我国国产锆英砂现状.pdf

2 0 0 9 年中国陶瓷工业合作与发展高层论坛论文集 7 我国国产锆英砂现状 郝小勇1 ’3熊丙昆2 ’3 1 江苏脒诺甫纳米材料有限公司江苏宜兴2 1 4 2 2 1 2 北京有色金属研究总院北京1 0 0 0 8 8 3 中国有色金属工业协会钛锆铪分会专家组北京1 0 0 0 8 8 前言 锆英砂是以晶体状态出现，呈四方柱结构，是优质 的耐火材料。多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等 共生于海滨砂中，经水选、电选、磁选等选矿工艺分选 后而得到。锆英砂其理论化学组成为Z r 0 26 7 ．1 ％； S i O ，3 2 ．9 ％。纯净的锆英砂为无色透明的晶体，常因 产地不同、含杂质的种类与数量不同而呈黄、橙、红、褐 等色，莫氏硬度为7 ．8 ，密度为4 ．6 4 ．7 1g ，甜，折射率 为1 ．9 3 。2 ．O l ，熔点为2 5 5 0 ℃。锫英石可用于制作耐 火材料 亦称锆质耐火材料，如锆刚玉砖，锆质耐火纤 维等 ，如制作玻璃窑的锆英石砖，盛钢桶用锆英石砖 及捣打料和浇注料；添加到其它材料中可改善其性能， 如合成堇青石中添加锆英砂，可拓宽堇青石的烧结范 围，而又不影响其热震稳定性；在高铝砖中添加锆英砂 制造抗剥落高铝砖，热震稳定性大大提高；还可用于提 取Z r 0 2 。另外，铸造行业铸型用砂等，也用于玻璃、金 属 海绵锆 以及锆化合物 二氧化锆、氯氧化锆、锆酸 钠、氟锆酸钾、硫酸锆等 的生产中。 2 0 0 8 年我国锆英砂用量已经达到4 0 一4 6 万t ，其 中6 0 ％一6 5 ％用于陶瓷行业．根据海关进I Z l 量统计， 2 0 0 8 年我国进口锆英砂约4 0 万t ，而我国自产锆英砂 2 0 0 8 年未突破6 万t 。根据统计显示2 0 0 7 年用于陶瓷 行业的锆英砂达到3 0 万t ，这些锆英砂全部被用于生 产硅酸锆和锆英粉。 1我国锆英砂的分布状况 1 ．1 矿床的成因与分类 1 矿床的成因类型。锆英石矿床按其成因可分为 脉矿和砂矿两种类型。具有工业开采价值的锆英石矿 床以砂矿矿床为主，有冲积砂矿、残积砂矿、滨海砂矿， 其中海滨砂矿具有工业开采价值。这些砂矿矿床形成 决定了其矿石类型。 2 矿床的工业类型。锆英砂矿床主要有砂矿、风 化壳矿床和原生矿床3 类，其中砂矿为主要矿床类型。 世界上约有9 0 ％的锆英石来源于砂矿。砂矿又分为 滨海砂矿和冲积砂矿，滨海砂矿的规模和产量远大予 冲积砂矿。‘ 3 矿产的分布情况。世界上主要锆石资源产于澳 大利亚和南非。澳大利亚东海岸锆石砂矿为太古代基 岩风化形成的中新生代沉积砂矿，矿床中主要矿 物为石英砂，几乎不含长石和云母；重矿物以锆石、金 红石、钛铁矿为主，局部矿砂中的重矿物含量多达 7 0 ％。重矿物中锆石含量约3 0 ％，金红石含量较锆石 更高一些，含矿石英砂分布面积达2 0 0 余孀，最厚之处 约2 0 0m 。 滨海砂矿是目前我国生产锆石及其它有用矿物， 如钛铁矿、独居石、金红石等的主要矿床类型之一。辽 东半岛、山东半岛、福建、广东、海南诸省沿海都有分 布，大中型矿如海南万宁、广东海丰等地。 1 ．2 我国锆英砂的开发状况 我国目前开发的锆英砂主要以海南省为主，业内 通称海南砂。