Question

石墨矿床地质勘查与评价

Answer 1

一、矿床一般工业指标

石墨矿包括以固定碳含量为评价指标的边界品位、工业品位要求。石墨矿一般工业指标(见表15－1)

表15－1 石墨矿一般工业指标

注:由于晶质(鳞片状)石墨的片度不同，其工业用途及经济价值都相差甚大，在制作为提供矿山建设设计依据的地质勘查报告所用工业指标时，应根据正目石墨含量的高低，提出相应不同高低的边界品位和工业品位要求，即正目石墨含量高时，品位要求可低;反之，则品位要求要高。对应边界品位及工业品位的正目石墨含量要求，一般可掌握在40%～60%左右。所谓正目石墨含量，是指矿石经选矿所得精矿筛析后，+100目(0.147mm)石墨在精矿中所占的百分比。

二、矿床勘查类型的划分

(一)勘查类型划分的主要因素

1.矿体规模

大型矿床主矿体的延展长度，一般大于1000m，中型矿床主矿体的延展长度，一般为1000～500m，小型矿床主矿体的延展长度一般小于500m。

2.主矿体形态及内部结构

规则－简单的，主矿体多呈层状、似层状或大的透镜体，边界规则，矿石类型(品种、品级)单一或主要矿石类型(品种)分布规则，不含或少含不连续夹层，夹石率一般小于10%。

较规则－中等的，主矿体多呈似层状、透镜状，边界较规则，主要矿石类型(品种、品级)分布较规则，不连续夹石较多，夹石率一般为10%～30%。

不规则－复杂的，主矿体多呈小透镜状或不规则体或矿体群，边界不规则，主要矿石类型(品种、品级)分布不规则，不连续夹石很多，夹石率一般大于30%。

3.主矿体厚度稳定程度

稳定的，主矿体厚度变化小或变化有规律，厚度变化系数一般小于40%。

较稳定的，主矿体厚度变化不大或变化较有规律，厚度变化系数一般为40%～70%。

不稳定的，主矿体厚度变化大或变化规律不明显，厚度变化系数一般大于70%。

4.矿石质量稳定程度

稳定的，主矿体矿石品位或其性能的变化小或变化有规律，品位变化系数一般小于40%。

较稳定的，主矿体矿石品位或其性能的变化不大或变化较规律，品位变化系数一般为40%～70%。

不稳定的，主矿体矿石品位或其性能的变化大或变化规律不明显，品位变化系数一般大于70%。

5.矿床构造、岩浆岩、岩溶对矿体的影响和破坏程度

轻微的，矿体呈单斜或开阔的向、背斜产出，断裂、岩浆岩、岩溶不发育，矿体未受到影响和破坏，或只受到轻微的影响和破坏。

中等的，矿体有次一级褶曲或局部褶曲较紧密，断裂、岩浆岩、岩溶较发育，矿体受到影响和破坏。

严重的，矿体褶曲紧密复杂，断裂、岩浆岩、岩溶发育，矿体受到强烈的影响和破坏。

(二)勘查类型的划分

(1)第Ⅰ勘探类型

矿体形态简单，呈层状，似层状或较大透镜体，主矿体连续沿走向长几百米至千米以上，厚一般十几米至几十米或更大，稳定，变化系数小于40%;石墨分布均匀;断裂及岩体(脉)对矿体无破坏或破坏甚微;规模中到大型。如山东平度刘戈庄石墨矿床。

(2)第Ⅱ勘探类型

矿体形态较简单，呈层状、似层状、透镜状，主要矿体比较连续，沿走向长一般几百米至千米以上，矿体内夹石较少，矿体边部分叉现象较普遍，厚一般为几米至几十米，较稳定，变化系数40%～70%;石墨分布均匀;断裂及岩体(脉)对矿体破坏不大;规模以大、中型为主。如黑龙江鸡西柳毛及山东莱西南墅刘家庄石墨矿床。

