贵州汞矿的开发与利用

北京科技大学冶金与生态工程学院2015.7.31贵州汞矿的开发与利用课程名称：冶金史姓名：李玉班级：冶金1303学号：41321071教师：李延祥北京科技大学冶金与生态工程学院2015.7.311.引言贵州是著名的汞省，不仅是华夏大地最早发现汞的地区之一，而且长期以来更是我国资源最丰、产量最多的省区。经20世纪50年代以来的大量地质勘查研究表明，贵州汞矿资源十分丰富，分布广泛，规模大，矿石质佳。全省40余个县市发现有汞的产出，遍及九个地、州、市及其相对集中于10多个县市。贵州通过历年普查勘测累计探明资源储量9.13万吨，主要产地65处。虽经过长期开采消耗，现保有资源储量任居全国榜首，达3.07万吨，占全国总量38%。长期以来，以丰富资源为依托，汞的采冶颇盛，成为全国最大的汞与朱砂生产基地和外贸出口基地。1950年—2002年，贵州水银产量超过全国总量的80%，朱砂产量达60%，水银出口量占全国的55%。2.成矿地质背景——务川汞矿贵州务川汞矿地处环太平洋成矿带与地中海成矿带交接的有利部位，更接近于环太平洋成矿带的外带，大地构造单元划属扬子准地台内。众所周知，以元古代为基底的扬子准地台，以盖层厚度巨大，分布广泛，褶皱断裂发育，基底出露零星和刚化程度较弱为特征。自震旦纪开始，务川地区进入稳定的地台阶段，缓慢持续的拗陷形成了古生界－下中生界以碳酸盐岩为主，碎屑岩、粘土岩为次的浅海陆棚至地台相的沉积盖层，其厚度＞5km。在加里东旋回末期剧烈抬升为陆，其中缺失中上志留统、泥盆系及下石炭统地层。到燕山运北京科技大学冶金与生态工程学院2015.7.31动初期，岩层发生强烈褶皱，形成了一系列NNE向新华夏式构造体系；至燕山运动中、晚期，在区域构造应力持续的挤压下，致使NNE向的褶皱轴面往NE方向作塑性偏转，从而形成了NE向左列多字型的金鸡岭复式背斜，即华夏式的构造格局，并与长期活动的NE向区域性断裂共存构成了务川汞矿带的构造骨架，同时也是本区各汞矿田、矿床（点）得以形成的直接构造因素。研究表明，贵州务川汞矿的赋存与富集是受地层岩性、沉积岩相、背斜断裂构造、近矿围岩蚀变和汞的地球化学特征诸多因素的综合控制。其中，主要受地层岩性和背斜构造的双重控制。3.贵州汞矿开采利用简史由于汞和辰砂的特殊属性，我国利用汞和辰砂有着悠久的历史。史记记载：“江南”出丹砂。丹砂就是提炼水银的主要原料，而所谓江南，既指贵州及周边地区。汉代谈指（贵州西南兴义）产朱砂，《后汉书·郡国志》载“谈指，出丹”。唐代《新唐书·地理志》记载“溱州土贡丹砂”。唐武德四年（621年），“从务川招慰使（土司）冉安昌请立务川”。此外，据《新唐书·地理志》记载：黔中采访使所属的黔州、锦州均上贡“光明砂”或“丹砂”。这三州均辖及今贵州境。到清朝早期，贵州汞业逐步开始大规模开采。从顺治元年（1644年）至道光十八年（1838年），贵州先后报开16家水银厂，其间停闭10家，1838年时，在采者仅有6家。这个时期的采选冶技术，田雯在《黔书》中有比较详细的记载：“采矿者必验其影，见若匏壶者，北京科技大学冶金与生态工程学院2015.7.31见若竹节者，尾之。”所开洞道有竖井、平巷、天井、斜井之分，因所开的主要是土矿，为防止垮塌，“皆必支木幂板以为厢而后可障土”。采矿工具用锤、斧、锸一类的简单工具，照明“焚膏而入”。遇到石头则斧劈锤敲，太硬的则用煤去烧爆，“必达而后止”。最后将砂分为十份，一层一层的装入灶中，层与层之间以稃秕相隔，上面在铺入汞灰，在最上面盖上天锅，两锅接口用盐泥封固，然后生火烧锻。民国前期，贵州汞矿资源为民营分散开发。在第一次世界大战期间，因汞价高涨，汞业发展到鼎盛时期。各地开办的民营矿厂多大60多家，其中：开阳白马洞18家，八寨朱砂厂和水银厂14家，三合7家，省溪万山场10多家，大硐喇“公司甚众”。在此期间，贵州汞的出口量占全国出口量的90%以上。新中国成立以来，随着地址勘测的广泛进行，尤其是大量储量的探明，以雄厚的资源为基础，采冶规模不断扩大。1950年-2007年先后有万山、铜仁、丹寨、务川、开阳、兴仁、织金等10个县市区开采汞矿，其中以山、铜仁、丹寨、务川的产汞量最大。1958年-1962年持续5年，全省产量超过1500吨，1960年达2223吨，创下历史最高纪录。60年代后期到70年代中前期，由于国际汞市萧条，水银产量急剧下降。4.