非金属矿产是矿产资源中的重要类型，具有许多优越及独特的性能，在国民经济和社会发展中发挥着越来越重要的作用，已成为应用领域最广、市场需求最大、开发前景最广的重要矿产资源类型；而膨润土矿又是非金属矿中的重要矿产资源品种，具有“万用黏土”之称。2015年我国膨润土矿产品产量已达560万t，按产品产量排序在所有非金属矿产品中排在第7位，但按加工产品产值计，在非金属矿中则排在第6位。

矿产资源开发利用水平调查评估工作被中国国土资源部列为2017年工作要点之一，开展这项工作是加快推进矿业领域生态文明建设的重大举措，也是促进矿业转型发展的重要基础工作，开发利用水平评估制度的实施对相关企业加强资源节约与高效利用、提升科技创新实力将具有较好的促进作用。

1 我国矿产资源开发利用水平评估概述

在2016年12月28日由国土资源部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部、国家能源局五部委下发的“矿产资源开发利用水平调查评估制度工作方案”(国土资发【2016】195号)文中，明确将开采回采率、选矿回收率和综合利用率(以下简称“三率”)等指标作为矿产资源开发利用水平调查评估的重要指标项^[1]，我国目前也已完成全国重要矿产资源“三率”调查评价方法与程序的基础研究^{[2, 3]}，开展“三率”调查评估研究不仅能查清我国矿产资源开发利用现状，更重要的是可以利用“三率”等基础调查数据科学建立我国矿产资源开发利用水平评价体系，为国家科学制定矿业开发政策提供支撑。

2017年10月在河南郑州召开的国土资源部矿产资源开发利用水平调查评估试点动员部署及技术培训会上，培训专家也介绍了试点阶段我国重要矿产资源开发利用水平评估值(mineral explore level，简称MEL)与其“三率”及权重值之间的基本契合关系，即MEL=K*P₁+ε*P₂+R*P₃，式中各符号含义为：K-开采回采率、ε-选矿回收率、R-综合利用率，P₁、P₂、P₃分别代表开采回采率、选矿回收率和综合利用率在评估MEL计算中的权重值。在对已完成“三率”调查的33种矿产计算MEL时，建议试点阶段P₁、P₂、P₃分别取53、35、12^[4]。

膨润土是重要的非金属矿资源，因其分布广泛，应用丰富，被列入第二批评价矿种，其开发利用与试点阶段主要以单矿物利用为主的石墨、萤石等资源评价有较大差别，如何科学、合情地进行开发利用评估是亟需研究解决的问题。

2 膨润土“三率”指标权重值选取 2.1 我国膨润土矿资源与加工特点

膨润土又称膨润岩或斑脱岩，是以蒙脱石为主要成分的黏土岩，其准确命名应为蒙脱石黏土。中国膨润土矿资源丰富、分布广泛，全国26个省(区)已有膨润土矿产出。截至2016年底，我国已探明的矿区有215处，已查明储量29.66亿t^[5]，居世界第2位。我国膨润土资源主要分布在广西、新疆、内蒙古等省(区)，而目前已开发的主要膨润土矿区有辽宁的建平、黑山和葫芦岛，河北的宣化和崇礼，吉林的公主岭和九台，内蒙古的固原、乌拉特旗和赤峰，新疆的夏子街和托克逊，浙江的安吉，河南的信阳和洛阳，广西宁明、田东和宾阳，甘肃金昌等。

膨润土矿床类型分为火山岩型、火山-沉积型、沉积型、侵入岩型四种，以沉积(含火山沉积)型为最多，储量占全部储量的70%以上。膨润土矿的颜色有白色、乳酪色、淡灰色、淡黄绿色、淡红色、褐红色以及黑色、斑杂色等，具有油脂光泽、蜡状光泽或土状光泽，断口常为贝壳状或锯齿状。采出原矿有块状、微层纹状、角砾状、土状及斑杂状等，微细结构以泥质结构为主，也有变余火山碎屑、角砾凝灰及粉砂状结构等。

同蒙脱石伴生的常见其他黏土矿物有伊利石、高岭石、凹凸棒石、埃洛石、绿泥石、水铝英石以及一些间层黏土矿物，伴生的非黏土矿物有石英、长石、沸石、石膏、方解石、黄铁矿、氧化铁矿物及岩屑等，一些资源还伴生一定量的可溶盐。按蒙脱石层间可交换的阳离子类型又分为钙基、钠基、氢基、铝基蒙脱石，也俗称钙基膨润土、钠基膨润土等，其中钙基膨润土占到总储量的80%以上。多种矿物含量构成及蒙脱石微细结构的差异，使各地的膨润土物理化学性质有显著不同，也为多领域应用提供了可能。

