玉林市頁巖資源勘查及試驗研究

寧永志　潘榮偉(玉林市墻體材料改革辦公室；廣西建筑材料科學研究設計院)

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玉林市頁巖資源勘查及試驗研究

寧永志1潘榮偉2
(1玉林市墻體材料改革辦公室；2廣西建筑材料科學研究設計院)

【摘要】本研究主要根據玉林市頁巖礦產資源分布現狀，選出符合要求的礦點，對其進行勘查分析，確定資源儲量、礦體特征、原礦品位等，最后通過燒成試驗確定各礦點頁巖制備燒結墻材可行性；研究表明：符合本次勘查礦點共有八個，分別位于玉林市轄四個縣市，所有礦點頁巖資源儲量均達到3300萬噸以上；通過原料測試及燒成試驗得出，八個礦點頁巖物理化學性能及礦物成分均滿足燒結磚生產對原料性能要求，頁巖品位為優質頁巖，利用其制備燒結墻材完全可行。

【關鍵詞】頁巖礦點；資源勘查；燒成試驗

1　研究背景

2014年，玉林市人民政府辦公室印發《關于玉林城區整頓治理磚廠專項行動實施方案的通知》，文件要求：“2014年8月20日前，完成對玉林市城區內所有實心磚廠的關停、淘汰工作，同時加快落實市區二環以內所有燒結磚廠搬遷、安置工作，力爭墻材產業布局更趨合理化”。為深入貫徹落實市政府關于整頓治理磚廠的重大決策，加快推進玉林市節能減排工作，確保玉林市中心城區墻材產業轉移和調整升級對全市經濟建設持續、快速、穩定、健康發展的支持力度，市墻改辦開展本項目研究工作。本研究重點從燒結墻材資源角度出發，通過對玉林市轄區內可利用的頁巖資源進行考察分析，選出符合要求的頁巖礦點進行勘查，確定其資源儲量、分布、礦體特征等，最后對每個礦點原料進行燒成試驗分析，確定其制備燒結磚可行性，從而為城區燒結墻體材料企業搬遷選址提供指導性意見。

2　勘查范圍選擇

本次勘查礦點范圍要求滿足以下條件：

⑴符合《玉林市城市總體規劃(2008～2020)》、《玉林市土地利用總體規劃(2006～2020年)》、《玉林市礦產資源總體規劃(2008～2015年)》相關要求；

⑵符合玉林市城區燒結墻材企業搬遷轉移政策要求：

即本次勘查范圍要求遠離市城區(玉州區、福綿區和玉東新區)，以周邊縣市為主，同時礦點位置頁巖資源較為豐富且交通便利；單個礦點頁巖資源儲量須達到3300萬噸以上，以滿足至少十家規模以上燒結墻材企業（≥6000萬塊標準磚/年）礦山開采20年。

⑶根據當地地質概況確定勘查范圍

依據《廣西壯族自治區區域地質志》(廣西壯族自治區地質礦產局于1985年出版)資料及相關地形地質圖，明確玉林區域內頁巖礦脈實際分布概況，實行野外觀測，圈定符合要求的頁巖礦點范圍，最后實施勘查分析。

3　勘查及試驗方法

⑴勘查方法

采用以點帶面的方法進行的，結合地形圖初步確定勘查礦點范圍后，逐步對各個礦點進行實地勘查，同時對各礦點的成礦地層進行地質剖面勘查，繪制出相應地形地質圖，最后采取樣品進行測試分析。

⑵樣品采集及鑒定工作

①采樣工作及質量評述

化學樣需在各礦點礦體出露地層的新鮮巖礦中采集有代表性樣品，確保樣品真實、可靠，具有代表性；巖礦鑒定樣按礦點、礦體及礦石類型分別采取。

②檢測要求

取回的樣品加工完全按《地質礦產實驗室測試質量管理規范》(DZ/T0130-2006)及《巖礦分析試樣制備》要求執行，加工質量符合規范要求。化學分析、巖礦鑒定測試由具備相關檢測資質的單位完成，確保數據真實可靠。

⑶試驗

利用勘查礦點頁巖作為配方，通過擠壓成型，模擬半工業生產，探討成型試i樣在不同溫度下的焙燒情況，確定其燒成溫度范圍，最終對所選礦點頁巖資源制備燒結制品可行性進行分析。

4　勘查結果分析

4.1頁巖資源勘查結果

通過現場實地考查，發現玉林市內零星分散的頁巖礦點較多，符合本次勘查要求的礦點初步發現有8個，分別為：容縣容西鎮牛窩嶺礦點及仙江村礦點、北流市山圍鎮廟旺沖礦點和新榮鎮盤古嶺礦點、興業縣北市鎮大灣礦點和兩沖頂礦點、陸川縣馬坡鎮界垌寨礦點及分界塘礦點。8個礦點均屬沉積型礦，含礦層主要有泥盆(D)，志留(S)和寒武(∈)三地層等。各礦點勘查結果見表1～表4。，

表1　興業縣頁巖勘查礦點概況

4.2勘查結果分析

本次勘查初步確定了八個頁巖礦點的地質概況、資源儲量、坐標分布、礦體特征、化學成分等，由表1～表4匯總得出：八個頁巖礦點品位完全滿足市區燒結墻材企業搬遷轉移對原料資源開發的要求。