(3)第Ⅲ勘探类型

矿体形态复杂，呈不规则的层状、似层状、透镜状，主矿体不连续，沿走向长几百米，夹层或夹石较多，分叉复合现象普遍，厚一般几十厘米至几米，不稳定，变化系数70%～100%;石墨分布均匀;断裂及岩体(脉)对矿体破坏较大;规模以中型为主。如湖北宜昌三岔垭、吉林磐石烟筒山和新疆奇台苏吉泉石墨矿床。

上述勘探类型的划分是根据矿床中主矿体(可以是一个或几个)规模(其储量必须占勘探范围内总储量的70%以上)、形态复杂程度、主要有用组分含量的分布均匀程度、被构造和火成岩体(脉)破坏情况等地质因素确定的(表15－2)。中国已勘探的石墨矿床，属于第Ⅰ勘探类型的很少，晶质(鳞片状)石墨矿床多属第Ⅱ、Ⅲ勘探类型，隐晶质(土状)石墨矿床多属第Ⅲ勘探类型。

表 15-2 勘查类型划分的主要因素和供类比使用的矿床勘查类型表

三、不同勘查类型工程间距

对推断的矿产资源，可布置数量有限的取样工程，验证地质调查和物探成果，大致查明矿体地质特征。对于勘查工程数量多的矿床，可运用地质统计学或其他方法确定最佳工程间距; 也可进行不同勘查手段的工程验证，确定最佳工程间距 ( 表 15-3) 。

表 15-3 石墨矿床探求控制的矿产资源/储量勘查工程间距 单位: m

四、采样、样品加工及分析、测试

1. 取样

( 1) 岩矿鉴定取样

对不同类型的矿石和岩石分别取代表性岩矿鉴定样品。

( 2) 基本分析取样

所有见矿工程和可以利用的矿体露头均应采取基本分析样品。样品应沿矿体厚度方向布置，按工程、矿体、矿石类型、矿石贫富而分层、分段连续采取。近矿围岩也应采取适当数量的样品。厚度大于 0. 5m 的明显夹石应单独采样。若一个样段是由矿石 ( 单层厚大于 10cm) 与夹石交互组成，也可将此样段中的矿石与夹石分别合并成两个分样，此样段的成分为两个样成分的加权平均值。

基本分析样段长度(按矿体真厚度计算):一般1～2m，如果矿石沿厚度方向品位不大，且不在边界品位上下波动时，样长可适当放宽。

基本分析采样方法:在矿体露头或坑探工程中通常采用刻槽法，样槽规格一般可采用(5cm×3cm)～(10cm×5cm)，钻孔采样采用半心法，不同回次岩心直径或采取率相差很大时要分别采取，采集样品的半心和保留的另一半岩心其成分应基本相似。采样操作应符合有关规程规定的要求，注意防止外来杂质混入样品。

(3)组合分析取样

一般以单工程为单位，应按矿石类型、品级从连续的若干基本分析样品的副样中，按基本分析单样样长的比例，计算出每件单样应称取的质量，经充分混匀组合而成;当矿石成分变化小、矿体薄、单工程基本分析样品数量少时，也可用同一矿产资源/储量估算块段的相邻工程的同一矿体、矿石类型、品级的基本分析副样进行组合。组合分析样品应在各勘探线剖面上有代表性的工程中采取。组合分析样长一般为5～10件基本分析样组合。

(4)多元素分析取样

应按矿体、矿石类型、品级各采1～2件。样品可从组合分析或基本分析副样中选取，也可单独采集有代表性样品。

(5)专项取样

晶质(鳞片状)石墨矿片度测定详查或勘探阶段应根据石墨的分布特点，采集有代表性的矿石标本，平行片理切制光片，按小于100目(0.147mm)、100～80目(0.175mm)、80～50目(0.287mm)、大于50目四个目级在镜下进行测定，计算各目级所占百分比。大、中型矿床光片数量不少于150～200片(相当于测定面积600～800cm²)，小型矿床光片数量一般不少于100片。

2.样品加工

化学分析样品的制备应按《地质矿产实验室测试质量管理规范—13岩矿分析试样制备规程》(DZ0130.13—94)的要求进行。样品加工一般分为粗碎、中碎、细碎三个阶段，每个阶段又包括破碎、过筛、拌匀、缩分四个工序，采用切乔特公式编制加工流程，其中缩分系数K值一般采用0.1。

