而且有一定的生成联系 成矿物质来源硅藻土矿不同于其他矿产 其成矿物质既需要丰富的硅质来源 又需要可供硅藻生长的营养物质丰富的可溶性 的来源对硅藻土成矿至关重要 陶维屏等()的研究表明 火山作用与硅藻沉积关系密切 当火山喷发或海底火山活动时 火山灰可供给水体大量的 由于玄武岩和落入湖盆的玄武质火山灰的表生风化作用溶出适量的 和其他元素 形成适于硅藻生长的环境在玄武质火山机构近旁的水盆地中生长的硅藻 通过吸收玄武岩溶出的 建造自己的骨骼 死亡沉积而形成硅藻土 我省硅藻土矿床的形成与同期喷溢的玄武岩或基底玄武岩有极密切的依附关系硅藻土矿床形成的时代为新近纪第四纪 正好与中国新生代玄武岩活动相一致(图)硅藻土矿第 期 马骏驰 等:吉林省硅藻土矿概况及低品位硅藻土开发应用前景床中或成矿盆地的周边都有玄武岩相伴产出 从提纯后的硅藻土中测得的稀土元素含量分布形式与底板玄武岩基本一致 所有这些特征都说明了玄武岩是形成硅藻土矿床的间接的但却是主要的硅质来源图 吉林省硅藻土矿床形成时代与玄武岩喷发时代的对比图(据木士春)玄武岩硅藻土矿床硅藻的繁殖所需的养料供给 往往比 更重要 而且水体中还不应存在抑制硅藻生长的或有毒的组分 通常 湖泊水很少有毒但许多湖泊水的蒸发量大于补给量 时间一长 可溶性盐类就会浓缩 从而抑制硅藻的生长 影响矿床的形成 区域成矿地质作用新生代山脉和高原的隆升可对硅藻生物成矿产生两方面的影响:一方面提高地表岩石的物理和化学风化()为硅藻生长带来大量的矿物质 另一方面山脉隆升速率与盆地沉降速率存在一定耦合关系 盆地的活动性直接控制着硅藻的生长 喷出岩的风化速率要大于侵入岩的风化速率 这也就是硅藻成矿物质多来源于玄武岩风化的重要原因盆山体系的稳定性表现出一定的节律性特征 这可从盆地中的硅藻土成矿建造分析得知 现以与玄武岩建造有关的沉积型硅藻土矿床的临江六道沟硅藻矿床为例 分析盆山体系的稳定性特征与硅藻土成矿的关系 该矿区含矿建造主要为砾岩、砂岩、粉砂岩等陆屑岩夹三期橄榄玄武岩层组成 盆地以侏罗系的酸性火山岩或辽河群千枚岩为基底 从下到上 岩性依次为砂砾岩()橄榄玄武岩()砂及粉砂质黏土()斑状橄榄玄武岩()砂、黏土粉砂及粉砂()斑状橄榄玄武岩()粉砂质粘土岩、硅藻土()松散状沉积层、上新世斑状橄榄玄武岩()由此可知 晚新近纪以前 成矿盆地一直为构造隆起区 缺失白垩纪及早新近纪沉积 到晚新近纪中新世马鞍山期早期发生喜马拉雅第二幕 形成新的盆山体系 马鞍山断陷盆地初步形成 抬升区为一套侏罗系酸性火山岩或辽河群千枚岩 随着盆山过渡带断层进一步下切至上地幔 出现了该区中新世的第一次基性玄武岩的喷发 马鞍山期中期 抬升区进一步隆升 盆地发生沉降 随后 盆山体系活动性减弱 在盆山过渡带区出现第二次相对平静的基性玄武岩喷溢 火山岩上覆于盆地的先前沉积之上马鞍山期中晚期 盆山体系进入了稳定次稳定稳定的交织期 此后 又在盆山过渡带出现了与第二期相似的第三期基性玄武岩喷溢 该次喷溢结束后 盆山体系出现增强减弱增强的活动格局 之后 盆地基底抬升 河水退去 出现沉积间断 马鞍山期晚期 盆地缓慢下降 形成浅湖盆地 此时盆山体系相对稳定 大量硅质及营养物质聚集于盆地 导致硅藻大量繁衍并沉积 形成较厚且质量较好的硅藻土矿层 上新世 发生喜马拉雅第三幕构造运动 基性玄武岩再次喷发并将硅藻土覆盖 硅藻成矿期结束 进入第四纪 发生盆山转换 盆地回返成山 矿层渐渐出露由此可知 在马鞍山期 盆山体系经历了不稳定、次稳定、稳定、次稳定的过程 