金牛岭下(二)
金牛岭矿区位于雷琼坳陷构造的南翼,向西北距港口约 3 公里,向东距府城约 4 公里,交通条件得天独厚。而距离海瑞墓仅 2 公里,在文博院的协调下,矿务局在海瑞廉政教育基地外划定了禁止开采区。
该沸石矿赋存于第三系上新统海口组海积层中,为一套海相沉积和海底火山喷发沉积交替出现,厚度在 340 米以上。
沸石矿层主要赋存于第三系上新统玻屑凝灰岩内,呈东西向狭长条带状,分布面积 18 平方公里。钻孔中见矿最多达 9 层,单层厚度 1.7-6 米。矿层产状平缓,一般倾角 5-10 度,仅在盆地边缘倾角较大,局部达 30 度。
矿石中沸石含量一般 15-30%,最高达 45-50%。沸石矿物种类主要有钙钾十字沸石矿、钙十字沸石、碱菱沸石、方沸石、斜钙沸石等。此外,在沸石矿层顶部,有一层钙基型膨润土矿,矿石湿压强度 0.35-0.44kg/cm2,原土经活化后脱色率可达 90-93%。
对于金牛岭矿的开采,元老院里一直有提案,说到矿石品位和开发难度,中国境内最好的矿区还是浙江缙云县老虎头的沸石矿,但目前元老院的手还伸不了那么长,只能退而求其次,真正让企划院下定决定还是科技部重大专项处推动的结果。医疗口主要是需要用沸石作为阳离子交换介质提纯链霉素,令张枭头疼的事情是医药工业目前所需的各种材料用量都不多,所谓弱水三千只取一瓢饮,要让企划院批准专门为医疗口开采这样一座矿是一件十分奢侈的事情,性价比极低。
好在沸石的用途很广。天然沸石可作为干燥剂,在气体水分含量低时,能比其他吸附剂吸收更大容量的水分,随着温度的升高,沸石对水的吸附能力不会像其他吸附剂那样明显降低,另外沸石对不同的物质具有选择吸收性,例如斜发沸石能有效吸收天然气中的水分和二氧化碳。
对化工部门而言,沸石的功能就多了去了。沸石可以进一步加工为分子筛,目前元老院还不能生产人造沸石,因此天然沸石的作用更加重要。根据内部孔穴直径的大小,沸石对各种不同临界分子直径的分子就有不同的吸附性,可以用作分子筛分离二氧化硫、氧、氮、一氧化氮、二氧化氮、氨、二氧化碳和硫化氢等气体,菱沸石具有较高的吸附氧化氘性能,还可用于富集重水,当然,这是后话。
利用沸石的离子交换性能和选择交换性,可用于处理工业废水/废气、除去或回收重金属离子、处理放射性废物、海水提钾、海水淡化及硬水软化。
除此之外,用银和沸石制成的沸石银可以用作临高工业中的甲醇氧化制甲醛的良好催化剂,也可以与其他金属制成各种石油催化裂化剂,使石油分馏出多种产品,提高产量。
对农业部来说,由于基础科技的限制,即便通过库存材料已经将合成氨工厂的产能扩张到了 2000 吨/年,面对海南的几百万亩土地,这点产能跟撒胡椒面差不多。吴南海不得不搞了个以磷促氮的过磷酸钙项目,年产 1 万吨,原本就只能满足海南耕地十八分之一的需求,现在加上两广的新增土地,对化肥的需求简直就是无底洞,澳宋农业神迹的牛皮还能吹多大、吹多久,直接影响吴南海的仕途。
土壤对阳离子交换性能和吸收性能的大小,是土壤肥力的重要标志之一。瘠薄土壤因为吸收和保持肥料的能力弱,施肥后容易挥发或随水流失,不能保障作物在一段时期内吸收利用。而天然沸石岩粉对提高土壤的阳离子交换性能和吸收性能,对农田有保肥、保水和改良土壤的作用。根据资料,缙云县曾利用 20-40 目沸石岩粉直接施用与稻田,能增产 10-20%左右。沸石岩粉和氨水拌和,沸石能吸收过剩的氨,不致使氨逸散,有利于发挥沸石的保肥作用。根据浙江宁海县的试验,每亩早稻用沸石岩粉 800 斤拌 60-80 斤氨水与单施等量氨水对比,平均增产 16.6%,最高 35.5%。
面对数据的诱惑,吴南海欣然表示农业部全力支持。
天然沸石岩最重要的应用则是在建筑材料工业中,原时空大约五分之二的沸石被用于水泥工业。沸石岩作为小水泥的掺和料可以改善性能,提高标号,降低成本。早在 1912 年,美国修建长达 240 英里的洛杉矶渡槽时就已经使用了掺加沸石的水泥。
