中国矿产资源(萤石)
中国矿产资源（萤石）
萤石，又称氟石，是工业上氟元素的主要来源，是世界上20几种重要的非金属矿物原料之一。它广泛应用于冶金、炼铝、玻璃、瓷、水泥、化学工业。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。我国萤石资源丰富，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。
一、矿物原料特点
氟是自然界广泛存在的元素，它的化合物有萤石（ＣａＦ２）、氟磷灰石〔Ｃａ５（ＰＯ４）Ｆ〕、冰晶石（Ｎａ３ＡｌＦ６）、氟镁石（ＭｇＦ２）、氟化钠（ＮａＦ）、氟碳铈矿〔（Ｃｅ.Ｌａ）（ＣＯ３）Ｆ〕等１５０多种。其中最重要的矿物是萤石。
萤石分子式为ＣａＦ２，纯净萤石含钙（Ｃａ）占５１.３％，氟（Ｆ）占４８.７％。但萤石矿物中常混入氯、稀土、铀、铁、铅、锌、沥青等。萤石矿物属等轴晶系，晶形多呈立方体，少数为菱形十二面体及八面体。多形成穿插双晶。集合体为致密块状，偶成土状块体。硬度为４，性脆、解理完全，比重为３.１８，熔点１
３６０℃。萤石一般不溶于水，与盐酸、硝酸作用微弱，在热的浓硫酸中可完全溶解而生成氟化氢气体和硫酸钙。结晶的萤石有多种颜色，在Ｘ射线、热紫外线和压力的作用下色泽会发生变化，有些萤石在紫外线或阴级射线作用下会发出萤蓝色或紫罗蓝色光，有些在受热和或紫外线照射下发磷光，还有些会发出磨擦萤光。结晶状态完好的萤石还具有很低的折射率（ｎ＝１.４３３９）和低的色散率，同时也是异向同性的物质，具有不寻常的紫外线透过能力。
萤石常与石英、方解石、重晶石、高岭石、金属硫化物矿共生。根据矿物的共生组合，构造条件，围岩特征，并结合加工性能，萤石矿床可分为单一型萤石矿床和“伴生”型萤石矿床。单一型萤石矿床矿石组成以萤石、石英为主，并有少量的方解石、重晶石、高岭石、黄铁矿、冰长石、钾长石、微量的金属硫化物和含磷矿物。此类矿石主要是作为冶金萤石块矿、浮选化工级（酸级）萤石精矿、瓷（建材）级萤石粉矿和光学萤石、宝玉石萤石等。另一类就是“伴生”型萤石矿床，在这类萤石矿床中矿石主要矿物以铅锌硫化物、钨锡多金属硫化物和稀土磁铁矿为主，萤石作为脉石矿物分布于硫化矿物或磁铁矿之中，随主矿开采而被综合回收利用。它只能生产化工级（酸级）萤石精矿和瓷级（建材）萤石粉矿。
二、用途与技术经济指标
萤石的用途十分广泛（图 4.3.1），随着科学技术的进步，应用前景越来越广阔。目前主要用于冶金、化工和建材三大行业，其次用于轻工、光学、雕刻和国防工业。因此，根据用途要求，目前我国萤石矿产品主要有四大系列品种，即萤石块矿、萤（氟）石精矿、萤石粉矿和光学、雕刻萤石。
图 4.3.1萤石用途
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（一）冶金工业
萤石具有能降低难熔物质的熔点，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要求氟化钙含量大于６５％，并对主要杂质二氧化硅也有一定的要求，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%。其产品质量按照中华人民国国家标准ＧＢ８２１６-８７《萤石块矿》执行（表4.3.1）。
表 4.3.1萤石块矿质量标准（GB8216-87）
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（二）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应而产生出来的，分无水氢氟酸和有水氢氟酸，它们都是一种无色液体，易挥发，有强烈的刺激气味和强烈的腐蚀性。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，氢氟酸主要用来生产喷气机液体推进剂，导弹喷气燃料推进剂。在原子能工业中，氢氟酸主要用来制造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，它通过与氯仿和四氯化碳相互作用，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，溶剂聚合物的中间体和碳氟化合物树脂和弹性体。
