1、内蒙古准格尔煤田煤系高岭土矿产资源评价【摘 要】煤系高岭土是中国特有、独具特色的广阔利用前景的重要非金属矿产资源。煤系高岭土是一种黏土资源，主要运用于陶瓷工业；造纸工业；塑料、橡胶工业；农业、环保。在这些领域中体现了它不同的经济价值。本文主要从煤系高岭土成矿地层、分布特征及开发潜力分别进行了介绍。 【关键词】煤系高岭土；成矿地层；分布特征；开发潜力 准格尔煤田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市的东部，其范围北起东孔兑乡，南至榆树湾村附近，东临黄河，西至 6 号煤层 600m 界线。长50Km，宽 30Km，面积 1500Km2，已探明储量 280 亿吨，煤系高岭土概算储量 56 亿吨。 一、煤系高岭土
2、 所谓煤系高岭土是指在煤系地层中，以高岭石为主要矿物成分的高岭石黏土岩，包括块状的硬质高岭岩和软质高岭土。以往，我国不同地区、不同行业、不同研究者对这类与煤系共伴生的岩石矿产曾使用过许多不同名称，如高岭石粘土岩、粘土质煤矸石、泥质煤矸石、泥矸子、高岭岩夹矸、黑砂石、白砂石，而位于煤层底板的泥岩称作“根土岩” 。为了评价与开发利用的需要，应对这些不同名称进行取舍与规范，给予统一命名。把凡属于煤系地层中，以高岭石为主要矿物成分的粘土岩、泥岩或黏土都统称为煤系高岭土，这个名称的含义包括块状、坚硬的硬质（水浸泡不能成浆）高岭岩，又包括土状、松散的软质和块状具可塑性的半软质（水浸泡可成浆）高岭土，而硬质
3、高岭岩经初加工（破碎和粉碎）而成的粉体，也称为煤系高岭土。 二、准格尔煤田地质特征 （1）含煤地层。准格尔煤田属晚古生代石炭、二迭纪煤田，同时也赋存多层高岭土矿层。出露地层由老到新有早古生代的奥陶系、晚古生代的石炭系和二迭系，中生代的三迭系下统及侏罗白垩系志丹群，新生代的第三系上新统及第四系。本区含煤地层主要为二迭系下统山西组（P1s） ，厚约 60m，上部为浅灰、灰色粉砂质泥岩、高岭土与各级砂岩互层，下部以浅黄、灰白色厚层长石、石英岩为主，夹高岭土、泥岩及煤层，含 1、3、5 号煤，属山前平原沉积；石炭系中统太原组（C2t） ，厚约 60m，上部以巨厚的 6 号煤层为主，其底板为灰黑色粉砂岩
4、、泥岩、高岭土，间接底板中粗砂岩，中部以深灰、灰色泥岩、粉色泥岩、粉砂岩、细砂岩为主，夹 8、9 号煤层，局部还夹中粗砂岩，煤田南部发育有 2 层灰岩，下部为灰白色石英粗砂岩，夹深色泥岩及 10 号煤层，为滨海平原沉积，间有海相沉积。 （2）构造。准格尔煤田位于华北地台之鄂尔多斯台向斜北东边缘，煤田总的构造轮廓为一个东部隆起，西部凹陷，走向倾斜的单斜构造，大部分地区产状平缓，倾角一般小于 10，构造形态简单。在总的单斜构造轮廓下，发育次一级构造，主要分布于煤田东部。（3）煤质、煤类。勘查区内煤呈黑色，条痕褐黑黑褐色，呈暗淡的弱沥青光泽，局部可见油脂光泽，丝炭发育的层段显丝绢光泽。常见贝壳状及参
