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萤石矿资源开发研究
一、萤石简介：
萤石，又称氟石，重要成分是氟化钙，是“可用尽且不可再生”的资源。萤石是工业上氟元素的重要来源，是世界上20几种重要的非金属矿物原料之一。纯净无色透明的萤石可作为光学材料，色泽艳丽的萤石亦可作为宝玉石和工艺美术雕刻原料。萤石又是氟化学工业的基本原料，其产品广泛用于航天、航空、制冷、医药、农药、防腐、灭火、电子、电力、机械和原子能等领域。随着科技和国民经济的不断发展，萤石已成为现代工业中重要的矿物原料，许多发达国家把它作为一种重要的战略物资进行储备。中国萤石资源丰富，分布广泛，矿床类型繁多，资源储量、生产量和出口量均居世界首位。我国萤石储量为世界的1/2，探明可采储量仅为1/10，而产量却高达1/2。
由于资源稀缺，国家从1999年开始采用萤石出口限额制度，但是萤石仍在大量出口。从1999年至2023年我国共出口萤石916万吨。期间出口氢氟酸78万吨，折合出口萤石179万吨。直接和变相出口的萤石累计达成1095万吨，约占我国重要萤石资源省份已探明储量的8.4％。为此氟化工“十二五规划”提出了出口结构优化的目的。
由于萤石行业的情况与稀土类似，为了限制出口，国家正对萤石资源进行整合、加强对资源的控制，基本思绪是将资源由国家控制，具体担任整合主角的是大型国企。策调整后，生产需施行许可证制度。
二、萤石的特性
萤石也叫氟化钙，是一种常见的卤化物矿物，它是一种化合物，它的成分为氟化钙，是提取氟的重要矿物。萤石有很多种颜色,绿色或紫色为多，也可以是透明无色的。一般呈粒状或块状，具有玻璃光泽，在紫外线或阴极射线照射下常发出蓝绿色荧光。
其重要特性如下：   
化学成分：CaF2
　　晶体结构：晶胞为面心立方结构，每个晶胞具有4个钙离子和8个氟离子。
　　结晶状态：晶质体
　　晶系：等轴晶系
　　晶体习性：常呈立方体、八面体、菱形十二面体及聚形，也可呈条带状致密块状集合体。
　　常见颜色：绿、蓝、棕、黄、粉、紫、无色等。
　　光泽：玻璃光泽至亚玻璃光泽。
　　解理：四组完全解理。
　　摩氏硬度：4。
　　密度：3.18(+0.07，－0.18)g/cm3。
　　光性特性：均质体。
　　多色性：无。
　　折射率：1.434(±0.001)。
　　双折射率：无。
　　紫外荧光：随不同品种而异，一般具很强荧光，可具磷光。
　　吸取光谱：不特性，变化大，一般强吸取。
　　放大检查：色带，两相或三相包体，可见解理呈三角形发育。
　　特殊光学效应：变色效应。
　　优化解决：
　　热解决：常将黑色、深蓝色热解决蓝色，稳定，避免300℃以上的受热，不易检测。
　　充填解决：用塑料或树脂充填表面裂隙，以保证加工时不裂开。
　　辐照解决：无色的萤石辐照成紫色，但见光不久褪色，很不稳定。
三、萤石的重要用途
　　萤石的用途十分广泛，随着科学技术的进步，应用前景越来越广阔。目前重要用于冶金行业制生产炼铝熔剂冰晶石的原料，化工行业制氢氟酸、各利氟盐及制冷剂氟利昂的原料，建材行业行业作装饰材料，另一方面用于轻工、光学、雕刻和国防工业。
1、冶金工业
　　萤石具有能减少难熔物质的熔点，促进炉渣流动，使渣和金属很好分离，在冶炼过程中脱硫、脱磷，增强金属的可煅性和抗张强度等特点。因此，它作为助熔剂被广泛应用于钢铁冶炼及铁合金生产、化铁工艺和有色金属冶炼。冶炼用萤石矿石一般规定氟化钙含量大于65%，并对重要杂质二氧化硅也有一定的规定，对硫和磷有严格的限制。硫和磷的含量分别不得高于0.3%和0.08%。
