金属矿床露天工业特性有哪些

‘壹’ 露天采矿的介绍

露天采矿是一个移走矿体上的覆盖物，得到所需矿物的过程。 露天采矿又可分露天金属矿床开采，露天煤矿开采，露天铁矿开采。 前者主要开采对象为有色金属，中间主要开采煤和一些非金属矿的开采，后者主要开采铁矿。

‘贰’ 金属矿地下开采特征

采矿

ore mining

自地壳内或地表开采矿产资源的技术和科学。一般指金属或非金属矿床的开采，广义的采矿还包括煤和石油的开采及选矿。其实质是一种物料的选择性采集和搬运过程。采矿工业是一种重要的原料采掘工业，如金属矿石是冶金工业的主要原料，非金属矿石是化工原料和建筑材料，煤和石油是重要的能源。多数矿石需经选矿富集，方能作为工业原料。

采矿科学技术的基础是岩石破碎、松散物料运移、流体输送、矿山岩石力学和矿业系统工程等理论。需要运用数学、物理、力学、化学、地质学、系统科学、电子计算机等学科的最新成果。采矿工业在已基本达到的高度机械化基础上，通过改进综采设备的设计、造型、材质、制造工艺、检验方法和维修制度等，将进一步提高其生产能力和设备利用率。同时矿井在提升、运输、排水、通风、瓦斯监控等许多环节将实现自动化和遥控。地下和露天矿都将实现计算机集中自动管理监控。有的国家已将机器人试用于井下回采工作面，开采对人员损害较大的矿种。另一方面，随着人类对地下矿产的不断开采，开采品位由高到低，资源紧缺，迫使使用低品位矿产，选择适当的采矿和选矿方法，进行综合采选、综合利用，提高矿产资源的利用率和回采率，降低矿石的损失率和贫化率。采矿和选矿过程中生成的有毒气体、废水、废石和粉尘等物质以及噪声和振动等因素，对环境、土地、大气和水质等造成危害，一直是人们关心的课题。各国研究环保问题中进一步提出了资源的长期利用问题，特别着眼于废渣、废石、废液的重复使用、破坏后土地复用等。制订强有力的法律，采取有效措施确保矿山环境。

简史 原始人类已能采集石料，打磨成生产工具，采集陶土供制陶，就是最早采矿的萌芽。中国古代的采矿历史悠久，从湖北大冶铜绿山古铜矿遗址出土有用于采掘、装载、提升、排水、照明等的铜、铁、木、竹、石制的多种生产工具及陶器、铜锭、铜兵器等物，证实春秋时期已经使用了立井、斜井、平巷联合开拓，初步形成了地下开采系统。至西汉时期，开采系统已相当完善。此时在河北、山东、湖北等地的铁、铜、煤、砂金等矿都已开始开采。战国末期秦国蜀太守李冰在今四川省双流县境内开凿盐井，汲卤煮盐。明代以前主要有铁、铜、锡、铅、银、金、汞、锌的生产。17世纪初，欧洲人将中国传入的黑火药用于采矿，用凿岩爆破落矿代替人工挖掘，这是采矿技术发展的一个里程碑。19世纪末20世纪初，相继发明了矿用炸药、雷管、导爆索和凿岩设备，形成了近代爆破技术；电动机械铲、电机车和电力提升、通讯、排水等设备的使用，形成了近代装运技术。20世纪上半叶开始，采矿技术迅速发展，出现了硝酸铵炸药，使用了地下深孔爆破技术，各种矿山设备不断完善和大型化，逐步形成了适用于不同矿床条件的机械化采矿工艺。提出了矿山设计、矿床评价和矿山计划管理的科学方法，使采矿从技艺向工程科学发展。20世纪50年代后，由于使用了潜孔钻机、牙轮钻机、自行凿岩台车等新型设备，采掘设备实现大型化、运输提升设备自动化，出现了无人驾驶机车。电子计算机技术用于矿山生产管理、规划设计和科学计算，开始用系统科学研究采矿问题，诞生了系统采矿工程学。矿山生产开始建立自动控制系统，利用现代试验设备、测试技术和电子计算机，预测和解算某些实际问题。因此采矿工程学科被正式提出并得到了公认。

