石灰岩矿床的主要工业指标.docx

1、石灰岩矿床的主要工业指标石 灰 岩一、矿产名称：石灰岩（Limestone）二、矿床类型及其分布石灰岩是地壳中分布最广的矿产之一。按其沉积地区，石灰岩右分为海相沉积和陆相沉积，以前者居多；按其成因，石灰岩可分为生物沉积、化学沉积和次生三种类型；按矿石中所含成分不同，石灰岩可分为硅质石灰岩、粘土质石灰岩和白云质石灰岩三种。资源分布情况：中国石灰岩矿产资源十分丰富，作为水泥、溶剂和化工用的石灰岩矿床已达八百余处。产地遍布全国，各省、市自治区均可在工业区附近就地取材。石灰岩矿产在每个地质时代都有沉积，各个地质构造发展阶段都有分布，但质量好，规模大的石灰岩矿床往往赋存于一定的层位中。以水泥用石灰岩为例

2、，东北、华北地区的中奥陶系马家沟组石灰岩是极其重要的层位，中南、华东、西南地区多用石炭、二叠、三叠系石灰岩，西北、西藏地区一般多用志留、泥盆系石灰岩，华东、西北及长江中下游的奥陶纪石灰岩也是水泥原料的重要层位。中国石灰岩资源的时空分布，见表1。表 1 中国石灰岩资源的时空分布含矿的地质年代石灰岩分布地区主要岩性早元古代内蒙古、黑龙江、吉林中部、河南南部信阳、南阳一带大理石中、晚元古代辽东半岛、天津、北京、江苏北部、甘肃、青海、福建硅质灰岩、燧石灰岩寒武纪山西、北京、河北、山东、安徽、江苏、浙江、河南、湖北、贵州、云南、新疆、青海、宁夏、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江鲕状灰岩、纯灰岩、竹叶状灰岩，薄

3、层白云质灰岩奥陶纪黑龙江、内蒙古、吉林、辽宁、北京、河北、山西、山东、河南、陕西、甘肃、青海、新疆、四川、贵州、湖北、安徽、江苏、江西薄层，厚层纯灰岩，白云质灰岩，虎斑灰岩，砾状灰岩等志留纪新疆托克逊、青海格尔木、甘肃、内蒙古等泥质灰岩，硅质灰岩，结晶灰岩等泥盆纪广西、湖南、贵州、云南、广东、黑龙江、新疆、陕西、四川厚层纯灰岩，白云质灰岩，结晶灰岩，薄层灰岩，泥质灰岩等石炭纪江苏、浙江、安徽、江西、福建、广西、广东、四川、湖北、河南、湖南、陕西、新疆、甘肃、青海、云南、贵州、内蒙古、吉林、黑龙江厚层纯灰岩，厚层灰岩夹砂页岩、白云质灰岩，大理石，结晶灰岩等二叠纪四川、云南、广西、贵州、广东、福建

4、、浙江、江西、安徽、江苏、湖北、湖南、陕西、甘肃、青海、内蒙古、吉林、黑龙江等厚层灰岩，燧石灰岩，硅质灰岩，白云岩化灰岩，大理岩三叠纪广西、云南、贵州、四川、广东、江西、福建、甘肃、青海、浙江、江苏、安徽、湖南、湖北、陕西、泥质灰岩，厚层灰岩，薄层灰岩侏罗纪四川自贡地区内陆湖相沉积石灰岩第三纪河南新乡、郑州郊区泥灰岩、松散碳酸钙三、矿床的主要工业指标1 黑色冶金用石灰岩工业指标，见表2表 2 黑色冶金用石灰岩一般工业指标矿石品级含 量， %CaOMgOCaO+MgOSiO2+Al2O3PS纯质石灰岩540.5-0.80.010.04523-20.020.1503.5-30.030.15白云质石

