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    近期,中国地质科学院矿产资源研究所的中国矿物志编研团队经过多年潜心钻研,完成并出版《中国矿物志》五个分册,分别是第二卷第一分册硫化物及其类似化合物矿物(上、中、下);第二分册硫盐矿物;第三卷第四分册二氧化硅族矿物;第五卷第二分册硼酸盐矿物、磷酸盐类矿物和第三分册碳酸盐和硝酸盐矿物。

    《中国矿物志》的编著计划始于1984年,全书共七卷十七分册,被列为国家出版基金“十三五”重点规划项目。截至目前,资源所中国矿物志编研团队已完成十一卷册的编著工作,五个卷册于近期正式出版,其余六个卷册也将在后期陆续面世 。

    《中国矿物志》作为矿物领域的系统性集成之作,是国家科技发展的基石性工程之一。该系列志书全面记录和集成了新中国成立以来矿物学领域的研究成果,涵盖了自然界已发现的矿物种在中国的产出状况,包括矿物种类、物理和化学特性、产地、产状和分布规律及其资源环境意义,对于全面深入认识我国的矿物种类、特征、产状及分布规律具有不可估量的科学价值。此外,该书可以为我国矿产资源综合调查、评价、开发、综合利用和管理、为新矿物材料与环境功能材料的创新开发等提供基础科学支撑,具有极高的实用价值。

    后续,资源所将继续全力完成《中国矿物志》尚未编著的四个分册,努力实现《中国矿物志》的编著计划,推动《中国矿物志》成果的网络共享。

    《中国矿物志》正式出版——系统记录新中国矿物学研...

    新一轮找矿突破又传好消息。自然资源部10日发布公告:经国务院批准,高纯石英矿正式成为我国新矿种,这也是我国第174号矿种。

    我们身边,以二氧化硅为主的石英无处不在。河道的沙子、沙滩的卵石,家居装修用的沙子、厨房的石英石台面、首饰装饰用的水晶等都是石英。但自然界中,高纯石英矿非常稀有,堪称超级“硅”族。

    据中国工程院院士毛景文介绍,高纯石英矿具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高绝缘性和透光性等特点。这一新矿种是指在当前技术经济条件下,二氧化硅纯度不低于99.995%,可以满足半导体、光伏等高新技术需求的高纯石英矿。

    自然资源部有关负责人说,在新一轮找矿突破战略行动中,河南东秦岭、新疆阿勒泰等地区发现多处高纯石英矿,与美国高纯石英矿相似。相关部门技术攻关成功获得99.995%的4N5级以上中试产品,一些样品达到99.998%的4N8级。

    目前,全球高纯石英矿山主要分布在美国、俄罗斯、挪威和澳大利亚等国。资料显示,美国北卡罗来纳州的斯普鲁斯派恩矿山,一度供应了全球90%以上的半导体级高纯石英砂。我国高度依赖进口的高纯石英矿,是真正的“卡脖子”矿产资源。

    在找矿突破基础上,174号矿种的设立对这一超级“硅”族的保护开发,对保障我国高新技术产业链、供应链安全具有重要意义。

    对工业矿业来说,新矿种设立可以有力推动矿产勘探开采、矿业权设立及社会资本投入。例如国务院批准的172号新矿种页岩气,推动了我国页岩气勘探开采迅速发展;批准天然气水合物为173号新矿种,有力推动了我国对这一新型能源的勘探开发。

     
    新华鲜报丨发现超级“硅”族!高纯石英矿成中国第17...

    高纯石英作为一种关键材料被广泛应用于电子信息、光伏、光通信和电光源等行业,在国家经济建设和安全等方面的地位和作用都十分重要,然而二氧化硅纯度达99.998%(4N8)的高纯石英高端产品却处于被“卡脖子”状态。为了给开展高端高纯石英资源调查工作提供高质量文献支撑,中国地质调查局地学文献中心(以下简称“地学文献中心”)情报研究室矿产团队于2024年初启动了高纯石英典型案例研究工作,在8月初形成专题研究报告《全球高纯石英典型矿床——成矿系统篇》。报告推出后反响较好,8月21日,团队成员受邀在中国地质调查局相关业务研讨会上作专题报告《国外高纯石英资源分布与典型矿床案例》。

    研究报告搜集了全球6个国家24个高纯石英典型矿床的资料,对其成矿背景、成矿过程、矿石特征等进行分析后,提出了初步认识。报告共分为七个章节。第一章对有关情况进行了概述。第二至七章分别介绍了24个典型矿床的情况,包括美国的斯普鲁斯派恩(Spruce Pine)、挪威的德拉格(Drag)和弗罗兰(Froland)、澳大利亚的灯塔(Lighthouse)和猎狗洞(Dingo Hole)、印度的佩鲁马拉帕杜云母-石英-长石矿(Perumallapadu)、俄罗斯的布拉尔-萨尔德克(Bural-Sardyk)以及加拿大的约翰比兹(Johan Beetz)等,综述内容包括每个矿床的地理位置、成矿类型、资源量、提纯后的石英纯度、杂质元素情况、勘探机构、成矿区带/构造位置、区域重要地质事件和主要地质单元、矿床地质特征、矿体形态和规模、赋矿围岩类型、成矿时代、矿床成因、成矿过程、石英矿物的化学特征以及伴生矿物。

    下一步,地学文献中心将聚焦国内高端高纯石英资源调查工作的需求,加强典型矿床综合研究和国内外对比,提供更高质量的文献情报支撑。

    报告封面及目录

    受邀在中国地质调查局相关业务研讨会上作专题报告

    地学文献中心推出研究报告《全球高纯石英典型矿床—...

    江西赣州是一片壮怀激烈、神奇光荣的红土地,这里的每一寸土地都闪耀着历史与传统的光辉。

    时代翻到了2020年这一页。此前,由于经济底子薄、基础条件差、贫困人口多、贫困范围广、贫困程度深,赣州成为全国较大的集中连片特殊困难地区、江西省脱贫攻坚主战场。今年4月26日,江西省政府举行新闻发布会,宣布于都等7个县(区)退出贫困县序列。至此,赣州市11个贫困县全部退出,赣南革命老区实现整体脱贫摘帽。

    在这场史无前例的脱贫攻坚战中,一支奇兵——自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所出现在深壕坚堡前,从专业入手,从技术切入,干起了别人不善干的大事来:脱贫要治贫,治贫要助贫,穷根不除,还要返贫。

    发展实体经济,把赣州建设成为全国稀有金属产业基地和先进制造业基地,是脱贫治穷的关键一招。但是,赣州又不能走传统的老路子,村村办矿,家家炼石,把资源优势折腾成生态劣势。经过深入地县情、乡情、村情调查,郑州综合利用所决定用创新思维从六方面持续发力:

    ——将钨、稀土、萤石等特色优势矿产资源进行深度研发利用;

    ——将矿山固体废弃物进行广泛综合利用;

    ——推动金属矿、非金属矿新技术研发;

    ——对矿山环境进行综合调查,经过治理后形成“绿色产出”;

    ——进行固废资源综合调查评价,力争变废为宝,产生效益;

    ——编制矿业产业规划和绿色矿山标准,使区域经济健康、绿色地向前发展,不走弯路。

    由此可见,郑州综合利用所对扶贫工作就像经营自己的“责任田”那样充满深情,“谋矿已非从前样,春风化雨焕容光”。

    于都润鹏矿业经改造后的生产现场图

    科技薪火燃一片

    赣州于都润鹏铅锌矿是一复杂共伴生的多金属矿。长期以来,由于矿床共伴生组分多、分离难度大,导致主要有价组分回收率偏低,精矿产品也因品位低,经济效益大打折扣。

    找到症结后,郑州综合利用所决定利用技术研发优势帮助矿山解决“心头之患”。他们夜以继日地进行技术攻关,先后研发了铅锌优化分离技术、尾矿重选收硫技术、铅锌混合浮选技术、铅锌混浮精矿压力浸出短流程技术等多项技术。其中,铅锌优化分离技术通过药剂配制创新和工艺条件优化,可使铅回收率提高6.72个百分点,达83.45%,银回收率提高10个百分点以上,达64.84%,增加年直接经济效益523.74万元。