2、化学工业
萤石另一重要用途是生产氢氟酸。氢氟酸是通过酸级萤石（氟石精矿）同硫酸在加热炉或罐中反映而产生出来的。它是生产各种有机和无机氟化物和氟元素的关键原料。
　　在制铝工业中，氢氟酸用来生产氟化铝、人造冰晶石、氟化钠和氟化镁。
　　在航空、航天工业中，氢氟酸重要用来生产喷气机液体推动剂，导弹喷气燃料推动剂。在原子能工业中，氢氟酸重要用来制造UF4，再经氟化生成UF6，通过气体扩散法或气体离心法分离235U。
　　氢氟酸是有机氟化工的基础原料，可用它生产毒性小、化学稳定性高的氟化的含氯烃和碳氟化合物，作冷冻剂，空气溶胶促进剂。
　　用氢氟酸制作氟利昂除作为冷冻剂外，还广泛用于喷雾剂、灭火剂、氟塑料等。
　　在医药方面，氟有机化合物还可以制造含氟抗癌药物，含氟可的松，含氟碳人造血液。
　　在无机氟化工业中，可以生产杀虫剂、防腐剂、防护剂、添加剂、助熔剂和抗氧化剂等。
　　化学工业对萤石产品的质量规定很高，一般规定CaF2含量在93%～98%，二氧化硅和碳酸钙是有害杂质，要严格限制。
3、建材工业
　　萤石也广泛应用于玻璃、陶瓷、水泥等建材工业中，其用量在我国占第2位。
　　在玻璃工业中，萤石作为助熔剂、遮光剂加入。玻璃工业对萤石的质量规定较严格，
　　在水泥生产中，萤石作为矿化剂加入。水泥工业对萤石质量规定不严，一般CaF2含量在40%以上即可，对杂质含量规定也不作具体规定。
在陶瓷工业中，萤石重要用作瓷釉，它能在瓷釉生产过程中起到助色和助熔作用。
　　萤石还应用于搪瓷工业和铸石生产中。
　　　　因萤石在光学上被用来制作棱镜和高质量的光学元件。
随着人们生活水准的提高，对饰品、工艺品的需求不断增长。萤石具有结构致密，色彩鲜艳而多样，作为工艺雕刻的原料被人们所重视。
四、 我国萤石资源状况及地理分布：
1、我国萤石资源状况：
萤石资源分布十分普遍，世界各大洲都有发现。从成矿地质环境来看，环太平洋成矿带的萤石储量最多，约占全球萤石储量一半以上。萤石资源重要分布在亚洲的中国、蒙古、泰国，北美洲的墨西哥、美国、加拿大等地。非洲的南非、肯尼亚和欧洲的法国、意大利和英国等地也有一定的储量。
我国萤石资源十分丰富，全国20多个省区内均有不同规模的萤石矿床。全国计大型、特大型矿床30多处，中型矿床70多个，列入储量登记表的萤石矿产地240多处。截至1996年终，我国萤石矿保有储量：以矿物量计190个矿区，储量10871万t。其中Ａ＋Ｂ＋Ｃ级储量2140万t；以矿石量计的40个矿区储量
2999万t，其中Ａ＋Ｂ＋Ｃ级储量为768万t。假如将内蒙古白云鄂博伴生萤石（ＣａＦ２）储量13183万t也记录在内，我国萤石储量将大大超过世界其他各国萤石储量的总和。我国已探明萤石（CaF2）储量达1.3亿t。假如把白云鄂博铁铌稀土伴生型萤石（CaF2）13183万t也计算在内，我国萤石（CaF2）储量将达2.6亿t，占世界储量的２/３强，居世界第1位。
2、我国萤石资源地理分布情况：
我国除上海、天津、西藏、宁夏等省、市、自冶区尚未发现有价值的萤石矿外，其余各省、市、自冶区均有萤石矿分布。从地理位置上看，华中、华南、华东地区集中了我国大部分萤石矿床，另一方面是华北地区、西南地区和西北部分地区（如甘肃、新疆等地）。，现已发现各类萤石矿床、矿点874处（表4.3.5）。重要萤石矿床及其储量均分布在我国东部的省、市、自冶区。而大中型萤石矿床又都集中在我国东部沿海地区、华中地区和内蒙古白云鄂博—二连浩特一带（图4.3.3；表4.3.6）。