5、灰岩-85030.030.15 注：可采厚度2m，夹石剔除厚度12m。2 有色冶金用石灰岩工业指标，见表3。表 3 有色冶金用石灰岩一般工业指标项 目含 量，% CaOMgOSiO2边界品位502.52工业品位521.52 注：可采厚度2m，夹石剔除厚度12m。3 水泥用石灰岩工业指标水泥用石灰岩一般工业指标：CaO48% MgO3% K2O+Na2O0.6%SO31% SiO24%4 轻化工业用石灰岩工业指标（1） 电石用石灰岩CaO边界品位52%工业品位54%MgO1% SiO21% Al2O3+Fe2O31%S0.1% P0.06%（2） 制碱用石灰岩CaO边界品位88%， 工业品位90

6、%MgO1.9% 酸不溶物2 R2O32%（3） 玻璃用石灰岩 CaO Fe2O3级 54% 47% 0.2% （4） 陶瓷、磷肥、氮肥、糖用石灰岩的工业指标可参考矿石的产品质量要求制订。四、矿石性质1. 矿石的矿物组成石灰岩的矿物成分主要为方解石、伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物，还混有其他一些杂质。其中的镁呈白灰石及菱镁矿出现，氧化硅为游离状的石英，石髓及蛋白石分布在岩石内，氧化铝同氧化硅化合成硅酸铝（粘土、长石、云母）；铁的化合物呈碳酸盐（菱镁矿）、硫铁矿（黄铁矿）、游离的氧化物（磁铁矿、赤铁矿）及氢氧化物（含水针铁矿）存在；此外还有海绿石，个别类型的石灰岩中还有煤、地沥青等有机质和石

7、膏、硬石膏等硫酸盐，以及磷和钙的化合物，碱金属化合物以及锶、钡、锰、钛、氟等化合物，但含量很低。2. 目的矿物的矿物特征石灰岩的主要物、化性质如下：化学分子式 CaCO3 晶系 三方晶系晶形 不规则的等轴粒状，或具有菱面晶体、或偏三角面体和菱面体聚形、柱面与偏三角面体及菱面体的聚形颜色 无色、白色、含有杂质时变为灰黄、浅红或蓝绿色条痕 无色光泽 玻璃光泽解理 极完全解理断口 参差状硬度 3（f系数一般812）密度 2.715g/cm3湿度 一般小于1%理论组分含量 Ca 56.4%；CO2 43.96%拉压强度 垂直层理方向一般为58.81370MPa，平行层理方向一般为49117.6MPa松

8、散系数 1.51.6石灰岩具有良好的加工性、磨光性和很好的胶结性能，不溶于水，易溶于饱和硫酸，能和种强酸发生反应并形成相应的钙盐，同时放出CO2。石灰岩煅烧至900以上（一般为10001300）时分解转化为石灰（CaO），放出CO2。生石灰遇水潮解，立即形成熟石灰Ca(OH)2，熟石灰溶于水后可调浆，在空气中易硬化。五、工艺特性及主要用途1. 工艺特性石灰具有导热性、坚固性、吸水性、不透气性、隔音性、磨光性、很好的胶结性能以及可加工性等优良的性能，既可直接利用原矿，也可深加工应用。2.主要用途石灰岩在冶金、建材、化工、轻工、建筑、农业及其它特殊工业部门都是重要的工业原料。随着钢铁和水泥工业的发

9、展，石灰岩的重要性必将进一步增强。石灰岩的主要用途见表4。表 4 石灰岩的主要用途应用领域占石灰岩总产量，%主 要 用 途冶金工业60.56炼钢铁中作为氧化钙载体，以结合焦炭灰分和硅、铝、硫和磷等不需要的伴生元素，变成易熔的矿渣排出炉外化学工业8.99橡胶工业的充填剂；造纸、涂料的增量剂；制造电石的原料；还广泛用于制造漂白剂、制碱、海水提取镁砂、氮肥、塑料、有机化学品、碳化钙建筑工业9.16生产建筑用石灰浆，各种类型的石灰、碎石、筑路时沥青配料等农业烧成石灰用于中和酸性土壤和作为饲料建材工业水泥17.31硅酸盐水泥的主要原料玻璃引入CaO的主要原料，其主要作用为玻璃中的稳定剂陶瓷引入CaO的主