我国其他地方的锆英砂虽有探明但由于 含量、开发成本、经济条件等限制至今均未见开采，广 东局部地方以前虽有少量开采，但由于纯度较低，开采 价值不大已告停业。 海南的锆英石和钛铁矿资源主要分布在海南岛东 部海滨的文昌市和万宁市，其次为琼海市、陵水县、三 亚市，以海滨沉积砂矿和风化残积砂矿为主。海南砂 8 2 0 0 9 年中国陶瓷工业合作与发展高层论坛论文集 现在开采的有海南万宁和文昌两地，均属海南东海岸， 海南西海岸是否有存量现在还未见报道。海南文昌现 探明可开采面积为1 0 0 多k l l f ，以开采深度8n l 、重金属 含量4 ％计算，锆英砂储量应该在3 0 0 3 5 0 万t ，根据 文昌矿业协会的资料统计，2 0 0 6 年文昌市共开采锆精 矿8 万t ，其中矿业协会成员单位开采锆精矿约7 ．2 万 t ，钛精矿1 7 万t ，金红石2 ．1 万t ，占文昌全市产量的 9 0 ％，占全国总产量的8 0 ％。按现有的开采规模和速 度，文昌矿区已探明和未探明的锆英砂矿未来可以开 采1 0 0 年左右。 海南万宁矿区在以前就有开采，只不过由于当时 开采秩序较乱，都是家庭式或群族式无证开采，因而在 政府的矿产资源开采整顿下告停，现在海南开元矿业 有限公司取得了陆上开采权，从开采的状况来看，开采 深度可以达到1 5n l ，重金属含量约为5 ％，属于富矿 区，有一定的开采价值 澳大利亚矿区重金属含量一般 在2 ％左右 。保守预计万宁矿区的储量应该和文昌 矿区相当。 值得一提的是海南岛周边近海岸5 01 1 1 浅水海域 存在锫钛矿资源，分布范围广阔，有扩大勘察开发利用 的前景，仅2 0 0 8 年在万宁保定海域5 0i n 浅海区3 1 ．9 k I l f 的范围探测，就有约5 2 ．9 3 万t 的锆英石和2 2 3 ．9 9 万t 的钛铁矿。 我国的锆英石脉矿储量以内蒙古最多，现探明储 量约3 7 1 ．9 万t ，其次江西也有一定储量，但锆英石脉 矿开采难度较大，脉矿结构形态也较为复杂，一般和别 的矿物共生，如何进行分离还是一道难题，主要是破碎 分离的成本太高，现在世界上还没有大型开采的先例。 2 我国海南锆英砂特征 2 ．1 外貌特征 海南文昌砂形状和澳砂相象，显微镜下观察，棱 角状稍明显于澳砂，颜色比澳砂较浅，呈浅黄色。 海南万宁砂形状和澳大利亚墨里盆地砂相象。显 微镜X 4 0 下观察，铁质镶嵌于颗粒内部，颗粒形状多 呈椭圆形，颜色比澳砂较浅，呈浅黄色。 2 ．2 化学特性 1 我国国产锆英砂的化学成分 特征值 如表1 所 示。 2 锆英砂的理化特性如表2 所示。 裹l国产锆英砂的化学成分质量％ 真比重 e , ／e d 堆积密度 g O o d 安息角 。 莫氏硬度熔点 ℃导热系数 W ／m K 线膨胀率 ％ 3 开采工艺与现状 3 ．1 开采工艺 锆英砂开采分两段进行，第一段叫采矿，主要是从 矿产地将重金属氧化物和化合物选出，然后运送到分 选场内，此段为重金属分选段，国内大多数采用水力螺 漩溜槽，一般一个机组有9 个或1 2 个不等。由砂泵将 矿砂送到螺旋上顶两个进料口处，加入补充水，调节矿 浆浓度，矿浆自然从高往下旋流，在旋转的斜面流速中 产生一种惯性的离心力，以矿砂的密度、粒度、形状的 差异，通过旋流的重力和离心力的作用。将矿与砂分 开，精矿流人精矿斗用管道接出。尾砂流进尾砂斗用管 道接到砂池，再用砂泵排走，即完成了选矿的全过程。 