    在尾矿重选收硫技术方面,该所提出采用重选回收替代浮选回收硫系统,使硫精矿品位保持在45%以上,硫的回收率增加20个百分点,年直接经济效益达90万元;运用铅锌多金属矿混合浮选工艺技术,使混合精矿各主要组分回收率大幅提高,铜达到93.69%,铅达93.55%,锌达91.94%,金达91.81%,银达97.66%,硫达93.19%,整体技术经济效果明显提升;运用浮铅尾矿锌硫混合浮选-分离技术,将流程改为先选铜铅,再锌硫混选,再进行锌硫分离,使锌回收率提高了0.63个百分点,电机功率下降150千瓦,吨原矿节约成本4.43元,实施后每天多产生效益1万余元,年增经济效益近330万元。经过多项技术改造,润鹏铅锌矿终于“滋羽鹏飞”。

    接着,郑州综合利用所又把目光瞄向了宁都县河源锂辉石矿。该矿生产的是电动汽车电池的原料,市场前景广阔,但由于矿山锂元素回收率不高,经济效益并不理想。

    通过研究,郑州综合利用所的专家们发现,造成锂回收率不高的原因是矿泥影响了药剂功能的发挥。为此,他们开展攻关,反复对比药剂,试图找到对锂辉石更为敏感的“高效捕收剂”。终于,功夫不负有心人,他们成功研发了一种名为“EL”的高效捕收剂,使浮选精矿氧化锂回收率提高11.3%。经测算,矿山通过选矿工艺的革新,不仅节约了资源,还可年增利润1200万元,抱上了一个大金娃娃。

    江西铁山垅钨矿细泥中钨的回收一直是矿山亟待解决的技术难题。一般情况下,钨选厂细泥产率约为7%~9%,钨在矿泥中的损失率达20%。郑州综合利用所根据钨细泥尾矿矿物特性,结合离心机选矿机、悬振锥面选矿机等设备优缺点,开发出了“筛分-离心机预选-悬振锥面选矿机精选”的全重选工艺流程。该工艺可再次回收废弃矿泥中的残矿,最后得到WO3品位为23.43%、回收率达到41.62%的黑钨精矿。

    在扶贫过程中,又一个难题横亘在郑州综合利用所面前:赣州会昌锡矿储量即将消耗完毕,需要尽快研发技术从锡尾矿中回收锡等有价组分。该所知难而进,通过设备组合优化、工艺条件控制和药剂创新,开发出了“锡石尾矿尼尔森重选抛尾——粗精矿浮选富集工艺技术”。这组工艺技术设计新颖,连接顺畅,要件闭环,最终抛尾量达到76.67%,大幅减少了进入浮选作业矿石量,重选抛尾也降低了细泥对浮选的影响,减少了浮选药剂用量,获得锡石精矿品位达9.73%,作业回收率47.88%,相当于提高现场锡石回收率的9%~10%。

    赣州兴国县高岭土矿是当地一宝,但由于产品含铁高,销售价格低,花了力气但不挣钱。郑州综合利用所通过分析发现,该矿的铁赋存在云母中,采用传统磁选工艺很难分离出来。于是,他们结合现有工艺,引入超导磁选技术,大幅提高了磁场强度,实现了含铁云母的分离,铁含量由1.25%降低到0.52%,白度由74.5提高至93.4,产品价格由240元/吨提升至1400元/吨,为矿产品升级换代带来希望。

    赣南高岭土矿分选后尾矿量较大,长期堆积在矿山周围,对环境影响很大。郑州综合利用所认为,这些都是放错地方的“垃圾”,完全可以变废为宝。工艺矿物学和综合利用技术评价结果表明,高岭土尾矿中主要含有石英、长石、云母、高岭石等矿物,其中石英含量高、资源禀赋好,晶体通透。于是,他们研发了“高温煅烧-水淬-重选-磁选-浮选-酸浸”工艺,把尾矿中有益组分进行分选,获得二氧化硅品位达99.85%,回收率达到35%;又把二次剩余尾矿用来制备轻质高强陶粒,充当建筑材料,实现了“吃干榨尽”。

    就这样,郑州综合利用所在扶贫3年中,攻克了一个个工矿企业的“老大难”问题,正所谓“科技薪火燃一片,青山远望小康家”。

    浮锌尾矿重选回收硫技改实施现场

    睿智英才盈彩笔

    人无远虑,必有近忧。

    赣州市及所辖县域矿产资源丰富,山脉纵横,历史上就是办矿要地,目前大中小矿山百余座,矿点千余处,稀土、钨等矿产在全国乃至世界具有重要地位。

    要谋划全市经济社会发展战略,既要充分发挥本地区的资源优势,又要积极推进“五位一体”总体布局,使矿业和其他产业协调发展。根据地方政府的迫切需求,郑州综合利用所集中科技力量,编制了4份市县矿业产业发展专项规划和1项产业发展专题报告。

    知宝在其一,用宝在其二,惜宝在其三。《赣州高岭土矿资源产业发展规划(2017~2021年)》总结了国内外高岭土矿资源开发利用及产业发展现状,针对赣州高岭土矿资源特点及产业发展实际,分析了赣州发展高岭土矿资源产业的优劣势,提出了规划期内高岭土矿资源产业的总体定位、发展目标及主要任务,重点发展高岭土精深加工和陶瓷产业,建议建设崇义高岭土产业园、兴国(泉州)五金卫浴产业园和寻乌陶瓷产业基地等3处高岭土矿产业聚集区。地方政府对该规划极为赞赏。

    接着,《赣州硅石矿资源产业发展规划(2017~2021年)》也问世了。该规划总结了赣州市硅石矿资源开发利用及产业发展现状,分析了赣州发展硅石矿资源产业的前景,提出了规划期内硅石矿资源产业的总体定位、发展目标及主要任务,重点发展石英砂、石英玻璃、石英板材等产业,建设石城硅石产业园、信丰粉石英产学研基地、上犹玻纤生产基地等6处硅石矿产业聚集区。此规划一旦实施,可安排数千人就业。

    《于都县矿业产业发展规划(2016~2020年)》是地域性的专项规划。郑州综合利用所在全面总结于都县优势矿产资源及开发利用现状、矿业产业发展现状和存在问题的基础上,分析了矿业产业发展的前景,提出了规划期内产业发展的目标任务、产业布局和十大重点工程,通过延伸钨、铅锌、萤石等重点矿种产业链和优化产业布局和结构,推动矿业及延伸产业快速发展。

    《兴国县非金属矿产业发展规划(2016~2020年)》具有异曲同工之妙。郑州综合利用所在全面总结兴国县优势非金属矿产资源及开发利用现状、产业发展现状和存在问题的基础上,分析了非金属矿产业发展的前景,提出了规划期内非金属矿产业的总体定位、发展目标及主要任务,明确了萤石、高岭土等优势非金属矿的产业布局、产品方向和重点项目,构建以萤石氟化工产业为龙头,高岭土陶瓷产业、水泥建材产业等为重点的非金属矿产业集群。