10、要原料耐火材料用石灰乳作矿化剂，以便在焙烧硅砖时能获得坚固的料坯和加速石英转化为磷石英和方石英的过程制糖工业0.05制糖时的助滤剂塑料工业生产尼龙的重要配料环境保护工业废水的处理六、产品质量标准对石灰岩的质量要求，视用途不同而异。一般来说，冶金、化学工业和其它的特殊工业部门对石灰岩纯度的要求比建筑工业和农业高，我国目前除冶金工业用石灰岩制定了中华人民共和国专业标准ZBD60001-85外，其它行业均未制定国家标准或专业标准，而由各应用部门自行制定有关标准。1.冶金工业用石灰岩产品质量标准，见表5、表6。石灰石产品化学成份应符合表5规定。石灰石产品粒度应符合表6规定。表 5 冶金用石灰石化学成份

11、要求（ZBD60001-85）类 别品 级化学成份，%CaOCaO+MgOMgOSiO2PS不小于不大于普通石灰石特级品一级品二级品三级品四级品5453525150333331.01.52.23.04.00.0050.010.020.030.040.020.080.100.120.15高镁石灰石特级品一级品二级品三级品四级品5554535251888881.01.52.23.04.00050.010.020.030.040.020.080.100.120.15注： 1.普通石灰石中，当MgO大于3%时，执行高镁石灰石标准。2.普通石灰石或高镁石灰石一级品至四级品中磷、硫杂质含量，供方应定期提出

12、分析数据，但暂不作考核依据。表 6 冶金用石灰石粒度要求（ZBD60001-85）用 途粒度范围mm最大粒度不大于mm允许波动范围，%上 限下 限不超过烧结38106炼铁1560801010烧石灰2060801010509011010108012014010102. 建材工业用石灰岩产品质量要求（1） （1） 水泥工业：用于水泥生产的石灰质原料，质量要求列于表7。对非晶质石灰岩，其粒度要求为3080mm。表 7 水泥用石灰质原料质量要求品级及类别品 位，%CaOMgOR2OSO3燧石或石英泥灰石35453.01.21.0482.51.01.04.0二级品45483.01.01.04.0（2）

13、（2） 玻璃工业：一般来说，根据玻璃质量要求不同而选用CaO含量不同的石灰岩，但要求所选用的石灰岩为非晶质且成份稳定。现将平板玻璃用石灰岩的质量要求列于表8。表 8 平板玻璃用石灰岩质量要求化学成份CaOSiO2MgOAl2O3P2O5Fe2O3粒度，mm含量，%48以上1612011.00.54.02.01.01. 0. 01951.81.50.20.25903.0 3.5510钢铁工业致密非晶质1(炉渣制水泥时)SiO20.510.005(制铁合金时)高炉1545平炉4590转炉1020电炉1030烧结15电石工业致密非晶质MgO + Al2O32 SiO211.50.05 玻璃工业SiO

14、21，Al2O3310.8七、综合利用工艺技术1. 综合利用技术方法及工艺流程我国石灰岩资源的特点是储量大，质量较好。因而我国较大的石灰岩矿山都采用洗矿破碎分级方法处理石灰岩矿石，以除去地表泥土、砂石、粘性泥团对砂石的污染。对于品位较低的石灰岩或矿石性质差异大的石灰岩，国外有些国家采用浮选法或光电选矿方法。如用浮选法进行石灰岩和石英与铁的分离等；用浮选法或光电选矿法进行石灰岩和白云石与菱镁矿的分离等。对于质量较好，可直接利用的石灰岩，其综合利用技术方法及工艺流程见图1。图1 可直接利用石灰岩综合利用方法工艺流程对于品位较低的石灰岩或矿石性质差异大的石灰岩，其综合利用技术方法及工艺流程见图2。