特点 采矿的生产环境和生产过程与其他工业相比较，具有以下特点：①采掘加工的主要原料是自然赋存的矿体。矿址不能自由选择，矿床的工业储量不能输入，也不能再生。矿山的生产能力、服务年限和经济效益密切相关。每个矿山都要经历建矿、投产、正常生产、减产和闭矿的历程。②采矿设备和人员经常随采矿进程和加工对象转移，没有固定的加工车间。被开采的矿体必须掘进一系列巷道，进行采矿准备工作（采准），才能开始回采。开拓、采准和回采工作互相协调，才能保证矿山正常生产。否则就会造成采剥失调或采掘失调，迫使矿山减产。③开采工作总的趋势是采掘条件愈来愈差，采出矿石的品位逐渐降低，随之成本可能增高。由于岩石的混入会使矿石贫化，降低质量，还有部分矿石不能采出，而损失于地下。因此要不断改进采矿和选矿技术，开展综合利用，以降低成本。降低贫化率和损失率是采矿生产中重要的质量管理工作，具有很大的经济潜力。④矿体赋存条件和形状复杂，品位分布不均。工业储量在开采过程中可能会有较大变化，使采矿设计难于标准化，加之建矿周期长，基建投资大，故投资风险性也大。⑤采矿工作在露天或地下采场。劳动量大，工作条件差，安全性差，不易实现综合机械化和自动化，故需特别重视改善劳动保护和环境条件。⑥一个矿山的经营效果，在很大程度上决定于所开采矿石的市场供求和价值高低。因此对矿山管理水平的评价，不能像其他工业一样，单纯地以绝对经济效益为准。

采矿方法可大致分为露天开采、地下开采和液体开采3种基本采矿方法。①露天开采。即在露天条件下，将埋藏较浅的矿石，从矿坑露天矿、山坡露天矿或剥离露天矿进行开采。包括挖掘一系列顺序的沟槽。采砂船采矿也属剥离露天矿的一种，它从平底船上进行挖掘。②地下开采。是将埋藏较深的矿石，在地下采用自然支护、人工支护及崩落采矿方法将矿石开采出来。③液体开采。又称特殊采矿法。是从天然卤水里、湖里、海洋里或地下水中提取有用的物质；将有用矿物加以溶解（或热水融化），再将溶液抽至地面后进行提取；用热水驱、气驱或燃烧，把矿物质从一个井孔驱至另一井孔中采出。大多数液体采矿是用钻井法进行的。

对于一个具体矿床，根据地质条件和岩石力学资料，选择合理的采矿方法。比较理想的是要使被选用的采矿方法，在符合生产安全和适当采出有用矿物的要求下，能取得最大的经济效益。如采矿方法选择不当，将长期影响矿山生产技术指标和经济效益。

‘叁’ 什么叫露天开采什么样的矿床适合露天开采和地下开采相比，露天开采有什么优缺点

从敞露地表的采矿场采出有用矿物的过程。又称露天采矿。当矿体埋藏较浅或地表有露头时，应用露天开采最为优越。与地下开采相比，优点是资源利用充分、回采率高、贫化率低，适于用大型机械施工，建矿快，产量大，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，生产安全。但需要剥离岩土，排弃大量的岩石，尤其较深的露天矿，往往占用较多的农田，设备购置费用较高，故初期投资较大。此外，露天开采，受气候影响较大，对设备效率及劳动生产率都有一定影响。随着开采技术的发展，适于露天采矿的范围越来越大，可用于开采低品位矿床和某些地下开采过的残矿。对平缓矿床（一般矿层倾角小于12°）采用倒堆、横运或纵运采矿法。对于倾斜矿床采用组合台阶、横采掘带或分区分期开采的方法。
露天开采作业主要包括穿孔爆破、采装、运输和排土。这四项工作的好坏及它们之间的配合如何，是露天采矿的关键。穿孔爆破是在露天采场矿岩内钻凿一定直径和深度的定向爆破孔，以炸药爆破，对矿岩进行破碎和松动。穿孔设备主要有冲击式钻机、潜孔钻机和牙轮钻机等，多用铵油炸药、浆状抗水炸药和乳化炸药及粒状乳化炸药，采装工作是用人工或机械将矿岩装入运输设备，或直接卸到指定地点的作业。常用的设备是挖掘机（有多斗和单斗两类）、轮斗铲和前端式装载机，广泛采用的为单斗挖掘机。运输工作是将露天采场的矿、岩分别运送到卸载点（或选矿厂）和排土场，同时把生产人员、设备和材料运送到采矿场。主要运输方式有铁路、公路、输送机、提升机，还有水力运输和用于崎岖山区的索道运输。选择运输方式必须综合考虑地形、地质、气候条件，露天矿生产能力，开采深度，矿石和围岩的物理力学性质等，经过全面技术经济比较后，确定合理的运输方式。排土工作系指从露天采场将剥离覆盖在矿床上部及其周围的大量表土和岩石，运送到专门设置的场地（如排土场或废石场）进行排弃的作业。排土方法依其排土设备的不同，分为推土犁推土、推土机排土、前装机排土和拖拉铲运机或索斗铲排土等。推土场应选择在尽量靠近采矿场，少占农田的位置，有条件的应放置在山谷、洼地处，注意环境保护和造田、还田。
截止1996年底，全国有云母矿产地169处，保有工业原料云母储量63147t，广泛分布于20个省（自治区），其中新疆、四川、内蒙古、西藏、青海五省（区）储量最为丰富，合计储量占全国总储量的89．70％，河北、山西、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、福建、山东、河南、湖北、广东、广西、海南、云南、陕西15个省（区）合计储量占总量的10．30％（表1）。此外河北省灵寿县境内已详查碎云母矿产地1处，保有储量508万t。

