我國(guó)珍珠巖資源概況及開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

杜 鵬

（中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

【開(kāi)發(fā)利用】

我國(guó)珍珠巖資源概況及開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

杜 鵬

（中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102）

珍珠巖是我國(guó)寶貴的非金屬礦產(chǎn)之一，具有突出的高溫膨脹性能。集中分布于我國(guó)大興安嶺—燕山、東北北部—山東、東南沿海這三個(gè)地帶。通過(guò)研究我國(guó)珍珠巖物理特性、分布特征、資源量等，總結(jié)現(xiàn)階段我國(guó)珍珠巖的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀，以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

珍珠巖；物理性能；分布及特征；開(kāi)發(fā)利用；發(fā)展趨勢(shì)

1 前言

珍珠巖是一種火山噴發(fā)的酸性熔巖，經(jīng)急劇冷卻而成的玻璃質(zhì)巖石，因其具有珍珠裂隙結(jié)構(gòu)而得名。珍珠巖主要由酸性火山玻璃組成，95%為玻璃相，65%～75%為無(wú)定形石英。堿金屬氧化物較高，可達(dá)8%～9%，鐵著色氧化物較少。礦石中含有不等量的石英、透長(zhǎng)石斑晶、微晶，并有針狀、球狀等各種形態(tài)的雛晶及隱晶質(zhì)礦物，如角閃石、黑云母、赤鐵礦等[1]。

珍珠巖的主要物理性質(zhì)見(jiàn)表1，最突出的物理性能是膨脹性能，即一定粒度的珍珠巖在驟然高溫(一般1 000～1 300℃)條件下，其體積可迅速膨脹4～30倍。珍珠巖一般化學(xué)成分為SiO268%～74%、Al2O312%、Fe2O30.5%～3.6%、CaO 0.7%～1.0%、K2O2%～3%、Na2O 4%～5%、MgO 0.3%和H2O 2.3%～6.4%。其化學(xué)性質(zhì)屬惰性，水中pH值大致為7。

表1 主要物理性質(zhì)

2 我國(guó)珍珠巖資源概況

2.1 珍珠巖分布特征及資源量

我國(guó)珍珠巖礦床主要產(chǎn)于大陸地殼活動(dòng)頻繁的中生代，距今65～230Ma。中生代以來(lái)由于太平洋板塊、印度洋板塊和歐亞板塊的拉張、擠壓，地殼活動(dòng)頻繁，各類巖漿大量噴發(fā)，故在侏羅系、白堊系、古代—新近系、第四系內(nèi)均有珍珠巖礦床發(fā)現(xiàn)。我國(guó)目前發(fā)現(xiàn)的大都屬于巨大的噴溢熔巖流，它們沿?cái)嗔褔姵龅乇?，大致按火山巖、安山巖、玻璃質(zhì)流紋巖的順序噴出，礦體主要在玻璃質(zhì)流紋巖中。

中生代火山巖形成了北起黑龍江，南達(dá)海南島的火山巖帶。此巖帶可進(jìn)一步劃分為三個(gè)亞帶：①第一個(gè)亞帶為大興安嶺—燕山亞帶，主要珍珠巖礦床有河北的寬城、平泉、張家口，遼寧的凌源、法庫(kù)、建平，山西的靈丘，河南的信陽(yáng)，內(nèi)蒙古的多倫、太仆寺旗等；②第二個(gè)亞帶為東北北部—山東亞帶，主要珍珠巖礦床有吉林九臺(tái)、黑龍江嫩江等；③第三個(gè)亞帶為東南沿海亞帶，主要礦床有浙江寧海松脂巖礦床等。已開(kāi)發(fā)的較大的礦床有河南信陽(yáng)上天梯、河南羅山、黑龍江嫩江、遼寧建平、浙江縉云、吉林九臺(tái)、山西靈丘等處[2]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2015年底全國(guó)已探明珍珠巖礦43處，查明資源儲(chǔ)量3.9×108t左右，其中河南省資源儲(chǔ)量最大，約占全國(guó)總資源量的26%，其他省區(qū)如山西、內(nèi)蒙古儲(chǔ)量均超過(guò)千萬(wàn)噸，我國(guó)珍珠巖礦床查明資源儲(chǔ)量見(jiàn)表2。

表2 我國(guó)珍珠巖礦床資源儲(chǔ)量(萬(wàn)t)

2.2 珍珠巖礦床分類

2.2.1 依據(jù)火山作用類型分類

根據(jù)熔巖溢流時(shí)火山作用類型，珍珠巖礦床可分為三類[3]。

(1) 噴溢型珍珠巖礦床。主要呈環(huán)形、扇形或巖流平緩層狀分布在火山口外側(cè)夾在流紋巖層之中。一般礦體長(zhǎng)近百米至上千米，厚度10～40m，變化較大，礦石質(zhì)量好。典型礦床如浙江縉云老虎頭、天井珍珠巖礦床。

