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  可供作建筑材料用的非金属矿床。根据用途可以分为水泥原料矿床、粘合材料矿床、集料矿床、砖瓦原料矿床、建筑石材矿床、玻璃原料矿床、陶瓷原料矿床、轻质隔音隔热绝缘耐蚀材料矿床。

目录

水泥原料矿床

  水泥主要由碳酸钙烧成,所以石灰岩矿床或大理岩矿床是主要的水泥原料矿床。矿层是较纯的海相石灰岩或由石灰岩受轻微变质而成的大理岩。矿石质量要求为CaO≥48%,MgO≤3.0%, K2O+Na2O≤0.6%,SO3≤1%,游离二氧化硅fSiO2≤4%。中国北方主要采用元古宙寒武纪奥陶纪沉积的石灰岩,南方主要采用泥盆纪石炭纪二叠纪三叠纪沉积的石灰岩。烧制水泥还需要粘土质配料。提供粘土质配料的矿床主要有粘土矿床和页岩矿床。矿石的质量要求是 MgO ≤3%,Na2O+K2O≤4%,SO3≤2%,Jckc20071105819.gifJckc20071105830.gif 。对 n过低的矿床还需另找砂岩或石英砂岩矿床作为烧制水泥的硅质配料。烧制水泥时钙质原料和粘土质原料的耗量比例为 8:2。烧制水泥, 还需石膏或硬石膏作为缓凝剂,其在水泥中的掺入量约为5%。石膏、硬石膏矿床有海相沉积与湖相沉积两种。中国海相石膏、硬石膏矿床产于寒武系、奥陶系、石炭系与三叠系中,湖相石膏、硬石膏矿床产于第三系中,少数产于白垩系中。对矿石的质量要求为CaSO4•2H2+CaSO4≥55%,可采矿层的厚度要求大于 2米。沸石矿床和火山灰矿床为水泥工业提供混合材料。混合材料是一种天然水硬性材料,不加煅烧即可磨制成粉末掺入水泥中,且不会降低水泥固结后的硬度,因此它们是一种使水泥工业节能增产的矿产原料。

粘合材料矿床

  为建筑业提供粘合材料的矿床主要有石灰岩矿床与石膏矿床。石灰岩煅烧成石灰,石膏煅烧后制成灰泥。石灰岩矿床与石膏矿床的地质特征与矿石工业技术要求与水泥原料矿床相同。

集料矿床

  现代建筑中需要大量的砂、卵石或碎石,它们与水泥、水混合硬化成为混凝土。这些砂、卵石和碎石称为集料,又称骨料。集料矿床一般是天然的第四系中河流相的砂、卵石矿床,要求各种粒度的砂和卵石有一定的比例,这种比例称为颗粒级配。在没有天然的砂与卵石矿床的地区也可开采石灰岩或砂岩,破碎成一定粒度的碎石作为集料,因此某些石灰岩与砂岩也可成为集料矿床。某些粘土或页岩矿床可将矿石制成各种规格的球粒后经高温(1050~1300℃)快速焙烧,体积膨胀率大于 2,颗粒内部具有均匀细小而又互不连通的孔洞,成为一种轻质的人造集料,这种矿床称为陶粒粘土矿床或陶粒页岩矿床。

砖瓦粘土矿床

  具一定质量的粘土、黄土、膨润土、粘土岩、泥板岩、页岩、碳质页岩(煤矸石)、千枚岩都可用来烧制砖瓦,成为砖瓦原料矿床。它们是沉积作用形成的层状矿床,只有千枚岩是由页岩变质作用形成的。这些矿床在中国主要产于自志留纪到第四纪的各时代地层中。作为砖瓦粘土矿床,矿石要有足够的可塑性,塑性指数>7,化学成分均匀,有害杂质CaO<15%,不含SO3,粒度较细,粘土级(<0.005毫米)颗粒含量在15%左右,最低不得<9%。