如下： 工业原料云母保有储备（t）

地区 矿区数（个） A+B+C D 合计
全国 169 19664 43483 63147
其中主要省（区）：
内蒙古 13 935 4939 5874
四川 25 2277 5417 7694
西藏 2 - 1612 1612
青海 1 687 367 1054
新疆 79 14775 25636 40411

资料来源：地质矿产部统计资料。

据地质矿产部《矿产资源战略分析》（1991），全国白云母矿预计资源总量达24万t以上，碎云母矿资源量约1000万t。此外，金云母矿资源也有一定潜力，绢云母矿资源潜力较大，由于地质工作程度浅，因此目前尚不好预计。
世界上计有26个国家拥有白云母矿产资源，中国居第3位，仅次于印度和原苏联。
碎云母资源量中国居第2位，仅次于美国。
中国工业原料云母保有储量按采矿回收率50％～60％计，对2020年前工业需求有
充足的保证。
碎云母现有探明储量也可满足2020年前工业需要，但优质碎白云母尚欠缺。
二、资源特点
白云母矿的质量由三大因素决定，即有效使用面积的大小；影响有效面积的外观质量，如剥分性、斑点等；晶体的电气性能，如绝缘性、电阻率、介电常量、介质损耗角等。
中国白云母矿以内蒙古天皮山1号脉最好，为中等片，并有少量大—特大号云母。工业原料云母出成率为40％～60％。少斑点，乙、丙级参半。但目前中国云母总体以丙级品为主，工业原料云母出成率仅为30％～40％。三大白云母矿区总体比较，以四川省丹巴的云母质量最好，产出较多的大号、特大号云母片。内蒙古土贵乌拉天皮山所产云母居第2位，新疆阿勒泰云母居后。
碎云母的质量由片的大小和杂质多少而定。变质型及花岗岩风化型矿床中的云母片小，杂质多，只能作低级矿物原料。伟晶岩型矿床云母质量最好。河北灵寿所产云母片径5～10mm，质量中等。
白云母、金云母单一矿床规模一般不大，工业原料云母储量从几十吨至数千吨，上万吨者罕见。内蒙古土贵乌拉白云母矿探明工业原料云母储量3．7万t，其规模为中国第一，世界之最。新疆阿勒泰成矿带累计探明工业原料云母储量6万t，为世界上着名矿带之一。
碎云母矿床以变质岩型规模大，伟晶岩型、风化型规模较小。目前，已详查的河北灵寿变质岩型碎云母矿床的规模为大型。
一般矿床含工业原料云母多在每立方米几千克至每立方米十几千克。内蒙古土贵乌拉白云母矿床规模大，矿石品位（含矿率）高达73．32kg／m3。品位较高的大型矿床有青海大柴旦多罗尔什65沟，含矿率35．95 kg／m3；西藏乃东县叶农港，含矿率 35．64 kg／m3。
碎云母矿目前只有河北灵寿山门口进行详查，主矿体矿石品位（含矿率）平均为46％～58％，矿区矿石平均含矿率50．9％。
伟晶岩型白云母矿体中，白云母通常与长石、石英共生。在阿勒泰伟晶岩带中还有水晶、绿柱石及祖母绿宝石等产出。
白云母矿山规模较小的多宜于露天开采。内蒙古土贵乌拉和四川丹巴等规模大的云母矿，需采用地下开采。中国云母矿一般开采深度为40～80m，只有上贵乌拉白云母矿采深有的超过100m。
中国白云母、金云母矿石一般易于剥分，河北灵寿碎云母矿的可选性能良好。