１、东部沿海地区，萤石矿重要产于北东向火山-构造活动带中，北起辽东半岛，经胶东半岛、安徽、浙江、福建，延伸至广东、广西。全长2023km，宽200km。该范围内已知大型矿床22处，中型矿床28处和众多的小型矿床（点）。如浙江省就有萤石矿床（点）359处，占全国矿床（点）数的41.08％（表4.3.5）。
图4.3.3 中国萤石矿分布图
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表 4.3.5全国各大区萤石矿床、矿点登记表
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２、华中地区的湖南、湖北、河南三省，萤石矿床分布在京广线的郴州以北至郑州以南的铁路线两侧。该地区的萤石矿床多数与花岗岩，或者与夕卡岩型钨锡、铅锌硫化物相伴生。目前我国已知与钨锡、铅锌伴生萤石矿床几乎都集中在这一线的南部。如湖南的桃林铅锌硫化物伴生型萤石矿床，柿竹园钨锡多金属伴生型萤石矿床。
３、内蒙古白云鄂博—二连浩特一线，萤石矿重要分布在阴山东西向构造带的中段，有四子王旗苏莫查干敖包热水沉积型萤石矿和白云鄂博稀土黑色金属伴生型萤石矿。这一带集中全国17.96％的萤石矿床（点）。
４）云南、贵州地区，该区还涉及四川南部。这一地区重要是与锡石、铅锌硫化物伴生型萤石矿。如云南个旧与锡石、铅锌硫化物伴生型萤石矿，萤石品位一般在７％～８％；贵州、四川重要是产于碳酸盐岩中重晶石型萤石矿，萤石品位一般在35％以上。
3、我国萤石资源地理分布的特点：
从已经探明的萤石资源分布情况看，我国萤石储量从地理分布上看，重要集中在内蒙古、浙江、福建、江西、湖南、广东、广西、云南等八省、区，这些省区的萤石矿床（点）数占全国萤石总矿床（点）数的70％，而储量占全国萤石总储量的90％；特别是浙江、湖南、内蒙古三省区，占全国萤石储量绝大部分，到目前为止，浙江省保有萤石储量为2293万t，湖南省保有萤石储量5374万t，内蒙古保有萤石储量2315万t，三者达1亿t以上，占全国萤石保有储量的72％。并且这些储量又集中于几个大的矿床，如湖南柿竹园储量达4590万t，内蒙古苏莫查干敖包1031万t，湖南桃林606万t，浙江湖山451万t。
五、 矿石的开采及加工:
（一）、 开采技术条件
我国萤石矿床成因重要为中—低温热液充填型和沉积改造型。矿床分布面广，但规模一般较小，有的走向长几百米，少数在千米以上。延深百米至几百米，厚度小，仅几米到十几米，个别达20～30m。并且矿石品位上富下贫。矿体倾角较陡，一般70°～80°，围岩比较稳固，水文地质条件比较简朴，矿床开采技术条件较好。
多数萤石矿床矿体埋藏较浅，可进行露天开采，只在地形有利地区采用平硐开拓。深部矿体重要采用竖井开采，少数为斜井。
（二）、 开 采 方 法
萤石矿产同其他矿产同样，一般采用露天和坑下两种开采方式。
矿体浅部以露天开采为主。用钢钎榔头人工凿岩，人工运矿、运渣。少数使用机械凿岩，机械运送。露天开采成本低、设备简朴，经济效益好。目前大部分乡镇公司和群众采矿基本采用这种方法。
深部矿体开拓以竖井为主，少数为斜井。开采过程由开拓、采准、回采三个阶段组成。