贵州主要汞矿带地质特征在20世纪50年代后期，周德忠教授将贵州汞矿划类分带，分为万山类型（层状）、丹寨类型（断裂状）和综合‘类型（层状和断裂北京科技大学冶金与生态工程学院2015.7.31状并存）三大类和铜凤汞矿带，三丹汞矿带、务川汞矿带、黔中汞矿带等13个矿带。（图为务川汞矿带略图）务川汞矿带位于贵州省东北部务川县一带，呈北东南西向展布，东西宽1.5km，南北20km。务川汞矿带汞矿床的基本特征可以归纳为：矿体为似层状主矿体，有时为透镜状和囊状，沿层产出。矿体产状与围岩产状一致或基本一致。汞矿床产于9个含矿层位中，多层含矿明显。矿体连续稳定，展布面积很广。矿体严格受褶皱构造的控制，北京科技大学冶金与生态工程学院2015.7.31局部亦有受断裂构造控制，富矿体常产在背斜轴部、近轴部的两翼，以及翼部的次一级绕曲构造中。矿体产出受一定“岩层组合”的控制；矿体常产在渗透性较弱的，可塑性较强的泥质白云岩，致密白云岩，炭质片岩和断层泥之下的渗透性较高的脆性岩石中。矿石矿物成分简单，几乎全为辰砂单矿物矿石类型；矿石具有较典型的侵染状构造、条带状构造，还有脉状构造，网脉状构造，致密块状和“土状”构造等。矿石品味一般较低，多为贫矿石。汞矿中未有够综合利用的稀有元素存在。根据矿石宏观特征和岩矿鉴定结果，将务川汞矿·矿石划分为自然类型和工业类型两大类。(1)矿石自然类型A.稀疏浸染状辰砂矿石辰砂呈星点状，大小不等，稀疏不均嵌布于蚀变岩中或残留角砾和条带边缘，这类矿石分布最广，占全矿田矿石的75%。B.稠密浸染状矿石辰砂呈细小星点状，密集分布于蚀变强烈的蚀变岩石中。这类矿石占7%。C.脉状辰砂矿石由辰砂、方解石、重晶石、石英，或萤石、辉锑矿等组成细脉状或网脉状充填于弱蚀变白云岩的节理裂缝中。这类矿石的分布仅次于稀疏浸染状矿石，占17%左右。此外，尚有被膜状、粉末状辰砂贫矿石和实属罕见的块状辰砂富矿石，它们分布零星，约占1%。(2)矿石工业类型北京科技大学冶金与生态工程学院2015.7.31A.碳酸盐型辰砂单矿物矿石:在全矿田内占多数。B.碳酸盐型辰砂－辉锑矿硅质矿石:在全矿田内少见。5.贵州汞矿冶炼技术发展新中国成立以后，为了减少汞蒸气对于环境的污染和对人体的危害，提高金属回收率，汞的冶炼工艺流程进行了多次改进。从土法炼汞发展到高炉炼汞，再发展到沸腾炉、蒸馏炉炼汞。其间，还以小瓦片炉、马沸炉做辅助冶炼；进行过回转窑炼汞、湿法炼汞的试验，湿法生产朱砂、浸泡-焙烧处理含汞废料的生产等，其发展变化，大致分为三个阶段：第一阶段：1950年-1953年，为土法炼汞阶段。当时成立的万山汞矿、铜仁汞矿、丹寨汞矿、务川汞矿各企业，均使用土法炼汞恢复生产，使汞产量从1950年的3吨发展到1953年的165吨。当时还是用土灶（地锅、天锅、顶锅、笼盘、银钵等组成）炼汞，这类土灶炼汞，处理矿石量小，不能适应大规模生产；整个系统密封性差，对于环境污染和人体危害大；回收率低，金属损失大；燃料消耗大。北京科技大学冶金与生态工程学院2015.7.31第二阶段：1953年-60年代中期，高炉炼汞迅速发展，取代了土法炼汞，并到达全盛时期。1953年10月，贵州自行设计的第一座日处理矿石10吨的竖式高炉在万山投产，翻开了我国炼汞史崭新的一页。高炉炼汞主要由矿石焙烧和汞蒸气冷凝两个步骤。其大致过程是：将破碎、筛分后的块矿与燃料按一定比例混合后，加入高炉焙烧，炉气导入冷凝系统，炉渣则排放后送至渣场堆放。这种方法的主要优点：设备简单，投资少建设快，能耗低，生产费用也相对较低，但是不能处理25mm以下粒度的粉矿；机械化水平较低，劳动强度较大；炉渣含汞难以达到最低要求，废气量较大，影响冶炼回收率；劳动卫生条件也不太理想。其间。贵州还进行了回转窑和湿法炼汞两项试验。第三阶段：60年代中期-90年代，在这一阶段，沸腾炉、蒸馏炉炼汞新工艺相继试验成功并投入生产，与高炉炼汞工艺形成三种火法炼汞工艺并存的局面。如果从产量上看，60年代中期至1972年，高炉产汞量仍占主要地位；1973年-1980年，则是沸腾炉产汞量占主要地位；1981年至今，蒸馏炉产汞量又占主要地位。但三种工艺各有千秋，目前均有发挥各自优势的客观条件。6.参考资料：1.贵州有色金属、黑色金属矿产资源，《贵州省有色地质勘查局50年成果》委员会编著，冶金工业出版社，2009.2.贵州务川汞矿带木油厂矿田地质特征及成矿模式，朱永红，徐石辉，王祁仑，朱成林，地质与勘测，2012.北京科技大学冶金与生态工程学院2015.7.31