露天矿山实习专题报告

广东茂名高岭土矿一.高岭土矿业简史中国是世界上最早发现和利用高岭土制瓷的国家。早在殷商时代,在安阳出图1中国高岭土矿分布图土的印纹白陶就是由高岭土烧制的,到了元代,景德镇地区开始在坯料中掺入一定量的高岭土,用高岭石、瓷石二元配方烧制瓷器,使瓷器质量有很大改善,创造出“白如玉、明如镜、薄如纸、声如罄”的精美瓷器,使景瓷驰名中外。虽然中国的高岭土开发利用历史悠久,但矿山地质工作在中华人民共和国成立前仅限于地质调查,如候德封(1931)对河北彭城镇粘土的调查,郁国城(1940)、李悦(1941)对四川叙永粘土的调查等。高岭土矿的地质工作得以发展是中华人民共和国成立以后,尤其是70年代后,地质勘探工作发展迅速,到1980年止,全国保有高岭土矿产地达160处,其中详查勘探矿区近80处。保有矿石储量8亿t。到1996年止,保有矿产地208处,保有矿石储量为14.32亿t。有关地质研究工作也随着整个地质工作的开展而日益深入。出版了有关高岭土矿物学、矿床学的专著。二．矿床地质条件广东茂名高岭土矿位于茂名市北郊金塘、山阁、羊角一带。高岭土产于第三纪盆地内。盆地总体为不对称向斜构造,走向北西,盆地下部为下第三系油柑窝组,为一套砂砾岩、砂岩和油页岩沉积,夹褐煤和泥质薄层。厚度为26-116m。其上部为第三系中新统黄牛岭组,为一套砂砾岩、砂岩、砂质粘土夹泥岩沉积。其下部是主要的高岭土含矿层。黄牛岭组厚75-157m。再上为中新统老虎岭组,是一套砂砾岩、泥岩和粘土沉积,其下部含高岭土矿层。这组总厚为450m。图2高岭土矿床地质图高岭土矿层呈层状、似层状产出。出露面积约30km2,含矿层岩性均匀,为含砾长石石英砂岩,长石大部分已转变为高岭石。矿石结构松散、经过淘洗,高岭石很易富集。茂名高岭土矿物以石英和高岭石为主,仅含少量伊利石,不含埃洛石和蒙脱石。原矿中高岭石含量较低,占20%~40%,石英含量约占50%~80%。经过精选,得到小于2μm精土后,石英含量可降至1%以下。淘出精矿中铁、钛含量小于1%,有机质含量一般为0.02%~0.03%。茂名高岭土原矿化学成分见表4.22.15。表4.22.15广东茂名高岭土原矿化学成分精矿经化学漂白处理,白度可达83%~88%。高岭石粒度细小,自然解理好,叠片状和书册状集合体少见。在-320目的粗精矿中小于2μm粒级片状高岭土含量可达54%~55%。茂名高岭土矿床的成矿物质来源是盆地周围的片麻岩、混合岩、花岗岩及酸性火山岩。它们在第三纪湿热气候条件下,遭受强烈风化。石英、微斜长石、白云母以及花岗质岩屑的风化和半风化物质,经河流的短距离搬运,在盆地中沉积下来。这种以长石、石英为主要成分的砂砾层,透水性良好,砂砾层中常夹有煤线和含黄铁矿。砂砾层之上下皆有油页岩、褐煤层。综合来看,是一个富含有机质的酸性还原沉积环境,有机酸有利于铁质的淋滤。这些成矿作用的叠加,就形成粒度细、纯度高,含铁低的片状高岭石的巨大、优质涂布级高岭土矿床。三．开拓运输我国高岭土矿露天开采的开拓运输用得较多的有3种:一为铁路窄轨开拓,用7t,或10t,或14t电机车牵引1m3矿车。原苏州中国高岭土公司所属阳东、阳西的露天开采都曾用过。图3高岭土露天矿场二是公路开拓汽车运输,如福建龙岩高岭土矿,是风化残积型高岭土矿砂性高岭土,但由于水资源不丰富,因此仍用一般露天开采方法公路开拓,用17t自卸汽车将矿石由回采工作面运至选矿厂。又如广东潮州飞天燕瓷土矿也是用公路开拓汽车运输。三是配合水枪开采用砂泵进行水力输送,将矿浆从设于矿块中的集浆池用砂泵输送至精选厂,广东茂名高岭土公司便是用的此法。四．开采工艺我国高岭土矿露天开采，矿山规模小的多用手镐或风镐挖掘,工作面运输用窄轨铁路,由于矿车车帮矮,可用人工装车,剥离仍用凿岩爆破进行,原苏州中国高岭土公司所属阳东、阳西矿区的浅部开采都曾用过。大型矿山矿石直接用挖掘图4高岭土矿选场机挖掘,例如福建龙岩矿用WK-2型挖掘机,湛江山岱矿用WY-32型电动液压挖掘机。挖后装入自卸汽车送至选矿厂,例如福建龙岩矿用17t的自卸汽车,湛江山岱矿用10t自卸汽车。硬性岩石剥离用凿岩爆破法,例如福建龙岩矿用CLQ-80A型履带式潜孔凿岩机凿岩,硝铵炸药爆破,然后用挖掘机装上自卸汽车外运至排土场。表土层的剥离,有用挖掘机反铲挖掘及装车也有用推土机先集堆,再用挖掘机装车的。砂质高岭土可利用矿石松软含砂率高遇水易崩解的特点采用水采水运,广东茂名高岭土公司和广东茂名南方高岭土公司,鉴于当地无冰冻期,水资源又丰富,都采用水采水送。矿石经水枪冲采,矿浆通过冲矿沟至集浆池。集浆池布置在矿块中部,一个矿块一个。矿浆输送用碴浆泵通过直径为250mm塑料管输送至粗选厂。水枪技术性能见表4.22.21。高岭土矿的水采水运在英国用的也较多,它的主要优点是:开采工艺简单,设备简单,劳动生产率高,将选矿厂的制浆工序提前进行,采选一体化。其上部覆盖物的剥离是采用干剥干运。表4.22.21水枪技术性能表水力开采的一般方法：水力开采主要是冲采,有时要进行残矿回收,在有些砂土中需预先松动和清理废石。冲采水枪的进水管直径为150～200mm，喷嘴直径常用38～65mm，压头为50～150m;耗水量为采砂量的1.7～14倍,在高山缺水地区,控制在3倍以下。水枪距工作面的最小距离,通常与\o"阶段"阶段高度值相近。水枪移动步距为4～6m,砂泵移动步距为50～200m；或先将矿浆池前移,当砂泵吸入管加长至50～90m后，再移动砂泵。

