我国硅灰石矿产资源及勘查开发现状和发展建议

欧阳友和

(中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250100)

0 引言

硅灰石是一种含钙的偏硅酸盐类矿物，在其形成过程中，Ca有时被Fe，Mn，Ti，Sr等离子部分置换而呈类质同象体，并混有少量的Al和微量K，Na，自然界中纯硅灰石罕见[1]。硅灰石属三斜晶系，通常呈片状、放射状或纤维状集合体。白色微带灰色，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。硅灰石的化学分子式为CaSiO3，结构式为Ca3[Si3O9]，理论化学成分CaO 48.275%，SiO251.725%。硬度4.5～5.5，密度2.75～3.10g/cm3。硅灰石是一种典型的变质矿物，主要产于酸性岩与石灰岩的接触带，与符山石、石榴子石共生，为构成矽卡岩的主要矿物成分。硅灰石无毒，耐化学腐蚀、热稳定性良好，吸油性、电导率低，绝缘性较好，力学性能及电性能优良。硅灰石主要用于陶瓷、塑料、橡胶、油漆、涂料、颜料、树脂、耐火材料、建材、造纸、机械加工等领域[2]。随着科技的进步，其用途将日益增多。

随着硅灰石矿多年的勘查及开发利用，特别是2018年江西省新余市渝水区石竹山-上高县樟木桥超大型硅灰石矿床的发现[3]，我国硅灰石矿产的资源现状及开发利用情况发生了较大变化[2]。

1 资源储量及分布情况

1.1 资源储量

我国是世界上硅灰石资源最丰富的国家，资源储量为世界第一位[4]。自1975年首次发现硅灰石矿以来，经过40多年的工作，硅灰石矿找矿勘查取得了重大进展。经统计，截至2018年底，我国19个省、自治区发现硅灰石矿产地86处(表1)(其中超大型8处、大型13处、中型24处、小型32处、矿点9处)。在77处矿床中，查明硅灰石矿石量2.44亿t，保有硅灰石矿石量2.27亿t。其中，超大型查明矿石量15062.2万t，保有矿石量14890.7万t；大型查明矿石量6592.8万t，保有矿石量5400.2万t；中型查明矿石量2303.4万t，保有矿石量2031.3万t；小型查明矿石量460.6万t，保有矿石量401.8万t。8个超大型矿床的资源储量占全国的60%以上。

表1 中国硅灰石矿资源储量统计(截至2018年底)

1.2 资源储量分布情况

我国硅灰石矿床主要集中分布在江西、吉林、辽宁、云南、青海5省，查明资源储量占全国的81.53%，其中江西省占全国的29.48%。其他省份依次为湖北、浙江、河南、湖南、广西、安徽等(图1)。

1—查明矿石量(万t)；2—保有矿石量(万t)

按区域划分，我国硅灰石矿床主要分布在华东、东北、中南、西南、西北等地区。东北地区查明矿石量位居全国第一，占36.59%；其次是华东地区占35.11%，中南地区占11.92%，西南地区占10.12%，西北地区占6.25%(表1)。华北地区尚未发现较好的硅灰石矿床，仅在内蒙古自治区巴林左旗白音诺铅锌矿中有共生的硅灰石矿床1处，硅灰石矿石量80.28t[5]。港澳台地区尚未发现硅灰石矿床。

1.3 我国硅灰石矿重要成矿区

按照矿床的聚集程度，我国硅灰石矿床可以划分为7个重要成矿区，分别为江西新余-上高成矿区、吉林磐石-梨树成矿区、辽宁法库-建平成矿区、云南腾冲成矿区、青海都兰成矿区、湖北大冶-阳新成矿区及浙江长兴-临安成矿区(表2)。

表2 我国硅灰石矿成矿区

(1)江西新余-上高成矿区：查明矿石量7198.8万t，全国占比29.48%，居全国第一。其矿床规模主要为大、中型，新余市渝水区石竹山-上高县樟木桥硅灰石矿(江西省煤田地质局二二四地质队，2018)为超大型，查明矿石量5236.0万t[6]。

(2)吉林磐石-梨树成矿区：有21个硅灰石矿区，数量居全国第一。查明矿石量5215.6万t，居全国第二，占比21.36%。典型矿床主要有吉林省磐石市长崴子矿区超大型硅灰石矿(吉林省地质局第一地质大队，1983)、吉林省梨树县大顶山矿区铁汞山矿段超大型硅灰石矿(吉林省地质矿产局第一地质调查所第三地质分队，1986)、吉林省龙井市细鳞河矿区大型硅灰石矿(吉林省地质矿产局第六地质调查所三调队，1985)、吉林省磐石市南错草矿区大型硅灰石矿(吉林省地质矿产局第二地质调查所第二地调队，1986)等[7]。