    接着,郑州综合利用所又完成了《兴国县矿泉水地热产业发展前景分析报告》,通过调研兴国矿泉水、地热资源现状及现有2家矿泉水企业开发利用现状,分析了产业发展的前景,提出了产业发展的主要工作和建议,为兴国县矿泉水、地热产业开发指明了发展方向。

    看起来,郑州综合利用所做的都不是“分内事”,不过他们深知,谋贫困区之发展蓝图,规划才是主轴和引领。

    红色老区竞风流

    在矿产资源丰富地区如何科学、绿色办矿,既有序开发金山银山,又留住绿水青山,是当前绕不过的大问题。

    为此,郑州综合利用所的专家团队帮助地方政府根据本区域的矿产资源特点,谋划好绿色矿业发展示范区和绿色矿山建设。首先,他们结合地域地貌特点开展了赣州优势矿产绿色矿山建设标准体系研制,研究编制了《钨矿绿色矿山建设规范》《萤石矿绿色矿山建设规范》《离子型稀土绿色矿山建设规范》《普通建筑用砂石粘土绿色矿山建设规范》等4项赣州市绿色矿山建设地方标准,并通过细化相关指标要求,有效增强了标准的适用性和可操作性。

    可喜的是,《钨矿绿色矿山建设规范》《萤石矿绿色矿山建设规范》2项标准已于2020年5月1日正式实施,为赣州市钨、萤石矿资源绿色开发提供了标准依据。它们是赣州市首批市级地方标准,也是江西省首批生态文明市级地方标准。该标准的广泛运用,使当地绿色矿山的建设、评估、认定和核查等工作有了可循之规。此外,《离子型稀土绿色矿山建设规范》和《普通建筑用砂石粘土绿色矿山建设规范》目前也已完成标准送审稿,有望在年内完成审查后发布。

    江西铁山垅钨矿有限公司黄沙矿区是一个有着近百年开采历史的老矿山,以生产优质黑钨精矿而闻名,在第二次国内革命战争时期曾为苏区作出过重大历史性贡献。郑州综合利用所充分发挥技术和人才优势,为其绿色矿山建设提供规划指导,编制了《江西铁山垅钨矿有限公司黄沙矿区绿色矿山建设方案》。经过绿色矿山建设,该公司基本实现了矿区环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范化和矿区社区和谐化,顺利进入国家绿色矿山名录库,成为赣州矿业的一张名片。

    对历史遗留的矿山生态环境问题,郑州综合利用所应地方政府的要求,积极开展各类地质环境问题调查。于都地区历史上是办矿重点区域,专家组通过遥感图像解译,并深入矿山“梳头发”,共调查国土面积1921平方千米、各类矿山180座,基本查清了存在的各种地质环境问题,编写了《于都南部区域废弃矿山地质环境问题恢复治理建议》和《于都南部废弃钨矿山环境综合治理可行性调查报告》,受到了当地政府的高度重视。

    有道是,弃矿复绿已开头,红色老区竞风流。赣州市境内老矿区颇多,生态环境欠账绝非毕一役之功就能解决,但郑州综合利用所矢志与地方政府紧密配合,在“十四五”期间将脚踏实地,一茬一茬接着干,在这片红土地上复绿、造绿、兴绿,打造出一个新型矿区。

     

    扶贫路上深耕每一块“责任田”
    我国煤矿资源丰富,长期开发形成了巨大的可利用特殊地下空间,为发展地下生态城市创造了得天独厚的条件。据调查,我国现有煤矿地下空间约139亿立方米,到2030年,预计将达到241亿立方米,长度约160万千米,可绕赤道40圈。

    开发利用废弃煤矿地下空间,既可以避免煤矿采空区被充填造成极大的特殊地下空间浪费,又可以缓解地面城市发展面临的土地紧缺等问题,可为废弃矿井企业提供一条转型脱困和可持续发展新路径,不断推动资源枯竭型城市的转型发展。

    煤矿井下可利用空间的类别 

    煤矿经过长期开采会产生大量的地下空间,这些空间主要包括井筒、巷道、硐室和采空区。

    井筒是指在井工采矿或地下工程建设,从地面向矿体开凿的垂直或倾斜一类工程,垂直的工程称为立井,倾斜的工程称为斜井。井筒是矿井通达地面的主要进出口,是矿井生产期间提升运输煤炭(或矸石)、运送人员、材料和设备以及通风和排水的咽喉工程,是整个矿井结构最“牢固”的地方。

    巷道分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。一般来说,巷道空间上呈条带状,绵延数公里,断面形式为拱形和矩形。开拓巷道服务年限最长,服务于全矿井,准备巷道服务年限其次,服务于矿井的一个区域,回采巷道服务时间最短,基本随着采矿活动的结束而坍塌消失,很少能够保留下来。采矿活动结束,将对准备巷道和回采巷道进行封闭,封闭之后的空间会直接淹没在矿井积水或有毒有害气体中。因此,判断巷道可利用性时,需要考虑空间环境的恶劣性,再对其进行有针对性地改造、修复甚至直接放弃。

    井下硐室主要有排水泵房、变电所、避难硐室等。这些硐室空间大,直径一般在8米,直立高度一般为50米。煤矿井下硐室在设计之初普遍采用了高强支护材料和特殊的结构形式,服务年限一般较长,结构较为牢固。因此,矿井关停后,井下硐室的空间可利用性较好。

    采空区一般是指将地下煤炭开采完成后留下的空区。由于煤炭的赋存一般呈层状煤层出现,因此可以形成大片连续的采空区。一般来说,煤矿开采过程中,采空区顶板需要在特定时间自动垮落或被强制垮落,形成垮落区。顶板岩石会重新充填采空区,因此,煤矿采空区的空间利用局限性很大。

    煤矿地下空间的优缺点 

    废弃煤矿地下空间主要有三大优点:一是防护性和安全性优越。煤矿地下空间具有天然抗灾性,对于防御战争的空袭、核冲击、抗御地震破坏等明显优于普通浅层城市地下空间。二是空间环境条件较稳定。由于埋深较大,煤矿地下空间具有隔音隔震、低本底无辐射、恒温恒湿的特点,受外界影响小,冬暖夏凉。三是节省投资。由于煤矿地下空间在形成过程中已经进行了开拓和加固,因此废弃煤矿地下空间在开发利用时只需要稍加改造、加固和修缮即可,较新建地下工程空间可以节省大量投资。四是有利于就业安排,具有很好的社会效益。煤矿地下空间开发利用对于废弃矿井转型发展提供新的生命,可以缓解当地的就业问题,促进社会稳定,为资源枯竭型城市的转型发展提供新的思路。

    尽管煤矿地下空间具有上述优点,但在开发利用时需要考虑几个问题:

    一是煤矿地下空间结构稳定性和可靠性。在开发利用之前,需对围岩和支护结构进行全面评估,并采取措施进行修复和加固以提高其稳定性和可靠性。二是矿井地质条件与井下环境问题。煤矿地下空间埋深较大,地质条件复杂,地下水、地压、地热、瓦斯及其他有害物质等都会对其可利用性产生重要影响,在开发利用时需要额外注意并采取相应措施。三是提升运输及基本维护费用问题。煤矿地下空间埋深较大,地质环境复杂,二次开发利用时候,通风、进出口提升、巷道运输、排水以及照明等日常维护成本较高。而且,煤矿地下空间一般出口较少,在二次利用时提升运输能力稍显不足。

    煤矿地下空间开发利用的模式 

    基于煤矿地下空间的基本特点,研究人员和工程技术人员开发出多种二次利用模式,主要包括:

    地下储库。煤矿地下空间具有隔音隔震、低本底无辐射、恒温恒湿的特点,为此,利用煤矿地下空间作为地下储库最为适宜,这也是目前其最主要的开发利用模式。煤矿地下空间可以用来储存炸药、雷管等易爆有毒危险品,甚至作为地下水库等。