水力开采一般不适用于严寒地区。在气温低于5℃的地区，应有防寒措施，如对水泵、砂泵和水管等进行防冻；在水管较低点设放水闸门，工作停止时注意放水；设置备用水管；采用高阶段时,采取减少水量的措施,将水压提高50～60％；采场底板坡度比夏季加大25～30％等。

冲采法

有逆向、侧向、顺向及联合冲采法，以逆向冲采法应用较多。该法系将水枪对准工作面,用射流在台阶底部掏槽，使砂土坍陷,与水混合成矿浆，逆向流往矿浆池和冲矿沟，可充分利用射流冲击力，减少耗水量。由于部分残矿不能回收，采场底板有裂隙或溶洞时，又有部分矿石沉积，矿石损失率一般为5～10％。冲采时表土和夹层混入,使出矿品位降低；但同时有部分废石被筛出，又可使出矿品位相对提高，一般实际\o"贫化率"贫化率为5～10％。砂矿的预松动

可提高水枪效率，降低水电消耗和采矿成本。松动方法有爆破法和水压法。前者使用较多，经济效果良好，在高山缺水地区更为显著，每吨砂矿的耗水量可降至1.7t。后者适用于具有渗透性的砂矿，在距阶段坡顶线2～3m处插入一排钢管，插深约2m,管距约3m，压入高压水。经数小时可使土岩塌落，采一吨砂矿耗水0.5～0.7t。此法与底部掏槽相结合,效果良好。

图5逆向冲采法残矿回收

有的残矿是由于工作面底板坡度而形成，有的则为残留于喀斯特溶洞中的砂矿。前者一般先用爆破法松动残矿，然后用水枪逆向冲采，再调整喷嘴直径，用顺向冲采法清扫底板残矿，并用小型移动砂泵扬送矿浆至主砂泵的矿浆池内或冲矿沟中;不能冲走的废石,可用人工或机械清理。后者可用胶管小水枪冲采，配合小型移动砂泵；如溶洞狭小，可用水力射流提升器回收。供水

水力开采需大量用水，供水方法有自流、机械加压和联合法。为节约用水，采场用水主要取自选厂尾矿池（或水力排土场）。将用过的水澄清回收，循环使用，水源来水作为生产过程耗损水量的补充，仅占总用水量15％左右。旱季耗损多，占20～25％，雨季只占5～10％。加压泵站的位置定在矿区中央的高地为宜,以便充分利用静水压头和缩短管道长度，减少压头损失。泵站贮水池的容积，应能贮备4～5小时的用水量。五．高岭土矿的用途高岭土矿的传统用途是制作陶瓷，近现代还将高岭土用于造纸、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业。有报道称，日本将高岭土用于代替钢铁制造切削刀具、车床钻头和内燃机外壳等方面的应用。特别是最近几年，现代科学技术飞速发展，使得高岭土的应用领域更加广泛，一些高新技术领域开始大量运用高岭土作为新材料，甚至原子反应堆、航天飞机和宇宙飞船的耐高温瓷器部件，也用高岭土制成。目前，全球高岭土总产量约为4000万吨(该数据属于简单图6高岭土矿用途之一的国与国产量的相加，其中没有统计原矿的贸易量，包含较多的重复计算)，其中精制土约为2350万吨。造纸工业是精制高岭土最大的消费部门，约占高岭土总消费量的60%。据加拿大Temanex咨询公司提供的数据，2000年全球纸和纸板总产量约为31900万吨，全球造纸涂料用高岭土总用量为约1360万吨。对于一般文化纸，填料量占纸重量的10-20%。对于涂布纸和纸板(主要包括轻量涂布纸、铜版纸和涂布纸板)，除了需要填料外，还需要颜料，填、颜料用的高岭土所占比重为纸重的20-35%。高岭土应用于造纸，能够给予纸张良好的覆盖性能和良好的涂布光泽性能，还能增加