5、差状断口，外生和内生裂隙不发育，脆性差。节理中部分充填物有黄铁矿及方解石薄膜。由于煤岩组分的差异，常见条带状结构，层状构造。燃点一般为 300左右，燃烧试验为剧燃。残灰呈粉状块状，灰白灰色。区内各煤层透光率在 64%81%，平均值在 78%以上，说明属烟煤阶段，挥发分在 30.08%43.81%，多数见煤点挥发分在 37%以上，粘结指数为 013，因此煤类以长焰煤为主，有部分不粘煤。区内各煤层属中灰、低硫、低磷煤，煤类属长焰煤及不粘煤。煤为中高热值煤，对二氧化碳反应性较差，抗碎强度高，为较高软化温度灰煤，弱结渣煤。根据可选性资料评定区内各可采煤层为中等可选极难选煤。 三、准格尔煤田煤系高岭土分
6、布特征 准格尔煤田蕴藏着丰富的煤炭资源，同时太原组、山西组含煤岩系中发育的高岭土矿层多达十个层段，资源储量可观，预测近 56 亿吨。其中位于 6 号煤层顶部与之共生的 GK5-2 号高岭土矿层厚度稳定，结构简单，极易开发。 1.内蒙古地矿局地研队从整个煤田着手，北起牛连沟南至磁窑沟对高岭土进行了采样测试研究，自下而上分为九段，并概算了哈尔乌素以北 500Km2 范围内高岭土矿的资源储量，矿石工业指标如下：陶瓷原料Al2O3 大于 20%、Fe2O3+TiO2 小于 18%。研究结构表明：6 号煤顶板（包括夹矸）层位的高岭土矿层在煤田范围内全区分布，龙王沟至焦稍沟一带较薄，含石英砂较高，窑沟、黑
7、岱沟一带较好且厚度大稳定，矿石品位高。 2.煤田地质局在原黑岱沟精查报告的基础上，对矿区内与 6 号煤共生的高岭土矿进行采样测试研究，选定工业指标如下：高岭石矿：Al2O330%、Fe2O3+TiO224%、Fe2O3+TiO2 3.成因探讨。本区高岭土矿床是沉积型矿床，与其他沉积岩一样，其成因受古地理、古构造、古气候、水介质条件、物质来源、成岩作用以及后来的风化、淋滤等诸多因素的控制。石炭纪至早二迭世早期，鄂尔多斯盆地属潮湿的热带、亚热带气候，当时本区炎热潮湿，雨量充沛、化学风化作用和机械化作用都十分强烈。广泛分布于内蒙古地轴、吕梁山隆起的前寒武纪变质岩、华力西期以前的中酸性岩浆岩中稳定性差
8、的硅铝酸盐矿物遭受风化，形成了大量的以高岭石为主要成分的粘土，这些粘土经冲刷、搬运或以溶胶形式被携带到水动力条件不同的环境中沉积，形成了本区与煤共生的高岭土矿产。本区主要可采矿层 GK5-2 号硬质高岭土矿矿石分析，该矿石质地细腻而均一，性脆，具贝壳状、平坦状断口，无层理、呈块状构造，矿层分布范围较大。这一硬质高岭土矿层很可能是经风化的陆源硅铝酸盐矿物，以铝、硅质溶胶的形式，在腐植酸的保护下被携带到复水泥岩沼泽中，当水介质改变（如 PH 值、矿化度等）时，铝硅质溶胶逐渐聚脱水、成岩，形成了本区质地较纯的硬质高岭土矿层。而从本区 GK5-3号软质高岭土矿层分析，该矿层质软松散，成层构造明显，含黑
9、褐色有机质条带。矿石中高岭土矿物质均匀分布程度较硬质高岭土矿差。烧失量变化大，可以推断这一矿层应属于正常的粘土碎屑沉积，即高岭石的细分散颗粒经搬运后，在复水沼泽坏境中与有机质混杂在一起沉积。在成岩后，由于受风化淋滤，矿石中有机质成分散失，使高岭石矿物进一步富集，同时造成矿层构造松散、质软，形成现在的软质高岭土。 4.矿石质量综述。本区主要可采矿层 GK5-2 号硬质高岭土矿，矿石成分主要由 95%以上的高岭石组成，矿石纯净，易手选。接近高岭石矿物的理论值，且含量稳定。主要有害杂质 TiO2 及含量略高。矿石呈固结块状，硬度较低。矿石的自然百度仅 38.1%，但经过选矿加工（即研磨煅烧后） ，T