竖井断面多数矩形，按开拓和生产的需要，分双格、一格半或三格。主格提高矿石、材料和人员，另一格用作提高配重、铺设风水管、电缆和人梯。
开拓主体井巷工程涉及：竖井、石门、沿脉运送巷道、探矿穿脉、通风、安全出口等。
辅助工程有：水仓、泵房、排水沟、沉淀池、供风、变电硐室。
开拓工作完毕以后，即做好采准工作，然后进行回采。
萤石矿采矿方法常有下列四种：
1、分段采矿法。在设计的采区矿块内，中段运送平巷向上５～６m开掘拉底（上层）巷道，尔后向上每隔５～７m掘进沿脉分层平巷，每一平巷中沿走向25～30m向上一层掘进天井，最后把上层巷道通运送巷的天井扩大成漏斗。回采时由一端或两端，后退或挑顶、刷帮落矿。这种采矿方法采准工作量大，碎石、碎矿多，工人劳动强度大、效率低，工人进入采空区扒矿、挑矿不安全，应用少。
2、单斜面、双斜面充填采矿法。采矿工程和回采方式基本与分段采矿相同，空区进行破帮单面或者双面充填。此法爆破落矿后的顶板能得到控制，减少了矿块地压，回采率可达９０％以上。
3、小中段采矿法（又称倒阶采矿法）。采区长度一般60m左右，拉底巷道以上仍按５～８m掘沿脉分层平巷，分层内的切割天井间距15～20m，底部漏斗间距５～６m，漏斗下部安装放矿溜槽，用斗车放矿。回采是自下而上挑顶扩帮落矿，上下层回采掌子区始终保持在2m左右形成倒台阶，以保护工人采矿凿岩安全。在顶板容易坍塌地段，在一定距离内要留1.5～２m矿柱，以支撑采空区围岩。其优点是漏斗密，爆破落矿都在漏斗内，工人无需扒矿、挑矿。采矿贫化率低。但由于落矿高度大，矿石易破碎，碎矿多，采矿损失率高。采准工作量大，采矿周期长。
4、浅孔留矿法。采区长度为50～70m，在其两端掘进两个边界天井与上下中段平巷贯通，天井上每隔５m的高度向一边或两边采区开凿深约４m联络道，随天井同时掘进。天井一般采用双格。
在阶段边界天井，有时因下平巷比上平巷长，则采用顺路天井，即随采场超前２m往上打，无矿终止，逐渐向采场内退缩。采场底部有漏斗，溜槽与小中段采矿方法相同。高度４～７m，漏斗间距５～７m，矿体厚度小于８m时，一般在底板布置单排漏斗，８～12m时，布置单巷道双排漏斗或者双巷道，矿体厚度大于１２m时，必须布置双运送巷道，三排漏斗。
浅孔留矿法是我国目前萤石矿床坑下（井下）采矿中普遍采用的一种采矿方法。其优点是落矿高度低，高品位矿石不易摔碎，采准工作量少，周期短，矿石回采率可达80％以上。
总之，萤石采矿方法比较简朴，目前我国重要萤石矿山采矿方法大多是采用浅孔留矿法。
（三）、 选矿与加工技术
萤石选矿加工方法重要是根据矿石类型，矿石组成、品位高低等，选择经济上合理、技术上可行的工艺方法进行选矿。目前，我国萤石矿山的选矿方法有手选、重力（跳汰机）选和浮游选矿等。
手选重要用于萤石与脉石界线十分清楚、废石容易剔除，各种不同品级的矿石易于肉眼鉴别的萤石矿。是一种最简便、最经济的选矿方法。
手工选矿流程（图4.3.9）一般为：原矿→冲洗→筛分→手选。冲选筛分后的原矿分为大块、中块、粒子（粒径６～15mm）进入手选场，通过人工按品级选别，分品级堆放，粒子进入跳汰机跳汰，碎屑进浮选厂加工成萤石精矿。
重力（跳汰机）选矿重要用于选别矿石品位较高、粒径在６～20mm的粒子矿。重力选矿具有结构简朴、操作方便、效率显著等优点。在粒子矿量大、品位较高的矿山得到了广泛应用。
手选和重选所得到的萤石块矿重要用于冶金（称冶金级块矿）。