15、+ -图2 品位较低、矿石性质差异大的石灰岩综合利用技术方法及工艺流程2. 开发生产实例（1） 石灰石灰岩煅烧至温度10001300 C时，可将CaCO3中的CO2排出，制成生石灰。生石灰为白色固体，耐火难溶，遇水放热吸水生成熟石灰，石灰水泡和溶液呈碱性，易与空气中CO2反应生成CaCO3沉淀。商业上分为高钙石灰（CaO90%），钙质石灰（CaO85%），镁钙石灰（MgO10%）和高镁石灰（MgO25%）四类。冶金石灰质量标（ZBQ27001-85）见表13。表13 冶金石灰质量标准（ZBQ27001-85）类别指标 品级化 学 成 份， %物 理 性 能CaOCaO+MgOMgOSiO2PS

16、生烧率+过烧率活性度4N HCl，40 1 C10min，ml不小于不大于不大于不小于普通冶金石灰特级品一级品二级品三级品四级品9290858080-555551.52.53.55.06.00.010.020.030.040.040.0250.100.150.200.20512152020360250200160160高镁冶金石灰特级品一级品二级品三级品四级品-939186818012121212121.52.53.55.06.00.010.020.030.040.040.0250.100.150.200.20512152020360250200160160（2） 氢氧化钙（消石灰、熟石灰）a

17、.分子式：Ca（OH）2b.相对分子质量：74.08c.性质：细腻的白色粉未。密度 2.24g/cm3。加热至580 C失水成为氧化钙，在空气中吸收CO2而变为碳酸钙。溶于酸、甘油、难溶于水，不溶于醇。d.用途：用于制药、橡胶、石油工业添加剂和软化水用等。用于石油工业添加在润滑油中，可防止结焦、油泥沉积、中和防腐。e.主要原料及规格：石灰石（CaCO3）98%f.制法及工艺流程：石灰消化法是将石灰石在煅烧窑煅烧成氧化钙后，以精选、加水消化，再经净化、干燥及过筛，得氢氧化钙产品。其反应式如下： CaCO3=CaO+CO2 CaO+H2O=Ca（OH）2工艺流程如下，石灰石、焦炭焙烧精选加水消化沉

18、淀分离干燥过筛包装氢氧化钙产品质量标准（表14）表 14 企业标准指标名称指 标优级品工业级氢氧化钙Ca（OH）2，%铁（Fe），%盐酸不溶物，%9890.00.350.1镁及碱金属（MgO计），%细度（100目）外观通过2.0白色粉未（3） 氧化钙a.分子式：CaOb.相对分子质量：56.08c.性质：白色无定形粉未。密度3.253.38g/cm3。熔点2580 C。沸点2850 C。在空气中放置，吸收空气中的水和二氧化碳，生成氢氧化钙和碳酸钙。氧化钙与水作用（称为“消化”）生成氢氧化钙并放出热量（生成物呈强碱性）。溶于酸、不溶于醇。d.用途：氧化钙用于钢铁、农药、医药、非铁金属、肥料、制革

19、、制氢氧化钙，实验室氨气的干燥和醇脱水等。e.主要原料及规格：盐酸（HCL）35%；碳酸钙（CaCO3）98%。f.制法及工艺流程：碳酸钙煅烧法是先将碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙，用氨水中和、过滤、加入碳酸氢钠，反应生成碳酸钙沉淀，经脱水、干燥煅烧而得。其反应式如下：CaCO3+2HCLCaCl2+ CO2+H2OCaCl2+2NH4OHCa（OH）2+2NH4ClCa（OH）2+NaHCO3CaCO3+NaOH+ H2OCaCO3CaO+ CO2工艺流程如下，碳酸钙加盐酸酸解加氨水中和静置沉淀过滤加碳酸氢钠反应碳酸钙脱水干燥煅烧筛选包装氧化钙产品质量标准表15。表 15 企业标准指标名称指 标