建筑石材矿床

  建筑石材矿床中主要是饰面石材矿床,其次是石料矿床。饰面石材矿床分大理石矿床、花岗石矿床两大类。此处大理石、花岗石二词系商品名称而非岩石学名词。大理石矿床包括各种结晶的,以方解石白云石蛇纹石为主要成分,能锯成一定规格的板材,能磨光成为具有各种装饰色泽或花纹的由碳酸盐岩或镁质硅酸盐岩形成的矿床。花岗石矿床包括各种能锯成一定规格的板材,能磨光成为具有各种装饰色泽或花纹的由超基性、基性、中性或酸性岩浆岩形成的矿床。饰面石材矿石以纯白、纯黑、艳红、带闪光的蓝色为长久的畅销品种。由浅变质的板岩组成的板岩矿床也是一种饰面石材矿床,矿石用来作饰面材料及屋顶板。有一定块度及抗风化能力,较坚固和易开采的岩石都可作为石料矿床。

玻璃原料矿床

  玻璃的主要成分为SiO2,提供SiO2的石英砂矿床、石英砂岩矿床和石英岩矿床是主要的玻璃原料矿床。它们都是沉积作用形成的层状矿床。石英砂矿床有海相及河湖相两类,前者如福建东山石英砂矿床,后者如鄱阳湖松门岛石英砂矿床。 中国的石英砂岩矿床和石英岩矿床主要产于元古界、震旦系、寒武系、泥盆系、侏罗系、白垩系和第三系中。制平板玻璃用的矿石要求含SiO2>96%,Al2O3<0.2%,Fe2O3<0.1%。制普通器皿玻璃用的矿石要求含SiO2>90%,Al2O3<4%,Fe2O3<0.35%。由于光学玻璃要求原料含SiO2>99%,Al2O3<0.5%,Fe2O3<0.05%,而上述沉积矿床的矿石达不到质量要求,故一般采用脉石英。脉石英矿床是由SiO2溶液充填固结于变质岩或花岗岩的裂隙中而成的,矿体呈脉状或透镜状,储量不大。霞石正长岩石矿床也是一种提供SiO2的玻璃原料矿床,由于其矿石熔点低,有助熔能力,故在玻璃工业中是一种节能代碱原料。制造玻璃还需要纯碱、长石、石灰岩、芒硝萤石等辅助原料,所以天然碱矿床、长石矿床、石灰岩矿床、芒硝矿床、萤石矿床也是与玻璃原料有关的矿床。

陶瓷原料矿床

  陶瓷分日用陶瓷,建筑卫生陶瓷,技术陶瓷(如电器用陶瓷直到火箭喷嘴、汽车发动机构件等高技术用瓷)。大量用料的是建筑卫生陶瓷和日用陶瓷。传统的陶瓷原料矿床有高岭石矿床、细晶岩矿床、伊利石矿床、叶蜡石矿床和滑石矿床。它们的矿石都可成为制瓷的主原料,成品分别称为高岭石质瓷、长石质瓷、绢云母质瓷、叶蜡石质瓷和滑石质瓷。中国是陶瓷古国,英文china的另一涵义即为陶瓷。学术名词高岭石和高岭土即以发现最早的中国高岭土产地江西景德镇高岭村命名。中国高岭土矿床有风化作用、沉积作用、蚀变作用形成的矿床类型,矿体有层状、脉状、囊状。矿石类型也很多,质量各不相同。陶瓷用高岭土矿石的一般质量要求是 Al2O3>18%,Fe2O3+TiO2<2%,SO3<2%,K2O+Na2O<5%。细晶岩矿床或石英斑岩矿床的矿体大多呈脉状,矿石由长石、石英组成,近地表处长石风化转变成高岭土(见高岭石)。其矿脉的风化及半风化部分均可作陶瓷原料。伊利石矿床主要是凝灰岩经风化而成,矿体呈席状,矿石由伊利石(水云母)及石英组成。这两类矿床的矿石质量要求一般与高岭土矿床相同。叶蜡石矿床是火山凝灰岩受蚀变作用形成的层控矿床,分布在中国东南沿海的侏罗系中。作陶瓷原料的叶蜡石矿石质量要求为 Al2O3>18%,Fe2O3<1.0%,K2O+Na2O<0.7%。滑石矿床主要由变质作用形成,赋存于古老的含白云岩的变质岩地层中。作陶瓷原料的滑石质量要求为Fe2O3+TiO2<1.5%,K2O+Na2O<0.8%。绢英岩矿床也是一种陶瓷原料矿床,可以生产绢云母质瓷。矿床系长石石英质岩石受蚀变而成,矿体呈脉状。矿石由绢云母与石英组成,一般化学成分为

