清水河縣后火盤水泥用石灰巖礦床地質特征及開發利用

張 強（中國建筑材料工業地質勘查中心內蒙古總隊，內蒙古 呼和浩特 010010）

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清水河縣后火盤水泥用石灰巖礦床地質特征及開發利用

張 強
（中國建筑材料工業地質勘查中心內蒙古總隊，內蒙古 呼和浩特 010010）

【摘 要】清水河縣水泥用石灰巖礦床是海相碳酸鹽巖型沉積層狀礦床。礦層賦存于上寒武統鳳山組，屬濱海—淺海相化學和生物化學沉積的混合產物。礦層厚度穩定，礦石質量較好，是優質的水泥原料。施以合理的開發利用，將會帶來良好的經濟效益、社會效益和環境效益。

【關鍵詞】水泥灰巖；地質特征；開發利用；清水河縣

1　地質概況

清水河縣后火盤水泥用石灰巖礦區位于華北地臺(Ⅰ)、山西臺隆(Ⅱ)、清水河隆起(Ⅲ)的中部。分布地層主要為華北地臺寒武系地層，水泥用石灰巖主要含礦層位為上寒武統鳳山組(∈3f )；礦區內巖層總體呈舒緩波狀的水平巖層，傾角≤5°；本區構造簡單，主要為北東向的正斷層和性質不明的斷層；區內巖漿巖不發育，侵入時代為太古代第一期，根據侵入巖的接觸關系，活動順序可分為三次，各次侵入的巖性分別為：第一次為蘇長巖(γO11(1))，第二次為中粗粒似斑狀黑云斜長花崗巖(γO11(2))，第三次為鉀長花崗巖(γO11(3))，其中以第二次中粗粒似斑狀黑云斜長花崗巖為主，第三次鉀長花崗巖次之，第一次蘇長巖出露面積較小，呈巖珠及殘留體產出。礦區地質如右圖所示。

2　礦床地質特征

2.1 礦層特征

后火盤水泥用石灰巖礦區地質簡圖

含礦層位主要賦存于上寒武統鳳山組(∈3f )，基本為山體的主體，東西向長約4 500m，南北向寬約1 600m，最小約210m，面積約7.7km2，產狀近水平，總體由東到西、由北至南呈舒緩波狀，傾向北西、北東、南西及南東皆有。傾角一般在1～3°。礦層與下伏長山組(∈3c)地層整合接觸。根據巖性特征，將其劃分為上下兩個巖性段，自下而上分述如下：

(1) 第一巖性段(∈3f1)。

巖性主要為青灰色中厚層泥晶灰巖，底部從下至上依次為一層1.55～7.22m厚的微晶灰巖和一層0.84～4.15m厚的竹葉狀灰巖。中厚層泥晶灰巖：顏色主要為青灰色，局部為淺灰色，泥晶結構，塊狀構造，主要礦物成分為泥晶—微晶方解石(96%～99%)。竹葉狀灰巖：顏色為紫紅色，礫屑結構，塊狀構造，主要礦物成分為方解石，含少量白云石及粘土礦物。微晶灰巖：顏色為青灰色，微晶結構，塊狀構造，主要礦物成分為方解石，含少量白云石和粘土礦物。該層的微晶灰巖局部為鮞狀灰巖，其巖石的顏色、構造、主要礦物成分與微晶灰巖相同，只是結構為鮞狀結構。本巖性段為本次工作的礦體賦存部位，由于風化剝蝕作用，保留厚度不等，控制厚度2.62～43.28m，平均24.21m。

(2) 第二巖性段(∈3f2)。

巖性主要為青灰色條帶狀灰巖，局部上部為白云質灰巖，條帶狀灰巖中個別地段夾竹葉狀灰巖，部分鉆孔中該層底部為一層厚度＜2m的泥巖。條帶狀灰巖：顏色為淺灰、灰—青灰色，微晶、泥晶結構，條帶狀構造，主要礦物成分為方解石，其次含少量的白云石及粘土礦物。白云質灰巖：顏色為淺灰—灰色，微晶結構，層狀或塊狀構造，主要礦物成分為方解石，其次為白云石。竹葉狀灰巖：灰—青灰色，礫屑結構，塊狀構造，主要礦物成分為方解石，含白云石及粘土礦物。泥巖：顏色很雜，有紫紅、灰黃、灰褐、灰綠、深灰及棕紅色等，泥質結構，塊狀或層狀、薄層狀構造。主要礦物成分為粘土礦物，局部含鈣質礦物。該層泥巖厚度一般1～1.5m。該巖性段為本次工作礦層的頂板，在底部沒有泥巖的地段兩者界線不明顯，呈漸變過渡關系。由于風化剝蝕作用，該巖性段保留厚度不等，控制厚度在0.92～42.18m，平均18.38m。