20、氧化钙（Ca O），%细度（100目）灼烧失量，%98全部通过5（4） 轻质碳酸钙（沉淀碳酸钙）a.分子式：CaCO3b.相对分子质量：100.08c.性质：白色粉未，无臭无味，密度：方解石型 2.711g/cm3，霞石型2.93g/cm3。溶点（110大气压）1289 C。难溶于水、醇，微溶于含有铵盐或二氧化碳的水溶液，可溶于稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸，同时放出二氧化碳，呈放热反应。d.用途：主要用作橡胶、塑料、造纸等行业的填料，也用作涂料、油墨的填料。还用于牙膏、电焊条、有机合成、冶金、玻璃、石棉、油毛毡等生产。还是工业废水的中和剂，胃与十二指肠溃疡病的制酸剂、酸中毒的解毒剂。生产方法及工艺流

21、程见图3。碳化消化煅烧CO2 石灰石+煤粉碎分离干燥图3 轻质碳酸钙生产流程主要反应式：Ca（OH）2+CO2CaCO3+ H2O质量标准表15、表16。表 15 质量标准（GB4794-84 外观：白色粉未）指 标 名 称 型 型一级二级一级二级碳酸钙（以干基计），%水份，%125 m筛余物，%45 m沉降体积，ml/g盐酸不溶物，%游离碱（以CaO计），%铁，%锰，%白度，度98.00.300.0050.502.80.100.100.100.0045-97.00.400.0050.502.50.200.100.100.008-98.00.400.0050.502.80.200.100.10

22、-90.097.00.400.010.502.50.300.150.10-食品添加剂用（GB1898-80）指标名称指标指标名称指标碳酸钙（CaCO3），%干燥失重，%盐酸不溶物，%钡盐（多Ba计），%981.00.100.05重金属（以Pb计），%砷， %铁， %外观 0.0030.00040.04白色极细轻质粉未生产厂家：四川重庆松山化工厂、贵州安顺玻璃化工厂、云南昆明化工厂、甘肃兰州白银区化工厂、河南焦作化工三厂、河南密县化工厂、湖南衡阳第三化工厂、上海新江化工厂、上海碳酸钙厂、江苏宜兴石灰厂、浙江吴兴菱湖化工厂、安徽安庆化工原料厂、山东张店湖田化工厂、山东淄博罗村化工厂、北京矿石材料厂

23、、河北唐山东矿化工厂和辽宁本溪石灰化工厂等。（1） （5） 重质碳酸钙（俗称单飞粉、双飞粉、三飞粉、四飞粉）a.分子式：CaCO3b.相对分子质量：100.08c.性质：白色粉未，无臭、无味。露置空气中无变化，密度2.71g/cm3。溶点1339 C。几乎不溶于水，在含有铵盐或三氧化二铁的水中微溶解，不溶于醇。遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。加热分解为氧化钙和二氧化碳。d.用途：按粉碎细度的不同，工业上分为四种不同规格：单飞、双飞、三飞、四飞，分别用于各工业部门。单飞粉：用于生产无水氯化钙，是重铬酸钠生产的辅助原料，玻璃及水泥生产的主要原料。此外，也用于建筑材料和家禽饲料等。双飞粉：

24、是生产无水氯化钙和玻璃等的原料、橡胶和油漆的白色填料，以及建筑材料等。三飞粉：用作塑料、涂料及油漆的填料。四飞粉：用作电线绝缘层之填料、橡胶模压制品以及沥青制油毡之填料。e.主要原料及规格：石灰石（CaCO3）90%f.制法及工艺流程：粉碎法是将含CaCO3在90%以上的石灰经粉碎、分级、分离而制得的产品。工艺流程为：石灰石粉碎分级旋风分离重质碳酸钙产品质量标准表17。表 17 产品质量标准（企业标准）指 标 名 称指 标单飞双飞三飞四飞含量（CaCO3），%三氧化二铁，%盐酸不溶物，%细度，目通过，%950.10.520095950.10.532599950.10.532599.9950.10.540099.95生产厂家山东青岛化肥厂和上海石粉厂等。八、开发利用现状及发展趋势 1、开发利用现状、存在问题及解决对策石灰石用途很广，是国民经济各部门以及人民生活中必不可少的原料。主要用于：（1）在建筑工业中用来生产水泥