基于灰岩-白云岩矿区地质特征探讨两种矿石的加工技术性能和流程.docx

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基于灰岩-白云岩矿区地质特征探讨两种矿石的加工技术性能和流程1.引言鄂西三桥大沟灰岩-白云岩矿床是近年来新发现的建材、水泥用非金属矿床，其地质特征未有系统总结，对矿石质量、类型和开采方案还缺乏分析。因此本文在野外地质调查的基础上总结了矿区地质和矿体、矿石特征，最后讨论了水泥用灰岩和建筑石料用白云岩的加工技术性能和流程，以期为后续矿床勘探开发提供参考。2.区域地质矿区大地构造位置处于华南板块（Ⅱ）扬子陆块（Ⅱ2）上扬子陆块（Ⅱ22）鄂中褶断区（Ⅱ22-2）黄陵断穹东南翼，以东为远安地堑[4]。矿区处于雾渡河断层与通城河断层夹持地段，两条大断层在矿区南东3.5km处交切，通城河大断层切割雾渡河大断层，其生成时间较晚。区域出露二叠系至第四系地层，二叠系-三叠系地层以碳酸盐岩地层为主，其中三叠系下统嘉陵江组为水泥用灰岩矿和建筑石料用矿体赋存层位；白垩-第三纪地层出露于远安地堑和河溶洼陷内，由砾岩、砂岩为主的碎屑岩组成；第四系零散分布于河谷、洼地、斜坡地带，岩性为含碎石块沙土、含漂石卵砾沙土。各地层主要岩性及厚度详见表1。矿区周围未见岩浆岩分布。3.矿区地质3.1矿区地质矿区出露三叠系下统嘉陵江组和第四系地层，地层倾向120°～160°，倾角3°～15°，嘉陵江组从下到上可划分为4个岩性段。水泥用灰岩矿主要分布在嘉陵江组第二段第二层和嘉陵江组第四段第一层，嘉陵江组第四段第一层地层仅在矿区北西部出露，嘉陵江组第二段第二层地层出露范围较广，出露于矿区南部及东部；建筑石料用矿体主要分布在嘉陵江组第一段、嘉陵江组第三段及嘉陵江组第二段第一层。嘉陵江组第一段：浅褐黄色中厚层泥晶白云岩、白云质灰岩，近顶部处夹有厚10m～15m灰色薄层、薄-中厚层灰岩。出露不全，厚度大于65mm。仅在山脚和大沟中出露。为矿区建筑石料用白云岩下矿层。嘉陵江组第二段：依岩性特征可划分为二层，第一层深灰色薄层含燧石条带或燧石团块泥晶灰岩、泥质条带灰岩、生物粉晶灰岩。厚度8m～15m。主要分布于山脚，为水泥用灰岩矿体底板。与下伏嘉陵江组第一段（T1j1）为整合接触关系。第二层：上部为浅灰、灰色中厚层泥晶灰岩，下部为灰色、深灰色薄层夹少量薄-中厚层泥晶灰岩、泥质条带灰岩。厚度90m～120m。主要分布于山腰，是矿区水泥用灰岩矿体下矿层。嘉陵江组第三段：灰黄色、浅红色中厚层白云岩，中下部的位置层间夹有少量含泥云质微晶灰岩。厚度50m～62m。主要分布于山腰中上部，是矿区建筑石料用白云岩上矿层。与下伏嘉陵江组第二段第二层为整合接触关系。嘉陵江组第四段：一般出露在山顶。依岩性特征可划分为两层，第一层：深灰色薄层夹中厚层泥晶灰岩、生物粉晶灰岩。厚度28m～42m，是矿区水泥用灰岩矿体上矿层。与下伏嘉陵江组第三段为整合接触关系。第二层浅褐色中厚层粉晶灰质白云岩。现区内因开采已全部剥离，据已有资料，该层厚度1m～8m，是矿区水泥用灰岩顶板。矿区总体为层状单斜构造，地层倾向120°～160°，倾角3°～15°。矿区断裂构造较发育，计有F1～F3三条。其对矿体（层）连续性有一定影响。3.2矿体特征该区矿体（层）总体倾向南东，倾角较缓，厚度由东向西有逐渐变厚的趋势，其主要原因是由于断层导致。矿区开采矿层为三叠系下统嘉陵江组，受地层层位和地形控制可划分为2个矿种，每个矿种又分别包含两个矿层。水泥用灰岩矿体上矿层为嘉陵江组第四段第一层、下矿层为嘉陵江组第二段第二层；建筑石料用矿体上矿层为嘉陵江组第三段，主要为建筑石料用白云岩矿，下矿层为嘉陵江组第二段第一层-嘉陵江组第一段，主要包括建筑石料用白云岩矿和建筑石料用灰岩矿。表1区域地层简表图1三桥大沟矿区建筑石料用白云岩（a）和水泥用灰岩矿石（b)图1三桥大沟矿区建筑石料用白云岩（a）和水泥用灰岩矿石（b)下载原图水泥用灰岩矿体（层）赋存于三叠系下统嘉陵江组第二段和第四段中，总体呈层状产出，沿走向延伸大于1000m，沿倾向出露宽度大于800m。矿层产状与地层产状一致，即倾向140°左右，局部受断层影响倾向40°左右，倾角3°～15°。