[科普中国]-煤系共伴生矿产资源

含煤岩系中与煤共伴生的所有金属和非金属矿产以及煤中赋存的有工业价值的稀有分散元素、放射性元素和某些金属元素。近年来研究证实，煤成气和煤成油具有重要的经济价值。

含煤岩系中除主要矿产煤以外，还有高岭土(岩)、耐火粘土、铝土矿、膨润土、硅藻土、石墨、硫铁矿、油页岩、石膏、沉积石英岩、赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿等多种矿产。其中，有工业价值的多为非金属矿产。

研究意义从原始社会开始，人类就广泛利用非金属矿产，包括不作为金属原料提取利用的所有有用矿物和岩石。其中，少数用来提取某一种或几种非金属元素，绝大多数因其单独矿物或矿物集合体具有特殊的物理性质、化学性质和工艺性能，而被应用于国民经济建设中。六七千年以前，人类发现并利用了金属矿产，从此，金属矿产逐步取代了非金属矿产的主导地位。但随着科学技术的进步，目前在一些发达国家的非金属矿产的开发速度与产值，又已超过了金属矿产。据统计，在1945年以前，世界金属原料的开发速度大于非金属矿产。但20世纪50年代以来，情况有了很大的变化。1950年，世界非金属矿产产量比金属矿产高出20%。到1980年，已超出50%～60%。在一些发达国家，目前非金属矿产的总产值一般要比金属矿产的产值高出一倍。近20余年来，美国非金属矿产的消费量平均增长率为5.6%，而金属矿物原料的平均增长率仅为1.6%。中国非金属矿产资源产量增长速度远远高于世界各国。其中，1980年的石墨产量比1949年增长178.88倍，需求量也逐年增加;预计2000年高岭土的需求量为1949年的23.78倍。1

新的技术革命正在世界范围兴起，而新材料又是新技术革命的核心之一。新材料包括金属材料、非金属材料、半导体材料，复合材料和合成材料等，其中，除金属材料外，后三者多少都与非金属矿产有关。当前，最引人注目的一些新材料，包括：精细陶瓷、光导纤维、激光材料、复合材料等，则与非金属矿产的关系更为密切。可以说，对非金属矿产资源基础理论和开发利用的深入研究，将会促进经济的高涨和技术的重大变革。

研究现状中华人民共和国建立后，对含煤岩系中的矿产资源，特别是非金属矿产资源的勘查、评价、开发与加工利用，作了大量的工作。近年来，许多煤矿、煤炭大专院校、科研机构陆续开展了对含煤岩系中非金属矿产的资源勘查，在加工利用方面，正在探索精加工和深加工途径。徐州矿务局利用优质高岭岩加工成造纸涂布级和填料级材料;蒲白矿务局利用“200”矸焙烧出煅烧高岭土，其白度可达90%以上，可用作4Å分子筛原料及其它多种深加工产品原料。2

用途含煤岩系中的共伴生矿产，特别是非金属矿产在电子、机械、冶金、轻工、化工、纺织、建材、石油、食品、农林、环保、医药以及高新技术等许多工业中，有着非常广泛的用途。除传统用途外，随着科学技术的发展，人们对这些矿石中的主要组成矿物的化学成分、晶体构造、物理化学性质，以及矿物应用之间的相互取代的认识日益深入，又不断开拓出许多新的用途。如高岭岩的传统用途是做耐火材料和陶瓷原料，随着检测技术的提高，发现高岭岩主要由片状高岭石组成。超细磨粉设备、高梯度强磁选机的问世，以及剥片、漂白等技术的发展，可使高岭岩加工成质量极佳的高岭土，极大地缩小了“硬岩”与“软岩”的差别，拓宽大了其工业应用领域。

随着工业的发展，对非金属矿产产品的质量提出了更高的要求，从而促使非金属矿产的精加工和深加工迅速开展起来。高岭石在高温(1200～1500℃)和氮气氛下，能与碳结合成SiC，能与氮结合成Si3N4和塞隆(sialon)。后者是一种新型高温、高强陶瓷，可代替金属，用作核反应堆、喷气飞机、火箭燃烧喷嘴等耐高温复合材料以及陶瓷发动机材料。膨润土、高岭土与有机物结合成有机粘土，使其成为功能性填料，应用于高分子材料、有机合成催化剂、高性能陶瓷材料等领域。3

资源概况中国含煤岩系中非金属矿产矿种繁多，储量丰富，分布地区广泛，赋存于多个地质时代。其中，高岭土(岩)、耐火粘土、硫铁矿多形成大型或特大型矿床;膨润土、硅藻土、石墨在煤系中也可形成大、中型，甚至特大型矿床。中国高岭土储量占世界高岭土总储量的59.23%;含煤岩系中的铝土矿(高铝粘土)，其探明储量占世界铝土矿总储量的7.08%。中国膨润土储量居世界首位，且钠基膨润土占很大比例，其中48.29%赋存在含煤岩系中。中国硅藻土的储量亦居世界之首，其中70.95%赋存在含煤岩系中。中国隐晶质石墨的储量占世界总储量的40.86%，亦居世界首位。

含煤岩系中的高岭土(岩)有相当部分质量优良。华北地区由大同往西经内蒙古、陕北直达宁夏石嘴山，广大范围内石炭二叠纪煤系的太原组和山西组煤层夹矸及顶、底板类型的高岭土(岩)，有的矿层或块段矿石质量极好，其代表是大同黑砂石、蒲白“200”矸。江苏徐州，安徽淮北、山东明水、淄博等地下石盒子组中所产“焦宝石”型高岭岩，所含高岭石均在90%以上。铝土矿在华北主要赋存于本溪组下部G层铝土和下石盒子组底部B层铝土中，前者矿物成分以硬水铝石为主，含量可达40%～90%，次要矿物成分为高岭石，含量多在50%以下，后者Al2O3含量>40%，甚至可达56%。这些高铝粘土矿床中，均含有低硅、低硫、低铁、高铝的优质矿石。含煤岩系中膨润土储量大，特别是钠基膨润土储量大，质量好。吉林省刘房子煤矿产出的钠基膨润土，其蒙脱石含量高达70%～90%，甚至超过了世界著名的美国怀俄明州产的钠基膨润土。含煤岩系中的硅藻土，主要产于第三纪和第四纪煤系中，多与褐煤共生，矿床储量大，但夹矸多，纯净的优质硅藻土较少。含煤岩系中隐晶质石墨品质优良，含碳量高，中国是世界石墨出口大国。最大的湖南郴州鲁塘石墨矿产出的矿石含碳量在80%～85%以上，广东佛岗县洞溪石墨矿品位为81.7%，吉林盘石矿矿石品位为66.3%

开展煤成烃研究是当前一项重要科研任务。煤成烃是指含煤岩系中有机质(煤层和源岩中有机质)在煤化过程形成的碳氢化合物。其中气态的称为煤成气，液态的称煤成油。中国自“六五”攻关以来，对煤成烃研究有重大突破，确定鄂尔多斯大气田的气源之一即为煤成气;吐鲁番—哈密大油气田最近亦确定为煤成型。4

本词条内容贡献者为:

李兵 - 副教授 - 西南大学