黑龙江省对矿产资源的开发历史较久,从旧石器至新石器时代,人们已开始把一些非金
属矿石作为一种简单的生产工具利用,在许多地方均发现了不同历史时期的石器和装饰品。
唐代渤海国时期,已广泛采用玄武岩、石灰石等石料做建筑材料,可视为黑龙江地区采矿业
的开端。
19世纪末,铁力石墨矿曾进行过开采。东北沦陷后,日本侵略者大肆对石墨、莹石、硫
铁矿、石灰岩、粘土矿等非金属矿产进行掠夺式开采。
中华人民共和国成立后,非金属矿产的开发得到较快的发展,特别是80年代以来,由于
国内、国际市场的需求,黑龙江省非金属矿产开发进入新的阶段,石墨开采量大幅度增加;
水泥工业的发展,促进了石灰石矿的大规模开发;同时硅线石、沸石、花岗石、硅藻土、石
英砂等新矿种也得到开发。
黑龙江省非金属矿开采,主要为露天开采,30~40年代时期,往往是在资源未经详细查
明,缺乏整体规划情况下就急于开采,采用的方法也很落后,一般是在地表选出一个地段,
然后开出一个掌子面,接着就依次向里呈水平推进(有时也呈缓倾斜状)开采矿石。打眼、爆
破、装岩全靠手工作业,运输主要靠人力,有时靠畜力。50年代,大多数非金属矿山仍这样
开采。到60年代开始实行半机械化开采,此时打眼用风动、电动凿岩机,运输除采用无极绳
有轨运输外,也有用汽车的,但开采采用一次推进法的仍占多数。
70年代,采矿技术有很大进步,如1978年建成投产的哈尔滨水泥厂新明石灰石矿,就是
一个大型台阶式开采的露天矿,其采矿工艺是潜孔钻打眼、炸药爆破、电铲装岩、汽车运输,
年产石灰石100万吨。1980年鸡西柳毛石墨矿也采用露天台阶式开采,用潜孔钻打眼,炸药
爆破,挖掘机装岩,翻斗车运输,从而实现机械化开采,年生产石墨矿石20万吨。80年代,
几个大型矿山相继建成投产,标志着省内非金属矿开采技术已进入现代化开采之列,改变了
过去采矿的落后面貌。
(一)石墨选矿技术
日伪统治时,石墨的选矿很原始,靠手工在水中捞取石墨。日本投降前夕,在鸡西柳毛
石墨矿曾安装过日产的设备生产线。但是日本投降时,在撤离中将厂房设备炸毁。
1948年,柳毛石墨矿开始恢复第一选矿厂、第二选矿厂,经历多次起落于1977年恢复生
产。70年代初相继有穆棱石墨矿、麻山石墨矿建成,生产工艺和设备较之解放前有很大改善。
到1985年,全省在浮选设备更新改造、筛分干燥、包装等技术方面有所进步,并能生产100
多种产品。
1.浮选技术 东北沦陷时期,石墨选矿为手工作业,即石碾、铁磨碎矿、大锅水中取石
墨、混目包装、马车运出,当时产品固定碳品位仅达40~50%。50年代,选矿生产技术得到
适当调整,设备也进行适当补充,选矿技术有一定提高,当时产品固定碳达75%,选矿回收
率为60%。60年代以后,由于不断完善和改进多段磨矿和多次浮选的流程,而且在浮选、干
燥、筛分、包装等设备方面也有较大的更新改造,致使石墨产量、质量都有较大提高,这时
产品的固定碳含量已达90%上,选矿回收率为80%,并为出口创汇提供优质产品,也为加工石
墨制品提供了重要原料。
2.筛分、包装 1945年以前没有筛分流程,当时生产的石墨全系混目,而且品位很低。
1948年使用的简易往复式振动筛能力很低,每班每组分机只能筛分石墨0.1吨。1962年以后
制造了F=5000×2500分级筛,能力为0.2吨/时。1978年配上高方筛,效率显著提高,能力为
8吨/班。1985年引进美国ASIM标准筛,能力为5~7吨/台班。
在包装方面,采用草袋手工包装,能力很低,60年代后采用手提式缝包机,能力为8吨/班,
1978年引进风动计量自动包装称,能力为2.5~3吨/小时。
筛分、包装的改进、更新和引进不仅提高了筛分、包装能力,而且对控制环境污染也起
到了重要作用。
(二)硅线石选矿技术
硅线石是用于冶金、玻璃、航天、陶瓷等工业的材料。我国研究开发硅线石矿是从1970
年发现鸡西硅线石矿后开始的。由于开发硅线石在我国尚属首次,所以在开发前不得不进行
一系列的科学试验,以便为以后开发打下基础。