(2) 爆發(fā)型珍珠巖礦床。礦層分布在火山穹窿及其外圍地區(qū)，夾于熔結(jié)凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r和流紋巖中。礦層規(guī)模一般長(zhǎng)百米至數(shù)千米，寬幾十至幾百米，厚10～15m，沿一定層位斷續(xù)成帶狀分布。典型礦床如福建政和香爐山珍珠巖礦床。

(3) 侵入侵出型珍珠巖礦床。礦體分布于火山口附近，受構(gòu)造裂隙的控制，呈脈狀、巖墻狀產(chǎn)出。礦體規(guī)模不等，長(zhǎng)幾十至幾百米，寬幾十至幾百米。礦石類型主要為松脂巖，其次為珍珠巖，質(zhì)量較差。典型礦床如江蘇溧陽(yáng)珍珠巖礦。

2.2.2 依據(jù)珍珠巖用途分類

根據(jù)用途珍珠巖同樣可劃分為三類，見(jiàn)表3。

表3 根據(jù)用途珍珠巖分類

3 珍珠巖開(kāi)發(fā)利用

3.1 應(yīng)用領(lǐng)域

珍珠巖性脆、質(zhì)輕，在加熱條件下能迅速膨脹，具有隔音、隔熱、耐高溫、吸附性強(qiáng)、容量小、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐酸堿等特點(diǎn)，因此用途廣泛。目前我國(guó)膨脹珍珠巖是國(guó)內(nèi)使用最廣泛的一類輕質(zhì)保溫材料。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)膨脹珍珠巖在市場(chǎng)上的應(yīng)用比例為：建筑工程約60%、熱管道保溫約30%、裝飾材料約10%[4]。近年來(lái)珍珠巖的應(yīng)用發(fā)展較快，主要用于以下三個(gè)行業(yè)。

3.1.1 在建筑工業(yè)上的應(yīng)用

目前，膨脹珍珠巖在建筑工業(yè)上的用量最大，主要是利用它容重輕、隔音、絕熱的特點(diǎn)，大量用作混凝土和灰漿的骨料。一般珍珠巖混凝土的吸音性能比普通的混凝土強(qiáng)20倍左右。珍珠巖的容重僅為砂子的1/10～1/15，因此用膨脹珍珠巖配制的灰漿比砂漿要輕60%左右。在現(xiàn)代建筑中，每年大約有80%的膨脹珍珠巖散料生產(chǎn)300萬(wàn)m3的制品，用于各類建筑工程，提高了應(yīng)用水平[4]，同時(shí)也提高了建筑物的保溫、隔音、承重等性能，降低了鋼材消耗量和節(jié)約了建設(shè)成本。

3.1.2 在加工制造業(yè)中的應(yīng)用

珍珠巖在工業(yè)生產(chǎn)中用作助濾劑；還可作為熱工窯爐和管道的隔熱、保溫、防輻射、防水、防潮、隔蒸汽、吸音的防護(hù)材料，這種材料被廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、造船、冶金、建筑、交通和國(guó)防工業(yè)中；珍珠巖還可作為填充料，用于橡膠、油漆、搪瓷、塑料工業(yè)中；珍珠巖作為過(guò)濾劑和去污材料，用于水、飲料、有機(jī)液體的加工處理中。

3.1.3 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

珍珠巖還在農(nóng)業(yè)中用作保肥劑、土壤改良劑，調(diào)節(jié)土壤板結(jié)，防止農(nóng)作物倒伏，控制肥效和肥度，以及作為殺蟲(chóng)劑和除草劑的稀釋劑和載體[5]。

3.2 開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

我國(guó)珍珠巖礦山開(kāi)采已經(jīng)打破了過(guò)去一地壟斷的局面，除了中原地區(qū)，東北、華北、西北地區(qū)十幾個(gè)省區(qū)都陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了珍珠巖礦藏，100多個(gè)采礦點(diǎn)進(jìn)入開(kāi)采階段，形成了四大采礦基地，即河南信陽(yáng)、朝陽(yáng)赤峰基地、山西靈丘和黑龍江嫩江，形成的礦砂生產(chǎn)能力每年達(dá)60萬(wàn)t左右。國(guó)內(nèi)規(guī)模以上各類膨脹珍珠巖及制品企業(yè)(不包含砂漿企業(yè))約有300多家，根據(jù)我國(guó)礦砂總產(chǎn)量，估計(jì)全國(guó)膨脹珍珠巖年產(chǎn)量達(dá)700萬(wàn)m3左右[6]。

國(guó)內(nèi)外珍珠巖礦占主導(dǎo)地位的用途是生產(chǎn)膨脹珍珠巖及其制品，盡管珍珠巖廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，是一個(gè)方興末艾的工業(yè)，但它在某些領(lǐng)域已面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，不久的將來(lái)，許多材料將取代珍珠巖。

(1) 在代用材料方面：用作灰漿和建筑領(lǐng)域的隔熱材料，片狀蛭石是一種最有競(jìng)爭(zhēng)性的材料。輕質(zhì)骨料如：浮石、膨脹粘土、頁(yè)巖和火山灰?guī)r、火山灰渣或泡沫水泥，它們成本低、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，超過(guò)珍珠巖。

