浙江省寒武系石灰巖資源特征

汪隆武 何華軍 唐增才 胡文杰 汪發祥 孟祥隨

（1 浙江省地質調查院，浙江 蕭山311203；2 常山縣國土資源局，浙江 常山324209）

1 概述

石灰巖礦產資源與人類的生活緊密相關，當前，石灰巖礦產資源廣泛用于建材、化工、冶金、造紙、橡膠、塑料、醫藥、食品以及環保等領域，其中作水泥原料約占80%，生石灰約占5%，建筑石料10%，輕（重）鈣粉3%，其它用途2%。

浙江省為非金屬資源大省，開發利用石灰巖歷史悠久，石灰巖資源特點為：

按礦石成分分為高鈣低鎂型優質灰巖和寒武系低鈣高鎂型灰巖，查明的優質灰巖資源量與寒武系灰巖資源量之比為19 ∶1，預測的資源量之比為1 ∶5，資源配比矛盾。

2006 年全省全面淘汰立窯生產線，只批準日產2500 噸以上水泥干法生產線的投產，使得石灰巖資源量消耗以每年15%～20%速度遞增。超出原規劃2010 年前灰巖消耗年遞增10%指標，已有的灰巖資源儲備量出現短缺。

全省生產消耗的石灰巖中，有96%為高鈣低鎂優質石灰巖，局部地方出現負地形開采。而大量低鈣高鎂（寒武系）石灰巖被閑置，80%的低鈣高鎂型（寒武系）灰巖的利用，需摻用10%～50%優質灰巖，在優質灰巖消耗完時，寒武系灰巖將失去資源屬性，優化資源組合迫在眉睫。

優質石灰巖CaO ≥52%，為新型“朝陽產業”-造紙、橡膠、涂料、油漆、紡織、化學建材等生產原料，具有較高附加值，大量(灰巖總量80%)用于制造水泥，降低了資源價值。隨著“朝陽產業”迅猛發展，水泥行業與“朝陽產業”之間爭奪優質灰巖資源的矛盾日益突出。為了解浙江省寒武系石灰巖資源以及開發利用狀況，開展了浙江省寒武系石灰巖調查評價工作。

2 寒武系灰巖資源特點和分布特征

浙江省寒武系分布在江山-紹興斷裂帶北西側，屬于楊子地層區江南地層分區。根據地質演化史和大地構造環境，以及成礦地質作用、沉積相、巖相古地理、控礦條件和地層分布情況，將浙江省寒武系灰巖資源劃分為4 個Ⅲ級成礦帶、8 個Ⅳ級遠景區和22 個Ⅴ級預測區。

圖1 浙江省寒武系分布略圖

寒武系巖石地層單元為：荷塘組（?1h）、大陳嶺組（?1d）、楊柳崗組（?2y）、華嚴寺組（?3h）、西陽山組（?Ox）和超峰組（?3c），其中除荷塘組以炭質板巖-硅質板巖為主、超峰組以白云巖為主外，其余均以石灰巖、泥灰巖為主。

通過對8 個Ⅳ級遠景區主干剖面連續刻槽取樣分析，寒武系中可劃分出4 個含礦層，由下往上為：

第一含礦層：賦存于大陳嶺組，厚度一 般20～40m， 局 部 可 達80m； CaO 平 均38%～47%，MgO 平 均2%～7%， 局 部MgO 達11.9%，在杭州-富陽一帶最高，在浙皖交界地帶最低。

第二含礦層：賦存于楊柳崗組內，厚度一 般10～27m， 局 部 可 達102m； CaO 平 均35%～40%，MgO 平 均2.5%～3.8%， 局 部 地 區因以泥灰巖和鈣質泥巖為主，缺失此層，當前無利用價值。

第三含礦層：賦存于華嚴寺組及臨近，厚度一 般124～176m， 局 部 可 達266m； CaO 平 均41%～48%，MgO 平 均2%～3.5%， 局 部MgO達3.9%，本含礦層礦石質量、厚度和區域分布最穩定，為寒武系開發利用最多的含礦層。

第四含礦層：賦存于西陽山組以及中上 部， 厚 度 一 般15～166m，； CaO 平 均36%～43.5%，MgO 平 均1%～2.5%， 本 含 礦 層在局部地區礦石質量穩定，開采條件好，具有重要工業利用價值。

可作為礦石的巖石主要為含泥灰巖、含云灰巖、泥晶灰巖，主要礦物成分為微晶或泥晶方解石，少量泥質、微粒白云石集合體順層分布；礦石呈微晶結構，少量細晶結構，薄-中層構造。礦石中礦石礦物為微晶、細晶方解石，脈石礦 物 為 白 云 石。CaO 平 均42%～48%，MgO 平均2%～3.5%， 組 合 分 析 礦 石 中SiO2、Al2O3、Fe2O3、f SiO2、K2O、Na2O、Cl-1、SO3低 于 工業指標要求。

