中国膨润土矿物资源概况docx.docx

1、中国膨润土矿物资源概况docx膨润土矿物资源概述 膨润土的广泛定义为“主要由蒙脱石类矿物组成的岩石，不考虑成因和产地”。与蒙脱石经常伴生的 粘土矿物有 伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、水铝英石 以及一些间层粘土矿物。伴生的非粘土矿物有 石 英、长石、沸石、石膏、方解石、黄铁矿、氧化铁矿物 以及岩屑等。膨润土还常有 钾、钠、钙、镁 的盐类 矿物。膨润土 ( Bentonnite ) 一词源于 1898年美国怀俄明州一粘土产地名。中国出现的译名有斑脱岩、搬土、 皂土、膨土岩等名称。膨润土是人类利用最早的矿产之一，古代主要用于制陶。近代工业有十分广泛的用途，铸造、能源、 钻探、造纸、化工、建筑、医药

2、、纺织等几十个部门，与膨润土有关的产品多达 400500 种，被誉为万能 的矿物原料，因此在国民经济中有独特的作用。一、 矿石矿物原料特点 膨润土矿的颜色有白色、乳酪色、淡灰色、淡黄绿色、淡红色、褐红色以及黑色、斑杂色等。油脂光 泽、蜡状光泽，有的为土状光泽。断口常为贝壳状或锯齿状。结构构造多种多样，有块状、微层纹状、角 砾状、土状及斑杂状构造；泥质结构为主，尚有变余火山碎屑、角砾凝灰及粉砂状结构。膨润土的主要矿物成分是蒙皂石 (Smectite)族矿物，为有益组分。蒙皂石族矿物包括二八面体和三八面 体两个亚族，而膨润土所含通常为二八面体亚族中的矿物，有以下三种矿物：蒙脱石 E 0.33(AI

3、 1. 67Mg0. 33)Si4Ol0(OH)2 nH2O贝得石 E 0.33Ab(Si3. 67AI0.33) O1o(OH)2 nH2O+ 3+绿脱石 E 0.33Fe 2(Si3.67AI0.33) 010(OH) 2 nH2O 其中E+为可交换的层间阳离子。3+ 3+二八面体亚族的晶体化学通式为： Mu+v+z(AI xFey Mgz)2.oo(Si4-(u+v)Fev、Alu)O1o(OH)2 nH2O。式中u+v+z为层间电荷，蒙脱石一般为 22,贝得石的y、v、z为零，绿脱石 v、x、z为零。某些膨润土以三八面体亚族中的皂石 (一种含镁的蒙皂石 )和锂蒙脱石 (含锂和镁的变种

4、)为主要矿物成分。膨润土中常混杂有非蒙皂石族的矿物，含量不等。混杂成分可归为三类：其他粘土矿物，例如高岭石 和伊利石；粒状及片状硅酸盐矿物和岩屑；可溶性盐类。非蒙皂石族矿物及各种杂质对膨润土的物理化学 性能有明显的影响，因此为有害组分。膨润土的性能由所含矿物成分而定。 二八面体蒙皂石的端员成分之一蒙脱石属于单斜晶系， 晶胞参数： a0=0. 517nm , bo=O. 894nm , co=O. 961.52nm.。化学成分：SiO2 48%56% , AI2O3 11%22% , Fe2O3 0%5% , MgO 4%9% ， CaO 0.8%3.5%， H2O 12%24% 。此外还含有

5、K2O、 Na2O、 MnO、 FeO、 TiO2、 P2O5、 CI 和CO2等。矿物颗粒细，在电子显微镜下可见到片状、球状、海绵状等集合体形状。蒙脱石具有离子交换性能，主要是阳离子如 Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Li+、H+、Al3+等，交换是可逆的。在 pH 为 7的介质中阳离子交换容量为 70140me/100g。蒙脱石通常含有三种状态的水， 表面自由水， 层间吸附水和晶格水。 蒙脱石吸水性很强， 吸水后膨胀， 即晶格底面间距增大，在高水化状态时晶轴 Co可达1. 842. 14nm。蒙脱石在水介质中可分散呈胶体状态。蒙脱石受热自由水很快失去， 100200 C脱去吸附水，500