(3)辽宁法库-建平成矿区：查明矿石量3629.5万t，占比14.86%，居全国第3位。该成矿区大型硅灰石矿床较多，典型矿床主要有辽宁省铁岭市调兵山矿区超大型硅灰石矿(辽宁省第九地质大队，2010)[8]、辽宁省法库县榆树底矿区大型硅灰石矿(中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，2006)、辽宁省建平县富山矿区大型硅灰石矿(辽宁省地质矿产局第三地质大队，1986)、辽宁省法库县城子山矿区大型硅灰石矿(辽宁省地质矿产局第四地质大队，1987)等。

(4)云南腾冲成矿区：查明矿石量为2472.3万t，占全国的10.12%，探明矿区1个，为云南省腾冲市白石岩矿区超大型硅灰石矿(云南省地矿局第四地质大队，1991)[9]。

(5)青海都兰成矿区：查明矿石量为1349.6万t，占全国的5.53%，探明矿区1个，为都兰县海寺矿区超大型硅灰石矿(青海省第八地质队，1988)。

(6)湖北大冶-阳新成矿区：查明矿石量为1076.2万t，占全国的4.41%，以大中型矿床为主，典型矿床主要有湖北省阳新县李家湾矿区大型硅灰石矿(湖北省城市地质工程院，2016)、湖北省大冶市下马林矿区(又称小箕铺矿区)中型硅灰石矿(湖北省鄂东南地质大队，2011)等。

(7)浙江长兴-临安成矿区：查明矿石量为904.9万t，占全国的3.71%，典型矿床有浙江省长兴县李家巷矿区超大型硅灰石矿(浙江省第一地质大队，浙江省长兴县李家巷硅灰石矿典型矿床研究，1986,1988)。

1.4 勘查程度

根据全国地质资料档案馆和各省地质档案馆网站检索收集的资料统计，截至2018年底，硅灰石地质勘查报告共有80份，其中勘探7份，详查13份，普查36份，预查2份，资源储量核实13份，其他相关地质报告9份。在77个矿床中，达到勘探程度的5个，占6.49%；详查20个，占25.97%；普查33个，占42.86%，预查5个，占6.49%；勘查程度不详的14个，占18.18%。普查及以下勘探程度占接近一半，勘探不足10%，总体地质勘查工作程度较低。

2 开发利用现状

2.1 矿床开发利用程度

据统计，我国硅灰石矿床开采27个、停采16个、未开采35个。硅灰石矿床主要采用露天开采方式，如湖北省大冶市下马林矿区、吉林省磐石市长崴子矿区、吉林省梨树县大顶山矿区、浙江省长兴县李家巷矿区等均采用此种开采方式。

2.2 硅灰石产量

中国硅灰石产量居世界首位，占世界硅灰石产量的六成以上[10]。中国硅灰石开采主要集中在吉林、辽宁、江西，其次是浙江和湖北，但开采矿山数量少，规模小。据各省矿产资源开发利用情况通报统计，开采规模小于3万t/年的约占84.2%(小于1万t/年的为主)，开采规模大于3万t/年的约占15.8%(均小于17万t/年，以4万～6万t/年为主)。

中国硅灰石矿的开发初具规模，产量迅速增长。1981年全国硅灰石产量仅0.5万t，1992年为11.1万t，1995年达20.0万t，为1981年产量的40倍。2000年以来，由于国内外硅灰石市场需求增长势头不减，硅灰石价格逐步提高，其产量也增长迅速，2007年达到顶峰为74.5万t。2012—2016年又呈现下降趋势，2014年产量减到30.0万t；之后稳步上升，2017年产量达到50.0万t，2018年为53.0万t。目前我国已成为世界上重要的硅灰石开采国家(图2)。

图2 1981—2018年我国硅灰石产量变化图(据美国地质调查局，2018)

2.3 开采方式、回采率

目前，中国已开采的硅灰石矿床基本为品位较高、规模较大、开采条件较好的矿床，开采方式以露天开采为主，仅极少数矿床因矿脉较窄而采用地下开采，如浙江省长兴县李家巷硅灰石矿。将来随着近地表矿石开采完毕或脉宽较大的矿体开采殆尽，开采方式将由露天开采转为地下开采。