    博物馆、地下旅游和文娱活动场所。以煤矿地下空间作为博物馆、地下旅游和文娱活动场所在国内外已有较多实例。例如,德国鲁尔工业区的埃森煤矿在关停后改造成地下矿井博物馆,开展煤矿采矿科普教育、矿井旅游等活动,取得巨大成功,并于2001年被联合国教科文组织评为世界文化遗产。国内唐山开滦煤矿是2005年批准建设的全国首批28家国家级矿山公园之一,并被评为国家AAAA级旅游景区。

    开滦国家矿山公园运煤小火车 

    抽水蓄能电站。由于煤矿地下空间体积大且埋深较大,可以将其改造成抽水蓄能电站的地下水库,并将地面矿坑改建抽水蓄能电站的地上水库。在用电低峰的时候,利用便宜、多余的电力,将地下水库的水提升到地表水库中;在用电高峰时段再将地表水库的水向下排放到地下水库发电。目前,德国鲁尔区普斯波(Prosper-Haniel)煤矿正在建设一个抽水蓄能电站,将其埋深1200米、绵延26公里的井巷系统改造成一个100万立方米容积的地下水库。

    地下生态城市示范区。由于煤矿地下空间具有环境清洁、隔音隔震、天然抗灾等优势,可以构建地下宜居城市、地下房地产、地下轨道交通系统等,打造地下生态城市示范区。

    变废弃矿石为可利用资源 

    □田 敏

    矿产资源在我国的国民经济发展中起着举足轻重的作用,我国95%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料等都来自矿产资源。

    早期受科技水平的限制,人们对矿石中矿物的使用具有单一性粗放性,矿石中低含量矿物或伴生矿物均作为废矿被抛弃,造成极大的浪费。经过长期的科学研究,矿物加工领域的工程师们已经取得了巨大进步,大量低含量或复杂伴生的可利用矿物能够被综合回收。但据不完全统计,全世界每年排出的矿业固体废物仍然在100亿吨以上。

    为了解决这些问题,科研人员通过长期研究,将废石变成了可利用资源。首先,科研人员利用高倍显微镜研究废石的矿物组成,探究其内部结构,尤其是不同矿物之间的连接架构,同时还要仔细了解不同矿物的生长粒度,分析每一种矿物内部的晶格形态。比如,标准石英矿物是由4个氧原子和两个硅原子组成的硅氧四面体,在分析该废石石英矿物时必须考虑其在自然界中是否受外力影响,氧原子被其他矿物如铝原子替换形成类质同相现象。因此,随着对废石中矿物性质的深入研究,将为下一步不同矿物分离奠定坚实的基础。

    玻璃制品在人类的生活中无处不在,其主要是以高品质石英矿物作为原料。石英矿物中的主要成分二氧化硅含量不同则制作的产品也不同,达到90%以上的可以制作玻璃器皿,达到98%以上时可以制作精密的光学产品,达到99.9999%以上时可以作为目前具有高科技性质的芯片原料。江西钨矿属蚀变规模不大的石英脉型钨矿床,废石中矿物含量达到40%~70%的为石英矿物。其内部晶型发育良好,杂质含量极低,具备成为制备高品质石英的原料。经过破碎-分级-物理除杂-化学除杂,利用石英无磁性、硬度较高耐磨性、耐腐蚀性、巨变温差下产生裂隙性等性质,可以生产出高品质石英原料的产品。

    废石中除石英矿物外,还有含量分别在10%~20%的萤石、长石、云母等矿物,萤石是无机盐工业的重要原料,长石在陶瓷工业具有举足轻重的作用,云母天然形态呈现片状,具有良好的弹性、韧性,广泛应用于电器、橡胶、塑料、造纸等行业。针对这几种矿物的不同晶体结构,采用具有针对性络合试剂,通过浮选工艺可以有效地分离,获得不同高纯度优质产品通过变废为宝,再次应用在不同的工业领域,创造更高的经济价值。

    通过采取综合利用技术,将几乎90%的废石变成可以利用的资源,从而实现“变废为宝”,既能产生重要的经济价值,又可以彻底解决土地污染,可谓一举多得。

    钨矿共伴生组分的综合回收 

    □张红新 赵恒勤

    世界钨矿资源储量比较丰富,发现的钨矿物和含钨矿物有20余种,但具有开采价值的只有黑钨矿和白钨矿,黑钨矿约占全球钨矿资源总量的30%,白钨矿约占70%。钨矿资源特点之一是共伴生矿床多,综合利用价值大。我国许多钨矿床伴共生有益组分多达30多种,主要有锡、钼、铋、铜、铅、锌、金、银等。

    根据矿石赋存状态的差异,有些共伴生组分可以在选矿过程中分离,比如锡、铜、铅、锌、萤石等,有些需要在冶炼过程中分离,比如金、银、铟、镓、铼、钪等稀有元素。对钨共伴生组分的综合回收方法的选择则需要根据矿石性质差异采用合适的工艺流程和设备进行分离,主要的分选方法有拣选法、重选法、磁选法、浮选法等,由于钨矿共伴生组分较多,几乎涵盖了所有的选矿方法。

    拣选法。根据物料中不同颗粒之间某些易被检测的物理特性差异,通过对颗粒的逐一检测和鉴别,然后以一定外力使欲拣颗粒分离出来的一种选矿方法。对颗粒进行逐一检测和鉴别,以及依靠外力分离欲拣颗粒,这是拣选不同于其他选矿方法的独特之处。手选是最古老、最简单的拣选。它是根据物料颗粒之间颜色、光泽、密度、硬度、形状等物理性质的差异进行分选的。手选法在黑钨矿中应用较多,通过手选可分选出黑钨矿和石英初级产品。

    重选法。根据矿物密度不同而分离矿物的一种选矿方法,进行重选时除了要有各种重选设备之外,还必须有介质,重选过程中矿粒受到重力(如果在离心力场中则主要是离心力),设备施加的机械力和介质的作用力,这些力的组合就使密度不同的颗粒产生不同的运动速度和运动轨迹,最终可使它们彼此分离。通过重选法可以得到密度较大的锡石。

    磁选法。基于被分离物料中不同组分的磁性差异,采用不同类型的磁选机将物料中不同磁性组分分离的一种选矿方法。在磁选过程中,强磁性矿物所受磁力最大,弱磁性矿物所受磁力较小,非磁性矿物不受磁力或受微弱的磁力。在磁选过程中,矿粒受到多种力的作用,除磁力外,还有重力、离心力、水流作用力及摩擦力等。当磁性矿粒所受磁力大于其余各力之和时,就会从物料流中被吸出或偏离出来,成为磁性产品,余下的则为非磁性产品,实现小同磁性矿物的分离,通过磁选法可以获得黑钨矿。

    浮选法。根据矿物颗粒表面物理化学性质的差异,从矿浆中借助于气泡的浮力实现矿物分选的过程。现代的浮选过程一般包括:磨矿,先将矿石磨细,使有用矿物与其他矿物(或脉石矿物)解离;调浆加药,调整矿浆浓度适合浮选要求,并加入所需的浮选药剂,以提高效率;浮选分离,矿浆在浮选机中充气浮选,完成矿物的分选;产品处理,浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水分离。通过浮选法可获得共伴生组分中的铜、铅、锌、硫等有色金属。

