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以史为鉴:地质找矿技术规律浅谈
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2012-07-23 09:35     来源:网站管理     浏览次数:
人类对地质现象的观察和描述以及对岩石、矿物的认识,可追溯到远古时期。在我国春秋战国成书的《山海经》、《管子》中的某些篇章,是人类对岩石矿物的最早总结,并从发现的矿产地中总结一些矿产分布规律和找矿标志。

  《管子·地数》中记载:“天下名山五千二百七十,出铜之山四百六十七,出铁之山三千六百有九”。而后《史记·货殖列传》:“铜、铁则千里往往出棋置”。概括了铁铜矿产的分布。《管子·地数》对矿产分布规律的论述有:“山上有赭,其下有铁”;“上有慈石(磁铁矿)者,下有金也”,明确地总结了铁和铜、金矿产的垂直(上、下)分布规律,除垂直分布规律外,

  《山海经·五藏山经》记载许多地区(山)不同矿产分布的“阴阳”分布关系。西山经:“符禺之山(今陕西华县金堆城南部)其阳多铜,其阴多铁”,盂山(今陕西靖边县)“其阳多铜,其阴多铁”;泰冒之山(今陕西肤施)“其阳多金,其阴多铁”;龙首之山(今陕西陇县)“其阳多黄金,其阴多铁”;西皇之山“其阳多金,其阴多铁”。《中山经》:”荆山(今湖北南漳县)“其阴多铁,其阳多赤金”;密山(今河南新安县)“其阴多铁”;求山“其阳多金,其阴多铁”;《北山经》:白马之山(在今山西孟县北)“其阴多铁,多赤铜”等等。这是古人通过开采实践总结出来的“规律”。但如何加以科学解释,是一个有待探讨的问题。 找矿线索(标志),古代称之为“苗”、“引”或“荣”。

  除前边叙述的一些铁矿与其他金属矿产分布规律作为找矿标志外,还总结有,《丹房镜源》:“阴平(今甘肃文县西北)铅出剑州(今川北龙山东南)是铁之苗”。“宝藏论”:“上铙乐平铅……铁苗也”。郭璞《流赭赞》:“沙则潜流,亦有运赭;于以求铁,趁在其下”。可见“赭”有在高山上的,也有在流水中,都见有找铁矿的线索。《管子·地数》记:“山上有赭,其下有铁……此山之见荣者也”。 古代对金属矿物的生成,也有比较明确的认识。

  如《博物志》记:“石者,金之根甲”。这是说金属矿物以岩石为“根”,而又被岩石所包围(“甲”),很形象地说明了原生金属矿物的成因。 从上述来看,我国古代人们对地质的认识具有一定水平,许多经验总结至今仍具有一定的地质找矿价值

  。但许多经验与认识,没有发展到现代地质科学的高度。从18世纪以后无论在地质学的认识上还是在应用上,较诸欧洲都显得落后。 19世纪后期,中国官办和民用工业进一步发展与扩大,使钢铁消耗量增加,近代矿冶工业的发展,需要进行地质调查和找矿工作。但当时我们还没有自己的专业地质人员,因此不得不聘请外国矿师进行找矿。直到辛亥革命以后,1916年由中国自己培养的首批地质人员在国内开始了地质矿产调查工作。

  最先进行地质调查的铁矿区有河北龙烟、井陉和湖北鄂城等铁矿山。这可能是中国自己的地质人员最早调查的铁矿床。 据查阅部分文献记载,1916~1948年间,由我国自己的地质队伍调查的主要铁矿产区有:河北省宣化、承德、滦县、武安、涉县;河南省安阳、林县、巩县—修武、新安—渑池、南召;山西省太原东山;内蒙古白云鄂博;湖北省西南部和大冶、鄂城、灵乡;扬子江下游;浙江省建德;福建省安溪、永春、永泰、龙岩;江西西部;江苏省利国;四川省和重庆綦江、涪陵—彭水、威远、攀枝花、达县—渠县、南江—旺苍、洪雅、永川—铜梁、冕宁泸沽、会理、道孚、荥经;云南易门、禄丰、安宁、昆阳、武定、鹤庆;贵州省水城观音山、赫章及贵州南部;湖南省宁乡、新化、茶陵;广东省云浮、紫金;陕西省凤县;甘肃省皋兰、天水、武威、成县等。 通过地质调查新发现了白云鄂博、攀枝花、承德大庙等当今仍在开采的一些重要铁矿山,并初步了解与掌握了一批铁矿产地(矿点)。