盆地沉积由粗碎屑岩建造、细碎屑岩建造、黏土建造 硅藻成矿也经历了从无硅藻土、含硅藻黏土、硅藻土、硅藻黏土的过程(图)盆山体系的稳定性决定盆地陆源沉积建造类型 而二者又决定着硅藻土的成矿特征和矿石质量 硅藻土的矿石质量与盆山体系的稳定性呈正向关系 而与沉积建造岩石的碎屑颗粒大小成反向关系 即盆山体系稳定性越高、岩石碎屑颗粒越小 硅藻土的矿石质量就越高 反之则硅藻土质量变低或缺失硅藻土 成矿时代我省硅藻土时间分布局限 形成时代主要集中于新近纪中新世至第四纪中更新世 其中以中新世为主导 是我国硅藻土矿的主要成矿时代 矿石质 吉 林 地 质 第 卷图 盆山体系稳定性 沉积建造 矿石质量关系图(据木士春)量较好 上新世仅见小型矿床和矿点 且质量不好 矿床分布受新生代断陷盆地控制 空间分布我省硅藻土资源分布不均衡 集中度极高 资源储量主要集中在白山、延边朝鲜族自治州等地区 矿区储量规模以大中型为主 矿床数量占比为 优质硅藻土主要集中于吉林长白朝鲜族自治县地区 其他地区矿床大多数为 级硅藻土不能直接深加工利用或者开发利用成本较高此外 我省硅藻土矿主要分布于陆内裂谷两侧褶皱带中的火山、断陷和山间盆地 与国内外矿床空间分布特点一致 吉林省硅藻土矿床均赋存于陆相盆地中 但并非所有陆相盆地都具有硅藻土产出 硅藻对其生长栖息并成矿的最主要场所是盆地 表现出了一定的选择性 通常侧生或伴生微型盆地更加有利于硅藻土成矿 矿床类型参照全国 重要矿产和区域成矿规律研究技术要求(陈毓川等)及 中国矿产地质志省级矿产地质志研编技术要求(年 月)提出的矿床类型划分原则和方案(划分了 种矿床类型)并综合考虑吉林省硅藻土矿已有矿床的成因类型和工业类型 结合全国重要非金属矿产资源潜力评价硅藻土矿床类型划分成果 将吉林省硅藻土矿床类型划分为生物化学沉积型矿床(表)表 吉林省硅藻土矿床成因类型划分表 矿种矿床类型典型矿床(重要矿床)成矿时代硅藻土外生矿床沉积作用矿床生物化学沉积型矿床长白朝鲜族自治县西大坡硅藻土矿床中新世临江市错草顶子南岗(前岗头)硅藻土矿床中新世 低品位硅藻土的应用吉林省优质硅藻土产地集中在白山地区 以开采级品硅藻土为主 主要生产助滤剂 其次功能填料 在开采过程中 大量、级品硅藻土或因开采方式被压覆不能利用 或因质量稍差被舍弃造成了极大的资源浪费吉林省敦化市东山村硅藻土矿位于敦化市秋梨沟镇境内 矿床赋存于新生界新近系中新统土门子组 矿 床 平 均 品 位:指标低于硅藻土地质勘查规范中矿石质量一般工业指标要求(表)系级土表 硅藻土地质勘查规范中矿石质量一般工业指标要求 品级矿石质量/烧失量级 级 级 第 期 马骏驰 等:吉林省硅藻土矿概况及低品位硅藻土开发应用前景针对该矿区矿石进行了半工业加工实验 并委托国家建筑材料测试中心对产品进行了质量检测通过了产品加工实验和对产品进行质量检测 试验产品测试本次实验制备的光触媒硅藻泥轻质高强板产品 经国家建筑材料测试中心检验检测 检测结果各项技术指标如表 所示 检验检测标准根据/纤维增强硅酸钙板 第 部分:无石棉硅酸钙板 建筑材料燃烧性能分级方法 建筑材料放射性核素限量/室内空气净化功能涂覆材料净化性能表 光触媒硅藻泥轻质高强板检验检测表 序号检验项目标准要求检验结果密度/()含水率/湿涨率 抗折强度级/纵横强度比/导热系数/()(平均温度 )燃烧性能炉内平均温升/平均持续燃烧时间/(级)平均质量损失率/放射线性核素限量内照射指数 ()类装饰装修材料外照射指数 