    有些稀散元素,由于其含量极低,常常以载体形式依附于其他矿物,比如金、银和铜、铅、硫结合紧密,通过以上选矿方法难以有效回收,需要在后续冶炼过程中回收。

    以上所述方法通常需要组合使用,然后再选择合适的设备,才能将各种矿物得到有效的回收。通过综合利用,在钨矿利用的同时,也综合回收了其他伴生组分,一方面提高了资源的利用率,增加了矿山企业的经济效益,另一方面也减少了金属矿物的排放,降低了环境污染。

    石英矿床类型及用途 

    □张亮 刘磊

    石英资源是一种重要的非金属矿资源,可作为加工玻璃砂、工业硅等原料,是冶金、化工、玻璃、陶瓷、铸造、橡胶等行业的重要原料,也是电子信息产业、光伏、新能源产业和有机硅新材料产业发展的基石。自然界石英矿床成因多种多样,目前常见可供开发利用的石英矿床工业类型有天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天然石英砂和花岗岩石英七类。

    天然水晶 天然水晶为透明的大型石英结晶体矿物,主要成分为二氧化硅。水晶多是在岩洞、岩石裂缝或节理、断层中自然生长形成的,其生长条件比较苛刻,必须同时满足4个条件:充裕的生长空间,能够提供富含二氧化硅的热液,一定的温度和压力,足够生长时间。我国天然水晶资源分布广泛,其中以江苏东海地区最为丰富。

    天然水晶 

    天然水晶矿床储量小,开采条件差,资源匮乏,价格昂贵,难以满足大规模工业生产的需要。但由于天然水晶的色彩丰富,晶莹剔透,美丽纯正,目前主要用作雕刻各种工艺品。

    石英砂岩 石英砂岩是经过沉积作用固结的砂质沉积岩,其石英和硅质碎屑含量一般>95%,副矿物多为长石、云母和黏土矿物,胶结物一般为硅质。目前,我国石英砂岩在各省均有分布,其中云南大关、盐津、彝良及四川沐川等地区资源较为丰富。

    石英砂岩矿床一般规模较大,地质产状稳定,开采条件较好。同时,矿石硬度一般相对较低,天然粒度适中,易于破碎分级和大规模工业化生产。但由于石英砂岩胶结物成分比较复杂,因此通常用于生产日用玻璃砂、玻璃纤维、金属硅、耐火材料、白炭黑、有机硅等领域。

    石英岩 石英岩通常是由石英砂岩或其他硅质岩经区域变质作用或热接触变质作用而形成的变质岩石,伴生矿物除长石、云母和黏土矿物以外,往往还含有微量的电气石、赤铁矿和锆石等。与石英砂岩相比,石英岩其矿石更加致密坚硬。我国石英岩资源十分丰富,开发利用量大,主要分布在安徽凤阳等地区。

    石英岩矿床具有规模大、地质产状稳定、开采条件较好等优点,其矿石一般致密均匀,块度好,比较适合日用玻璃砂、浮法玻璃砂、玻璃纤维、金属硅、耐火材料、石英板材等SiO2含量 99%左右传统应用领域产品大规模工业化生产。

    脉石英 主要是在岩浆热液作用下形成的,通常呈致密块状构造,其矿物成分单一,几乎全部为石英,SiO2含量一般在99%以上。脉石英矿床规模一般不大,产状陡,厚度一般在几米至几十米,长度一般为十几米至几百米,一个矿区可由一条矿脉或由多条矿脉组成。

    脉石英矿床资源储量规模一般相对较小,开采难度相对较大,但由于其杂质含量少、资源品质稳定等特点,因此多将其用于制备SiO299%~99.9%的硅微粉、低铁石英砂、光学玻璃、半导体等高品质石英产品。

    粉石英 通常由硅质母岩在特殊的地质构造条件下(温湿的古气候、地形平缓古地理、水力作用等)风化解体而成的沉积风化型矿床,石英含量通常为95%~98%,有的可高达99%以上。该类矿床在我国南方分布较多,如贵州贵定、江西莲花、渝东云峰山等。

    与石英岩和石英砂岩相比,该类矿床规模相对较小,其主要优点是自然白度高,天然疏松多孔,容易超细粉碎加工,可作为陶瓷原料、硅微粉填料等。

    天然石英砂 天然石英砂是由花岗岩、石英岩、石英砂岩和脉石英等母岩经过自然界长期风化而形成的一种以石英为主要矿物成分的砂状石英矿物原料,其伴生矿物包括长石、岩屑、云母、黏土矿物及锆英石、电气石、钛铁矿和角闪石等重矿物,主要为海相沉积砂矿床和河湖相沉积砂矿床。

    该类矿床规模一般较大,其主要优点是通常具有天然适中粒度和角形因数,开采简单,是加工铸造用石英砂产品理想原料,但该类矿床缺点是杂质成分比较多,如果杂质充分去除可用于SiO2含量99%左右所有石英产品加工。

    滨海石英砂开采现场 

    花岗岩石英 指由于岩浆作用固结成岩形成的大颗粒花岗岩或花岗伟晶岩(白岗岩)中的石英。该类矿床中的石英品位多在25%左右,矿物杂质主要来自石英颗粒中的流体包裹体级晶格杂质元素。该类矿床为生产高纯石英的主要原料,目前主要产自美国北卡罗来纳州Spruce Pine地区。

    和谐共生 资源综合利用大有可为

    莲花卡利尔足迹线条图 a-成年前足迹 b-成年后足迹 c-亚成年后足迹

    老瀛山丹霞地貌

    在四川盆地綦江的土地之下,埋藏着一个惊人的秘密,关于1亿多年前森林和恐龙的秘密。

    2003年,工作人员在老灜山莲花堡寨考察地质灾害时,意外在一个岩腔中发现许多神秘足迹。后经国内外专家研究,结果表明这处我国西南地区白垩纪中期最大规模的恐龙足迹群,在沉醒了亿年之后重见天日。

    亿万年的酷跑,绝壁上的龙迹

    老瀛山,海拔1310米,綦江的名山和最高峰,得名于“老氏修炼遗址,状类蓬瀛”民间传说。如今山上的白云观,仍香火缭绕。这些恐龙足迹,发现于老瀛山一处绝壁之上的岩腔中。绝壁上不沾天,下不着地,岩腔高不过2米,深不过数米。恐龙是如何将足迹留在这盈尺之地的呢?

    这得从一种赤红色的地貌说起。发现恐龙足迹的老瀛山,是典型的丹霞地貌。这里的丹霞以岩墙绝壁、穿洞孤石为典型,尤其是赤红色的岩墙绝壁往往连绵数公里,蔚为壮观。发现足迹的地方,名为莲花保寨,位于一处丹崖绝壁中央的岩腔。莲花保寨得名其实与恐龙足迹大有关系。由于这里地势险要,易守难攻,岩腔内空间开阔还极具隐蔽性。每遇战祸匪乱,当地百姓皆来些躲避。偶然间,他们发现岩腔地面有许多像莲花一样的凹坑,不知为何物,便将这里命名为莲花保寨。如今,这里还保存着寨门、寨室、石刻等古寨遗迹,以及大量石磨、石器等古人生活遗迹。亿年前的恐龙足迹和人类长期生活在一起,这也算是一种奇观。

    莲花保寨恐龙足迹群,在面积不到80平方米的地面上,共有9个化石层位,已发现古脊椎动物足迹656个。足迹产出层位之多,数量之大、分布之密集、类型之齐全、保存之完美、生物多样性之丰富,在国内外均十分罕见。在足迹的保存方式上,已经发现了5种恐龙足迹化石类型,包括凹形足迹、凸形足迹、幻迹动态足迹、3D铸模足迹。不同保存方式的足迹保存于同一个化石点,无论在中国还是世界上都不多见。

    更神奇的是,在一枚长60公分、宽40公分的化石标本上,居然发了9个不同种类、不同运动方向,且相互交叉重叠的恐龙足迹。这些恐龙凑在一起做什么呢?

