玉林市页岩资源勘查及试验研究

宁永志　潘荣伟(玉林市墙体材料改革办公室；广西建筑材料科学研究设计院)



玉林市页岩资源勘查及试验研究

宁永志1潘荣伟2
(1玉林市墙体材料改革办公室；2广西建筑材料科学研究设计院)

【摘要】本研究主要根据玉林市页岩矿产资源分布现状，选出符合要求的矿点，对其进行勘查分析，确定资源储量、矿体特征、原矿品位等，最后通过烧成试验确定各矿点页岩制备烧结墙材可行性；研究表明：符合本次勘查矿点共有八个，分别位于玉林市辖四个县市，所有矿点页岩资源储量均达到3300万吨以上；通过原料测试及烧成试验得出，八个矿点页岩物理化学性能及矿物成分均满足烧结砖生产对原料性能要求，页岩品位为优质页岩，利用其制备烧结墙材完全可行。

【关键词】页岩矿点；资源勘查；烧成试验

1　研究背景

2014年，玉林市人民政府办公室印发《关于玉林城区整顿治理砖厂专项行动实施方案的通知》，文件要求：“2014年8月20日前，完成对玉林市城区内所有实心砖厂的关停、淘汰工作，同时加快落实市区二环以内所有烧结砖厂搬迁、安置工作，力争墙材产业布局更趋合理化”。为深入贯彻落实市政府关于整顿治理砖厂的重大决策，加快推进玉林市节能减排工作，确保玉林市中心城区墙材产业转移和调整升级对全市经济建设持续、快速、稳定、健康发展的支持力度，市墙改办开展本项目研究工作。本研究重点从烧结墙材资源角度出发，通过对玉林市辖区内可利用的页岩资源进行考察分析，选出符合要求的页岩矿点进行勘查，确定其资源储量、分布、矿体特征等，最后对每个矿点原料进行烧成试验分析，确定其制备烧结砖可行性，从而为城区烧结墙体材料企业搬迁选址提供指导性意见。

2　勘查范围选择

本次勘查矿点范围要求满足以下条件：

⑴符合《玉林市城市总体规划(2008～2020)》、《玉林市土地利用总体规划(2006～2020年)》、《玉林市矿产资源总体规划(2008～2015年)》相关要求；

⑵符合玉林市城区烧结墙材企业搬迁转移政策要求：

即本次勘查范围要求远离市城区(玉州区、福绵区和玉东新区)，以周边县市为主，同时矿点位置页岩资源较为丰富且交通便利；单个矿点页岩资源储量须达到3300万吨以上，以满足至少十家规模以上烧结墙材企业（≥6000万块标准砖/年）矿山开采20年。

⑶根据当地地质概况确定勘查范围

依据《广西壮族自治区区域地质志》(广西壮族自治区地质矿产局于1985年出版)资料及相关地形地质图，明确玉林区域内页岩矿脉实际分布概况，实行野外观测，圈定符合要求的页岩矿点范围，最后实施勘查分析。

3　勘查及试验方法

⑴勘查方法

采用以点带面的方法进行的，结合地形图初步确定勘查矿点范围后，逐步对各个矿点进行实地勘查，同时对各矿点的成矿地层进行地质剖面勘查，绘制出相应地形地质图，最后采取样品进行测试分析。

⑵样品采集及鉴定工作

①采样工作及质量评述

化学样需在各矿点矿体出露地层的新鲜岩矿中采集有代表性样品，确保样品真实、可靠，具有代表性；岩矿鉴定样按矿点、矿体及矿石类型分别采取。

②检测要求

取回的样品加工完全按《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T0130-2006)及《岩矿分析试样制备》要求执行，加工质量符合规范要求。化学分析、岩矿鉴定测试由具备相关检测资质的单位完成，确保数据真实可靠。

⑶试验

利用勘查矿点页岩作为配方，通过挤压成型，模拟半工业生产，探讨成型试i样在不同温度下的焙烧情况，确定其烧成温度范围，最终对所选矿点页岩资源制备烧结制品可行性进行分析。

4　勘查结果分析

4.1页岩资源勘查结果

通过现场实地考查，发现玉林市内零星分散的页岩矿点较多，符合本次勘查要求的矿点初步发现有8个，分别为：容县容西镇牛窝岭矿点及仙江村矿点、北流市山围镇庙旺冲矿点和新荣镇盘古岭矿点、兴业县北市镇大湾矿点和两冲顶矿点、陆川县马坡镇界垌寨矿点及分界塘矿点。8个矿点均属沉积型矿，含矿层主要有泥盆(D)，志留(S)和寒武(∈)三地层等。各矿点勘查结果见表1～表4。，

表1　兴业县页岩勘查矿点概况

4.2勘查结果分析

本次勘查初步确定了八个页岩矿点的地质概况、资源储量、坐标分布、矿体特征、化学成分等，由表1～表4汇总得出：八个页岩矿点品位完全满足市区烧结墙材企业搬迁转移对原料资源开发的要求。