2.2 礦體特征

全礦區發育厚度＞8m的Ⅰ級品礦層9個、＞8m的Ⅱ級品3個，＞2m厚的夾層11個。根據施工鉆孔統計，巖溶能見率為65.7%，巖溶率為1.11%；礦層底板為長山組紫紅色竹葉狀灰巖；礦層頂板為鳳山組第二巖段條帶狀灰巖，由于長期的風化剝蝕，礦體分布區已有約50%不存在頂板(第三系泥巖或第四系黃土直接覆蓋在礦層之上)，且礦層不同程度被剝蝕。工程控制礦體厚度最大37.90m，最小僅有5.10m(剝蝕殘存厚度)，平均21.65m，厚度變化系數22.42%。

礦體形態為近水平產出的層狀礦體，因礦體由東到西、從南至北均呈舒緩波狀，所以傾向北西、北東、南西及南東皆有，傾角一般1～ 3°。

礦體主要有益有害組分CaO品位變化系數為3.75%，MgO品位變化系數為59.15%，礦體沿南北方向、東西方向CaO、MgO的品位變化系數很小或較小，礦體在垂向上MgO含量不夠穩定。

2.3 礦石類型及品級

按自然類型劃分，礦區礦石類型主要有泥晶灰巖、微晶灰巖、泥質條帶灰巖三種。

礦石結構主要為原生結構，有亮晶結構、泥晶結構、微晶結構等。礦石構造較簡單，主要有塊狀構造、條帶狀構造等。

按照DZ/T 0213～2002《冶金、化工石灰巖及白云巖、水泥原料礦產地質勘查規范》中水泥用灰巖礦床評價的一般工業指標要求：Ⅰ級品礦石CaO≥48%，3%＜MgO≤3.5%，0.6%＜R2O≤0.8%。礦區礦石按體積計算I級品率為97.45%，Ⅱ級品率為2.55%。

2.4 礦石質量

礦石礦物成分以方解石為主，其次為白云石，以及泥質、鐵質和有機質等。方解石質量分數在90%～95%，少數小于90%，白云石質量分數一般1%～2%，最高可達9%(泥質條帶狀灰巖)，二者質量分數呈負相關系。

全礦區礦層化學成分體積加權平均CaO 55.69%，MgO 1.64%、R2O 0.24%，達到礦石Ⅰ級品的標準。多元素分析結果見表1。

表1　礦石多元素分析結果(%)

經基本分析統計，礦石主要有益組分CaO含量42.22%～55.38%，平均為52.02%；主要有害組分MgO含量一般在0.07%～5.09%，平均1.42%。

經單工程平均品位計算結果統計，礦石主要有益組分CaO含量在49.32%～53.66%，平均為52.05%；主要有害組分MgO含量一般在0.52%～2.61%，平均1.43%。

礦體沿東西方向及南北方向主要有益組分CaO含量比較穩定，但在礦體(層)垂向上略有跳動。主要有害組分MgO含量沿礦體的東西方向、南北方向及垂向均不夠穩定。

組合分析平均結果(%)為：SiO22.20、Al2O30.54、Fe2O30.61、K2O 0.33、Na2O 0.019、(K2O+Na2O) 0.349、SO30.026、Cl-0.017、LOI 42.33，詳見表2。

表2　礦體微量組分含量變化(%)

經計算礦體主要有益有害組分品位變化系數如下：全部樣品單樣參加計算，CaO為3.75%，MgO為59.15%。求出各單工程平均品位后再計算礦體東西方向品位變化系數，CaO為1.73%，MgO為16.79%。選擇12勘探線求出各單工程平均品位后再計算礦體南北方向品位變化系數， CaO為1.72%，MgO為35.87%。

從以上所計算的品位變化系數可看出，礦體沿南北方向、東西方向CaO、MgO的品位變化系數很小或較小，礦體全部樣品參加計算，CaO的品位變化系數也較小，而MgO的品位變化系數較大，說明礦體在垂向上MgO含量均不夠穩定。

3　開發利用

3.1 資源分析

清水河縣位于晉、陜、蒙交界地區，處于呼和浩特市—包頭—伊盟金三角經濟區的邊緣，北距呼和浩特市110km，西距準格爾煤田60km，鄂爾多斯市180km，包頭市200km，距萬家寨水電站60km，距托克托縣電廠80km，東距朔州市110km，南距山西偏關100km，109和209國道、豐—準鐵路從該縣通過，地理位置優越，公路、鐵路運輸十分便利。