1970~1983年12月,在省地质实验测试中心,汤国根、郎万玉、王铁民几位工程师组织
参加下,对鸡西市磷矿北山硅线石矿进行一系列的小试工作,基本上确立了选矿流程,即优
先浮选石墨,脱泥,采用一次粗选、四次精选、最后湿式强磁分出硅线石精矿。
1985年8月1日,由省地质实验测试中心、鸡西市非金属矿工业总公司等单位,在鸡西非
金属矿工业总公司进行了开发硅线石研究,其工艺是粗选石墨、脱泥、硅线石浮选、强磁选
出硅线石精矿。同时与黑龙江省地质实验测试中心合作开发硅线石新产品。原矿品位
Al2O311.58%,经过选矿后得精矿产率11.73%,精矿品位全铝58.35%,硅铝55.92%,硅线石
精矿回收率Al?O?56.64%。
(三)石灰石开采
东北沦陷时期,黑龙江地区石灰石矿全部被日本侵略者独占,进行掠夺式开采。在日本
投降时,矿山大都残破不堪。1949年初恢复生产。但从建国后至60年代中期,石灰石矿的开
采,仍然靠笨重的体力劳动,手风钻打眼,小爆破,人力装车,手推车运输,大块石以手锤
砸碎。至70年代逐步增设破碎机、挖掘机、卷扬机、凿岩机等机械设备,以机械代替手工劳
动。哈尔滨水泥厂矿山就是一个例子。
1978年,哈尔滨水泥厂新明石灰石矿建成投产,年产矿石103万吨,是为黑龙江省大型
露天台阶式开采矿山之一。其采矿工艺为潜孔钻打眼,炸药爆破、电铲装岩、汽车运输。工
艺流程为:
(四)非金属矿地质技术
清代末期,清政府曾经组织过对石墨的探查,在1929年,中国地质学家王恒升对鸡西柳
毛石墨矿进行过调查。东北沦陷时期,日本出于对资源掠夺需要,对黑龙江地区的石墨、石
灰石、粘土、莹石、建筑石材进行了调查,这时发现的非金属矿产共6种,提供的各种地质
报告有32份。
中华人民共和国成立后,为了发展国民经济,加强勘察工作。50年代提供的普查、勘探
报告共76份。60年代完成各类地质勘察报告有53份。70年代,成立黑龙江省非金属地质公司,
这是黑龙江省建立的第一支为建材工业服务的专业地质队伍。从50年代到70年代共提交各类
非金属矿产地质报告195份,发现各种非金属矿产36种、矿点(床)460个。到80年代,进一步
对水泥灰岩、粘土、石英砂、石墨、硅线石、花岗石、白灰岩、火山灰、泥岩、玄武岩、大
理岩、黄粘土等非金属矿产进行了勘查并提交各类地质报告40份。公司对省非金属矿产做了
大量地质工作,取得丰硕的地质成果,在试验分析、编图研究工作方面取得较大成绩。
试验技术。50年代末期,有关勘查部门根据工作需要分别对硅酸盐、碳酸盐、石英岩、
石墨、萤石、硫铁矿等非金属矿进行了试验。60年代分析技术有较大的改革。由黑龙江省地
质实验测试中心化验技术员徐国庆,于1964年4月对硅酸盐岩石全分析流程的建立取得经验。
具体做法是硅、铁、铝、钛属碱熔系统一次称样完成4项测定。Al2O3由原来的差减重量法改
为氧化物取代EDTA容量法。铁钛改用比色法连续测定。另一次称样为酸熔系统,分析CaO、
MgO、S?O、Na?O、M?O、P?O5等项目。其中CaO由原来的草酸盐重量法改为EDTA半微量络合
滴定法。其优点为:(1)减轻劳动强度、缩短手续;(2)减少了称样溶矿次数,缩短了全分析
流程;(3)提高工作效率和分析质量。
石墨矿中固定碳的测定,原用减去灰份和挥发份的差减法,这对含碳酸盐矿石和石墨碳
低于50%的样品,根本不适用。为此,由黑龙江省地质实验测试中心化验技术员李保民,于
1971年4月试验研究了燃烧气量法,可直接测定石墨碳的新方法。具体做法是:事前要把样
品中心的碳酸盐中的碳、有机碳全部除去,避免干扰。这样就解决了原来采用减去灰份和挥
发份的差减法,对于含碳酸盐矿石、石墨碳低于50%的样品根本不适用的问题。
到70年代末、80年代初,地质工作引进并应用先进仪器,使分析工作进入一个新时期,
如原子吸收法测定硅酸盐中的铁、锰、钙、镁、镍、钴。利用等离子体光源光谱分析岩石中
的锶、钡。作用离子选择性电极测定岩石中的氟、氯等已取得成效。