(2) 在隔熱方面：玻璃纖維、礦棉、硅藻土、石棉、纖維和塑料泡沫也是有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。由于膨脹珍珠巖質(zhì)量穩(wěn)定，顆粒強(qiáng)度高，從根本上保證了BN (AG)型珍珠巖助濾劑的產(chǎn)品質(zhì)量。膨脹珍珠巖用于過(guò)濾材料時(shí)，雖然也使用硅石砂、有機(jī)纖維和其他材料，但硅藻土是主要的代用材料。

(3) 用作填料和添加劑的還有粉狀滑石、硅石砂、粘土、硅藻土和石灰石。

(4) 在農(nóng)業(yè)上，與珍珠巖相抗衡的有蛭石、泥灰和鋸末。

(5) 珍珠巖作吸附劑、磨料和添加劑時(shí)最容易受到各種礦物制品的挑戰(zhàn)。

(6) 在冷凍工程上，不透明氣溶膠和一種由鋁和玻璃布組成的薄膜可取代珍珠巖。

4 發(fā)展趨勢(shì)

珍珠巖是一種具有優(yōu)異特性的非金屬礦產(chǎn)，具有較大的開(kāi)發(fā)價(jià)值和潛力，并且市場(chǎng)需求不斷增加。目前珍珠巖在建筑工程方面的使用占有重要地位，但隨著科技進(jìn)步和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，珍珠巖的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和應(yīng)用有了一些改變。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)用途珍珠巖的消耗比例降低，技術(shù)指標(biāo)不斷提高；另一方面，珍珠巖的許多新用途被開(kāi)發(fā)出來(lái)，其市場(chǎng)價(jià)格高出傳統(tǒng)產(chǎn)品幾倍到幾十倍。珍珠巖新用途的開(kāi)發(fā)主要表現(xiàn)為：

(1) 表面處理的膨脹珍珠巖產(chǎn)品，珍珠巖經(jīng)細(xì)粉碎和超細(xì)粉碎及表面化學(xué)改性后，成為具有一定功能的礦物填料，可用于橡膠和塑料等行業(yè)?？梢酝ㄟ^(guò)表面改性劑，使珍珠巖具有不同的功能，如使珍珠巖具有良好的憎水性；用仿釉處理后的珍珠巖具有耐熱性、防水性。

(2) 珍珠巖在溶液培養(yǎng)水果、蔬菜和鮮花方面的應(yīng)用正在擴(kuò)大，對(duì)珍珠巖來(lái)說(shuō)是個(gè)增長(zhǎng)領(lǐng)域[7]。

近年來(lái)，隨著建筑節(jié)能事業(yè)的不斷發(fā)展，利用珍珠巖的膨化特性所生產(chǎn)的膨脹珍珠巖和膨脹?；⒅橐驯粡V泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。今后，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，對(duì)珍珠巖的需求也會(huì)更大，珍珠巖的發(fā)展將以礦產(chǎn)資源綜合利用、復(fù)合改性和深加工技術(shù)作為研究重點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)珍珠巖應(yīng)用新領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)利用研究，將會(huì)使我國(guó)的珍珠巖工業(yè)躍上新的臺(tái)階。

[1]余祖球，梁愛(ài)蓮.珍珠巖的特性與應(yīng)用[J].陶瓷科學(xué)與藝術(shù)，2002 (4)：28-31.

[2]珍珠巖的介紹[EB/OL].(2012-02-15)[2016-08-06] http://www. docin.com/p-342527056.html.

[3]章少華，陶維屏.中國(guó)礦產(chǎn)地質(zhì)志——建材非金屬礦卷(普及版) [M].北京：地質(zhì)出版社，2015.

[4]李從典.我國(guó)珍珠巖行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].新型建筑材料，1999 (8)：36-38.

[5]耿東偉.膨脹珍珠巖緩沖襯墊的開(kāi)發(fā)研究[D].北京：北京印刷學(xué)院，2005.

[6]王耀.珍珠巖行業(yè)方興未艾[N].中國(guó)建材報(bào)，2013-02-25(005).

[7]管俊芳，陸琦，于吉順.珍珠巖的加工和綜合利用[J].化工礦物與加工，2003(4)：6-9.

Present Situation of Exploitation and Utilization of Perlite Resources in China

DU Peng
(Sinoma Geological Engineering Exploration Academy Co., Ltd., Beijing 100102, China)

Perlite is one of the precious non-metallic mineral resources in China, with the expansion of heat outstanding performances. Widely distributed in China's Greater Higgnan mountains - Yanshan, north of Northeast region-Shandong, southeast coast of the three sub zones. The mineral characteristics, the distribution area of perlite, the amount of resources, summarize the present status of perlite development and utilization in China, as well as the future trend of development.

perlite; physical property; distribution and characteristics; exploitation and utilization; trend of development

P619.279；TD985

A

1007-9386(2016)04-0006-03

2016-10-10