沸石岩掺和量为 10-15%的水泥,抗压强度高于纯熟料水泥。如秦皇岛水泥厂机械化立窑熟料 64%,普通立窑熟料 33%,石膏 3%,水泥安定性不好,试饼溃裂,28 天抗压强度 392 公斤/立方厘米;当机械化立窑熟料 40%,普通立窑熟料 20%,沸石岩 35%,石膏 5%时,水泥安定性合格,28 天抗拉强度 420 公斤/立方厘米。钢渣 56%,沸石岩 35%和 9%的石灰配制的沸石岩钢渣水泥,安定性良好,28 天抗压强度 608 公斤/立方厘米。
因此,沸石岩对于大水泥、小水泥和钢渣水泥等都是一种优良的水硬性活性掺和料,这是改善水泥性能、提高产量、降低成本的一种重要途径。
此外,天然沸石可以用作玻璃质钢筋水泥,因为它可以防止碱离子对玻璃纤维的侵蚀。天然沸石在 1100℃ 时具有发泡性质,故可用于生产轻质砖瓦,可以用来砌高烟囱等高建筑物。
轻工业方面,天然沸石可作纸张充填剂,使纸张洁白柔软;用沸石凝灰岩填充的牛皮纸,膨胀性好,不透明,容易切裁,比粘土充填的纸更不易为墨水渗透,容易切裁,还具有一定的耐火性,能在蜡烛火上 11-12 秒不燃。天然沸石还可以作为塑料、树脂、涂料的填充剂,使之具有耐磨、耐腐蚀、耐热的特点。
而伴生的膨润土也不会被浪费,它在工业上素有“万能”粘土之称。早在 40 年代就被用作铅笔芯粘接剂。初期膨润土矿产品主要是型砂粘结粘土、活性土和钻井泥浆原料。
冶金工业:利用膨润土作为铁矿球团的粘结剂,使球团矿粒度均匀,具有良好的还原性。
铸造工业:利用膨润土作为铸造型砂的粘结剂,减少铸件的夹砂、鼠尾、起皮等缺陷,使铸件尺寸精确,铸件表面光洁度好。
钻井工业:作为钻井泥浆的基本材料之一,对护壁堵漏、携带岩粉、润滑钻具等具有重要作用。
食品工业:主要用于植物油的 脱色、净化,葡萄酒和果汁的 澄清,啤酒的稳定化处理、糖化处理、糖汁净化等。
化学工业:主要用作催化剂、杀虫剂、农药和杀菌剂的载体,橡胶和塑料的填料,各种干燥剂、洗涤剂、过滤剂、牙膏、涂料、油漆、肥皂等的添加剂。
环境保护:主要用于污水、废水处理的吸附剂。
农业方面:主要利用膨润土改良土壤,作为肥料的添加剂,提高肥料的施肥效果;用作动物饲料的添加剂,提高饲料的利用率,并可作为动物圈垫土。除去臭味。
建筑工业:主要利用膨润土作为泥浆槽的悬浮液、土的稳定液以及防渗剂。
轻工业:膨润土用作复写纸的染色剂,印染工业的填充剂、漂白剂、抗静电剂、陶瓷原料的增塑剂,医药和 化妆品的吸附剂、粘结剂以及化妆品底料。精制之后医疗口可用于生产蒙脱石散,用于食道、胃、十二指肠疾病引起的相关疼痛症状的辅助治疗成人及儿童急、慢性腹泻。
机械工业:制造的有机膨润土可以作为高温润滑剂。
根据旧时空的资料,各行业对膨润土产品的消费比例:铁矿球团占 23%,钻井泥浆占 22%,铸造占 17%,其他 38%。
有鉴于此,重大专项处特意组织了相关部门进行系统规划,以便尽可能地发挥这座矿的价值,化工、冶金、石油、农业、建筑、轻工、食品、医疗各部门的利益都得到了照顾。
正如张枭后来在回忆录中所言:
“技术口元老从未在哪一件事情上意见如此高度一致,如果有,那一定是在海瑞墓的对面挖矿。”
挖出来的沸石是不能直接用在制药工业上的,需要经过选矿、精制、改进、成型等一系列步骤加工,天然沸石本来具有较大的离子交换能力,为了获得更突出的性能,精制后的沸石将进行适当的化学处理。
例如,钠型沸石用过量钠盐溶液处理,如氯化钠、硫酸钠、硝酸钠等,使钠离子交换率至少在 75%以上,成型后在 90-110℃ 干燥,最后在 350-600℃ 加热活化制成。钠型沸石将大大提高其对气体的吸附容量,甚至比合成的 5A 分子筛的吸附量还大。
H 型沸石用天然丝光沸石用稀无机酸(盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸等)处理,使氢离子交换率至少在 20%以上。成型后在 90-110℃ 干燥,最后在 350-600℃ 加热活化制成。H 型沸石具有很高的吸附速度和阳离子交换容量。