煤系共伴生礦產資源

從原始社會開始，人類就廣泛利用非金屬礦產，包括不作為金屬原料提取利用的所有有用礦物和岩石。其中，少數用來提取某一種或幾種非金屬元素，絕大多數因其單獨礦物或礦物集合體具有特殊的物理性質、化學性質和工藝性能，而被應用於國民經濟建設中。六七千年以前，人類發現並利用了金屬礦產，從此，金屬礦產逐步取代了非金屬礦產的主導地位。但隨着科學技術的進步，在一些發達國家的非金屬礦產的開發速度與產值，又已超過了金屬礦產。據統計，在1945年以前，世界金屬原料的開發速度大於非金屬礦產。但20世紀50年代以來，情況有了很大的變化。1950年，世界非金屬礦產產量比金屬礦產高出20%。到1980年，已超出50%～60%。在一些發達國家，非金屬礦產的總產值一般要比金屬礦產的產值高出一倍。近20餘年來，美國非金屬礦產的消費量平均增長率為5.6%，而金屬礦物原料的平均增長率僅為1.6%。中國非金屬礦產資源產量增長速度遠遠高於世界各國。其中，1980年的石墨產量比1949年增長178.88倍，需求量也逐年增加;預計2000年高嶺土的需求量為1949年的23.78倍。 ^[1] 

新的技術革命正在世界範圍興起，而新材料又是新技術革命的核心之一。新材料包括金屬材料、非金屬材料、半導體材料，複合材料和合成材料等，其中，除金屬材料外，後三者多少都與非金屬礦產有關。當前，最引人注目的一些新材料，包括：精細陶瓷、光導纖維、激光材料、複合材料等，則與非金屬礦產的關係更為密切。可以説，對非金屬礦產資源基礎理論和開發利用的深入研究，將會促進經濟的高漲和技術的重大變革。

中華人民共和國建立後，對含煤巖系中的礦產資源，特別是非金屬礦產資源的勘查、評價、開發與加工利用，作了大量的工作。近年來，許多煤礦、煤炭大專院校、科研機構陸續開展了對含煤巖系中非金屬礦產的資源勘查，在加工利用方面，正在探索精加工和深加工途徑。徐州礦務局利用優質高嶺巖加工成造紙塗布級和填料級材料;蒲白礦務局利用“200”矸焙燒出煅燒高嶺土，其白度可達90%以上，可用作4Å分子篩原料及其它多種深加工產品原料。 ^[2] 

含煤巖系中的共伴生礦產，特別是非金屬礦產在電子、機械、冶金、輕工、化工、紡織、建材、石油、食品、農林、環保、醫藥以及高新技術等許多工業中，有着非常廣泛的用途。除傳統用途外，隨着科學技術的發展，人們對這些礦石中的主要組成礦物的化學成分、晶體構造、物理化學性質，以及礦物應用之間的相互取代的認識日益深入，又不斷開拓出許多新的用途。如高嶺巖的傳統用途是做耐火材料和陶瓷原料，隨着檢測技術的提高，發現高嶺巖主要由片狀高嶺石組成。超細磨粉設備、高梯度強磁選機的問世，以及剝片、漂白等技術的發展，可使高嶺巖加工成質量極佳的高嶺土，極大地縮小了“硬巖”與“軟巖”的差別，拓寬大了其工業應用領域。

隨着工業的發展，對非金屬礦產產品的質量提出了更高的要求，從而促使非金屬礦產的精加工和深加工迅速開展起來。高嶺石在高温(1200～1500℃)和氮氣氛下，能與碳結合成SiC，能與氮結合成Si₃N₄和塞隆(sialon)。後者是一種新型高温、高強陶瓷，可代替金屬，用作核反應堆、噴氣飛機、火箭燃燒噴嘴等耐高温複合材料以及陶瓷發動機材料。膨潤土、高嶺土與有機物結合成有機粘土，使其成為功能性填料，應用於高分子材料、有機合成催化劑、高性能陶瓷材料等領域。 ^[3] 

中國含煤巖系中非金屬礦產礦種繁多，儲量豐富，分佈地區廣泛，賦存於多個地質時代。其中，高嶺土(巖)、耐火粘土、硫鐵礦多形成大型或特大型礦牀;膨潤土、硅藻土、石墨在煤系中也可形成大、中型，甚至特大型礦牀。中國高嶺土儲量佔世界高嶺土總儲量的59.23%;含煤巖系中的鋁土礦(高鋁粘土)，其探明儲量佔世界鋁土礦總儲量的7.08%。中國膨潤土儲量居世界首位，且鈉基膨潤土佔很大比例，其中48.29%賦存在含煤巖系中。中國硅藻土的儲量亦居世界之首，其中70.95%賦存在含煤巖系中。中國隱晶質石墨的儲量佔世界總儲量的40.86%，亦居世界首位。

含煤巖系中的高嶺土(巖)有相當部分質量優良。華北地區由大同往西經內蒙古、陝北直達寧夏石嘴山，廣大範圍內石炭二疊紀煤系的太原組和山西組煤層夾矸及頂、底板類型的高嶺土(巖)，有的礦層或塊段礦石質量極好，其代表是大同黑砂石、蒲白“200”矸。江蘇徐州，安徽淮北、山東明水、淄博等地下石盒子組中所產“焦寶石”型高嶺巖，所含高嶺石均在90%以上。鋁土礦在華北主要賦存於本溪組下部G層鋁土和下石盒子組底部B層鋁土中，前者礦物成分以硬水鋁石為主，含量可達40%～90%，次要礦物成分為高嶺石，含量多在50%以下，後者Al₂O₃含量>40%，甚至可達56%。這些高鋁粘土礦牀中，均含有低硅、低硫、低鐵、高鋁的優質礦石。含煤巖系中膨潤土儲量大，特別是鈉基膨潤土儲量大，質量好。吉林省劉房子煤礦產出的鈉基膨潤土，其蒙脱石含量高達70%～90%，甚至超過了世界著名的美國懷俄明州產的鈉基膨潤土。含煤巖系中的硅藻土，主要產於第三紀和第四紀煤系中，多與褐煤共生，礦牀儲量大，但夾矸多，純淨的優質硅藻土較少。含煤巖系中隱晶質石墨品質優良，含碳量高，中國是世界石墨出口大國。最大的湖南郴州魯塘石墨礦產出的礦石含碳量在80%～85%以上，廣東佛崗縣洞溪石墨礦品位為81.7%，吉林盤石礦礦石品位為66.3%

開展煤成烴研究是當前一項重要科研任務。煤成烴是指含煤巖系中有機質(煤層和源巖中有機質)在煤化過程形成的碳氫化合物。其中氣態的稱為煤成氣，液態的稱煤成油。中國自“六五”攻關以來，對煤成烴研究有重大突破，確定鄂爾多斯大氣田的氣源之一即為煤成氣;吐魯番—哈密大油氣田最近亦確定為煤成型。 ^[4]