玉林市頁巖資源勘查及試驗研究

寧永志　潘榮偉(玉林市墻體材料改革辦公室；廣西建筑材料科學(xué)研究設(shè)計院)

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玉林市頁巖資源勘查及試驗研究

寧永志1潘榮偉2
(1玉林市墻體材料改革辦公室；2廣西建筑材料科學(xué)研究設(shè)計院)

【摘要】本研究主要根據(jù)玉林市頁巖礦產(chǎn)資源分布現(xiàn)狀，選出符合要求的礦點，對其進行勘查分析，確定資源儲量、礦體特征、原礦品位等，最后通過燒成試驗確定各礦點頁巖制備燒結(jié)墻材可行性；研究表明：符合本次勘查礦點共有八個，分別位于玉林市轄四個縣市，所有礦點頁巖資源儲量均達到3300萬噸以上；通過原料測試及燒成試驗得出，八個礦點頁巖物理化學(xué)性能及礦物成分均滿足燒結(jié)磚生產(chǎn)對原料性能要求，頁巖品位為優(yōu)質(zhì)頁巖，利用其制備燒結(jié)墻材完全可行。

【關(guān)鍵詞】頁巖礦點；資源勘查；燒成試驗

1　研究背景

2014年，玉林市人民政府辦公室印發(fā)《關(guān)于玉林城區(qū)整頓治理磚廠專項行動實施方案的通知》，文件要求：“2014年8月20日前，完成對玉林市城區(qū)內(nèi)所有實心磚廠的關(guān)停、淘汰工作，同時加快落實市區(qū)二環(huán)以內(nèi)所有燒結(jié)磚廠搬遷、安置工作，力爭墻材產(chǎn)業(yè)布局更趨合理化”。為深入貫徹落實市政府關(guān)于整頓治理磚廠的重大決策，加快推進玉林市節(jié)能減排工作，確保玉林市中心城區(qū)墻材產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和調(diào)整升級對全市經(jīng)濟建設(shè)持續(xù)、快速、穩(wěn)定、健康發(fā)展的支持力度，市墻改辦開展本項目研究工作。本研究重點從燒結(jié)墻材資源角度出發(fā)，通過對玉林市轄區(qū)內(nèi)可利用的頁巖資源進行考察分析，選出符合要求的頁巖礦點進行勘查，確定其資源儲量、分布、礦體特征等，最后對每個礦點原料進行燒成試驗分析，確定其制備燒結(jié)磚可行性，從而為城區(qū)燒結(jié)墻體材料企業(yè)搬遷選址提供指導(dǎo)性意見。

2　勘查范圍選擇

本次勘查礦點范圍要求滿足以下條件：

⑴符合《玉林市城市總體規(guī)劃(2008～2020)》、《玉林市土地利用總體規(guī)劃(2006～2020年)》、《玉林市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2008～2015年)》相關(guān)要求；

⑵符合玉林市城區(qū)燒結(jié)墻材企業(yè)搬遷轉(zhuǎn)移政策要求：

即本次勘查范圍要求遠離市城區(qū)(玉州區(qū)、福綿區(qū)和玉東新區(qū))，以周邊縣市為主，同時礦點位置頁巖資源較為豐富且交通便利；單個礦點頁巖資源儲量須達到3300萬噸以上，以滿足至少十家規(guī)模以上燒結(jié)墻材企業(yè)（≥6000萬塊標(biāo)準(zhǔn)磚/年）礦山開采20年。

⑶根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)概況確定勘查范圍

依據(jù)《廣西壯族自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志》(廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局于1985年出版)資料及相關(guān)地形地質(zhì)圖，明確玉林區(qū)域內(nèi)頁巖礦脈實際分布概況，實行野外觀測，圈定符合要求的頁巖礦點范圍，最后實施勘查分析。

3　勘查及試驗方法

⑴勘查方法

采用以點帶面的方法進行的，結(jié)合地形圖初步確定勘查礦點范圍后，逐步對各個礦點進行實地勘查，同時對各礦點的成礦地層進行地質(zhì)剖面勘查，繪制出相應(yīng)地形地質(zhì)圖，最后采取樣品進行測試分析。