  近代时期(1840~1949年),我国地质学家对我国铁矿床种类(类型)进行了分类。据《中国矿产资源一览(铁矿)》记载,经对标明矿床类型的611个铁矿产地(矿点)统计归纳,有动力变质矿床、水成变质矿床、水成矿床、接触变质(交代)矿床、热液(充填、交代)矿床、岩浆分离(分化)矿床、残留矿床、漂沙矿床等8个类型。 总的看来,近代地质工作对铁矿的勘查和科研作了一些工作,也发现了一批重要的铁矿床。但由于缺乏进行勘探储量的手段,除个别铁矿床进行了少量深部工程外,一般仅作了些地表踏勘。因此,很难对我国铁矿资源作出较正确的评价。

  古代的炼铁方法是块炼铁,即在较低的冶炼温度下,将铁矿石固态还原获得海绵铁,再经锻打成的铁块。冶炼块炼铁,一般采用地炉、平地筑炉和竖炉3种。我国块炼铁始于春秋时代,在掌握块炼铁技术的不久,就炼出了含碳2%以上的液态生铁,并用以铸成工具。战国初期,我国已掌握了脱碳、热处理技术方法,发明了韧性铸铁。

  战国后期,又发明了可重复使用的“铁范”(用铁制成的铸造金属器物的空腹器)。西汉时期,出现坩埚炼铁法。同时,炼铁竖炉规模进一步扩大。1975年,在郑州附近古荥镇发现和发掘出汉代冶铁遗址,场址面积达12万m2,发掘出两座并列的高炉炉基,高炉容积约50m3。西汉时期还发明了“炒钢法”,即利用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺,产品称为炒钢。同时,还兴起“百炼钢”技术。东汉(公元25~220年),光武帝时,发明了水力鼓风炉,即“水排”。我国古代水排的发明,大约比欧洲早1100多年。汉代以后,发明了灌钢方法。《北齐书·綦母怀文传》称为“宿钢”,后世称为灌钢,又称为团钢。这是中国古代炼钢技术的又一重大成就。

  据〈中华百科要览〉记载:中国是最早用煤炼铁的国家,汉代时已经试用,宋、元时期已普及。到明代(公元1368~1644年)已能用焦炭冶炼生铁。在公元14~15世纪之际,铁的产量曾超过2000万斤,折合约为1.2万t。西方最先开始工业革命的英国,约晚两个世纪,才达到这个水平。 总的来看,中国古代钢铁发展的特点与其他各国不同。世界上长期采用固态还原的块炼铁和固体渗碳钢,而中国铸铁和生铁炼钢一直是主要方法。由于铸铁和生铁炼钢法的发明与发展,中国的冶金技术在明代中叶以前一直居世界先进水平。

  19世纪下半叶清政府发展近代军事工业,制造枪炮、战舰,大量输入西方国家生产的钢铁。1867年进口钢约8250t,1885年约9万t,1891年增加到170万担(约13万t)。进口钢逐渐占领了中国的市场,使传统的冶铁业难以维持生产,而国内钢铁消耗量又不断增加。因此近代钢铁工业的兴起就成为时代的需要。 1871年(清同治十三年),直隶总督李鸿章、船政大臣沈葆桢请开煤铁,以济军需,上允其请,命于直隶磁州、福建、台湾试办。1875年,直隶磁州煤铁矿向英国订购熔铁机器,因运道艰远未能成交。此事表明,当时已开始注重举办新式钢铁事业。