建筑石料用白云岩矿体（层）主要赋存于三叠系下统嘉陵江组第一段和第三段中，但因嘉陵江组第二段第一层含燧石条带灰岩不能用作水泥用灰岩，但其满足建筑石料用矿体的标准，且在矿山开采过程中，由于该层上覆地层为水泥用灰岩矿层，下伏地层为建筑石料用矿层，因此综合考虑，将该层划分到建筑石料用矿体中。该矿体总体呈层状单斜构造，沿走向延伸大于670m，沿倾向出露宽度大于980m。矿层产状与地层产状一致。3.3矿石质量及类型3.3.1水泥用灰岩矿体根据矿石结构构造及矿物成分特征将水泥用灰岩矿石自然类型划分为中厚层生物粉晶灰岩、薄-中厚层泥晶灰岩、薄-微薄层泥晶团粒灰岩等3类自然类型。矿区灰岩CaO、MgO分析结果能满足水泥用灰岩矿一般工业指标要求，可用于生产普通水泥原料。矿区矿石的工业类型为普通水泥用灰岩。各矿层矿石质量较为稳定，根据基本分析及组合分析结果，将各矿层矿石平均化学成分叙述如下。嘉陵江组第二段第二层矿层：本矿层矿石自然类型为中厚层生物粉晶灰岩和薄-中厚层泥晶灰岩，根据分析结果，单样CaO含量最高54.10%，最低46.18%;MgO含量最高4.58%，最低0.36%。嘉陵江组第四段第一层矿层：水泥用灰岩矿上矿层嘉陵江组第四段第一层已裸露地表，矿体底板为嘉陵江组第三段，岩性以灰黄色、浅红色中厚层白云岩为主。嘉陵江组第二段第二层矿层矿层：该层顶板为嘉陵江组第三段，底板为嘉陵江组第二段第一层，岩性为深灰色薄层含燧石条带或燧石团块泥晶灰岩和泥质条带灰岩3.3.2建筑石料用矿体矿石自然类型为白云岩及少量含燧石团块灰岩，主要分布在嘉陵江组第三段和嘉陵江组第一段中，为浅灰黄色-浅褐红色中厚-厚层状白云岩，夹有少量含泥云质微晶灰岩，呈微晶-粉晶质结构，块状构造。主要矿物组分为白云石，次为方解石、细粒生物碎屑及粘土矿物等。其工业类型为普通建筑石料用白云岩矿。建筑石料用灰岩矿石主要分布在嘉陵江组第二段第一层中，为灰-深灰色薄-中层状含燧石条带灰岩，底部白云质含量偏高，呈隐晶-微晶质结构，块状构造，致密坚硬，性脆，微细裂纹较发育，由白色方解石充填并胶结，胶结程度较好。矿石的主要矿物组分为方解石，次为白云石、泥质、微晶-隐晶状燧石。建筑石料用矿体围岩主要为水泥用灰岩矿层。矿区平缓地带有少量第四系人工堆土层覆盖，其主要组分为黄褐色、土黄色含碎石粘土夹岩石碎块，易剥离。建筑石料用矿层中无夹石。4.矿石加工技术性能4.1水泥用灰岩矿水泥用灰岩矿石质量较好，矿山规模较大、较完整，只需对矿石进行简单的破碎和筛分分级，即可得到水泥原料合格产品。开采至今，其开采工艺的环节基本为：穿孔、爆破、采装及工作面运输，工作面的推进方向以平行走向推进为主、垂直走向推进为辅，台阶高度一般在15m左右；生产工艺流程基本为：矿山采取凿岩穿孔→爆破→大块二次人工或机工破碎→装载→工作面运输公路汽车→破碎→胶带机→溜井→平硐联合开拓运输方式，开采石灰岩作为生产水泥的直接原料。葛洲坝当阳水泥有限公司建厂以来利用新型干法回转窑生产工艺技术，在生产过程中建立了一套成熟的加工工艺和技术流程。矿石加工工艺流程基本为：原矿→颚式破碎→振动筛分分级，得到水泥原料合格产品→再加配料后→入窑煅烧→熟料超细磨加工即得成品水泥。4.2建筑石料用白云岩、灰岩矿矿区建筑石料用矿石类型较单一，多为白云岩，少量灰岩矿石。矿石以中厚层状产出为主，层理清楚，成层性好，结构致密，爆破后块度适中，可生产不同规格的块石料。矿石具有良好的脆性，易于破碎，可加工成不同规格的碎石料，矿山采出的矿石，主要用于制作建筑和公路使用各种粒度的砂石料。矿区矿石加工程序简单，一般无须选矿，只需通过机械破碎筛分加工成建筑等企业需求的粒度即可。主要加工工艺：通过颚式破碎机初碎→经锤式破碎机细碎→经机械振动筛筛分→分类分粒径堆放出售。参考文献：[1]刘志学.中国水泥灰岩矿产分布与资源潜力分析[C].2011.[2]周浔,赵建安,崔彬,等.我国水泥用石灰岩资源格局与利用潜力[J].中国矿业,2013,22(S1):17-24.[3]叶立鑫.试谈普通建筑石料矿产地质勘查及技术方法[J].中国非金属矿工业导刊,2018(01):1-4.[4]惠博.鄂西宁乡式铁矿沉积特征及成因[D].成都理工大学,2014.宋澄尘.湖北当阳三桥大沟建材用灰岩-白云岩矿床地质特征及加工技术性能[J].西部资源,2020(03):10-12.