三、矿物性能
云母是含钾、铝、镁、锂等元素的层状含水铝硅酸盐矿物。云母矿物种类繁多，常见的有白云母(KAl 2 〔Si 3 AlO 10 〕(OH，F) 2 )、金云母(KMg 3 〔Si 3 AlO 10 〕(OH，F) 2 )、黑云母(K(Mg，Fe) 3 〔Si 3 AlO 10 〕(OH，F) 2 )和锂云母(KLiFeAl〔AiSi 3 O 10 〕(F，OH) 2 )等。白云母和金云母具有很好的电气性能，以及可剥分性、弹性和耐热性等，在工业上用途十分广泛。白云母和金云母的矿物性能详见本手册第一篇第二章。

四、矿石类型
云母矿石类型如下：

云母的矿床及矿石类型

矿床类型 产出矿石类型 代表产地 产品种类
花岗伟晶岩型白云母矿床 同化型云母 我国阿勒泰、丹巴、土贵乌拉等地 片状云母
水解型云母
气成型云母
交代集合体型云母
裂隙充填型黑、白云母
钠长石-白云母交代集合体型白云母
镁碳酸盐型金云母矿床 磷灰石-金云母型矿石 我国镇平金云母矿
透辉石-金云母型矿石 我国灵寿县
白云母钾长片麻岩型矿石 我国灵寿县 碎云母
云母片岩型矿石 苏联北哈萨克斯坦

五、主要用途
云母有许多用途，现择其主要用途，如下：

云母主要用途 ：

种 类 来 源 用 途 产品加工方法
片云母 有效面积大于4cm2的片状云母 在电气、电子和光学工业中作绝缘和支撑元件 原矿粗碎后人工剥离
碎云母 云母开采和加工过程中的碎料 磨云母粉 细磨和超细磨
制云母纸(作绝缘材料)
制耐热云母板(作绝缘耐热材料，可耐温600℃) 用树脂和磷酸盐粘接
生产膨胀云母，体积可膨胀5倍以上(作轻质、隔音、隔热材料)
生产绝缘砖、瓦等建筑材料 与胶凝材料，如粘土、玻璃、米糠、木屑混合
云母粉 碎云母磨细产品 制云母玻璃(作电子工业绝缘和耐火材料) 用纯云母粉60%与无铅玻璃粉40%制成
制云母陶瓷(作电子工业绝缘和耐火材料) 用优质白云母粉(80～200目)与磷酸盐混合加压焙烧
在水泥油漆、橡胶、陶瓷中作填料，可改善材料性质 [希望对您有帮助】

‘肆’ 什么是露天开采，其开采方式有哪些特点

露天开采就是从地表直接采出有用矿物的开采方法，采用露天开采法开采矿床的矿山称为露天矿。露天开采是一种历史悠久的采矿方法。近几十年来，随着露天开采技术装备的发展和露天开采与地下开采相比所具有的许多突出优点，国内外的露天开采有了很大发展。据统计，目前世界上每年从地壳上采出的上百亿吨的有用矿物中，属于露天开采的占到70%左右。在我国，铁矿石产量的85%来自于露天开采，建材矿山几乎全部采用露天开采。根据开采方式的不同，露天开采有人工开采、水力开采、机械开采和挖掘船开采。其特点如下：
（1） 人工开采主要靠人力来钻孔、装矿和推车。
（2） 水力开采是用水枪射出高压水流冲采矿石并用水力冲运的方法。此法多用于开采松软的砂矿床。
（3） 机械开采是用一定的采掘运输设备，在敞露的空间里从事采矿作业，并通过露天沟道或地下巷道把矿石和岩石运出。
（4） 挖掘船开采是利用挖掘船开采河道中的砂矿床。