6、 C时大量晶格水开始逸出。蒙脱石具有电负性，对胶体性质和流变性能影响很大。电负性主要来自三方面：晶格置换连同内部的 补偿置换形成的晶格静电荷，每个晶胞约为 0. 66；破键产生的电负性；八面体片解离形成的电负性。膨润土根据所含蒙皂石族矿物的属型而相应划分。蒙脱石以其层间可交换阳离子的种类、含量划分属型，当某一阳离子的含量超过阳离子交换容量 (工EC)50%时，即以该阳离子命名，例如钠基蒙脱石 (ENa+/2+ 3+工EC 50%)、钙基蒙脱石(ECa /工EC 50%)、铝基蒙脱石 (EAI /工EC 50%)。当层间没有一个阳离子 含量超过 50%交换容量时，则以含量最多的两个阳离子命名，如

7、钙钠基蒙脱石、钙镁基蒙脱石等等。膨润 土有以上相应的名称。钠基膨润土又命名碱型土，吸水后高度膨胀。钙基膨润土又名碱土型土，吸水后膨 胀不太 大。在美国有一种所谓钾膨润土，发现于阿巴拉契亚和密西西比河流域，但其主要矿物成分是伊利石和混 层矿物，蒙皂石族矿物仅居次要地位，其实它已超出了膨润土的定义。二、用途与技术经济指标膨润土由于具有吸水性、膨胀性、阳离子交换性、触变性、粘结性、吸附性、增稠性、润滑性、稳定 性、脱色性等性能，被广泛应用于各个工业部门。其主要用途是铁精矿球团、钻井泥浆、铸造型砂粘结剂、 动植物油脱色净化等。（一）铁矿球团用膨润土质量标准据中华人民共和国建材行业标准 JC/T529-

8、 1995，铁矿球团用膨润土质量要求列于表 4. 23. 1。表4.23.1冶金球团粘结膨润土质量要求水分( % )吸蓝量（g/100g ）试样吸水量(mL/g )膨胀容(mL/g )P-Q-113993515015P-Q-2993012012P-Q-399201009（二 ）钻井泥浆用膨润土质量标准4. 23. 2。据中华人民共和国建材行业标准 JC/T529- 1995，钻井泥浆用膨润土质量标准见表表4.23.2钻井泥浆用膨润土标准项目P-N悬浮体性能600r/mi n时粘度计读数30屈服值w（ Pa）1.44 X塑性粘度30min 滤失量w( mL)15.0湿筛分析+0.075筛余量W（

9、 %4.0水分w（ %10（三）铸造型砂粘结用膨润土质量标准据中华人民共和国建材行业标准 JC/T529- 1995，铸造型砂粘结用膨润土质量标准见表 4.23.3表4.23.3铸造用膨润土按湿压强度值分级标准（四）精细陶瓷和建筑陶瓷用膨润土为原苏联r OCT7032 - 75标准。分为两个牌号： PK-生产艺术和家用陶瓷、电工和无线电陶瓷用膨润土； CK-生产建筑陶瓷（墙体内贴面板和白色、人工染色地面板 ）用膨润土，见表4.23.4。表4-23-4精细陶瓷和建筑陶瓷膨润土指标牌号PKCK（Fe2O3+TiO 2 ）含量不大于（）1.752.25SO 2含量不大于（）0.500.75膨胀性不小

10、于（ml ）8075吸附指标不小于（mg/g ）200150平均抗弯强度极限（粘结能力）不小于（kg/cm 3）2020水分含量不大于（）202050mm 以下快体含量不大于（）1010300mm 以上快体含量不大于（）1010注：对无线电陶瓷膨润土 S02不大于0.25 %三、矿业简史世界膨润土工业以美国发展最早， 1921年建立起首家膨润土加工厂，至今已有 70多年的历史。以生 产铸造型砂粘结剂和油脂脱色剂而奠定了膨润土工业基础。 40年代开采出100万t，60年代大规模作为铁精矿球团粘结剂，年产量猛增至 260万t, 80年代膨润土产量达到 418万t/a。中国膨润土工业的发展可为两个大