据实地调研统计，露天开采回采率为85%～95%。露天山坡开采的矿山基本开采至保持正地形为止，露天凹陷或地下开采的矿山基本开采至当地最低侵蚀基准面为止。

2.4 选矿方式

硅灰石中方解石和三氧化二铁是有害成分，必须通过选矿去除。根据对精矿产品的不同要求，采用手选、磁选、浮选和电选等选矿方法除去有害杂质[11]。其中采用磁选除去含铁矿物，提高纯度；采用浮选和电选，分选出方解石和长石[12]。

2.5 主要矿产品

我国矿山企业的主要硅灰石产品有硅灰石粉、硅灰石超细粉、硅灰石针状粉、改性硅灰石粉。

硅灰石粉：<43μm，主要用于陶瓷原料和釉料、造纸填料、橡塑填料、电焊条、冶金保护渣、油漆填料等。

硅灰石超细粉：<10μm，主要用于油漆、塑料橡胶、电缆的填料。

硅灰石针状粉：长径比>10∶1，主要用于油漆颜料、橡胶塑料的增强剂、汽车等离合器制动器的摩擦材料的纤维状填料等。

改性硅灰石粉：用硅烷等表面活性剂包覆产品，主要用于电缆、橡塑等材料的复合材料，具较强的补强功能[13]。

3 应用及进出口贸易情况

3.1 硅灰石的应用

硅灰石具有独特的矿物学、物理和化学特性，以及由于这些特性所决定的工艺性能，而这些性能现在尚不能被其他矿物原料所代替，因而广泛利用于陶瓷、涂料、塑料、橡胶、冶金、电焊条等工业部门(表3)[14]。

表3 硅灰石矿应用领域及具体用途

随着科学技术的不断发展，对硅灰石应用研究的日益深入，硅灰石磨细方法的改进，硅灰石表面改性以及超细粒级硅灰石粉的获得，将不断开拓硅灰石新的应用领域[15-16]。

我国硅灰石的消费结构：以釉面砖、陶瓷坯料为主，约占50%；冶金保护渣及电焊条约占20%；油漆、涂料约占10%；塑料、橡胶、造纸填料约占10%；建筑材料、石棉替代及其他应用约占10%。

3.2 硅灰石进出口贸易情况

我国硅灰石出口量居世界第一位。据中国海关数据，2017年我国硅灰石进口量为0.4万t，出口量为19.9万t。2018年我国硅灰石进口量为0.4万t，出口量为23.0万t。2012—2018年我国硅灰石出口量呈现平稳—上升的趋势(图3)。

1—出口量(万t)；2—进口量(万t)

2005—2018年我国硅灰石出口单价在79.3～188.9美元/t之间，而进口单价由2005年的373.5美元/t，上升到2017年的1659.7美元/t。2018年进口单价稍有回落，为1334.6美元/t(图4)。说明我国硅灰石矿产出口量大，价格低；进口量少，但价格高，主要原因为出口原矿或粗加工多，附加值较低，而进口多为深加工产品，价格较高。

1—进口单价(美元/t)；2—出口单价(美元/t)

4 发展建议

(1)硅灰石是一种节能矿物原料，在我国资源丰富，除能满足国内需求外，还可大量出口，具有重要的资源优势。建议加大对硅灰石矿床地质勘查的投入，对勘查程度较低的矿床提高勘查程度；对成矿条件较好的地段开展找矿工作，寻找新的矿产地；尤其在陶瓷、钢铁、玻璃等产业基地附近，开展硅灰石矿的找矿工作，为国家产业布局、节能减排，储备硅灰石矿产资源。

(2)根据自然资源部对硅灰石矿产开采的要求，露天开采不低于90%，地下开采不低于80%，选矿回收率不低于80%。建议加大矿山升级改造力度，加快绿色矿山建设，进一步提升开采回采率及选矿回收率，实施绿色开发，实现矿产资源高效开发与环境保护协调发展。

(3)我国硅灰石产品出口价格较低，产品附加值不高，资源未能得到合理高效利用，建议提高产业集中度，调整产业结构与产品结构，提升表面改性、超细粉碎及材料复合等方面的深加工水平，拓展硅灰石矿的应用领域，延长产业链，向塑料、摩擦材料和绝缘材料方向发展，提高矿产品的技术含量、附加值及国际竞争能力。