因而膨润土产品开发的思路是结合矿物组成及物化性能进行产品的综合开发，即膨润土的开发利用是以蒙脱石单独开发利用为主，其它伴生矿物单用或同蒙脱石一起协同利用为辅的工艺路线。蒙脱石也是天然的纳米矿物，在适当的分散体系中可解离成以纳米尺度分布的层状微晶，蒙脱石结构和伴生的多样性，使膨润土具有“万用黏土”之称，已广泛用于冶金、铸造、能源开采、造纸、化工、建筑、医药、纺织、油脂加工、建材原料、基建和非开挖工程等许多领域，近期开发应用于大农业，如土壤修复、饲料添加等，大健康如化妆品、保健品等领域，在国民经济发展中有具有独特、重要的作用。

蒙脱石晶格内广泛存在的异价类质同像置换，使蒙脱石晶胞具有电负性、离子交换性。蒙脱石的电负性使蒙脱石的层间及表面能吸附离子及极性化合物，典型对水的吸附使蒙脱石晶胞通常含有三种状态的水，即表面自由水、层间吸附水和晶格水，遇水吸水后膨胀使晶格层间距增大，在高水化状态时晶轴层间距可达1.84~2.14 nm。膨润土在水环境中也呈分散或胶体状态，使之表现吸水膨胀性、分散悬浮性、增稠性、润滑性、触变性、稳定性、黏结性、可塑性等多种性能，不同类型的膨润土其胶体和流变性能差异较大。而蒙脱石的离子交换性则体现层间离子被Na⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺、Li⁺、H⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Ba²⁺等的交换，交换是可逆的。蒙脱石的电负性、离子交换性也使其对有机物具有强吸附、交换、脱色等性能，吸附及交换后的蒙脱石层间距可达2.1~6.7 nm^{[6, 7]}。

膨润土资源开发具有原矿易开采、加工工艺多样、资源综合利用率高的显著特点，而蒙脱石的选矿也有别于传统的选矿工艺，实际选矿工艺仅用在成分简单的少量高纯产品的加工领域，而且主要是湿法的重选分离工艺，大部分膨润土资源加工是结合成分组成特点的各种矿物综合开发利用工艺，单从综合利用率指标考察，目前国内部分先进加工企业已实现100%的膨润土资源综合利用，无废矿外排。

2.2 膨润土“三率”指标权重值选取

膨润土是主要矿物蒙脱石达到可利用含量的黏土或黏土岩，在DZ/T 0206—2002^[8]规定按蒙脱石质量分数≥40%的边界品位圈定膨润土储量，同时也指出对选矿性能良好、适于蒙脱石分离的低层电荷性膨润土，其蒙脱石质量分数指标可适当降低，有些膨润土矿在计算储量时，实际将蒙脱石质量分数达到30%或35%的资源也计入膨润土储量内。对这类多组分的复合矿产，单一利用主矿物显然将造成资源的浪费。

膨润土开发利用水平计算中涉及固定的有3项，分别为开采回采率、选矿回收率、综合利用率，总权重合计为100，各分项权重选取依据为：先以1 : 1 : 1折算平均权重项各为33.3，再根据征求行业专家讨论意见汇总结果，实际权重值在平均值基础上适当增、减后确定。

2.2.1 开采回采率权重值选取

我国膨润土矿床由于矿体埋藏浅、矿体倾角小，目前主要开采方式为露天开采，而且采矿剥离工作量小，露天开采回采率普遍高于90%；由于膨润土露天开采成本较低，使早年的地下开采全面萎缩，目前全国仅有2家膨润土资源因其是同煤伴生的，在开采原煤的同时将伴生的膨润土从地下开采出，其开采回采率实际控制在≥70%以上。

因此，在膨润土MEL计算涉及的“三率”项中，开采回采率较高是普遍容易实现的，难以拉开计算MEL值时的差距。考虑不同开采方式的技术难度，膨润土开采回采率权重值建议控制在25~30为宜，其中露天开采为25，地下开采为30，资源禀赋鼓励露天开采。

2.2.2 选矿回收率权重值选取

膨润土加工产品应用领域非常广，现大宗应用领域为冶金球团、铸造、石油钻采，其消耗原矿量占到全部膨润土开采资源量的约75%，这3大应用领域产品加工根据原矿品质，一般采用原矿直接钠化改性—粉磨等工艺，或采用配矿均化—钠化改性—粉磨等工艺，可生产出满足使用要求的产品，这些加工一般不涉及传统意义的选矿，加工过程仅有少量伴生的硅石进入产品，或磨矿过程中有少量的损失，剔除的硅石等可进一步做建材等原料也能得到利用，原矿利用率(即选矿回收率)实际值也容易达到近100%的较高值。

而对应用于造纸、无机凝胶、有机膨润土、药用及饲料膨润土等膨润土的高附加值产品制备，除对膨润土含蒙脱石属型有限制要求外，其加工过程涉及湿法选矿提纯，根据原料类型及产品用途，精矿产品选矿回收率一般仅控制在≥30%，但提纯精矿后的中(尾)矿一般再次配矿做球团、铸造、建材原料等生产低附加值产品，按分级利用蒙脱石的思路，其精矿及低档用途合计膨润土选矿回收率实际值也多接近100%，原矿利用率(即选矿回收率)较高。