    这些远古的脚印来自于谁?据研究,它们分别是甲龙类、蜥脚类、兽脚类、鸟脚类等4种恐龙的“杰作”。除恐龙而外,还有翼龙类和古鸟类等非恐龙生物所留下的足迹。它们都来自于恐龙时代。值得一提的是,这一区域还发现了大量古鸟类足迹,这些足迹方向一致,体现了群体生活的特征。更难得的是,这批足迹与翼龙类足迹保存在一个层面上。具有竞争关系的两类飞行动物同时出现在这里,这为我们提供了诸多古生态学珍贵信息。依稀间,我们仍能想像1亿多前年,这里河湖纵横、鸟飞鱼跃、龙逐兽走,曾经是那么美丽和诗意。

    留下这些脚印的恐龙呢?它们来自何方?又都到哪里去了?在綦江有没有像自贡那样的“恐龙公墓”呢?实际上,早在上世纪90年代,便不断有人挖出零星的恐龙骨骼化石。2010年,綦江开始对发现骨骼化石的区域进行系统挖掘。经过多年的挖掘、修复、装架,一只被命名为綦江龙的新种长颈龙,终于屹立在专门为它修建的展览厅。但是,綦江龙并不是莲花保寨足迹的制造者。因为,綦江龙生活在侏罗纪,而在莲花保寨留下足迹的恐龙生活在白垩纪。它们至少差了几千万年。

    恐龙足迹化石,是恐龙行走于未完全固结的沉积物表面时留下来的脚印,后经成岩作用而保存下来形成的化石。因为它们是原地形成的,因而最能反映原始的沉积环境具有良好的指示湖岸和近岸古环境的作用。作为古生物学的研究对象,恐龙足迹化石也是研究恐龙生理和生活习性的重要材料。因而,恐龙足迹化石是大自然用天然的录像机为动物活动录下来的“特写镜头”,是自然历史的脚印。

    形成和发现恐龙足迹化石是低概率事件,它至少满足3个条件:首先,恐龙将要经过的地面泥沙软硬适度,便于恐龙在行走之后留下足迹,并保存一段时。太硬,龙足留不下脚印;太软,脚印无法保存。其次,恐龙有幸刚好从这样的地方路过,并把脚印留在软硬适度的地面上。其三,脚印被破坏之前,迅速覆埋,形成化石。当然,更重要的是,这些埋藏在岩石的脚印还需要现代人发现的慧眼和运气。

    如此众多的恐龙足迹,为何出现在这悬崖绝壁之上?恐龙是如何“爬上”绝壁,行走在逼仄的岩腔里的呢?实际上,恐龙生活的中生代,河湖纵横,土地平阔。莲花保寨所在地方,正好为湖滨带。恐龙留下的足迹,在岁月中凝固成化石,随后老瀛山在地壳运动中被抬升到高处,两种不同硬度的岩石之间因为差异风化,在绝壁上形成岩腔。岩腔中,原来覆盖在足迹上面的岩石逐渐崩解脱离并被带走,埋在岩石中的足迹化石,终于有机会重见天日。不是恐龙在酷跑,酷跑的是大自然的鬼斧神工。

    四川盆地以侏罗纪的恐龙化石闻名世界。但侏罗纪之后的白垩纪,那漫长数千万年的岁月里,恐龙等古生物在此地到底如何繁衍生息,一直是个谜团。綦江莲花保寨恐龙足迹群的发现,成为揭开这个谜团的一把金钥匙。

    侏罗纪的原始森林,翠屏山的木化石

    恐龙是2.3亿年前到约6500万年前生活在陆地上的爬行动物,它们曾支配全球陆地生态系统超过1.6亿年之久。四川盆地作为中国四大盆地之一,如今聚居着四川省和重庆市的绝大部分人口,是中国和世界上人口最稠密的地区之一,诸葛亮曾赞其“沃野千里,天府之土”。中生代时候的四川盆地,气候温润潮湿,植物繁茂,是恐龙家园。这些不仅可以通过老瀛山的恐龙足迹化石得以验证,县城旁边的翠屏山、古剑山所发现的木化石亦是证明。

    2005年,几名石匠在綦江城边一个叫翠屏山的采石场挖出一根10多米长的圆柱形“石头”,形似一棵大树,“树皮”纹理清晰。后经重庆市自然博物馆鉴定后,确定为木化石。这种木化石系松杉科裸子植物,是中生代,也就是恐龙时代生长在这一地区的大型乔木,埋藏地质年代距今超过1.4亿年。

    所谓木化石,是远古时候的植物树木被埋藏在地层中,树干周围的化学物质如二氧化硅、硫化铁、碳酸钙等在地下水的作用下进入到树木内部,在保留了树木形态的条件下替换了树木原来的木质成分,经过石化作用形成的植物化石。经调查,翠屏山木化石群共发现大小木化石29根,木化石的枝条和碎块,共计60余处。

    这些化石是中生代南洋杉型植物的化石—贝壳杉型木,我们可以推断,在1.5亿年前的中侏罗世,地处四川盆地边缘的綦江地区,属于亚热带—热带气候,气温较高,阳光充足,雨水充沛,土地肥沃,土壤中富含植物生长所必须的各种营养元素。这里生长着高大的南洋杉木型常绿乔木,林下有着丰富的蕨类及其他植物。这些乔木是那样的枝繁叶茂,枝头三三两两地挂着几只古蝉,树下栖息着大大小小的恐龙。

    綦江,是一个地名,同时一条江名。在地学界,綦江是一个光辉的名字。早在上世纪30年代,我国老一代地质学家李四光、翁文灏、丁文江、黄汲清等都曾来到綦江,以期从地质矿产的角度,寻找实业救国的之道。进入21世纪,两次偶然的发现改变了这里的历史,老瀛山白垩纪恐龙足迹化石群、翠屏山侏罗纪木化石以及以此为基础建立的綦江国家地质公园,把我们带入一个1亿多年前的远古时代,恐龙统治的时代。物换星移、沧海桑田,虽然无数的生命出现又消失,但自然界总有神奇的方法留下这些无字天书,向我们讲述那个时代的故事。

    绝壁龙迹:自然历史的脚印

    我国西部地热资源丰富,西部大开发战略又为甘肃地热资源的开发提供了十分有利的机遇。自20世纪末,甘肃省地矿局二勘院通过综合研究,筛选热储有利地段,先后在兰州城关区、西固区、平凉等地成功确定了50多个地热探采井,取得了宝贵的地质、水文、矿产等方面资料,填补了甘肃地质和地热资源勘探领域的多项空白。

    在开发过程中,二勘院将地热勘查开发作为综合发展的亮点产业,以市场为导向,依靠高科技,突出特色,走产业化道路,并将地热勘探触角伸向全国各地,开创了地热开发利用的新局面。

     

    K1地热勘探试验井验收现场 

    地热勘查取得重大突破 

    2016年底,正当全国多地陷入重度雾霾之际,12中旬,由甘肃省地矿局二勘院实施的兰州市城区地热资源勘查取得重大突破,K1地热勘探试验井成井深2502米,经10天抽水试验,单井涌水量始终保持在每日2160立方米,实测井口出水温度达73摄氏度,居甘肃省之首。