  SiO277~81%,Al2O314~15%,Fe2O30.2~0.5。变质作用形成的硅灰石矿床、透辉石矿床、透闪石矿床是一组节能增产的陶瓷原料矿床。用传统陶瓷原料烧制陶瓷一般要80小时左右,改用硅灰石、透辉石或透闪石烧制陶瓷几小时即可烧成。另外在制瓷工艺中还要用石英作料以降低主原料的过高的塑性并起骨架作用,用长石作助熔剂,作釉料。所以石英砂矿床、长石矿床也是与陶瓷原料有关的矿床。

轻质隔音隔热绝缘耐蚀材料矿床

  在建筑工程中需要大量轻质隔音隔热绝缘耐蚀材料。与这些材料有关的矿床有珍珠岩矿床、硅藻土矿床、浮石和火山灰矿床、蛭石矿床、石膏矿床、玄武岩辉绿岩矿床、石棉矿床等。珍珠岩矿床由珍珠岩、松脂岩或黑曜岩组成,它们都是酸性火山玻璃质熔岩,似层状产于中国的侏罗纪或白垩纪火山岩系中。矿石经煅烧后体积膨胀5~25倍,形成洁白、轻质具蜂窝状结构的松散颗粒。这些颗粒具容重轻、隔音、绝热、不燃的特点、大量用作混凝土集料或用水玻璃、沥青、磷酸盐作为胶结剂生产各种规格的隔热、保冷、防潮、吸音、防辐射制件。对矿石的质量要求为膨胀倍数>5。硅藻土矿床是由硅藻生物遗体组成的层状湖相沉积矿床,矿层形成在玄武质火山喷发的间歇期,所以与玄武岩伴生。硅藻土质轻、孔隙度大、隔热、熔点高、热稳定性好,不溶于酸(氢氟酸除外),与水泥、灰泥混合后可制成轻质建筑砖及防火建材。矿石质量要求SiO2>65%,Al2O3+Fe2O3<10%,CaO<5%,有机物<5%。浮石是一种密布气孔,比重小于1的火山熔岩,火山灰是一种崩碎成小于 2毫米粒径的火山熔岩碎屑。浮石和火山灰矿床呈锥状分布在中国黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山西、广东、海南的第四纪火山口周围。矿石具容重轻、保温、吸音、不燃等优点,可用作混凝土天然轻骨料,作水泥活性混合材,作建筑工程饰面材料,还可用来烧制岩棉。对矿床的工业技术要求为矿石容重0.3~0.6克/立方厘米,最小可采厚度0.5米,剥采比0.5:1。蛭石矿床由金云母经热液蚀变或风化而成,主要形成于基性-超基性岩或碱性岩中。矿体呈脉状、巢状或随风化壳呈被覆状。蛭石具质轻、保温、隔音、耐火、抗菌、耐冻等特性,可用以制墙板、屋顶板及各种蛭石水泥预制件。对矿床的工业技术要求是最低工业品位>15%或含矿率 >100千克/立方米,可采厚度0.5米。岩棉是一种由岩石熔融絮化而成的轻质人造硅酸盐絮状纤维材料,具质轻、导热系数低、不燃、隔音、化学性能稳定、耐老化等特点,是一种优良的建材。玄武岩矿床、辉绿岩矿床、钠长石阳起石片岩矿床的矿石均可用来制岩棉。玄武岩矿床、辉绿岩矿床的矿石还可熔制成各种形状与规格的石质铸石构件。如管状铸石构件在厂矿建设中代替无缝钢管作矿浆运输管道,其耐磨耐蚀性强于钢管,不但可以节约钢材,且价格亦低。作为建筑材料的石棉是由纤蛇纹石或水镁石组成的一种天然纤维状矿物集合体。由纤蛇纹石组成的石棉称蛇纹石石棉或温石棉,由水镁石组成的石棉称水镁石石棉。石棉矿床产在超基性岩中或变质白云岩中。石棉产在宽几毫米或几厘米的岩石裂隙中形成棉脉,矿体则由群集的棉脉组成。建筑业用的石棉主要是用来做石棉水泥制品或石棉纸。一般对石棉的质量要求是抗拉强度≥300千克/平方毫米,建筑用的石棉纤维长度要求较低,一般用5~7级棉。因石棉污染环境,正在积极找寻代用品。

  参考书目

  陶维屏主编:《中国工业矿物和岩石》(上册),地质出版社,北京,1987。

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