云質灰巖、灰質云巖、泥巖、泥灰巖等，因巖 石CaO ＜40% 或MgO ＞4%，只 能 作 為 脈 石或圍巖。

礦層中含泥灰巖（含云灰巖以及泥晶灰巖）與其它巖石比為3～20 ∶1。品位變化系數CaO4%～10%，MgO10%～30%， 反 映 灰 巖 中 方解石分布較均勻，白云石分布不均衡。

經歷加里東、海西-印支運動以及燕山運動，寒武系灰巖在地表出露面積大小、地質體形態等不同：在浙皖交界的臨安-淳安-開化一帶，寒武系灰巖因褶皺隆起和長期風化剝蝕，而成片出露地表，在其它地區-安吉、余杭、富陽、桐廬、諸暨、龍游、常山以及開化等地，因拗陷以及晚期沉積覆蓋，寒武系呈單斜或簡單褶皺斷續出露(圖1)。1.寒武系西陽山組 2.寒武系華嚴寺組-楊柳崗組 3 寒武系大陳嶺組-荷塘組 4 震旦系 5南華系

3 寒武系灰巖主要用途

通過調查，寒武系灰巖資源質量不高，應用領域狹窄，主要用于生產水泥，次為建筑碎石和燒制石灰。

表1 原料成分(%)

表2 換算后的灼燒生料組份(%)

表3 灼燒配比和熟料成分(%)

水泥工業：省內利用寒武系石灰巖資源最多的為諸暨市，其次為龍游縣、紹興市、江山市等地。諸暨10 家水泥干法生產線基本使用寒武系灰巖為主，2006 年水泥產 量 約697 萬噸，80%～90%原料為寒武系石灰巖；江山市目前年生產能力近1000 萬 噸，約20%～30% 使 用 寒 武 系 灰 巖。龍游縣兩家主要水泥企業年生產水泥280 萬噸，約用50%寒武系灰巖為原料。省內除諸暨市個別水泥廠使用西陽山組灰巖原料外，其它水泥廠均主要使用華嚴寺組石灰巖。

在一些市縣，水泥產值約占當地工業產值1/3，并帶動了相關產業的發展。

生石灰：用華嚴寺組、大陳嶺組灰巖為原料。均為石灰窯生產，點多、規模小、產量低。

建筑碎石：在有寒武系華嚴寺組存在的地方，均有不等規模的建筑碎石礦山。

上述三種行業礦石用量，分別占寒武系灰巖資源總量80%、5%和15%。

4 礦石加工技術性能和綜合利用狀況

根據以往普查工作資料以及本次調查結果，寒武系灰巖資源礦石加工工藝性能、資源綜合利用特點為：

4.1 礦石工藝性能

由南京水泥工業設計研究院對某地華嚴寺組石灰巖礦石進行了易磨、易燒性能工藝試驗，其初步結論：

邦德易磨性試驗結果，個別為較難磨（C+級），其余屬中等（B+～B-級）

不摻螢石情況下，礦石易燒性較好（B+級）～優良（A+級），加入螢石使礦石生料易燒性獲得改善。

寒武系灰巖易磨易燒性均比奧陶系、石炭系優質灰巖差，生產成本相對提高。

兩方案試驗的熟料中MgO 含量分別為4.19%和4.54%，低于5%國標要求。

選用的原料適于生產符合國標要求的優質水泥熟料。

4.2 資源綜合利用狀況

寒武系灰巖資源絕大多數用于水泥原料，其次為生石灰，各地礦石質量不穩定。

4.2.1 生石灰生產

各地石灰窯要求燒制生石灰的寒武系灰巖 礦 石CaO+MgO ≥42%， 燒 制 出 的 生 石 灰CaO ≥76%；MgO ≥6.5%， 按Jc/T480-92 標準屬鎂質生石灰。

4.2.2 水泥工業生產

為生產出合格水泥產品，大多數廠家用50-80% 寒武系灰巖與10%～50% 優質灰巖混合使用，混合礦石指標與DZ/T0213-2002《冶金、化工石灰巖及白云巖、水泥原料礦產地質勘查規范》中Ⅰ、Ⅱ級品相對應。

生產水泥對寒武系灰巖礦石最低需求，可用熟料主要成分最低要求值代入某甲礦區普查采用的礦石搭配計算程序，反向估算寒武系石灰巖礦石各主要成分最低品位要求：

熟料要求[1]：

C a O 6 2 % ～6 7 % ， S i O22 0 % ～2 4 % ，Al2O34%～7%，Fe2O32.5%～6.0%，MgO ＜5。

某甲礦區（配方）[2]反向估算結果見表（1-3）。

即對混合礦石基本組份( 最低) 要求：CaO42.94%(M)，MgO ＜3.30%(M)。

以CaO42.94% 、MgO ＜3.30% 為 基 準計算寒武系灰巖與外來優質灰巖配比。混合礦石中優質灰巖分別以某地三衢山組（O3y）灰巖（CaO52.04%、MgO0.78%） 和 杭 州 市 某 地 優質 灰 巖（CaO54.63%、 MgO0.32%）。 計 算 公式為X=（M-A）/（B-A），其中X 為 優質灰巖礦石配比量（%），M 為混合礦石最低要求值（基準），B 為優質灰巖含量值，A 為本地灰巖含量值，計算結果見表4、表5。