浮游选矿，简称浮选。这种选矿方法是目前国内外萤石矿山广泛采用的，是获得高质量萤（氟）石精矿的选矿方法。无论是单一萤石矿还是伴（共）生萤石矿，无论是矿石结构简朴的萤石矿还是复杂的萤石矿，无论是结晶粗粒的还是结晶较细粒嵌布的萤石矿均可采用浮选方法。
当前，我国浮选工艺重要分为三个阶段，即破碎、磨浮和脱水。
破碎阶段工艺一般是三段一闭路流程，小型矿山也有采用三段或二段开路流程。磨浮工艺中，磨矿次数是根据矿物粒度及嵌布状况来决定的，矿物嵌布粒度细，单体分离困难的矿石采用二次磨矿，其他矿石可采用一次磨矿。浮选工艺是按矿石性质而定，即看是单一萤石矿还是伴（共）生萤石矿，单一萤石矿的选矿工艺一般采用粗选－扫选，再以５～６次精选；伴（共）生萤石矿的浮选一般是先选多金属矿，然后再选萤石，其浮选工艺与单一萤石矿浮选相同。浮选工艺过程中要使用选矿药剂，作为有用矿物的捕收剂、杂质的克制剂、pH的调整剂等。萤石浮选一般采用的浮选药剂有油酸、纯碱、水玻璃、硫酸铝、硫酸锌等。
萤石精矿的脱水工艺过程，由浓缩、过滤、干燥三个工序组成。提供出口的萤石精矿可以不需干燥过程，仅规定过滤后水分小于10％即可，而供国内部分生产氢氟酸的厂家用的萤石精矿，需干燥后水分小于0.5％。
六、我国萤石矿资源应用的现状分析：
中国的氟石重要消费领域是钢铁工业、炼铝工业、化学工业、水泥和玻璃工业等。目前我国萤石消费结构大体为：钢铁工业占13.3%、炼铝工业7.3%、化学工业29.4%、水泥和玻璃工业40.0%，其他10%。我国国内氟石的年消费量为150万吨左右。90年代以来，我国萤石的出口量基本上保持在100～120万t。消费量加出口量，总计在250万t左右。 但由于资源稀缺，国家虽然从1999年开始采用萤石出口限额制度，但是萤石仍在大量出口。90年代初，我国萤石年产量大体在200万t左右，近2年由于乡镇公司的发展，因此萤石矿产量猛增至500～600万t左右。虽然，随着钢铁工业、建材工业和化学工业的发展，以及出口的需要，萤石的需求会有一定的增长，但是由于总的市场容量有限，我国萤石产大于消、供过于求的局面将会长期存在。
由于资源稀缺，为了限制出口，国土资源部近日下发《2023年高铝黏土矿萤石矿开采总量控制指标的告知》,拟定2023年萤石矿开采总量控制指标为1100万吨（矿石量）。《告知》表达，原则上不再受理新的高铝黏土矿和萤石矿的勘查、开采登记申请。随后,工信部组织起草耐火黏土和萤石两行业准入标准,并于3月1日起实行。日前，国土资源部又下发了《关于下达2023年高铝黏土和萤石矿开采总量控制指标的告知》，拟定2023年全国萤石矿开采总量控制指标为1050万吨。
目前萤石矿市场主流价格从2023年初的950元/吨一路上扬，至3月底涨到1600元/吨，截至6月30日,涨幅达成78.9%，位居化工品涨幅榜第一位。目前萤石的最新市场价为1600-1800元/吨。5月份萤石粉产品价格也由本来的每吨2500元人民币提高至3100元人民币。由于国土资源部最近下发了《关于下达2023年高铝黏土和萤石矿开采总量控制指标的告知》，拟定2023年全国萤石矿开采总量控制指标为1050万吨。目前通过各地的严格执行，我国高铝黏土和萤石矿的开采量已得到了一定限度的限制。从今年的开采总量控制指标来看，假如不考虑预留量，开采总量较去年分别下调了4.4%和4.5%。预计今年我国萤石资源的供应量将会减少，未来我国萤石资源的价格将会进一步走高。