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第六节 采矿技术

  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。