表4 優質灰巖配比量一覽表(CaO)

表5 優質灰巖配比量一覽表(MgO)

要求本地寒武系灰巖礦石CaO 工業品位應為41%，MgO 為4%～4.65%。

考慮計算方案在生料配料中增加灰巖比例，減少粘土比例以及減少熟料生產水泥成品其它配料等，寒武系礦石CaO 最低工業品位仍可降至40%。

通過對省內7 家使用寒武系灰巖礦石的大型水泥企業調查，生產對礦石質量要求主要為：優質 石 灰 巖CaO ≥52%， MgO ＜1%；本 地 寒 武 系灰巖CaO 41.20%～46.69%， MgO1%～3.5%。

綜合上述，影響寒武系石灰巖礦石質量的主要指標是MgO，其次為CaO，水泥用寒武系灰巖礦石基本指標底限為MgO ≤4.5%、CaO ≥40%；從節約優質石灰巖資源和充分利用寒武系石灰巖資源以及今后科技進步與持續發展等因素考慮，得出利用寒武系灰巖資源最佳方案為：70%～100% 當 地 寒 武 系 灰 巖 與 鄰 近 0～30%優質石灰巖拱配使用， 生產32.5R 與42.5R 普通硅酸鹽水泥。

表6 寒武系水泥用灰巖一般工業指標質量要求（%）

5 寒武系灰巖資源綜合評述

5.1 一般工業指標質量要求

通過對浙江省七家使用寒武系灰巖資源大型水泥集團調查，綜合水泥企業生產對礦石實際要求，建議水泥用寒武系灰巖一般指標質量要求見表6。

5.2 開發利用前景

在我國和“長三角”經濟發展的背景下，未來20 年內，對灰巖需求仍將會以8%～20%年增長率遞增，寒武系灰巖資源開發利用遠景廣闊。

寒武系灰巖礦山規模一般較大，多為大-特大型，礦山開采技術條件較好，長期以來，大多數寒武系灰巖礦山企業經過科技改造，采用新工藝設備開采生產，在開發利用寒武系灰巖資源上有著豐富經驗。

預測浙江省寒武系灰巖資源量約為優質灰巖資源量2 倍，而探明的寒武系灰巖資源量約為全省灰巖資源3.5%，利用率僅占全省灰巖5%±，合理加大利用寒武系灰巖資源，把優質灰巖資源利用賦加值高領域符合形勢需要。

5.3 開發利用技術條件以及社會經濟效益

寒武系灰巖在諸暨市、紹興市，龍游縣、江山市等地仍在被廣泛利用，特別是水泥生產方面，目前日產2500 噸干法回轉窯生產技術已經成熟，一些市縣水泥產值占當地工業總產值近1/3，各礦山經濟效益較好，為當地經濟社會發展和解決人員就業等，發揮了重要作用。

5.4 結論

寒武系灰巖資源主要化學成分CaO：41%～49%；MgO：1.5%～4.5%， 礦 石 質 量 不 穩定，屬低鈣高鎂型礦石。

寒武系灰巖資源在現有技術條件下，應用領域狹窄，主要用于水泥生產，其次用于燒制生石灰、建筑碎石等。

在水泥制造上，寒武系灰巖資源要搭配少量優質灰巖混合使用，可使用70%～100%寒武系灰巖與10%～30%優質灰巖混合使用，在現代化回轉窯干法生產線上生產32.5R 和42.5R 水泥。

在目前國內外對石灰巖產品需求旺盛的前提下，寒武系灰巖資源開發利用前景廣闊，在經濟上，建設中大型礦山可行。

建議各級政府調整石灰巖資源開發利用規劃，優化資源調配，增加寒武系灰巖資源普查和使用比例，在近幾年開展4～5 處大型寒武系灰巖礦產普查，將全省查明的寒武系灰巖資源量比例從5%提高至10%，鼓勵使用寒武系灰巖資源，從而將節約的優質灰巖資源應用到賦加值更高的領域。

[1]武秀蘭 陳國平 嵇鷹，硅酸鹽生產配方設計與工藝控制 北京 化學工業出版社2004.8：p209

[2]中國建材工業地質勘查中心浙江總隊，諸暨市云石鄉燕子山石灰巖礦區樣查地質報告，1989：p46