⑵樣品采集及鑒定工作

①采樣工作及質(zhì)量評述

化學(xué)樣需在各礦點礦體出露地層的新鮮巖礦中采集有代表性樣品，確保樣品真實、可靠，具有代表性；巖礦鑒定樣按礦點、礦體及礦石類型分別采取。

②檢測要求

取回的樣品加工完全按《地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范》(DZ/T0130-2006)及《巖礦分析試樣制備》要求執(zhí)行，加工質(zhì)量符合規(guī)范要求?；瘜W(xué)分析、巖礦鑒定測試由具備相關(guān)檢測資質(zhì)的單位完成，確保數(shù)據(jù)真實可靠。

⑶試驗

利用勘查礦點頁巖作為配方，通過擠壓成型，模擬半工業(yè)生產(chǎn)，探討成型試i樣在不同溫度下的焙燒情況，確定其燒成溫度范圍，最終對所選礦點頁巖資源制備燒結(jié)制品可行性進行分析。

4　勘查結(jié)果分析

4.1頁巖資源勘查結(jié)果

通過現(xiàn)場實地考查，發(fā)現(xiàn)玉林市內(nèi)零星分散的頁巖礦點較多，符合本次勘查要求的礦點初步發(fā)現(xiàn)有8個，分別為：容縣容西鎮(zhèn)牛窩嶺礦點及仙江村礦點、北流市山圍鎮(zhèn)廟旺沖礦點和新榮鎮(zhèn)盤古嶺礦點、興業(yè)縣北市鎮(zhèn)大灣礦點和兩沖頂?shù)V點、陸川縣馬坡鎮(zhèn)界垌寨礦點及分界塘礦點。8個礦點均屬沉積型礦，含礦層主要有泥盆(D)，志留(S)和寒武(∈)三地層等。各礦點勘查結(jié)果見表1～表4。，

表1　興業(yè)縣頁巖勘查礦點概況

4.2勘查結(jié)果分析

本次勘查初步確定了八個頁巖礦點的地質(zhì)概況、資源儲量、坐標(biāo)分布、礦體特征、化學(xué)成分等，由表1～表4匯總得出：八個頁巖礦點品位完全滿足市區(qū)燒結(jié)墻材企業(yè)搬遷轉(zhuǎn)移對原料資源開發(fā)的要求。

首先，從區(qū)域位置上，八個礦點均分布于市區(qū)周邊縣市，礦點區(qū)域交通便利，與市城區(qū)相近，運輸距離約五十分鐘以內(nèi)，運距半徑合理，符合搬遷企業(yè)市場輻射范圍要求。

其次，從礦點資源儲量上，本次勘查出的頁巖資源潛力較大，預(yù)測礦石資源量(334)牛窩嶺礦點4250萬t、仙江村礦點3450萬t、廟旺沖礦點4500萬t、盤古嶺3500萬t、大灣礦點4500萬t、兩沖頂?shù)V點3500萬t、界垌寨礦點4200萬t、分界塘礦點3400萬t，八個礦點資源量完全滿足城區(qū)燒結(jié)墻材企業(yè)搬遷轉(zhuǎn)移對生產(chǎn)原料的要求。

表3　容縣勘查礦點概況

表4　陸川縣勘查礦點概況

最后，從原礦化學(xué)成分分析，八個礦點頁巖成分中：SiO2含量在55%～70%之間，Al2O3含量在10%～20%之間，F(xiàn)e2O3含量在3%～10%之間，CaO、MgO、SO3等都在1%以下，由此可知，所有礦點頁巖純度較高，所含雜質(zhì)少，有害成分基本在允許范圍的下限內(nèi)，頁巖品位可以定義為優(yōu)質(zhì)頁巖，即勘查出的頁巖性能完全滿足玉林市開發(fā)新型燒結(jié)墻材的生產(chǎn)要求。

5　勘查礦點頁巖燒成試驗分析

⑴原料處理：八個礦點頁巖原料分別經(jīng)顎式破碎機一破后放入對輥破碎機二破，全部過1mm篩；混合均勻，加水?dāng)嚢?、陳?8h后，測試泥料可塑性指數(shù)及干燥敏感系數(shù)。試驗結(jié)果如表5所示。

