石灰岩矿床的主要工业指标

1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，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、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2三、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Ⅰ≥54≤0.5-≤0.8≤0.01≤0.04Ⅱ≥52≤3-≤2≤0.02≤0.1Ⅲ≥50≤3.5-≤3≤0.03≤0.15白云质石灰岩-≤8≥50≤3≤0.03≤0.15注：可采厚度2m，夹石剔除厚度1~2m。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≥50≤2.5≤2工业品位≥52≤1.5≤2注：可采厚度2m，夹石剔除厚度1~2m。3．水泥用石灰岩工业指标水泥用石灰岩一般工业指标：CaO≥48%MgO≤3%K2O+Na2O≤0.6%SO3≤1%SiO2≤4%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%MgO≤1%SiO2≤1%Al2O3+Fe2O3≤1%S≤0.1%P≤0.06%（2）制碱用石灰岩CaO边界品位≥88%，工业品位≥90%MgO≤1.9%酸不溶物≤2R2O3≤2%（3）玻璃用石灰岩CaOFe2O3Ⅰ级54%0.15%Ⅱ级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3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8~12）密度2.715g/cm3湿度一般小于1%理论组分含量Ca56.4%；CO243.96%拉压强度垂直层理方向一般为58.8~1370MPa，平行层理方向一般为49~117.6MPa松散系数1.5~1.6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1000~1300℃）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。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，供方应定期提出分析数据，但暂不作考核依据。5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30~80mm。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35~453.01.21.04.0石灰石一级品482.51.01.04.0二级品45~483.01.01.04.0（2）（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1~61~20~110.1~0.240~701、化学工业用石灰岩产品质量要求用于电石生产和制碱的石灰岩质量要求列于表9。表9电石和制碱用石灰岩质量要求用途化学成份，%粒度，mmCaOSiO2MgOMgCO3Al2O3+Fe2O3P2O5酸不溶物电石制碱54.947.6~50.41.00.54.02.01.00.0.013.040~1202、制糖工业用石灰岩产品质量要求制糖助滤剂用石灰岩质量要求列于表10。表10制糖助滤剂用石灰岩质量要求化学成份CaOMgCO3Al2O3+Fe2O3CaSO4K2O+Na2OSiO2含量，%951.81.50.20.250.203、国外用石灰岩产品质量标准英国无色玻璃用石灰岩标准列于表11。日本工业部门对石灰岩的质量要求列于表12。表11英国无色玻璃用石灰岩标准化学成份CaOCaCO3Fe2O3不溶于盐酸的不挥发物有机物除铁以外的着色元素含量，%≥55.2≥98.50.035≤1.0≤0.1不应使玻璃产生颜色6表12日本工业部门对石灰岩质量的要求用途矿石性质化学成份，%粒度，mmCaCO3MgOSiO2+Al2O3+Fe2O3P2O5Fe水泥工业品位稳定90≤3.03.55~10钢铁工业致密非晶质1(炉渣制水泥时)SiO20.5~10.005(制铁合金时)高炉15~45平炉45~90转炉10~20电炉10~30烧结1~5电石工业致密非晶质MgO+Al2O32SiO21~1.50.05玻璃工业SiO21，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。+-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原矿手选洗矿破碎分级泥团尾矿`不同级别产品脉石2原矿手选洗矿破碎磨矿脉石1矿泥光电选矿石灰岩精矿石灰岩精矿干燥浓缩浮选分级脉石272.开发生产实例（1）石灰石灰岩煅烧至温度1000~1300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（CaO≥90%），钙质石灰（CaO≥85%），镁钙石灰（MgO≥10%）和高镁石灰（MgO≥25%）四类。冶金石灰质量标（ZBQ27001-85）见表13。表13冶金石