首先，从区域位置上，八个矿点均分布于市区周边县市，矿点区域交通便利，与市城区相近，运输距离约五十分钟以内，运距半径合理，符合搬迁企业市场辐射范围要求。

其次，从矿点资源储量上，本次勘查出的页岩资源潜力较大，预测矿石资源量(334)牛窝岭矿点4250万t、仙江村矿点3450万t、庙旺冲矿点4500万t、盘古岭3500万t、大湾矿点4500万t、两冲顶矿点3500万t、界垌寨矿点4200万t、分界塘矿点3400万t，八个矿点资源量完全满足城区烧结墙材企业搬迁转移对生产原料的要求。

表3　容县勘查矿点概况

表4　陆川县勘查矿点概况

最后，从原矿化学成分分析，八个矿点页岩成分中：SiO2含量在55%～70%之间，Al2O3含量在10%～20%之间，Fe2O3含量在3%～10%之间，CaO、MgO、SO3等都在1%以下，由此可知，所有矿点页岩纯度较高，所含杂质少，有害成分基本在允许范围的下限内，页岩品位可以定义为优质页岩，即勘查出的页岩性能完全满足玉林市开发新型烧结墙材的生产要求。

5　勘查矿点页岩烧成试验分析

⑴原料处理：八个矿点页岩原料分别经颚式破碎机一破后放入对辊破碎机二破，全部过1mm筛；混合均匀，加水搅拌、陈化48h后，测试泥料可塑性指数及干燥敏感系数。试验结果如表5所示。

⑵成型：以纯页岩为配方，采用TCLN-100型真空挤出机挤出成型，该砖机出口尺寸50.0mm×25.0mm。

⑶干燥：成型后小试块在自然室温下干燥4d。

⑷焙烧

将干燥后小试块在高温梯度炉中焙烧，以确定该页岩的焙烧温度及焙烧温度范围。焙烧条件为：①升温速度：≤150℃/h；②保温时间：30分钟；③冷却方式：随炉冷却至室温。

烧成后分别对上述两组梯度炉焙烧样品进行烧成收缩率和吸水率测定，以确定该混合料的焙烧温度范围及最佳烧成温度，结果见表5所示。

最后根据确定的最佳焙烧温度，将不同配方小试块置于高温炉中进行焙烧，烧成测定其收缩率，试验结果见表5所示。

⑸试验结果分析

可塑性：塑性高利于挤出成型，但干燥和焙烧时容易产生裂纹，塑性则又会给成型带来困难。烧结砖瓦生产一般塑性指数一般在7～15为宜。由表5可知，八个矿点原料塑性均满足烧结砖成型要求。

干燥敏感性：混合泥料在干燥过程中发生开裂等干燥缺陷的倾向性程度，一般要求干燥敏感系数小于1。干燥敏感性系数偏高，表明泥料对干燥条件的适应性差，干燥过程易于产生缺陷；而干燥敏感性系数低的泥料宜于实行快速干燥，对干燥有利。本次试验所有页岩干燥敏感性系数均较低，干燥过程未出现缺陷。

收缩率：坯体的收缩率是一种重要的性质，收缩过大的烧结制品干燥时不宜过急过快，否则容易产生开裂，影响产品质量。在生产中，一般要求原料的线收缩率小于8%，否则应对原料进行瘦化处理。烧成试验表明，所有矿点页岩原料在最佳温度下烧成线收缩率均低于制砖原料要求。

综上所述，八个勘查矿点页岩物理性能符合烧结砖生产对原料性能的要求，烧成试验表明，所有矿点页岩作为原料制备烧结墙材完全可行。

表5　八个勘查矿点页岩烧成试验结果

6　结论

⑴本次研究发现的八个页岩，通过勘查初步确定其地质概况、资源储量、坐标分布、矿体特征、化学成分等；勘查结果表明：所有矿点资源丰富，均达到3300万吨以上，且矿点页岩纯度较高，含杂质少，有害成分基本在允许范围的下限内，页岩品位为优质页岩，即八个页岩资源品位完全满足市区烧结墙材企业搬迁转移对原料资源开发的要求。

⑵烧成试验结果显示：所有矿点页岩原料物理性能均满足烧结砖生产对原料性能要求，通过梯度温度焙烧试验，最终确定不同页岩最佳焙烧温度，在此温度下烧成的样品收缩率均低于制砖原料要求，且成型试块表明光滑，颜色鲜明，试验表明利用勘查矿点页岩作为原料制备烧结制品是可行的。

⑶玉林市页岩资源开发利用建议：“十三五”期间，玉林市应顺应当前市城区墙材产业转移政策，以新时期产业结构升级调整为契机，促进全市墙材产业健康合理发展；结合本次勘查结果，应以八个勘查矿点为中心，建立页岩原料生产供应基地，实现页岩矿集约化开采，专业化加工，商品化供应，同时应积极开发高档次、高品位、高附加值页岩产品，提高页岩资源的质量品质、利用效率和经济效益。

*基金项目：玉林市科学研究与技术开发计划项目（合同编号：玉科计[20141003]）