10、iO2 的含量明显降低。矿石可研磨至超细粒级（经一次研磨后小于10m 者可达 89.9%）矿石百度可达 90%。矿石耐火度可达 1790。因此，可以说该矿石经选矿加工后质量较好。 四、煤系高岭土资源开发潜力评价 煤系高岭土是中国特有的，十分可贵的非金属矿产资源。分布在中国东北、西北等主要产煤区。尤其是准格尔煤田煤系高岭土的储量和品质十分可观。煤系高岭土的开发和利用，不仅可以解决中国优质高岭土的匮乏问题，使得中国成为世界第一大高岭土资源国，而且使以往作为煤矸石而排放的煤系高岭土资源获得了开发利用，因此，中国煤系高岭土的规模化加工利用具有重大的社会与经济意义。煤系高岭土产品的加工利用在中国经过近
11、15 年的技术攻关、装备开发，解决了“加工工艺流程” 、 “综合除杂提纯” “高浓度湿法超细粉碎” “强力粉碎干燥” “强化气氛动态煅烧”等关键工艺技术难题，研制出“系列湿法超细磨机” 、 “高压压滤机” 、 “强力干燥机” 、 “直接或间接加热高温回转煅烧窑”等关键装备，填补了国际、国内煤系高岭土工艺技术与装备的空白，使得中国的煤系高岭土加工已达 30104t/a 的产业规模，并快速发展。 （1）造纸工业。中国高岭土消费结构与国外有较大差别，高岭土用于陶瓷和耐火材料的量占 70%80%，造纸占 10%，橡胶占 3%，其他行业占 7%，在世界上发达国家造纸用量占 60%，耐火材料占 8%，橡胶
12、占 5%，陶瓷占 10%，其他占 17%。20 世纪 90 年代以来，中国高岭土消费由传统的陶瓷工业转向造纸工业，这是由于中国造纸工业在八五期间发展迅速，相继引进十多条刮刀生产线。九五期间又有多家造纸厂新建或扩建，使中国成为世界第三造纸大国。中国纸张年人均消费量仅为 38Kg，远低于世界年人均消费量。同时，中国铜版纸用优质涂料级高岭土长期以来供不应求，每年需从美国、英国等国进口。随着中国造纸工业的发展、优质涂料级高岭土的需求量越来越大。 。据统计目前中国铜版纸、白版纸等使用高岭土的纸张总量超过了 1000104t，需要造纸级高岭土 100104t；目前国内造纸用高岭土的年生产能力约 50104
13、t，尚有一部分进口高岭土；预计到今后几年将会有 8%的速度发展。 （2）电瓷工业。中国主要电瓷厂有30 多家，生产各类高压绝缘子、各类管套、各类避雷器、机电器瓷件等。随着中国水电、核电的大力发展，电磁行业使用高岭土约15104t。 （3）日用陶瓷。随着中国城建工业的迅速发展和人民生活水平的提高，装饰行业越来越兴旺，目前生产 18.4108m2 的釉面砖、墙地砖和数千万件的卫生洁具，这类产品的生产每年需用高岭土约250104t。特别是高档陶瓷的釉料对高岭土需求大，质量要求高。 （4）建筑涂料。中国涂料工业发展迅速，2006 年产量达到 150104t，比2005 年增加 20%，用高岭土 5%10%，一年用高岭土约 12104t。超细剥片土特别适用于乳胶漆，ICI、立邦等知名品牌生产企业适用茂名高岭土总公司的产品后，纷纷要求供货，供不应求。 参 考 文 献 1王树来编著.中国煤系高岭岩（土）及加工利用M.北京：中国建材工业出版社，2001 2王荣编著.内蒙古准格尔煤田高岭土矿产资源概略评价J.内蒙古自治区煤田地质局.2010