11、阶段，第一阶段从中华人民共和国成立起至 70年代末，为奠基和找矿阶段，在辽宁、吉林、河南、河北、浙江、山东、福建、四川、湖北等省 10余个矿区进行了矿床评价，探明了数千万吨储量。不但有钙基膨润土矿，也发现了钠基膨润土矿。 1974年全国估算膨润土产量达3540 万 t o第二阶段从70年代末至今，为大发展阶段。全国已有 24个省、区相继发现了膨润土矿床，各大区皆有钠基膨润土资源，证明中国是膨润土资源丰富、品种齐全的国家。据 1987年底统计，中国膨润土储量已达17. 17亿t。这一阶段膨润土的应用领域显著扩大，并不断出现新用途和新产品，例如有机膨润土产 品的兴起等。膨润土矿资源一资源状况中国膨

12、润土矿资源非常丰富，预测资源量在 70亿t以上。种类齐全，既有钙基膨润土，又有钠基膨润土，此外还有氢基、铝基、钠钙基和未分类的膨润土。 至1996年底，全国保有储量 24. 6亿t（详见表4.23. 5）。 最多的为广西壮族自治区，占全国总储量的 26%;其次是新疆自治区，占总储量的 14% ;依次有内蒙古自治区，占9%,江苏省占7%，河北省占6%，山东省、湖北省、安徽省各占 5%。世界上膨润土资源主要分布在中国、美国和原苏联，三国探明储量约占世界总储量的 4/5。中国储量居世界首位，占世界总量的 60%。表4-23-5膨润土保有储量表地区矿区数（个）总量（万t矿石）A+B+CD合计全国866

13、9746176516245262河北23211397314294山西2273831962934内蒙古568541429621150辽宁4239831015499吉林8275128605619黑龙江3一46464646江苏554231214917572浙江9420439958199安徽417261078112507福建348810481536江西2179524074202山东54662813612798河南3212316323755湖北68629471713346湖南158425913175广东413315301663广西3111615319464337海南16078138四川818062242

14、云南140412111615陕西2483114906321甘肃2141018633273新疆368712752534395二、地理分布到目前为止，全国已有 23个省（区）产有膨润土矿，有探明储量的矿区 86处（表4.23.6），其中大型矿床（大于5 000万t）12个，中型矿床（5005 000万t）31个，小型矿床（小于500万t）43个。在大型矿床中储 量超过1亿t的矿床共计有8个，可称为超大型矿床。12个大型矿床的1996年底保有储量达187 989万t, 占全部保有储量246 262万t的76%。最大的矿床为广西壮族自治区宁明县宁明膨润土矿 ，各级储量和为60736.6万t，占全国总储

15、量的1/4。居第2位的是新疆自治区的和布克赛尔县乌兰林格 -日月雷矿区，有21623.2万t。占第3位的是内蒙古自治区的兴和县高庙子膨润土矿，共计有 16 899.8万t（表4.23.6）。表4-23-6膨润土矿一览表序号矿区名称矿床类型膨润土属性规模利用程度1新疆和布克赛尔蒙古自治县乌兰林格-日月雷沉积Na, Ca大型可利用2新疆托克逊县柯尔碱Na, Ca大型可利用3新疆哈密市沙尔湖气成热液交代Na中型可利用4黑龙江省拜泉县新生中型可利用5黑龙江省海林县沸石矿-膨润土火山沉积Ca中型可利用6吉林省九台市银矿山膨润土矿-沸石矿蚀变火山岩Na, Ca中型已利用7吉林省长春市石牌岭中型已利用8吉林

