第四节 泥炭矿床工业类型
由于泥炭矿床大多裸露于地表,产状水平,开发利用简单,研究历史浅近,因此以往的泥炭开发过程中大多不需要进行工业类型划分,而仅仅划分泥炭成因类型代替。不划分工业类型,在泥炭勘探和设计中就会遇到问题和困难。
一、泥炭矿床工业类型的概念
矿体工业类型是指作为某种主要矿产来源并在世界经济中起重要作用的矿床类型。对泥炭矿产来说,泥炭矿床工业类型就是世界泥炭矿产来源的主要矿床类型。与泥炭矿成因类型不同,泥炭矿成因类型是特定成矿因素形成的泥炭成矿方式和成矿部位。泥炭矿的成因类型很多,但工业意义差别很大。比如雨养泥炭地比水养泥炭地泥炭质量高,裸露泥炭地比埋藏泥炭地开发成本低,湖盆泥炭矿比牛轭湖泥炭地开采条件更好。
泥炭工业类型划分在依据泥炭矿床的地质特征同时,特别强调泥炭矿床的工业价值,不是所有的泥炭矿床类型都可以列为矿床工业类型,只有那些在国民经济建设中起重要作用的典型矿床才是工业矿床。从泥炭矿产的基本工业需求来说,泥炭的质和量以及开采条件是泥炭矿床的基本需求,因此泥炭矿床工业要求是确定泥炭和非泥炭的界限、矿床和非矿床的界限。根据泥炭的品位、类型和规模,可以划分主要泥炭工业类型,查明各种工业类型的相对意义,分析现阶段技术加工水平以及国民经济发展需求,说明泥炭矿产的经济价值。在泥炭矿床工业类型评价中,可以对泥炭矿床产出的地质环境、矿体形态和产状、泥炭残体组成、结构构造、加工工艺以及该矿床形成条件和成矿规律进行分析评价。
二、制定泥炭矿床工业类型的意义
矿床工业类型研究是应用学科,着重于研究实际资料,解决实际问题。泥炭矿床工业类型研究可以为指导泥炭找矿和矿床评价工作提供依据,为泥炭开采、加工提供决策依据,同时也可以为泥炭矿产资源管理提供科学数据。
泥炭矿床工业类型是找矿勘探工作的依据,并且贯穿于找矿全部过程。在泥炭找矿过程中,工业类型知识将指出找什么类型泥炭矿、到哪里找、怎么去找。对泥炭矿床来说,虽然成因类型较多,但真正具有工业开发价值的矿床类型却数量有限,每种工业类型所处的地质环境就会为找矿指明方向,为找矿工程布置提供科学依据。
泥炭矿床工业类型相同,其泥炭矿石性质、加工利用方向和加工利用技术也基本相近。需要在矿床工业类型研究中,深入研究总结不同泥炭矿床的地质环境、水源补给、矿体形状和产状、泥炭矿石成分、结构构造、加工工艺性能以及该矿床形成的条件及成矿规律。
在采矿、选矿和处理泥炭方面,不同矿床工业类型具有不同的技术特征,应该采用不同的方法和不同的工艺流程。对于大型泥炭矿床,便于机械化平面开采,易于为大众能源用户提供规模化能源产品和园艺产品原料。对于矿体规模中等,但泥炭厚度较深的湖盆型泥炭矿,应该首先建立排水渠系,加大排水力度,实行垂直切块开采,既不会破坏泥炭纤维结构,也不会因为泥炭矿含水量过高,造成矿体坍塌滑坡,影响开采安全。对于山区沟谷型泥炭矿,可以从沟谷下游横向建立开采断面,利用泥炭断面一侧排水降低地下水位,泥炭压实便于机械运行和操作。开采完毕的开采迹地立即将剥离的表层草根层或熟土与开采迹地预留的劣质泥炭混合,构成湿地修复土壤基底,便于湿地植物定植和生长,形成相应的植物群落,开启湿地修复植被建植的序幕。通过矿床工业类型的划分,可以对某一地区的泥炭矿产远景做初步估价,矿山开发单位也可以根据矿床工业类型,制订矿山的设备和经费计划。
三、泥炭矿床工业类型的划分
泥炭工业类型是泥炭开发利用的重要基础。理想的泥炭分类应该既反映泥炭的成因,又突出泥炭特征差异,简明清晰,方便实用。但是,科学准确往往与简明实用相互矛盾,需要科研、生产认识根据具体情况灵活选用。
(一)泥炭分类方式
苏联专家提出的泥炭成因分类方案是一个反映成因与特征、理论和使用比较统一的分类体系,并得到国际泥炭学会承认。这个分类体系首先将泥炭根据泥炭的营养状况划分为低位泥炭、中位泥炭和高位泥炭三类。然后根据地表生态系统,划分为森林、森林-沼泽和沼泽三个亚型。其中,在森林-沼泽亚型下,进一步划分为木本-草本和木本-藓类两个组,在沼泽亚型下划分草本、草本-藓类和藓类三个组。在每个组内,还可以根据造炭植物残体组成进一步划分为亚组。如在低位泥炭草本组里,可以继续划分为苔草、芦苇、木贼等三个亚组。虽然低位泥炭的藓类组里也有灰藓和泥炭藓亚组,但两种藓类植物残体所在比例均超过45%,而在高位泥炭的藓类组里,中位泥炭藓、褐色泥炭藓的残体植物比例均可达到90%以上。见表3-3。