氢氟酸与四氯化碳反应制成氟利昂（通常以Ｆ表示）。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要求很高，一般要求ＣａＦ２含量在９３％～９８％，二氧化硅和碳酸钙是有害杂质，要严格限制。目前，我国萤（氟）石精矿的质量要求按中华人民国ＧＢ５６９０-８５《氟石精矿》标准执行（表4.3.2）。
表 4.3.2萤石精矿质量标准（GB5690-85）
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（三）建材工业
萤石也广泛应用于玻璃、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，它能促进玻璃原料的熔化。不同玻璃，萤石加入量不同。普通玻璃板材，萤石加入量为炉料的１％；碱性玻璃球，萤石的加入量为１％～２％；氧化玻璃，萤石加入量则为３％；白色、乳色、彩色玻璃的生产过程中，萤石除作为助溶剂外，还作遮光剂，加入量为炉料的１０％～２０％。玻璃工业对萤石的质量要求较严格，要求ＣａＦ２＞８０％；Ｆｅ２Ｏ３＜０.２％。
在水泥生产中，萤石作为矿化剂加入。萤石能降低炉料的烧结温度，减少燃料消耗，同时还能增强烧结时熟料液相粘度，促进硅酸三钙的形成。在水泥生产中，萤石加入量在一般情况下为４％～５％至０.８％～１％。水泥工业对萤石质量要求不严，一般ＣａＦ２含量在４０％以上即可，对杂质含量要求也不作具
体规定。
在瓷工业中，萤石主要用作瓷釉，它能在瓷釉生产过程中起到助色和助熔作用。如在红色瓷釉中加入萤石后能色泽光亮鲜艳，在瓷生产瓷釉中的萤石加入量一般约１０％～２０％。
萤石还应用于搪瓷工业和铸石生产中，其加入量分别为３％～１０％和３％。
在建材工业中，由于用途不同，对萤石质量要求也不相同。目前，我国用于建材工业的萤石质量要求在中华人民国国家标准ＧＢ１９３２１-８８《萤石粉矿》中作了规定（表4.3.3）。
表 4.3.3萤石粉矿质量标准（GB19321-88）
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因萤石在光学上具有低色散、低折射率和对紫外线、红外线滤光性高等特性，而被用来制作棱镜和高质量的光学元件。对光学萤石的技术要求十分严格，需质纯（或带均匀的浅色）、透明、红（紫）外线透射性强，无裂隙、无包裹体、机械性能良好。厚度为１.５ｍｍ的萤石薄片必须能透过波长为４.５ｐｍ的红外线８０％以上，同时对晶体规格也有严格规定（表4.3.4）。
表 4.3.4光学萤石晶体质量标准
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随着人们生活水准的提高，对饰品、工艺品的需求不断增加。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。
三、矿业简史
人类利用萤石已有悠久的历史。１５２９年德国矿物学家阿格里科拉（Ｇ.Ａｇｒｉｃｏｌａ）在他的著作中最早提到了萤石，１５５６年他在研究萤石的过程中，发现了萤石是低熔点的矿物，在钢铁冶炼中加入一定量的萤石，不仅可以提高炉温，除去硫、磷等有害杂质，而且还能同炉渣形成共熔体混合物，增强活动性、流动性，使渣和金属分离。１６７０年德国玻璃工人契瓦哈特（Ｓｅｌｅｗａｎｈａｒｄｔ）偶然将萤石与硫酸混在一起，发生化学反应，产生了一种具有刺激性气味的烟雾，从而引起人们对萤石化学特性的重视。１７７１年瑞典化学家杜勒（Ｓｃｈｅｅｌｅ）将萤石和硫酸作用制成了由氢元素和一个不知名元素化合而成的酸，同时还发现这种酸能蚀刻玻璃。１８１３年法国物理学家安培（Ａｍｐｉｒｅ）把这种不知名的元素定名为氟元素，取其第一个字母“Ｆ”为元素符号，列入元素周期表第二周期第七族，属于卤族元素。１８８６年法国化学家莫桑（Ｍｏｉｓｓａｎ）首次从萤石中分离出气态的氟元素，揭示出萤石是由钙元素和氟元素化合组成的矿物，定名为氟化钙（ＣａＦ２）。后来化学家们又研制了氟化铝（ＡｌＦ２）、冰晶石（Ｎａ３ＡｌＦ６）等助熔剂，为炼铝工业开辟了新的时代。
萤石的开采大约是１７７５年始于英国，到１８００年至１８４０年间美国的许多地方也相继开采，但大量开采乃是在发展和推广平炉炼钢以后。
我国是萤石资源丰富，开发利用历史悠久的国家。１９１７年首先在新昌－武义一带由当地农民进行少量开采，其后开采围不断扩大，至１９３０年，省就有２１个县开采萤石，年产量达１.２万t，其次在、、等省区也有少量开采。在此其间均是民采小矿，没有正规的萤石矿山。１９３８年被日军占领，到１９４５年被日军掠夺的萤石超过３０万t。与此同时，的喀喇泌旗大西沟萤石矿也开