16、省公主岭刘房子沉积中型已利用9辽宁省黑山县十里火山沉积 1da, Ca Ca Na中型可利用10辽宁省黑山县孙屯风化Na, Ca中型已利用11辽宁省凌源市热水汤火山沉积Ca, Na中型已利用12内蒙国新巴尔虎左旗白冃查干中型可利用13内蒙古乌拉特前旗白庙子火山沉积Ca中型可利用14内蒙古兴和县冋庙子火山沉积:大型可利用15河北省隆化县伊逊河沟火山沉积Ca中型可利用16河北宣化堰家沟风化Ca, Na大型已利用17山西省浑源县强风岭火山沉积Ca:大型已利用18甘肃省金昌市红泉沉积Ca、Mg、 Na中型已利用19山东省莱阳市白口风化Ca中型已利用20山东省维县涌泉庄火山一沉积蚀变Na、Ca:大型已利

17、用21山东省潍坊市于家庄沉积Ca中型可利用22陕西省祥县沉积Ca大型已利用23陕西省西乡县杨河坝沉积Ca中型可利用24河南省信阳刘家冲风化Ca中型已利用25河南罗山县杨家湾次生蚀变Ca中型已利用26江苏省县龙王山一穆店火山沉积中型可利用27江苏省句容县甲山火山一气液叠加Na、Ca:大型可利用28湖北省江陵县八岭山合中型可利用29湖北省武昌县上熊Na、Ca、Al大型可利用30湖北省阳新县大垴铺火山沉积:中型可利用31安徽省屯溪市新潭1Na、Na Ca、Ca大型可利用32安徽省休宁县大山火山沉积上部H:中型可利用沉积Ca、Na Ca33浙江省安口县红庙火山沉积风化Ca中型已利用34浙江省余杭县仇山

18、沉积-蚀变Ca、Na中型已利用35浙江省临安县平山火山沉积Na:大型已利用36湖南省县伍家峪沉积Ca中型可利用37江西省乐平县浯口中型可利用38江西省广丰县李家风化Ca、Na:中型可利用39云南省宣威县羊场大硕沉积Ca中型可利用40福建省武平县中山风化Ca、Al中型可利用41广西田东县田东沉积Na、Ca中型可利用42广西宁明县宁明沉积Mg、Na大型可利用Na Ca、Ca43广东省梅县踏沙坝风化中型可利用全国各大区皆有膨润土矿分布，其中除有丰富的钙、钠基膨润土矿之外，在福建、广东一带还富产氢 （铝）基膨润土，甘肃产镁基膨润土。大型和中型矿床共计 43个，其分布见图4.23.1。m 4.2J. 1

19、屮也眇取上犷竹術也三、资源特点中国膨润土矿以其分布广、埋藏浅、易采掘及品种齐全为特点。除钙基膨润土外，相继发现了大型优质的钠基膨润土。钠基膨润土保有储量 58 633.4万t,占总储量的24%。此外还有钠基膨润土远景储量 35158.6万t o除钙、钠基膨润土之外的铝、氢基等类型约占 42%。据43个矿床统计，平均蒙脱石含量为 63%，明显高于规范所要求的平均工业品位 （大于或等于50%）。其中四川的膨润土矿 4个矿床平均品位为 88%。特大型矿床以广西宁明县宁明矿床最高，达 62. 67%，中型以广西田东县田东矿床最高，达 72. 5%。而新疆和布克赛尔蒙古自治县乌兰林格 -日月雷矿为品位最

20、低的特大型矿床，蒙脱石含量仅为 48% o大型、中型矿床共计 43个，占全部矿床数 50%，而其保有储量则占绝大部分，表明矿床规模之大。 与膨润土伴生的矿产以高岭石和伊利石最为普遍，有的矿床与凹凸棒石共生，如盱眙县雍山凹凸棒石粘土 矿区。东北一些膨润土矿则与沸石共生，如黑龙江的勃利县团山及海林县的沸石 -膨润土矿床，吉林省的九台市羊草沟和银矿山膨润土 -沸石矿床等。华东一带有与残留母岩 -珍珠岩伴生矿床，如江苏丹徒县垂山和安徽省宣州市水东的珍珠岩矿床。中国膨润土矿床多位于丘陵区，埋藏较浅，覆盖层厚度一般 115m,适于露天开采，少数矿可用地下开采。矿石一般可选性能良好，部分矿山曾进行干法或湿法