2 0 0 9 年中国陶瓷工业合作与发展高层论坛论文集 9 3 ．2 远矿工艺流程 全球海滨砂矿的加工方式基本相同。 砂加工工艺流程如。F 圃 I 匡型圈 l 厂。L ] 圃匪圃 l 圈 基本枯竭。广东的湛江和茂名曾是我国传统的钛铁 我国的锆英矿、锆英砂、金红石、独居石和自钛矿开采、加工和贸易 中心，现在其资源也基本枯竭，在广东的遂溪和电自现 在仍有3 0 一4 0 家中小型加工厂，原料来源于当地，也 有进口越南和印尼的中矿。山东历史上在荣城有一个 海滨矿场，现在已经停止生产。2 0 0 7 年当地又建了3 4 家选矿场，原料主要来自印尼。 3 ．3 开采现状 海南有4 家建于2 0 世纪5 0 ．6 0 年代的国有矿 场，分别是乌场钛矿、清澜钛矿、沙佬钛矿和南港钛矿。 这几个矿场经过半个世纪的开采，规模已大大减小。对 市场已没有太大影响力。现在，私营矿企业在文昌和 万宁地区控制了绝大部分资源，有大大小小5 0 多家加 工厂在加工处理这些当地生产的锆钛矿砂。2 0 世纪 末，海南就已经成为我国最大的、最重要的锆钛矿物的 采选和销售市场，其产量占据了国产锆钛产量的9 0 ％ 以上。据不完全统计，海南现有的锆钛矿采选能力为 2 0 万t ／年，但由于锆钛资源的开采无序性和开采条件 等的限制，现在的产能发挥仅仅不足5 0 ％。大量的产 能设备在闲置。 经过考察，我们认为海南锆钛产业虽然起步较 早，但一直处在较低级的自探自开阶段，大部分开采地 面积不大，集中在开采富矿区，而重金属含量在4 ％以 下的少人问津，而澳大利亚一般的矿区重金属含量在 1 ．5 ％的仍然在开采。我国的开采、选矿加工和销售都 处于低水平、小规模经营阶段。 广西、广东、山东曾经均有锆英砂矿区。现在广西 壮族自治区除靠近广东～带还有以钛铁矿为主兼有少 量的锆英砂和金红石的重矿砂外，本地其它砂源地已 4 我国锆钛资源发展的方向 4 ．1 正确认识锆钛矿源 我国地大物博，海岸线较长，锆钛资源一般分布在 海滨沙滩较多，我国目前还没有系统的勘探，以前所有 的矿区均是当地局域性开采，因而有关资料引用的数 据并非真实存量。从现在新的数据来看，中国仍然以 岩矿为主、以砂矿为副，这种格局是否会随着勘探的系 统和深入而改变还不得而知。锆钛资源不只是陶瓷行 业应用，它也是我们制造海绵锆、海绵钛以及核工业的 重要原料。因此，系统而全面的对我国的锆钛资源进 行勘察是我国地矿工作者和锆钛行业的当务之急。 4 ．2 规范开采行为 我国的锆钛资源应该还是比较丰富的，但现在海 滨砂地的开采均呈现小规模、小私有化作业。不仅技术 较为落后，而且很多时候只开采含量在4 ％一5 ％的富 矿区，开采完的尾矿中还含有相当数量的重金属矿，含 量在2 ％以下的矿区很少有人问及，这是一种严重的 资源浪费。现在很多学者和锆铪工作者已经认识到这 一点。包括海南省也在实施“大企业进入、大项目带动、 高科技支撑”的产业发展战略。这些认识和措施必将 带动我国在钛锆铪行业走向集约化经营，依靠高科技 支撑的新路。 4 ．3 重视岩矿的开采研究 我国含锆岩矿储藏丰富，如何对其进行开采是摆 在钛锆铪工作者面前的一道难题，在岩矿的开采领域， 世界上可供借鉴的经验并不多。从目前来看，我国恰 恰是一个岩矿较多的国家，这就需要我国的科技工作 者针对国内的情况进行相应的研究和开发，如果我国 的钛锆合矿能够很好的开发，将会在以后的1 ．2 个世 纪在锆钛战略资源上不会依赖国外。