煤系共伴生礦產資源

含煤岩系中與煤共伴生的所有金屬和非金屬礦產以及煤中賦存的有工業價值的稀有分散元素、放射性元素和某些金屬元素。近年來研究證實，煤成氣和煤成油具有重要的經濟價值。

含煤岩系中除主要礦產煤以外，還有高嶺土(岩)、耐火粘土、鋁土礦、膨潤土、硅藻土、石墨、硫鐵礦、油頁岩、石膏、沉積石英岩、赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等多種礦產。其中，有工業價值的多為非金屬礦產。

基本介紹

• 中文名：煤系共伴生礦產資源
• 外文名：associated mineral resources of coal measures 
• 內容：其他礦產和元素
• 分類：固體共伴生礦產，氣態共伴生礦產
• 價值：變廢為寶，獲得經濟效益
• 學科：煤炭科學

研究意義

從原始社會開始，人類就廣泛利用非金屬礦產，包括不作為金屬原料提取利用的所有有用礦物和岩石。其中，少數用來提取某一種或幾種非金屬元素，絕大多數因其單獨礦物或礦物集合體具有特殊的物理性質、化學性質和工藝性能，而被套用於國民經濟建設中。六七千年以前，人類發現並利用了金屬礦產，從此，金屬礦產逐步取代了非金屬礦產的主導地位。但隨著科學技術的進步，目前在一些已開發國家的非金屬礦產的開發速度與產值，又已超過了金屬礦產。據統計，在1945年以前，世界金屬原料的開發速度大於非金屬礦產。但20世紀50年代以來，情況有了很大的變化。1950年，世界非金屬礦產產量比金屬礦產高出20%。到1980年，已超出50%～60%。在一些已開發國家，目前非金屬礦產的總產值一般要比金屬礦產的產值高出一倍。近20餘年來，美國非金屬礦產的消費量平均增長率為5.6%，而金屬礦物原料的平均增長率僅為1.6%。中國非金屬礦產資源產量增長速度遠遠高於世界各國。其中，1980年的石墨產量比1949年增長178.88倍，需求量也逐年增加;預計2000年高嶺土的需求量為1949年的23.78倍。

新的技術革命正在世界範圍興起，而新材料又是新技術革命的核心之一。新材料包括金屬材料、非金屬材料、半導體材料，複合材料和合成材料等，其中，除金屬材料外，後三者多少都與非金屬礦產有關。當前，最引人注目的一些新材料，包括：精細陶瓷、光導纖維、雷射材料、複合材料等，則與非金屬礦產的關係更為密切。可以說，對非金屬礦產資源基礎理論和開發利用的深入研究，將會促進經濟的高漲和技術的重大變革。

研究現狀

中華人民共和國建立後，對含煤岩系中的礦產資源，特別是非金屬礦產資源的勘查、評價、開發與加工利用，作了大量的工作。近年來，許多煤礦、煤炭大專院校、科研機構陸續開展了對含煤岩系中非金屬礦產的資源勘查，在加工利用方面，正在探索精加工和深加工途徑。徐州礦務局利用優質高嶺岩加工成造紙塗布級和填料級材料;蒲白礦務局利用“200”矸焙燒出煅燒高嶺土，其白度可達90%以上，可用作4Å分子篩原料及其它多種深加工產品原料。

用途

含煤岩系中的共伴生礦產，特別是非金屬礦產在電子、機械、冶金、輕工、化工、紡織、建材、石油、食品、農林、環保、醫藥以及高新技術等許多工業中，有著非常廣泛的用途。除傳統用途外，隨著科學技術的發展，人們對這些礦石中的主要組成礦物的化學成分、晶體構造、物理化學性質，以及礦物套用之間的相互取代的認識日益深入，又不斷開拓出許多新的用途。如高嶺岩的傳統用途是做耐火材料和陶瓷原料，隨著檢測技術的提高，發現高嶺岩主要由片狀高嶺石組成。超細磨粉設備、高梯度強磁選機的問世，以及剝片、漂白等技術的發展，可使高嶺岩加工成質量極佳的高嶺土，極大地縮小了“硬岩”與“軟岩”的差別，拓寬大了其工業套用領域。