因此，在膨润土MEL计算涉及的“三率”项中，选矿回采率高是普遍容易实现的，因此，选矿回收率权重值控制在30~35为宜，其中采用部分选矿的取30，不选的取35，膨润土资源禀赋可直接加工。

2.2.3 综合利用率权重值选取

膨润土开发利用水平MEL值中具有较高数值项的是膨润土综合利用率，对膨润土资源而言，按对所含主矿物蒙脱石外的其他组分分别进行开发利用的综合利用路线，因膨润土原矿中所含蒙脱石≥30%外的其他矿物合计约最大占到70%，对综合利用70%组分的作用显著高于30%的组分，因而其膨润土综合利用率权重值应高于采矿回采率、选矿回收率权重值，其实际权重值=100-采矿回采率权重值-选矿回收率权重值，我国目前膨润土加工企业实际综合利用率一般也≥90%。根据2.2.1、2.2.2节讨论，膨润土综合利用率权重值为35~45，不同情况综合利用率权重值取值如表 1。

2.2.4 MEL计算时的加分项

因膨润土成分与结构多样，其加工产品应用领域广，不同应用领域产品售价差别较大。为鼓励用较少的资源创造最大的经济效益，从经济效益角度对MEL计算中添加加分项具有更好的现实意义。

加分项的取值是以吨原矿在加工产品销售时扣除原矿、加工辅料、人工、厂房与设备折旧、能耗、物流等制造成本后的净盈利为依据，按目前我国膨润土企业加工水平，每吨原矿净利润达到1 000元的加分10，以此类推将膨润土开发利用水平拉开档次。“三率”指标及权重与吨原矿产生净利润加分项结合，能真实反映膨润土矿资源开发利用技术水平的高低。

2.3 膨润土矿开发利用水平计算 2.3.1 膨润土MEL值计算公式

根据2.2节讨论影响因素，膨润土矿开发利用水平MEL值计算公式为式(1)：

$ MEL = K \times {P_1} + \varepsilon \times {P_2} + R \times {P_3} + X $

(1)

式中：K——膨润土开采回采率；

P₁——膨润土开采回采率权重值，露天、地下开采分别取25、30；

Ε——膨润土选矿回收率；

P₂——膨润土选矿回收率权重值，选矿、不选的分别取30、35；

R——膨润土综合利用率；

P₃——膨润土综合利用率权重值，P₃=100-P₁-P₂；

X——经济效益加分项，为吨原矿产生的净利润(元)/100，X为无量纲数。

2.3.2 MEL计算示例

实例1：辽宁某露天开采膨润土矿，原矿用配矿控制原矿品质，配后原矿按X射线衍射及吸蓝量确定矿物组成为蒙脱石55%、石英30%、长石15%，阳离子交换总量(CEC)为0.48 mmol/g，膨润土含蒙脱石为低层电荷型，原矿采矿回采率为90%；原矿采用钠化改性直接制备铸造用膨润土产品，选矿回收率、综合利用率均达97%，吨原矿加工按制造成本净盈利为200元，其MEL=90%×25+97%×35+97%×40+2=95.25。

实例2：原矿同实例1为辽宁某露天开采膨润土矿，原矿用配矿控制原矿品质，配后原矿按X射线衍射及吸蓝量确定矿物组成为蒙脱石55%、石英30%、长石15%，阳离子交换总量(CEC)为0.48 mmol/g，膨润土含蒙脱石为低层电荷型，原矿采矿回采率为90%；原矿在辽宁本地钠化改性后运到江苏经提纯、改性制备无机凝胶和泥浆用膨润土，无机凝胶用精矿按蒙脱石计选矿回收率60%，精矿提纯尾矿经干燥、粉碎后用做泥浆用膨润土，泥浆用膨润土按蒙脱石计选矿回收率35%，选矿合计回收率为95%；综合利用率按伴生的石英、长石回收利用计算，在精矿中石英和长石合计量15%，在泥浆用膨润土中石英和长石合计回收量占到原矿中的82%，该矿合计综合利用率为97%，吨原矿加工按制造成本净盈利为1 000元，其MEL=90%×25+95%×30+97%×45+10=104.65。

由实例1、2比较，在工艺矿物学对膨润土组成鉴定基础上，对成分简单、阳离子交换值适中、可分选提纯的原矿采用实例2加工路线，其开发利用水平值高9.40。

3 结论

(1) 膨润土开发利用水平MEL值同“三率”及权重值有较重要的契合关系，计算时选矿回收率从蒙脱石角度评价，综合利用率从其它共(伴生)矿物角度评价，MEL值中综合利用率权重项高于采矿回采率和选矿回收率权重项。

(2) MEL值中加分项高低同原矿组成、主矿物类型、加工技术等密切相关，MEL值高低显著受资源类型、加工技术及产品附加值影响，而加分项是拉开膨润土开发利用水平档次的重要因素。

(3) 膨润土工艺矿物学研究结果对其资源加工技术选择和开发利用水平提升具有指导作用。