  1886年,贵州巡抚潘蔚创办青?厂,先用土炉,后从英国订购炼铁、炼钢设备,1888年安装完毕。终因清廷*,缺乏资金、煤和铁矿石,加上不善管理,无人精通技术,而于1893年停办。这是兴办近代钢铁厂的一次尝试。 1890年,湖广总督张之洞主持兴建湖北汉阳铁厂和大冶铁矿,它的建设标志中国近代钢铁工业的兴起。1908年,汉阳铁厂、大冶铁矿和萍乡煤矿联合组成汉冶萍煤铁厂矿公司。这是中国近代第一个钢铁联合企业,也是当时远东第一流的钢铁联合企业。

  第一次世界大战后,除汉冶萍有较大的发展外,本溪、鞍山、上海、阳泉、武汉和石景山等地的钢铁工厂也先后起步。以上钢铁企业建立后,1920年全国生铁产量达43万t,钢产量达6.8万t。1931年“九一八”事变后,日本帝国主义占领了中国东北地区;1937年“七七”事变后,又侵占了华北、华中、华东等广大地区。除东北地区外在北京、天津、唐山、阳泉等地新建或改建一批钢铁厂。 抗日战争期间,在抗战后方的四川、云南和晋东南等地也建设一批钢铁厂。

  1932~1948年,全国最高产量,铁未超过180万t,钢未超过100万t。1943年是1949年以前中国钢产量最高年份,在世界上只占第16位。由于日本帝国主义的侵略战争和内战的破坏,1949年生产钢铁的企业只有19个,年产钢仅15.8万t,在世界上居第26位。 从1890年张之洞创办汉阳铁厂到1948年半个世纪中,我国产钢总量仅760万t。新中国成立后,到1958年,仅用9年时间,我国(未包括台湾)钢产量就达到800万t。1978年钢产量突破3000万t(3178万t),11年后的1989年升至6159万t,到1996年钢产量突破1亿t(10124万t),这在世界钢铁工业发展史上是少有的。

  截至1996年底,全国共查明铁矿产地1834处。累计探明铁矿石储量(A+B+C+D级)504.78亿t,按全国铁矿石平均含铁品位33%计算,铁金属量为166.58亿t。扣除历年开采与损失,尚保有铁矿石储量(A+B+C+D级)463.47亿t,铁金属152.95亿t,其中A+B+C级铁矿石储量222.09亿t,铁金属为73.29亿t,D级铁矿石储量241.38亿t,铁金属为79.66亿t。

  根据80年代中期地质科研部门对我国铁矿资源的预测(表3.2.4),将全国大陆划分为17个预测区,共有有望航磁异常区1084处,预测资源潜力606亿t。

  其中11个预测区分布在东经105°线以东地区,有望航磁异常区754处,预测资源潜力为317亿t,东部地区找矿程度较高,预测资源多以隐伏矿或盲矿体分布在已知矿带的深部和周边部。东经105°线以西地区,包括6个预测区,有望航磁异常330处,预测资源潜力为289亿t,西部地区找矿和研究工作程度较低或很低,尚有发现新矿区的前景。

  据美国地质调查所和矿业局1996年1月的统计,世界铁矿石资源量超过8000亿t,折合金属量超过2300亿t。1995年世界铁矿石储量1 500亿t、储量基础2300亿t,折合铁金属量分别为650亿t、1000亿t(表3.2.5)。若以我国A+B+C级储量与世界各国储量基础比较,我国铁金属储量73.29亿t,应在俄罗斯、澳大利亚、加拿大、巴西之后居世界第5位。

  截至1996年底,全国查明铁矿产地1834处,分布于全国29个省、市、自治区的660多个县(旗),主要集中在辽宁(111.81亿t)、四川(53.32亿t)、河北(62.36亿t)3省,共计保有铁矿石储量227.49亿t,占全国总保有铁矿石储量的49.08%;其次,储量超过10亿t的有北京、山西、内蒙古、山东、河南、湖北、云南、安徽等8个省、市、自治区,储量合计为160.88亿t,占全国总保有铁矿石储量的34.71%;再是储量不足10亿t的有吉林、黑龙江、上海、江苏、浙江、福建、江西、湖南、广东、广西、海南、贵州、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏和新疆等18个省、市、自治区,储量合计为75.10亿t,占全国总保有铁矿石储量的16.21%;上海、宁夏为最少,只有几百万(信息来源:全球矿权网)
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