煤系共伴生礦產(chǎn)資源研究現(xiàn)狀

中華人民共和國建立后，對含煤巖系中的礦產(chǎn)資源，特別是非金屬礦產(chǎn)資源的勘查、評價、開發(fā)與加工利用，作了大量的工作。近年來，許多煤礦、煤炭大專院校、科研機構(gòu)陸續(xù)開展了對含煤巖系中非金屬礦產(chǎn)的資源勘查，在加工利用方面，正在探索精加工和深加工途徑。徐州礦務(wù)局利用優(yōu)質(zhì)高嶺巖加工成造紙涂布級和填料級材料;蒲白礦務(wù)局利用“200”矸焙燒出煅燒高嶺土，其白度可達90%以上，可用作4?分子篩原料及其它多種深加工產(chǎn)品原料。

從原始社會開始，人類就廣泛利用非金屬礦產(chǎn)，包括不作為金屬原料提取利用的所有有用礦物和巖石。其中，少數(shù)用來提取某一種或幾種非金屬元素，絕大多數(shù)因其單獨礦物或礦物集合體具有特殊的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)和工藝性能，而被應(yīng)用于國民經(jīng)濟建設(shè)中。六七千年以前，人類發(fā)現(xiàn)并利用了金屬礦產(chǎn)，從此，金屬礦產(chǎn)逐步取代了非金屬礦產(chǎn)的主導(dǎo)地位。但隨著科學技術(shù)的進步，在一些發(fā)達國家的非金屬礦產(chǎn)的開發(fā)速度與產(chǎn)值，又已超過了金屬礦產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，在1945年以前，世界金屬原料的開發(fā)速度大于非金屬礦產(chǎn)。但20世紀50年代以來，情況有了很大的變化。1950年，世界非金屬礦產(chǎn)產(chǎn)量比金屬礦產(chǎn)高出20%。到1980年，已超出50%～60%。在一些發(fā)達國家，非金屬礦產(chǎn)的總產(chǎn)值一般要比金屬礦產(chǎn)的產(chǎn)值高出一倍。近20余年來，美國非金屬礦產(chǎn)的消費量平均增長率為5.6%，而金屬礦物原料的平均增長率僅為1.6%。中國非金屬礦產(chǎn)資源產(chǎn)量增長速度遠遠高于世界各國。其中，1980年的石墨產(chǎn)量比1949年增長178.88倍，需求量也逐年增加;預(yù)計2000年高嶺土的需求量為1949年的23.78倍。

新的技術(shù)革命正在世界范圍興起，而新材料又是新技術(shù)革命的核心之一。新材料包括金屬材料、非金屬材料、半導(dǎo)體材料，復(fù)合材料和合成材料等，其中，除金屬材料外，后三者多少都與非金屬礦產(chǎn)有關(guān)。當前，最引人注目的一些新材料，包括：精細陶瓷、光導(dǎo)纖維、激光材料、復(fù)合材料等，則與非金屬礦產(chǎn)的關(guān)系更為密切?？梢哉f，對非金屬礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)理論和開發(fā)利用的深入研究，將會促進經(jīng)濟的高漲和技術(shù)的重大變革。

含煤巖系中的共伴生礦產(chǎn)，特別是非金屬礦產(chǎn)在電子、機械、冶金、輕工、化工、紡織、建材、石油、食品、農(nóng)林、環(huán)保、醫(yī)藥以及高新技術(shù)等許多工業(yè)中，有著非常廣泛的用途。除傳統(tǒng)用途外，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對這些礦石中的主要組成礦物的化學成分、晶體構(gòu)造、物理化學性質(zhì)，以及礦物應(yīng)用之間的相互取代的認識日益深入，又不斷開拓出許多新的用途。如高嶺巖的傳統(tǒng)用途是做耐火材料和陶瓷原料，隨著檢測技術(shù)的提高，發(fā)現(xiàn)高嶺巖主要由片狀高嶺石組成。超細磨粉設(shè)備、高梯度強磁選機的問世，以及剝片、漂白等技術(shù)的發(fā)展，可使高嶺巖加工成質(zhì)量極佳的高嶺土，極大地縮小了“硬巖”與“軟巖”的差別，拓寬大了其工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