始开采，采出矿石达１０多万t。解放以后，随着经济建设，特别是钢铁工业、炼铝工业、建材工业和氟化工业的发展，各行各业对萤石的需求大幅度增长。１９５０年４月１６日建立了省氟矿办事处，恢复武义地区萤石矿山生产。生产萤石省区，由新中国成立前的３～４个，发展到如今全国近３０个，建设了一大批萤石矿山，并已形成３００万～４００万t生产能力。
我国萤石矿产不仅开采历史悠久，而且矿产地质调查工作亦早。１９３２年５月间省矿产调查所派出地质技师燕春台调查了武义一带２４处萤石矿床共３８个矿体露头，并撰写了《武义氟矿资源调查报告》。
抗战胜利后，地质学家璞、国忠、盛莘夫、段国章等对，特别是武义扬家等萤石矿山做了全面的地质调查并提出了工作建议。１９５０年，胡克俺等人对武义、新昌、嵊县的萤石矿进行了野外调查。１９５６年，高振西、江等对武义一带萤石矿进行了系统的野外地质调查，首次对这一带萤石矿的地质特征做了精辟的总结。经过广质工作者几十年的艰辛工作，现已探明家、后树；柿竹园；四子王旗莫查干敖包等萤石矿床２００多处，矿物量大约１.７亿t。
一、资源状况
萤石资源分布十分普遍，世界各都有发现。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。萤石资源主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。据１９９６年《Ｍｉｎｅｒａｌ
ＣａｍｍｏｄｉｔｙＳｕｍｍａｒｉｅｓ》报道，１９９５年世界萤石储量为１.９亿t、储量基础为２.８亿t。
我国地处环太平洋成矿带，萤石资源十分丰富，全国２０多个省区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年底，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２
９９９万t，其中Ａ＋Ｂ＋Ｃ级储量为７６８万t。如果将白云鄂博伴生萤石（ＣａＦ２）储量１３
１８３万t也统计在，我国萤石储量将大大超过世界其他各国萤石储量的总和。
图4.3.2显示了近４０年来我国萤石的矿物和矿石保有储量增长状况。
图 4.3.2中国萤石保有储量增长曲线
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二、地理分布
我国除、、、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，现已发现各类萤石矿床、矿点８７４处（表 4.3.5）。主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，萤石矿主要产于北东向火山-构造活动带中，北起辽东半岛，经胶东半岛、、、，延伸至、广西。全长２
０００km，宽２００km。该围已知大型矿床２２处，中型矿床２８处和众多的小型矿床（点）。如省就有萤石矿床（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、矿点统计表
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２）华中地区的、、三省，萤石矿床分布在京广线的以北至以南的铁路线两侧。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）白云鄂博—二连浩特一线，萤石矿主要分布在阴西向构造带的中段，有四子王旗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）、地区，该区还包括南部。这一地区主要是与锡石、铅锌硫化物伴生型萤石矿。如个旧与锡石、铅锌硫化物伴生型萤石矿，萤石品位一般在７％～８％；、主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。
三、资源特点
我国萤石矿产资源具有以下明显的特点：
（１）储量居世界第一，资源潜力巨大我国已探明，萤石（ＣａＦ２）储量达１.３亿t。如果把白云鄂博铁铌稀土伴生型萤石（ＣａＦ２）１３１８３万t也计算在，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。
同时，大多数矿床（点）未做过地质勘查工作，特别边远地区地质工作程度更低，很多新的萤石矿产地有待发现。因此，有充分理由认为我国萤石资源的潜力是巨大的。