21、选矿试验。例如浙江临安平山的钠基膨润土，原矿石蒙脱石含量仅为45% ，浙江地质科研测试中心进行了湿法选矿， 将纯度提高至 95%（吸蓝量测定 ） 以上。膨润土矿物资源特征、 矿床时空分布及成矿规律膨润土矿形成和保存下来的基本条件，首先绝大多数成矿母岩为中酸性火山岩，即珍珠岩、黑曜岩、 流纹岩、安山岩、粗面岩、英安岩及其火山碎屑岩。其次，有一个稳定的封闭水体环境，保持高的 pH 值 以及足够浓度的镁离子。第三，形成后未遭受强的构造活动，未被深埋。蒙脱石是一种很不稳定的矿物， 当受到热动力作用和深埋静压力时，便转化为伊利石、绿泥石，或者蒙脱石与伊利石的间层矿物。因此，环太平洋火山岩带具备成矿母岩的

22、条件，中国东部大陆边缘位在该带的西部环节，沿海各省从 广东经福建、浙江、安徽、江苏、山东、河北、辽宁、吉林至黑龙江皆处于该成矿带上，至今已发现 48 个矿床，其中 5 个属于大型、特大型矿床。我国中西部火山活动受控于古板块边缘及大构造活动带内，例 如祁连山秦岭大别山构造带、天山阴山构造带、古塔里木板块与华北板块缝合带、扬子板块与华北 板块缝合带等都是火山岩发育带，皆有膨润土矿床。中国东部沿海一带北东向构造发育，形成了一系列断陷盆地，例如广东和平火山沉积盆地、福建连城 及武平火山盆地、 浙江余杭及临安火山沉积盆地、 安徽屯溪新潭火山沉积盆地、 庐江枞阳及南京芜湖盆地、 苏南句容火山盆地、山东沂沭

23、断裂带构造盘地、辽宁法库及吉林银山火山盆地、黑龙江海林火山沉积盆地 等，具备封闭稳定富碱的水体环境，是膨润土矿形成的有利地区。中西部如湖北的梁子湖盆地、祁连山脉中龙首山构造核部断陷盆地、天山构造带内火山沉积盆地以及 四川内陆盆地等皆是膨润土矿床的适宜产地。膨润土矿的成矿时代主要在燕山期，其次是古生代及新生代。绝大部分矿床形成于侏罗纪及白垩纪， 突出集中时代是 J3 K 1。古生代矿床见于甘肃、新疆及贵州，例如新疆托克逊县柯尔碱为石炭系，甘肃金 昌市红泉为二叠系，贵州贵阳市二戈寨 - 黔陶矿床为上二叠统等。新生代矿床主要在陕西省，如洋县膨润 土矿为 Q2 ；广西的膨润土矿床则为第三纪，如宁明和田

24、东矿床。膨润土矿的属型分布也是有一定的规律性，受控于自然改型分区。我国有几处不同的膨润土属型分布 区，乃受区域气候、 地理地貌、 水文和水化学条件等因素影响。 南方低纬度地区 （广东、广西、 海南、 福建 ） 气候炎热，雨量充沛，膨润土长期受到淋蚀，碱和碱土元素大量流失，土壤呈酸性，浅部膨润土被自然改 型为铝 （ 氢 ）基膨润土；而西北部纬度高干旱地区 （甘肃、新疆 ）气候干燥，雨量稀少，在强度蒸发作用下，钙 呈方解石、石膏而析出，因此增高了介质中的钠、镁离子含量，使部分膨润土自然改型为钠基、镁基膨润 土。其他地区则多为钙基膨润土。根据自然改型的原理，在今后找矿中，有可能在铝 （氢 ）基和钙基