隨著工業(yè)的發(fā)展，對非金屬礦產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求，從而促使非金屬礦產(chǎn)的精加工和深加工迅速開展起來。高嶺石在高溫(1200～1500℃)和氮氣氛下，能與碳結(jié)合成SiC，能與氮結(jié)合成Si₃N₄和塞隆(sialon)。后者是一種新型高溫、高強陶瓷，可代替金屬，用作核反應(yīng)堆、噴氣飛機、火箭燃燒噴嘴等耐高溫復(fù)合材料以及陶瓷發(fā)動機材料。膨潤土、高嶺土與有機物結(jié)合成有機粘土，使其成為功能性填料，應(yīng)用于高分子材料、有機合成催化劑、高性能陶瓷材料等領(lǐng)域。

中國含煤巖系中非金屬礦產(chǎn)礦種繁多，儲量豐富，分布地區(qū)廣泛，賦存于多個地質(zhì)時代。其中，高嶺土(巖)、耐火粘土、硫鐵礦多形成大型或特大型礦床;膨潤土、硅藻土、石墨在煤系中也可形成大、中型，甚至特大型礦床。中國高嶺土儲量占世界高嶺土總儲量的59.23%;含煤巖系中的鋁土礦(高鋁粘土)，其探明儲量占世界鋁土礦總儲量的7.08%。中國膨潤土儲量居世界首位，且鈉基膨潤土占很大比例，其中48.29%賦存在含煤巖系中。中國硅藻土的儲量亦居世界之首，其中70.95%賦存在含煤巖系中。中國隱晶質(zhì)石墨的儲量占世界總儲量的40.86%，亦居世界首位。

含煤巖系中的高嶺土(巖)有相當部分質(zhì)量優(yōu)良。華北地區(qū)由大同往西經(jīng)內(nèi)蒙古、陜北直達寧夏石嘴山，廣大范圍內(nèi)石炭二疊紀煤系的太原組和山西組煤層夾矸及頂、底板類型的高嶺土(巖)，有的礦層或塊段礦石質(zhì)量極好，其代表是大同黑砂石、蒲白“200”矸。江蘇徐州，安徽淮北、山東明水、淄博等地下石盒子組中所產(chǎn)“焦寶石”型高嶺巖，所含高嶺石均在90%以上。鋁土礦在華北主要賦存于本溪組下部G層鋁土和下石盒子組底部B層鋁土中，前者礦物成分以硬水鋁石為主，含量可達40%～90%，次要礦物成分為高嶺石，含量多在50%以下，后者Al₂O₃含量>40%，甚至可達56%。這些高鋁粘土礦床中，均含有低硅、低硫、低鐵、高鋁的優(yōu)質(zhì)礦石。含煤巖系中膨潤土儲量大，特別是鈉基膨潤土儲量大，質(zhì)量好。吉林省劉房子煤礦產(chǎn)出的鈉基膨潤土，其蒙脫石含量高達70%～90%，甚至超過了世界著名的美國懷俄明州產(chǎn)的鈉基膨潤土。含煤巖系中的硅藻土，主要產(chǎn)于第三紀和第四紀煤系中，多與褐煤共生，礦床儲量大，但夾矸多，純凈的優(yōu)質(zhì)硅藻土較少。含煤巖系中隱晶質(zhì)石墨品質(zhì)優(yōu)良，含碳量高，中國是世界石墨出口大國。最大的湖南郴州魯塘石墨礦產(chǎn)出的礦石含碳量在80%～85%以上，廣東佛崗縣洞溪石墨礦品位為81.7%，吉林盤石礦礦石品位為66.3%

開展煤成烴研究是當前一項重要科研任務(wù)。煤成烴是指含煤巖系中有機質(zhì)(煤層和源巖中有機質(zhì))在煤化過程形成的碳氫化合物。其中氣態(tài)的稱為煤成氣，液態(tài)的稱煤成油。中國自“六五”攻關(guān)以來，對煤成烴研究有重大突破，確定鄂爾多斯大氣田的氣源之一即為煤成氣;吐魯番—哈密大油氣田最近亦確定為煤成型。 2100433B

產(chǎn)于熱液礦床中，主要是低溫熱液礦床。