甲醛净化性能/甲醛净化效果持久性/净化效率/净化效率/净化效率/从表 可以看出:本实验制备的光触媒硅藻泥轻质高强板 经国家建筑材料测试中心依据国家标准标检测 湿涨率 低于标准值 抗折强度 高出标准值 纵横强度比高出标准值 导热系数 /()低于标准值 甲醛净化性能达到 甲醛净化效果持久性达到 净化效率为 净化效率为 净化效率为 光触媒硅藻泥轻质高强板是一种集功能性、环保性、艺术性于一体的新型健康环保的装饰材料 产品性能产品具有清除甲醛等有害成分的功能:房屋装修后地板、天花板、沙发、家具等散发的甲醛、苯系物、挥发性有机物、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影响人类身体健康的有毒物质 在光催化作用下 分解为二氧化碳和水 从而净化空气 消除异味 去除生活污染产生的各种异味 能够有效地杀死空气中的各种流感和传染病病菌产品具有呼吸调湿的功能:当室内潮湿的时候 光触媒硅藻泥轻质高强板的微孔将空气中的水分吸进去储备起来 当空气干燥的时候 将水分释放出来 其为“会呼吸的墙壁”产品使用寿命超长:光触媒硅藻泥轻质高强板寿命长达 年以上 不翘边、不脱落、不褪色耐氧化 始终如新墙面自洁功能:因光触媒硅藻泥轻质高强板是 吉 林 地 质 第 卷天然的矿物质 自身不含重金属、不产生静电 所以不吸附灰尘吸音降噪:光触媒硅藻泥轻质高强板的无数微孔可以吸收、阻隔音量隔热节能:光触媒硅藻泥轻质高强板的热传导率很低 保温隔热性能非常好 比水泥和砂浆高 倍以上防火阻燃:光触媒硅藻泥轻质高强板壁材耐 的高温、只有熔点没有燃点 遇明火绝不燃烧、不产生任何有毒烟雾色彩柔和:光触媒硅藻泥轻质高强板属于亚光性壁材 反射的光线自然柔和 色彩柔和不易使眼睛疲劳 试验结论通过矿石加工实验及产品检测 吉林省敦化市东山村硅藻土矿矿石质量符合“光触媒硅藻泥轻质高强板”产品的原材料的质量要求 可作为该产品的主要原材料直接使用“光触媒硅藻泥轻质高强板”不仅具有传统硅酸钙板的防火性能、防水性能、隔热断音、高强度、使用寿命长 并且通过与氮化碳光触媒材料的结合 使产品具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气的功能 最大化的降低污染绝热保温材料是现代建筑墙体材料中必不可少的重要组成部分 也是实现新建建筑 节能目标的重要保障 我国未来市场对建筑轻质板材的需求量巨大“光触媒硅藻泥轻质高强板”产品的优越性能使其具有很大的市场需求和潜力 结论本文通过对前人的资料整理 归纳总结了吉林省硅藻土矿产地分布、成矿规律分析 利用硅藻土选矿技术性能试验 论证了低品位硅藻土具有的巨大市场潜力与经济价值参考文献:矿产资源工业要求手册编委会.矿产资源工业要求手册.北京:地质出版社.徐寿芳.吉林省硅藻土矿的基本特征.吉林地质 ():.李文贵 郑传久.长白马鞍山硅藻土矿床地质特征及成矿机制的探讨.吉林地质 ():.陶维屏 高锡芬 孙祁 等.中国非金属矿床成矿系列矿床、含矿建造、成矿系列、形成模式.北京:地质出版社.木士春 汪灵 胡宝清.我国地洼型造山 造盆作用与硅藻 土 成 矿 .大 地 构 造 与 成 矿 学():.陈毓川.王登红 陈郑辉 等.重要矿产和区域成矿规律研究技术要求.北京:地质出版社.全国国土资源标准化技术委员会.石膏、天青石、硅藻土矿产地质勘查规范:/.北京:中国标准出版社.第 期 马骏驰 等:吉林省硅藻土矿概况及低品位硅藻土开发应用前景