    兰州市城区地热资源勘查项目,是兰州市国土资源局委托二勘院承担的2015年兰州市探矿权、采矿权使用费和价款支出项目。经2015年开展物化探地面调查、地温场测量等勘查和论证,优选秀川为“七里河断陷盆地”地热钻探靶点,于2016年7月在此施工K1勘探试验井。在12月5日至15日的抽水试验中,利用测井和钾钠地热温标综合判定热储温度介于80~115摄氏度。经初步检测,该地热水矿化度为每升15.8毫克,属咸水,水中富含有多种微量元素。依据现行国标“理疗热矿泉水水质标准”,锶含量达到命名矿泉水浓度,偏硅酸、硼酸含量达到矿泉水浓度,矿化度、温度、氟等指标均达到有医疗价值浓度。从地热水水温和水质来看,除发展建筑供暖以及温室养殖等外,还可用于开发理疗、洗浴等服务项目。

    12月15日,兰州市国土资源局组织省内知名专家对该项目进行了验收。专家组认为,K1地热井是迄今甘肃省取得的单井涌水量最大、出口水温最高的地下热水井,是具有突破性找矿成果的地热勘探试验井。首次证明了“七里河断陷盆地”分布有丰富的热水资源,对帮助查清兰州以“七里河断陷盆地”为单元地热田的热水资源赋存特征,认识和确定盆地内马滩-崔家大滩一带导热断裂具有重要的地质意义,对提升“七里河断陷盆地”整装地热田地热资源勘查评价水平提供了重要的水文地质依据,同时也为今后在同类或相似地区寻找地下热水积累了成功经验。

    卧薪尝胆蓄势待发 

    地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源,其功能多,用途广,不仅是一种洁净能源,而且对防污治霾,促进绿色发展以及地热产业在新常态经济下健康可持续发展有着积极的意义。

    2000年,地勘单位改革实行“属地化管理,企业化经营”改革,经营思路明显解放,服务领域大幅拓展。二勘院党委审时度势,将地热勘查开发列为今后综合发展的亮点产业之一,着力培育和扶持,成立了“地热开发与利用技术研究所”,开启了地热勘查开发研究的漫漫征程。

    “工欲善其事,必先利其器”。要在地热勘查市场有所作为,必须先练内功,关键要逐渐积累资料和经验。由于以往没有专项的地热研究资料,二勘院选择了地热前景较好、地质工作程度较高的兰州盆地作为先期研究的重点区域,收集了相关地质资料。通过资料回炉,尤其注重区域物化探资料和水文地质调查资料综合研究,根据观音寺-大涝池、榆中胡家营、窑街煤矿、兰石厂、兰铁西站等周边地区地热异常点显示结合兰石厂钻孔测温,分析了地热地质条件,提出兰州断陷地热资源前景,并在2000年9月在甘肃地质学会水文专业学术交流会上介绍了《从地温场特征探讨兰州地热资源前景》的论文。

    在收集研究资料的同时,2001年下半年,二勘院自筹资金开展了“兰州盆地地热勘查研究”工作。外业勘查包括1∶10万区域重力调查、1∶2.5万重力剖面测量、大地电场岩性测深等。通过深部物探工作,圈定了兰州盆地的基底形态和主要构造。同时,统计整理了兰州170多眼水文地质普查孔的水化学资料,结果表明,区内地下水二氧化硅组分及钻孔中地下水水温都存在较明显的异常。通过大量的地面调查和综合资料研究,初步圈出了兰州七里河地热异常区。推测认为兰州盆地属盆地型地热异常区,具有中低温地热田勘查开发的良好前景。

    牛刀初试大显身手 

    为了使地热这个朝阳产业真正“热”起来,尽快发挥出应有的社会效益、环境效益以及经济效益,二勘院决定自筹资金实施风险探采结合井。

    2003年,经过前期对兰州市城区地热资源调查研究,二勘院决定在七里河区运通大厦院内实施地热探采井。地点确定后,在预设钻孔及周围开展了可控源音频大地电磁测深(CSAMT)和大地岩性测深工作,进行可行性论证,并形成了钻孔设计方案。7月底,由二勘院自主勘查、设计并投资的运通大厦地热井正式开钻,经过4个月的紧张施工,于12月25日圆满竣工。该井钻进深度2003.1米,成井深度1957.1米,涌水量504立方米/天,孔口水温60℃,矿化度4.6克/升,富含偏硅酸、偏硼酸、锂、锶、氟等多种微量元素,初步评价为优质医疗地热矿泉水,非常适宜洗浴疗养。从勘查到验证再到研究,完善了对热储条件的认识,切实提高了地热勘查开发的水平。

    运通大厦地热井在二勘院地热勘查史上有着特殊的意义。其井深与井口水温均创当时地热井甘肃省之最,它的成功验证了二勘院地热勘查的综合水平与能力,极大地提升了社会知名度。更为重要的是,运通大厦地热井作为兰州市第一口深层地热井,不仅在兰州地区的地热勘查工作上实现了重大突破,而且填补了兰州市区地质、构造、钻探、水文地质等多方面的空白,对未来调整能源结构、发展低碳经济将发挥巨大作用。运通大厦地热井成功实施,得到了社会和媒体的高度关注。甘肃省地矿局对这一成果作出高度评价:“兰州地热勘探取得重大突破,是地质科技工作者科学思维和大胆探索的结果”。由于运通大厦地热井取得的突出找矿成绩,该项目荣获了当年甘肃省地矿局“地质找矿特等奖”。

    开拓进取再创辉煌 

    作为新能源中固定储量最大、最稳定,具有极大开发潜力的地热能,其功能多、用途广,得到了全国各级政府的重视,大力开发势在必行。

    兰州运通大厦地热井成功开凿以后,在当地掀起了一股“地热”热潮。二勘院为促进地热勘查开发工作产业化,2004年在原研究所的基础上组建了“地热勘查开发总公司”,并在人、财、物方面进行了配备和补充。近年先后完成兰凯东岗物流、天庆深沟桥、安宁仁寿山等地热井勘查设计;完成青海省共和盆地、海晏盆地、贵德等地热物探勘查;完成贵阳市地下热水整装勘查物探工作,以及平凉、天水中滩等其它50余个商业性地热勘查工作。此外,还为其它十多个建设项目义务提交地热勘查开发可行性论证报告,力求将地热这种清洁环保资源向社会推广。

    2004年,二勘院在兰州市补充了可控源音频大地电磁测深(CSAMT)工作,并提交了《兰州市城区地热资源勘查报告》。2005~2006年,分别在兰恺物流中心、仁寿山(受三勘院委托)、雁儿湾院部等地进行了一系列物探勘查工作。2006年,在兰恺公司东岗物流中心打出的地热井。2007~2009年,开展了甘肃会展中心、什川疗养区、天庆通达(西固深沟桥)、九州创成园区等地的地热资源物探勘查工作。2009年,天庆房地产公司根据二勘院的设计方案在西固深沟桥成功实施了地热井,该井较以往在水温、水量上取得了较大突破。受安宁区城投邀请,二勘院专家根据前期勘查成果,编写施工设计,仁寿山地热井于2012年10月初成功开凿。2006年至2007年,配合甘肃省地质环境勘查院完成“甘肃省地热资源规划”,系统总结出甘肃地热资源敦煌-安西、河西走廊、陇西和陇东;北山-龙首山南缘、祁连山、西秦岭南带和南北构造带的分布规律。

    二勘院作为地热勘查开发的专业技术队伍,通过对地热能资源勘查开发的探索和研究,做出了有益的尝试。2012年完成的“兰州市浅层地温能潜力调查评价”项目,提出了兰州合理开发利用建议,编制了兰州市浅层地热能资源开发利用管理办法,为兰州地热勘查开发、改善兰州环境起到了积极的作用。这个项目使二勘院在浅层地温能开发利用领域迈出了关键的一步。