首先，從區域位置上，八個礦點均分布于市區周邊縣市，礦點區域交通便利，與市城區相近，運輸距離約五十分鐘以內，運距半徑合理，符合搬遷企業市場輻射范圍要求。

其次，從礦點資源儲量上，本次勘查出的頁巖資源潛力較大，預測礦石資源量(334)牛窩嶺礦點4250萬t、仙江村礦點3450萬t、廟旺沖礦點4500萬t、盤古嶺3500萬t、大灣礦點4500萬t、兩沖頂礦點3500萬t、界垌寨礦點4200萬t、分界塘礦點3400萬t，八個礦點資源量完全滿足城區燒結墻材企業搬遷轉移對生產原料的要求。

表3　容縣勘查礦點概況

表4　陸川縣勘查礦點概況

最后，從原礦化學成分分析，八個礦點頁巖成分中：SiO2含量在55%～70%之間，Al2O3含量在10%～20%之間，Fe2O3含量在3%～10%之間，CaO、MgO、SO3等都在1%以下，由此可知，所有礦點頁巖純度較高，所含雜質少，有害成分基本在允許范圍的下限內，頁巖品位可以定義為優質頁巖，即勘查出的頁巖性能完全滿足玉林市開發新型燒結墻材的生產要求。

5　勘查礦點頁巖燒成試驗分析

⑴原料處理：八個礦點頁巖原料分別經顎式破碎機一破后放入對輥破碎機二破，全部過1mm篩；混合均勻，加水攪拌、陳化48h后，測試泥料可塑性指數及干燥敏感系數。試驗結果如表5所示。

⑵成型：以純頁巖為配方，采用TCLN-100型真空擠出機擠出成型，該磚機出口尺寸50.0mm×25.0mm。

⑶干燥：成型后小試塊在自然室溫下干燥4d。

⑷焙燒

將干燥后小試塊在高溫梯度爐中焙燒，以確定該頁巖的焙燒溫度及焙燒溫度范圍。焙燒條件為：①升溫速度：≤150℃/h；②保溫時間：30分鐘；③冷卻方式：隨爐冷卻至室溫。

燒成后分別對上述兩組梯度爐焙燒樣品進行燒成收縮率和吸水率測定，以確定該混合料的焙燒溫度范圍及最佳燒成溫度，結果見表5所示。

最后根據確定的最佳焙燒溫度，將不同配方小試塊置于高溫爐中進行焙燒，燒成測定其收縮率，試驗結果見表5所示。

⑸試驗結果分析

可塑性：塑性高利于擠出成型，但干燥和焙燒時容易產生裂紋，塑性則又會給成型帶來困難。燒結磚瓦生產一般塑性指數一般在7～15為宜。由表5可知，八個礦點原料塑性均滿足燒結磚成型要求。

干燥敏感性：混合泥料在干燥過程中發生開裂等干燥缺陷的傾向性程度，一般要求干燥敏感系數小于1。干燥敏感性系數偏高，表明泥料對干燥條件的適應性差，干燥過程易于產生缺陷；而干燥敏感性系數低的泥料宜于實行快速干燥，對干燥有利。本次試驗所有頁巖干燥敏感性系數均較低，干燥過程未出現缺陷。

收縮率：坯體的收縮率是一種重要的性質，收縮過大的燒結制品干燥時不宜過急過快，否則容易產生開裂，影響產品質量。在生產中，一般要求原料的線收縮率小于8%，否則應對原料進行瘦化處理。燒成試驗表明，所有礦點頁巖原料在最佳溫度下燒成線收縮率均低于制磚原料要求。

綜上所述，八個勘查礦點頁巖物理性能符合燒結磚生產對原料性能的要求，燒成試驗表明，所有礦點頁巖作為原料制備燒結墻材完全可行。

表5　八個勘查礦點頁巖燒成試驗結果

6　結論

⑴本次研究發現的八個頁巖，通過勘查初步確定其地質概況、資源儲量、坐標分布、礦體特征、化學成分等；勘查結果表明：所有礦點資源豐富，均達到3300萬噸以上，且礦點頁巖純度較高，含雜質少，有害成分基本在允許范圍的下限內，頁巖品位為優質頁巖，即八個頁巖資源品位完全滿足市區燒結墻材企業搬遷轉移對原料資源開發的要求。

⑵燒成試驗結果顯示：所有礦點頁巖原料物理性能均滿足燒結磚生產對原料性能要求，通過梯度溫度焙燒試驗，最終確定不同頁巖最佳焙燒溫度，在此溫度下燒成的樣品收縮率均低于制磚原料要求，且成型試塊表明光滑，顏色鮮明，試驗表明利用勘查礦點頁巖作為原料制備燒結制品是可行的。

⑶玉林市頁巖資源開發利用建議：“十三五”期間，玉林市應順應當前市城區墻材產業轉移政策，以新時期產業結構升級調整為契機，促進全市墻材產業健康合理發展；結合本次勘查結果，應以八個勘查礦點為中心，建立頁巖原料生產供應基地，實現頁巖礦集約化開采，專業化加工，商品化供應，同時應積極開發高檔次、高品位、高附加值頁巖產品，提高頁巖資源的質量品質、利用效率和經濟效益。

*基金項目：玉林市科學研究與技術開發計劃項目（合同編號：玉科計[20141003]）