25、膨润土矿床的深部找到隐伏的钠基膨润土。二、 矿 床 类 型膨润土矿床的成因类型从蒙脱石矿物的形成条件和产出特征考虑，主要形成作用有沉积及成岩作用， 风化残积作用及热液蚀变作用。蒙脱石可以由火山玻璃物质经水解脱玻而成，亦可由硅酸盐矿物经蚀变转 化而成，另一种生成方式是硅、铝质凝胶直接结晶。中国具工业价值的膨润土矿床约有 4/5 与火山玻璃质 有关。中国膨润土矿床可分为三大成因类型，即火山沉积型、风化残积型及热液型。（一 ） 火山沉积型包含三个亚型 :陆相火山沉积、 海相火山沉积及准平原胶体凝聚等亚型。 膨润土矿化的强弱取决于母岩 的特点和沉积物本身的共生组合。相应的碱性水介质条件对蒙脱石起着重要

26、的作用。该类型是膨润土矿的主要成矿方式，中国有广泛的分布，在储量上占据重要地位。 矿床产出时代主要为晚侏罗世和早白垩世，最老的产出时代是晚石炭世，例如新疆托克逊县柯尔碱膨 润土 。较晚的是第三纪，例如广西宁明膨润土矿。沉积环境多种多样，有浅海相 （新疆柯尔碱矿床的下矿层）、牛轭湖相 （四川三台矿 ）、河谷山麓相 （广东高州、四川江油 ）、盐湖相 （ 湖南澧县 ）等。这种矿床层位稳定，呈层状、似层状，产状平稳。陆相沉积亚型约为中国矿床数的 60% ，储量占 70% 左右。有代表性的矿床产地有浙江平山、辽宁黑山、安徽新潭、甘肃红泉等。准平原胶体凝聚亚型一般为 小型矿床，集中在四川和江汉盆地，如三台

27、、仁寿等。海相沉积亚型规模大、品位较高，有首要的工业价 值，代表性产地为新疆柯尔碱。不同的成因及成矿母岩对伴生矿物有控制作用，与火山物质有关的膨润土矿石中伴有沸石，盆地形成 的矿床多伴有可溶性盐类。（二 ） 风化残积型该类型是我国重要成因类型之一。这种类型的膨润土矿层厚度大，层位稳定，质量较好，用途广泛。成矿母岩为各种火山玻璃质熔岩和碎屑岩，经风化作用，残积物中富集蒙脱石，再经后期成岩作用而 形成膨润土矿。成矿在相对低温低压下进行。矿化深度一般位于潜水面附近，从几十米至数百米深不等。由于含可溶性阳离子的水由上往下渗透， 因此剖面上部蚀变作用相对较强，矿化程度相对较高。从上往下矿与母岩呈渐变关系

28、。地表附近的矿石属 型以钙基膨润土为主，比较深部才有钠基膨润土。由于成矿方式的差别和上、下层位透水性、水化学作用的不同等，在同一构造环境甚至同一矿床中， 可形成不同成因的膨润土矿，例如浙江仇山、安徽新潭、吉林银山、湖北胡朝保、广东和平上陵等矿床均 有两种不同成因的膨润土存在。（三 ） 热液型 该类型有火山物质的岩浆期后热液蚀变矿床和成岩后的热液蚀变矿床。前者的热液蚀变作用是由火 成岩母岩中流体引起的，与外部的热液无关。矿化常不均匀，蚀变完全则矿体厚度大，蚀变不完全则矿化 零散，矿体呈囊状和似层状。这种蚀变多见于酸性玻璃状溶岩中，如流纹岩、珍珠岩等。成岩后的热液蚀变作用与裂隙引导来的外部热液有关。蚀变呈带状分布，母岩可以是流纹质、粗面质 熔岩、流纹质凝灰岩、碎屑岩，也可以是安山 - 玄武质玢岩、酸性侵入岩。矿体呈瘤状、脉状及层状。矿 石常保留着母岩的原始结构。热液蚀变型矿床的规模大、中、小型皆有，储量几十万吨至数千万吨皆有。我国这类矿床不太多，所 占储量比重不大，已发现的矿床 （点） 属钙基膨润土，部分为氢基膨润土。代表性矿点在江苏溧阳县茶亭 平桥一带，有 11 条矿脉。三、 典 型 矿 床（一 ） 浙江临安平山膨润土矿床该矿床属于陆相火山沉积亚型，位于临安城东侧山间盆地内，面积约 12km2 。区内