    地热研究硕果累累 

    在近期颁布的《可再生能源发展“十三五”规划》中,明确提出要在开展资源勘查的基础上加强地热能开发利用。“地热的春天要来了,甚至可以说是夏天。”中国工程院院士曹耀峰提出了重新认识地热的三句话:“地热在未来能源结构调整中贡献突出;地热在应对气候变化中贡献突出;地热在治理雾霾中贡献突出”。为了更好地发展亮点产业,面对新的形势,二勘院在地热勘查开发的实践过程中,特别注重科研工作。

    2002年,根据勘查研究成果编写了“兰州地热资源综合勘查报告”,并撰写了《兰州断陷盆地地热勘查与热储分析》和《区域重力在兰州地热勘查中的作用和热储分析》,分别发表于2004年《甘肃地质学报》和《西北地质》刊物上。

    2004年以来,二勘院综合研究了兰州市城区以往地质、水文地质成果资料,并结合可控源音频大地电磁测深、地震勘探、区域重力剖面调查等多物探成果,分析论证了兰州市城区地热地质条件,地热热储特征以及地热资源开采的可行性,并完成了《兰州市城区地热资源勘查报告》。与此同时,二勘院科研人员先后在《甘肃地质》(《甘肃地质学报》)、《西北地质》、《西北地震学报》、《水文地质与工程地质》、《物探与化探》、《中国地球物理》、《矿产与地质》、《地热能》等专业杂志发表地热研究论文30余篇。经过多年地面勘查到钻探验证再到勘查成果修正的过程,不断完善对地热地面勘查成果的认识,将地热研究逐渐走向深入。

    2016年7月,根据二勘院高工李百祥等人在《甘肃地质》发表的论文《张掖-民乐盆地地质构造特征与张掖市地热资源开发可行性分析》,某公司在张掖成功开凿地热井一眼,体现了资料二次开发研究的重要性。《青海共和盆地存在干热岩可能性探讨》一文预测成果,已被后来在3000米深的钻孔证实,孔底温度187℃,有热无水。这些成果为今后地热勘查开发提供了建设性的思路。

    近十年来,二勘院累计派出11人次参加了地热能、浅层地温能以及物探等专业培训班、7人次参加研讨(交流)会,组织技术会诊(省外)2次,通过大量学习、交流,有力地提高了二勘院地热研究人员科学研究水平。

    从“潜力股”到“金字招牌”

    自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所“46种重要矿产资源开发利用水平调查”项目组近日在郑州市开展了“珍惜矿产资源—矿物多样性”的科普活动。

    此次活动通过摆放主题展板、发放宣传彩页、宣讲、标本展示等形式,以多彩水晶首饰标本为引,向民众科普了二氧化硅结晶程度不同,就可形成多种矿物:既有普通石英,也有水晶、欧泊、黑曜石等宝玉石。让民众在感叹造物主神奇之时,引导民众了解矿产资源,进而珍惜矿产资源、保护矿产资源。

    本次科普活动贴近生活,贴近大众,形式多样,讲解通俗,受到社会民众的热烈回应,200余人听取了科普宣传讲解,70余人参加了珍惜矿产资源、保护资源的志愿签名活动,取得了良好的科普宣传效果。

    “46种重要矿产资源开发利用水平调查”项目组开展“...

    2019年,由自然资源部中国地质调查局国家地质实验测试中心申请并获得授权的专利达到29项,包括国家发明专利4项,实用新型专利22项,计算机软件著作权3项,较去年(18项)有显著增长,专利授权数达到历年最高。专利申请质量也有显著提升,专利申报领域呈现多样化,形成一批具有自主知识产权的成果,产业化价值显著提升。其中,获批的4项国家发明专利分别为: 一是“一种具纳米二氧化硅介孔包覆结构的改性沸石及其制备和应用(专利号:ZL201711317833.0)”,提供了一种改性沸石,大幅度提高了沸石吸附重金属的速度,大大增加了沸石吸附去除重金属元素的能力;二是“磺化石墨烯的制备方法及其检测重金属离子的方法(专利号:ZL201610516128.2)”,实现了石墨烯在室温条件下的高效制备,且制备时间较短,能够有效解决现有技术中制备石墨烯复杂工艺的问题;三是“用于去除酸性矿山废水中重金属的装置(专利号:ZL201610121547.6)”,提供了一种对酸性矿山废水重金属离子具有高效去除效果的工艺流程,该工艺流程具有“廉价、高效、管理简单、无二次污染”的特点;四是“一种酸性矿山废水处理系统(专利号:ZL201811502722.1)”通过利用物理+化学+生物综合处理技术,提高了酸性矿山废水处理效果,具有结构简单、成本低廉、控制容易、处理效率高、净化效果好、能耗低的优点。

     

     

    实验测试中心2019年专利成果显著提升

    2019年5月,为检验实验室测试能力,加强质量控制,自然资源部中国地质调查局国家地质实验测试中心参加了北京中实国金国际实验室能力验证研究中心组织的《NIL PT-1804-1石灰石中化学成分分析(国际比对)》5种成分的能力验证计划。近日,获能力验证主办方通知,实验测试中心参加的5种成分分析全部取得满意结果。  

    此次能力验证计划共有30个实验室参加,其中4个境外实验室,属于国际比对。实验测试中心在规定的时间内采用分光光度法、络合滴定法等经典化学法报出的二氧化硅、氧化钙、氧化镁、三氧化二铁、三氧化二铝结果的Z比分数满足要求。  

    实验测试中心自2002年获得中国合格评定国家认可实验室(CNAS L1299)以来,长期密切关注检测数据质量,大力巩固与提升实验室测试分析能力,维持了多年的CNAS认可。在此次国际比对能力验证计划中获得满意结果,是对实验测试中心测试能力的肯定,标志着实验测试中心在岩石、矿物分析测试领域具有较强的检测分析能力和水平。

     

     

    实验测试中心在NIL PT-1804-1石灰石中化学成分分析(...

    火星上多样的岩石

     

    一个由美国、法国、英国科学家组成的研究小组近日表示,他们在对“好奇号”火星探测器发回的数据进行分析后发现,这颗红色行星上或许曾经存在过与地球类似的大陆地壳结构。相关论文已发表在《自然=地球科学》杂志上。

     

    研究人员在论文中描述了“好奇号”火星车探测过的20个火星岩石样本,并论述了为什么他们认为这颗行星的历史和人们之前想像的不太一样。

     

    根据最新的数据,研究人员相信他们已经找到火星存在大陆地壳的证据。“好奇号”火星探测器在靠近夏普山南半球的盖尔环形山区域发现了一块浅色的长石矿样本,经测定后研究人员发现,其历史可以追溯到约36亿年前。

     

    研究人员描述称,这块岩石看起来就像是从地球黑色玄武岩上剥离下来的矿物样本。这种相似性表明,火星或许和地球一样,曾经也经历过板块构造活动。

     

    此前的研究认为,火星、金星和水星都曾被暗淡密集且富含铁的玄武岩覆盖,在它们的早期地质演化中并没有像地球一样经历过大规模的岩浆和板块构造活动。火星上的这些岩石可能是远古时期以后持续岩浆运动的产物。如果是那样的话,在大陆板块上就会覆盖上玄武岩——类似于地球海洋底部的状况。

     

    而这种浅色的长石矿被认为是复杂岩浆活动的产物,这一发现证明火星地表以及地壳的早期演化要比科学家此前的预计复杂得多。结合其它区域富含长石的岩石情况,以及火星南半球地壳较低的平均密度,研究人员得出结论:富含二氧化硅的岩浆岩可能是构成火星地壳的一种重要成分,这与地球早期大陆地壳非常类似。

     

    研究人员称,要进行深入研究后才能最终确认这一结论。

    火星曾具有与地球类似的大陆地壳