隨著工業的發展，對非金屬礦產產品的質量提出了更高的要求，從而促使非金屬礦產的精加工和深加工迅速開展起來。高嶺石在高溫(1200～1500℃)和氮氣氛下，能與碳結合成SiC，能與氮結合成Si₃N₄和塞隆(sialon)。後者是一種新型高溫、高強陶瓷，可代替金屬，用作核反應堆、噴氣飛機、火箭燃燒噴嘴等耐高溫複合材料以及陶瓷發動機材料。膨潤土、高嶺土與有機物結合成有機粘土，使其成為功能性填料，套用於高分子材料、有機合成催化劑、高性能陶瓷材料等領域。

資源概況

中國含煤岩系中非金屬礦產礦種繁多，儲量豐富，分布地區廣泛，賦存於多個地質時代。其中，高嶺土(岩)、耐火粘土、硫鐵礦多形成大型或特大型礦床;膨潤土、硅藻土、石墨在煤系中也可形成大、中型，甚至特大型礦床。中國高嶺土儲量占世界高嶺土總儲量的59.23%;含煤岩系中的鋁土礦(高鋁粘土)，其探明儲量占世界鋁土礦總儲量的7.08%。中國膨潤土儲量居世界首位，且鈉基膨潤土占很大比例，其中48.29%賦存在含煤岩系中。中國硅藻土的儲量亦居世界之首，其中70.95%賦存在含煤岩系中。中國隱晶質石墨的儲量占世界總儲量的40.86%，亦居世界首位。

含煤岩系中的高嶺土(岩)有相當部分質量優良。華北地區由大同往西經內蒙古、陝北直達寧夏石嘴山，廣大範圍內石炭二疊紀煤系的太原組和山西組煤層夾矸及頂、底板類型的高嶺土(岩)，有的礦層或塊段礦石質量極好，其代表是大同黑砂石、蒲白“200”矸。江蘇徐州，安徽淮北、山東明水、淄博等地下石盒子組中所產“焦寶石”型高嶺岩，所含高嶺石均在90%以上。鋁土礦在華北主要賦存於本溪組下部G層鋁土和下石盒子組底部B層鋁土中，前者礦物成分以硬水鋁石為主，含量可達40%～90%，次要礦物成分為高嶺石，含量多在50%以下，後者Al₂O₃含量>40%，甚至可達56%。這些高鋁粘土礦床中，均含有低矽、低硫、低鐵、高鋁的優質礦石。含煤岩系中膨潤土儲量大，特別是鈉基膨潤土儲量大，質量好。吉林省劉房子煤礦產出的鈉基膨潤土，其蒙脫石含量高達70%～90%，甚至超過了世界著名的美國懷俄明州產的鈉基膨潤土。含煤岩系中的硅藻土，主要產於第三紀和第四紀煤系中，多與褐煤共生，礦床儲量大，但夾矸多，純淨的優質硅藻土較少。含煤岩系中隱晶質石墨品質優良，含碳量高，中國是世界石墨出口大國。最大的湖南郴州魯塘石墨礦產出的礦石含碳量在80%～85%以上，廣東佛崗縣洞溪石墨礦品位為81.7%，吉林盤石礦礦石品位為66.3%

開展煤成烴研究是當前一項重要科研任務。煤成烴是指含煤岩系中有機質(煤層和源岩中有機質)在煤化過程形成的碳氫化合物。其中氣態的稱為煤成氣，液態的稱煤成油。中國自“六五”攻關以來，對煤成烴研究有重大突破，確定鄂爾多斯大氣田的氣源之一即為煤成氣;吐魯番—哈密大油氣田最近亦確定為煤成型。