3.分析、测试

基本分析项目为固定碳，石墨精矿分析项目为影响石墨精矿提纯、深加工的有害组分SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃，CaO，MgO，S等。

组合分析项目为晶质(鳞片状)石墨矿除固定碳外，增加有可能综合利用的组分，隐晶质石墨矿除固定碳，灰分，挥发分，水分，S，Fe₂O₃外，还可根据矿石多元素分析和光谱分析资料增加其他有用、有害组分。

多元素分析项目一般为SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃，FeO，MgO，CaO，Na₂O，K₂O，TiO₂，V₂O₅，P₂O₅，S，Cu，CO₂，H₂O⁺，H₂O^－，固定碳，灰分，挥发分等。

矿石体积质量(体重)和湿度测定:一般测定小体积质量(体重)，每一矿石类型或品级不少于20～30件，一般规格为60～120cm³。

矿床开采技术条件测试:测定矿石、围岩及主要夹层的抗压强度、抗剪强度等物理力学性能，一般按类型各测定2～3组样品。

五、矿床勘查评价要点

石墨矿床勘探控制程度的要求，除对矿体形态、产状、空间位置的控制程度，应参照勘探类型和相应的勘探工程间距部署勘探工程，达到各级储量的相应要求外，对适于露天开采的矿床，应用工程控制主矿体的四周边界和露天采场底界标高面上的矿体界线;对适合坑道开采的矿床，应用工程系统控制勘探范围内矿体的边界及延深，对勘探范围以外矿体仍有延深者，需酌情做稀疏的控制，了解其远景。勘探深度应根据矿床的具体特点、开采规模和技术经济条件确定，当前勘探深度以200m为宜，或根据建设需要确定。对具有综合回收利用价值的其他矿产和有用组分，如区域变质型晶质(鳞片状)石墨矿床中可能有金红石、磷灰石、黄铁矿、蓝晶石、钒(含钒白云母)、锶等，接触变质型产于煤系中的隐晶质(土状)石墨矿床中可能有瓷土及分散元素等，应进行综合评价。

石墨矿床勘查手段一般以槽探和钻探为主，槽探主要用于揭露地表地质情况，追索和圈定矿体。钻探用于追索和圈定深部石墨矿体，根据矿区和矿体的实际情况，也可使用其他探矿手段。由于石墨属良导电矿物，根据矿化体与围岩的电性差异特征，物探电法测量在石墨矿的找矿和勘探中得到广泛应用。实践证明，激发极化法测量的异常，基本可反映石墨矿带或矿体的位置，甚至形态与产状。当矿体被后期较大的断裂或岩体(脉)破坏错动时，在异常形态上亦有显示，还可综合使用自然电场法、电测深法、联合剖面法及电测井等方法，根据物探资料结合地质特点分析，可以指导勘探工程的部署，提高找矿效果和勘探效益。

石墨矿石的工业要求，考虑到虽然对晶质(鳞片状)石墨矿石来说，这种矿石由于固定碳含量低，工业上不能直接利用，必须经过选矿才能获得合乎要求的石墨产品，矿石中所含各种杂质，经选矿后一般可以基本脱除，但脱除程度差则会影响石墨质量;隐晶质(土状)石墨矿石固定碳含量一般较高，由于石墨粒度太小，选矿效果不好，目前工业上只经手选后磨成粉末即行使用，鉴于这种矿石系石墨的直接产品，因此矿石中含硫、铁等量高时会降低耐火度与化学稳定性、影响产品质量。但是，由于石墨的用途广泛，各种产品对石墨的质量要求不一，各种杂质对各种用途的产品质量的影响也不相同，因此，在矿床勘查的工业指标中对矿石中的杂质一般不做限制。

综合评价:产于煤系中的隐晶质石墨矿床可能伴生有瓷土矿和稀散元素锗;区域变质型晶质石墨矿床中常伴生有铀、钒、钛、金、银、黄铁矿、稀土元素、磷灰石、高铝矿物原料等，应注意综合评价、综合回收利用。