上述分类虽然系统完整,但是略显繁杂难记。国际泥炭学会提出了简便易懂的分类方式。这种分类方式有三种,每种分类方式都可以划分出三种泥炭类型(见表3-4)。在这个分类方式中,贫营养泥炭可以对应藓类泥炭(包括木本泥炭),富营养泥炭能对应草本泥炭,中营养泥炭则介于藓类泥炭与草本泥炭之间。
表3-3 苏联泥炭分类体系
表3-4 国际泥炭学会推荐泥炭分类
从表3-4可见,泥炭首先可以划分为藓类、草本和木本三种类型,然后再根据泥炭分解度和灰分差异向下细分。不同类型的泥炭具有不同的利用方向和价值。泥炭企业和泥炭用户在泥炭加工和利用过程中又会对泥炭提出不同的工业要求,各种工业类型泥炭矿床所处地质条件、矿床特征和经济意义也有很大差异。对木本泥炭来讲,主要用于腐植酸提取、腐植酸肥料制造和土壤调理剂的生产。藓类泥炭主要用于种苗基质、栽培基质的生产。草本泥炭既可以用于种苗基质的制备,也可以用于土壤调理剂和功能肥料的生产。泥炭是现代农业和环境修复的物质基础,广泛用于国民经济各部门,特别是蔬菜、花卉、都市农业和人民生活也离不开泥炭。泥炭利用价值的高低,既取决于有机质含量和分解度高低,也取决于泥炭残体植物组成和化学成分。
(二)泥炭矿床工业指标
矿床工业指标是当前技术经济条件下,对矿产质量和开采条件的综合要求。泥炭矿床的工业指标是国内外泥炭产业在认证分析泥炭需求形势、技术水平和经济条件,经过大量技术论证制定的,是圈定矿体、计算储量的依据。
对不同泥炭的一般工业指标来说,三大类型泥炭的边界品位都是有机质含量30%,藓类泥炭的工业品位为70%,草本泥炭和木本泥炭的工业品位均为50%。对于矿层边界厚度,疏干状态时,藓类泥炭是20cm,草本泥炭和木本泥炭均为30cm;充水状态时,三种泥炭矿的边界厚度均为50cm(表3-5)。
表3-5 不同泥炭一般工业指标
对于矿体中有夹层的,其边界厚度是10cm,超过10cm厚度的必须在泥炭层厚度中扣除。泥炭用途不同,其块度要求也不同。对于粉状能源泥炭块度可以在1~5mm,对于棒状能源泥炭块度可以为直径大于10cm。用于种苗基质的泥炭块度可以大于5mm,用于栽培基质的泥炭块度可以大于10mm。用于土壤调理剂和功能肥料制备的泥炭块度可以大于3mm。
(三)泥炭应用分类与开发利用方向
泥炭灰分含量(有机质含量的余数)和分解度是控制泥炭开发利用价值的关键性指标。我国把灰分含量小于25%的泥炭定义为低灰分泥炭,灰分含量在25%~40%的泥炭定义为中灰分泥炭,灰分含量在40%~55%的泥炭定义为较高灰分泥炭,灰分含量大于55%的泥炭定义为高灰分泥炭。将分解度小于20%的泥炭定义为低分解泥炭(用纤维含量测定值70%代替),将分解度在20%~40%(纤维含量70%~40%)的泥炭定义为中分解泥炭,将分解度大于40%(纤维含量小于40%的)的泥炭定义为高分解泥炭。根据四级灰分和三级分解度指标,建立了中国泥炭应用分类系统(见表3-6)。而藓类泥炭和木本泥炭灰分较低,最小只有2%,最大才有25%,所采用的应用分类体系又有很大不同。
表3-6 中国泥炭应用分类系统
泥炭灰分和分解度决定着泥炭的利用方向和价值。除此之外,泥炭残体组成、酸碱度、钙镁铁铝元素含量等对泥炭利用也有一定影响,由于这些指标都局限在某一利用方向之内,有的只是对利用方法的影响,因此将上述指标列入限制指标(表3-7)。
表3-7 不同利用方式的泥炭工业指标
低灰分低分解泥炭主要是藓类泥炭,我国储量不多,主要靠进口满足供应。藓类泥炭富含有机质和碳水化合物,腐植酸以黄腐酸为主,植物残体以泥炭藓为主,结构呈疏松海绵状和细纤维状,弹性好,吸收力强,利用方向广泛。
中灰分中分解泥炭在我国分布广,储量大,植物残体以苔草、嵩草-芦苇为主,具有细纤维状和粗纤维状结构,矿体多为表露型,部分为浅埋藏型,矿床规模大小不一。
低灰分中高分解木本泥炭我国储量不多,主要集中在马来西亚和印度尼西亚等热带海洋性国家。泥炭腐植酸含量高,分解度大,是腐植酸提取和功能肥料的上好原料。
(四) 泥炭矿床工业类型
根据泥炭矿床成因类型、工业指标以及泥炭开发利用方向,将主要泥炭矿床归类整理成泥炭工业类型,以指导找矿勘探、规划设计以及制定泥炭加工工艺方案(表3-8)。
表3-8 泥炭矿床工业类型