（２）萤石储量相对集中
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，主要集中在、、、、、、广西、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、、三省区，占全国萤石储量绝大部分，到目前为止，省保有萤石储量为２２９３万t，省保有萤石储量５３７4万t，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，如柿竹园储量达４５９０万t，莫查干敖包１０３１万t，桃林６０６万t，湖山４５１万t。
（３）单一型萤石矿床（点）多，储量少；伴（共）生型矿床（点）数少，储量大我国主要萤石矿床２３０处，其中单一型萤石矿床１９０处，占总矿床数的８３％，萤石储量占总储量的５７％。而伴（共）生型萤石矿床数为４０处，占总矿床数不到２０％，储量占总储量４３％。如果把白云鄂博铁铌稀土型萤石矿也计算在，伴（共）生型萤石矿的储量将大大超过单一型萤石的储量。但是，伴（共）生型萤石矿利用水平还很低，目前只有桃林等少数几个矿山萤石资源已综合回收利用，而多数矿山如柿竹园、白云鄂博等几个大的矿山都尚未利用，有待进一步开发，提高资源的利用率。
（４）贫矿多，富矿少
贫矿多，富矿少是指单一萤石型矿床而言。在单一萤石矿中，一般平均ＣａＦ２品位在３５%～４０%左右。而ＣａＦ２品位大于６５％的富矿，可直接作为
冶金级块矿的储量只有３０００多万t，仅占单一萤石矿床总储量的百分之二十几，而在这类富矿储量中ＣａＦ２品位大于８０％的高品位富矿却不到１０００万t，占总储量不到１０%，而这些富矿的７０％分布在、、、等省区。
（５）难选矿多，易选矿少
在萤石储量中，伴（共）生矿除桃林矿已综合回收萤石外，多数矿山萤石的综合回收利用技术工艺尚在研究之中，还没有回收利用。
在单一萤石矿中，也有很大一部分萤石矿床由于矿物结晶细小，嵌布紧密，矿石矿物与脉石矿物连生体很难分离，目前尚难开发利用，如武义鸡舍湾萤石矿，萤石矿物储量达２００多万t，就是由于矿物结晶细小，因此萤石和石英连生体很难分离，矿床的利用价值受到极大的限制。
表 4.3.6我国主要萤石矿床一览表
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一、矿床时空分布及成矿规律
（一）矿床的时空分布
中国萤石矿床，从构造位置看，产于酸性－中酸性岩浆岩接触带的矿床和产于火山岩、潜火山岩中的矿床，多分布于我国东南部中－新生代岩浆活动频繁地带，即扬子钱塘准褶皱带以南，江南古陆以东和以南地区。产于各种沉积岩（除产于浅变质碎屑岩）中的矿床多分布于以上构造以北和以区，如产于古生代海相火山沉积岩地区的热水沉积和交代矿床分布于我国北部中蒙交界的两大板块地缝合线的边缘和西南基性火山岩发育地区。产于沉积碳酸盐地区交代矿床多分布于西南和华北碳酸盐岩发育地区。
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，其次是华北地区、西南地区和西北部分地区（如、等地）。其中产于酸性－中酸性岩浆岩接触带的矿床，主要分布于华中、华南。产于火山岩、潜火山岩中的矿床，主要集中于华东地区。其余类型主要集中在华北和西南地区。
中国萤石矿床赋矿岩层从太古宇、元古宇至中生界都有，但比较集中于古生代的奥系、二叠系和中生界。从矿床成因考虑，萤石矿床（除沉积萤石矿床外）多在成岩以后，由热液活动引起。因此，即使矿床赋存于古老变质岩地层，其成矿时代也比较晚。经统计可知，我国萤石矿床的９０％与中生代燕山期造山运动有关。同时在燕山期，又以燕山晚期成矿最为有利。那些产于酸性－中酸性岩浆岩及其、外接触带的矿床，多数与燕山晚期花岗岩有生成联系，只有少数萤石矿床与印支期或海西期花岗岩有关。这种趋向于晚期岩浆活动有关的现象，不但从总体上看，而且从某一局部地区看也存在这一规律。广西资源县双渭江萤石矿床，矿床所在区域有加里东期、印支期和燕山期三个时期花岗岩出露，但矿床却明显与燕山期花岗岩有关；蓬莱巨山河萤石矿区，燕山期有三次岩浆侵入活动和一次脉岩侵入，但与萤石矿有关的是第二次以后的岩浆侵入活动及晚期脉岩。至于那些产于中生代火山岩和潜火山岩中的萤石矿床更是较新的地质年代中地质作用的产物。
(二) 矿床的控矿因素
同其他种类矿床一样，控制萤石成矿作用的主要是岩石类型和构造。适宜的