隨著我國西部大開發戰略的實施，西電東送工程的建設使得內蒙古地區的經濟日趨活躍，國家重點建設工程在100km范圍內的有：萬家寨水電站、托縣電廠和準格爾煤田等大型項目，由此帶動城鎮建設蓬勃發展，工業工程項目和市鎮高層建筑所需的水泥需求量也日益增加。在分析當地及周邊地區水泥市場供求關系和比較合理的銷售半徑后，得出產品的主要目標市場是內蒙古呼和浩特市、包頭市、清水河縣、陜西榆林、山西朔州等地區。根據全區水泥市場的產需現狀及發展趨勢，結合水泥市場的未來供需變化以及經濟發展規劃，預測內蒙古自治區及目標市場水泥需求量如表3。

表3　水泥需求前景分析

經過以上技術與經濟的分析和評價認為，該礦床為一大型礦床，具有很大的開采價值。該礦山的開發對發展地區經濟，增加地方財政收入起到積極的作用。

3.2 開發條件

本區的石灰巖資源儲量豐富，品位較高，礦石類型組合穩定，有害組分含量低，具有中等耐磨性和較好的易燒性，是優質水泥生產原料。根據地質報告相關內容，礦區水文地質、工程地質條件屬于簡單類型，環境地質也滿足開發要求。礦山開發內在條件良好。

礦區所在地能源充足，電力發達，水泥配料齊全，地下水資源較豐富，交通便捷，為開發礦山提供了完備的外部條件。

礦山可采用自上而下水平分臺階開采法、沿走向推進的橫向采礦法。由于為露采礦山，可選擇公路開拓、汽車運輸的法案。

采礦工藝流程為：穿孔工作→爆破工作→采裝工作→運輸工作→剝離工作。

礦山可采用技術先進自帶收塵器的露天淺孔鉆機，收塵后外排廢氣的含塵濃度<100mg/m3，做到達標排放。破碎機放在礦山，配備有專門除塵器使外排氣體含塵度<50mg/m3，能做到達標排放，減少對環境的影響。

3.3 經濟分析

3.3.1 成本核算

擬建設一條1萬t/d新型干法水泥熟料生產線，礦山開采規模約為300萬t/a礦石量，概略估算項目總投資809.72萬元，其中建設投資4 310.00萬元，流動資金按經營成本的20%概算為499.72萬元。項目建成后形成固定資產原值3 879.00萬元，無形及遞延資產431.00萬元。項目達產后年總成本費用2 804.90萬元，其中固定成本費用704.90萬元，可變成本費用2 100.00萬元，經營成本2 498.58萬元。詳見表4。

表4　總成本費用估算(萬元)

3.3.2 產品銷售收入、銳金及利潤

(1) 產品銷售收入：根據市場預測價格，產品售價15.00元/t，則年銷售收入為4 500.00萬元。

(2) 銷售稅金及附加：按規定礦產品增值稅銷項稅率13%，進項稅率統一按17%估算。城市維護建設稅及教育費附加分別按增值稅的1%和3%計。

(3) 礦產資源稅：礦產資源稅按2.0元/t礦石計，年上交礦產資源稅600.00萬元/a。

(4) 利潤及其分配：企業達產年實現利稅總額1 695.00萬元，利潤總額857.987萬元，所得稅按利潤總額的25%計為214.50萬元，稅后利潤643.58萬元。

由于礦山建設擴大了就業面，促進了地方經濟發展，并且先進的施工工業減少了環境污染。因此，具有良好的社會和環境效益。

4　結論

后火盤礦區水泥用灰巖資源儲量達到12 257.59 萬t，是一個大型礦產地，其礦層厚度穩定，礦石品位較好，有害成分少，是優質的生產水泥原料，礦區開采技術條件及加工技術性能良好，適合露天開采和水泥熟料加工；礦山的資源儲量可以滿足一條1萬t/d新型干法水泥生產線生產40.86年；礦山的開發利用，不僅可以創造巨大的經濟效益，同時還可以帶來較大的社會效益。

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Geological Characteristics and Development of Houhuopan Cement Used Limestone in Qingshuihe County

ZHANG Qiang
(Inner Mongolia Team of Geological Survey Center of China Building Materials Industry, Hohhot 010010, China)

Abstract:Cement used limestone of Qingshuihe county in marine carbonate rock-type deposits are layered sedimentary deposits, seam occur in the top Cambrian Fengshan group-upper, is a marina-shallow marine sediment chemistry and biochemistry mixed product. Seam thickness stability, good quality of ore, good quality ore is a high-quality raw materials for cement, rational development and utilization, will brings good economic, social and environmental benefit.

Key words:cement limestone; geological features; development and utilization; Qingshuihe county

【收稿日期】2015-03-25

【文章編號】1007-9386(2015)03-0047-04

【文獻標識碼】A

【中圖分類號】P619.225