⑵成型：以純頁巖為配方，采用TCLN-100型真空擠出機擠出成型，該磚機出口尺寸50.0mm×25.0mm。

⑶干燥：成型后小試塊在自然室溫下干燥4d。

⑷焙燒

將干燥后小試塊在高溫梯度爐中焙燒，以確定該頁巖的焙燒溫度及焙燒溫度范圍。焙燒條件為：①升溫速度：≤150℃/h；②保溫時間：30分鐘；③冷卻方式：隨爐冷卻至室溫。

燒成后分別對上述兩組梯度爐焙燒樣品進行燒成收縮率和吸水率測定，以確定該混合料的焙燒溫度范圍及最佳燒成溫度，結(jié)果見表5所示。

最后根據(jù)確定的最佳焙燒溫度，將不同配方小試塊置于高溫爐中進行焙燒，燒成測定其收縮率，試驗結(jié)果見表5所示。

⑸試驗結(jié)果分析

可塑性：塑性高利于擠出成型，但干燥和焙燒時容易產(chǎn)生裂紋，塑性則又會給成型帶來困難。燒結(jié)磚瓦生產(chǎn)一般塑性指數(shù)一般在7～15為宜。由表5可知，八個礦點原料塑性均滿足燒結(jié)磚成型要求。

干燥敏感性：混合泥料在干燥過程中發(fā)生開裂等干燥缺陷的傾向性程度，一般要求干燥敏感系數(shù)小于1。干燥敏感性系數(shù)偏高，表明泥料對干燥條件的適應(yīng)性差，干燥過程易于產(chǎn)生缺陷；而干燥敏感性系數(shù)低的泥料宜于實行快速干燥，對干燥有利。本次試驗所有頁巖干燥敏感性系數(shù)均較低，干燥過程未出現(xiàn)缺陷。

收縮率：坯體的收縮率是一種重要的性質(zhì)，收縮過大的燒結(jié)制品干燥時不宜過急過快，否則容易產(chǎn)生開裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量。在生產(chǎn)中，一般要求原料的線收縮率小于8%，否則應(yīng)對原料進行瘦化處理。燒成試驗表明，所有礦點頁巖原料在最佳溫度下燒成線收縮率均低于制磚原料要求。

綜上所述，八個勘查礦點頁巖物理性能符合燒結(jié)磚生產(chǎn)對原料性能的要求，燒成試驗表明，所有礦點頁巖作為原料制備燒結(jié)墻材完全可行。

表5　八個勘查礦點頁巖燒成試驗結(jié)果

6　結(jié)論

⑴本次研究發(fā)現(xiàn)的八個頁巖，通過勘查初步確定其地質(zhì)概況、資源儲量、坐標(biāo)分布、礦體特征、化學(xué)成分等；勘查結(jié)果表明：所有礦點資源豐富，均達到3300萬噸以上，且礦點頁巖純度較高，含雜質(zhì)少，有害成分基本在允許范圍的下限內(nèi)，頁巖品位為優(yōu)質(zhì)頁巖，即八個頁巖資源品位完全滿足市區(qū)燒結(jié)墻材企業(yè)搬遷轉(zhuǎn)移對原料資源開發(fā)的要求。

⑵燒成試驗結(jié)果顯示：所有礦點頁巖原料物理性能均滿足燒結(jié)磚生產(chǎn)對原料性能要求，通過梯度溫度焙燒試驗，最終確定不同頁巖最佳焙燒溫度，在此溫度下燒成的樣品收縮率均低于制磚原料要求，且成型試塊表明光滑，顏色鮮明，試驗表明利用勘查礦點頁巖作為原料制備燒結(jié)制品是可行的。

⑶玉林市頁巖資源開發(fā)利用建議：“十三五”期間，玉林市應(yīng)順應(yīng)當(dāng)前市城區(qū)墻材產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移政策，以新時期產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級調(diào)整為契機，促進全市墻材產(chǎn)業(yè)健康合理發(fā)展；結(jié)合本次勘查結(jié)果，應(yīng)以八個勘查礦點為中心，建立頁巖原料生產(chǎn)供應(yīng)基地，實現(xiàn)頁巖礦集約化開采，專業(yè)化加工，商品化供應(yīng)，同時應(yīng)積極開發(fā)高檔次、高品位、高附加值頁巖產(chǎn)品，提高頁巖資源的質(zhì)量品質(zhì)、利用效率和經(jīng)濟效益。

*基金項目：玉林市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目（合同編號：玉科計[20141003]）