合浦地區(qū)高鐵低品級(jí)高嶺土資源特征及其開發(fā)利用

杜 杰，樂興文，黃典江

（1.廣西地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試研究中心，廣西 南寧 530023；2.廣西第三地質(zhì)隊(duì)，廣西 欽州 535000）

合浦地區(qū)高鐵低品級(jí)高嶺土資源特征及其開發(fā)利用

杜 杰1，樂興文2，黃典江2

（1.廣西地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試研究中心，廣西 南寧 530023；2.廣西第三地質(zhì)隊(duì)，廣西 欽州 535000）

廣西合浦高鐵低品級(jí)高嶺土資源儲(chǔ)量約在1億t以上。雖然成礦條件有些差異，但該地區(qū)高鐵低品級(jí)高嶺土礦石特點(diǎn)總體相近，礦物組成以石英、高嶺石為主，但Fe2O3、TiO2含量高(＞2.5%)。建議對(duì)該品級(jí)礦產(chǎn)資源進(jìn)行科學(xué)、合理的開發(fā)利用。

低品級(jí)高嶺土；資源特征；開發(fā)利用；廣西合浦

廣西合浦地區(qū)高鐵低品級(jí)高嶺土儲(chǔ)量基本與III級(jí)品高嶺土礦相當(dāng)，推測(cè)資源量可達(dá)1億t以上，雖然其他組分含量指標(biāo)均達(dá)邊界工業(yè)指標(biāo)，但由于Fe2O3和TiO2含量高(2.5%＜Fe2O3+TiO2＜4.07%)，因此大部分礦區(qū)均沒有對(duì)高鐵高嶺土進(jìn)行資源量估算，至今該類礦未進(jìn)行有規(guī)劃、系統(tǒng)的開發(fā)利用，因此潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。

1 合浦地區(qū)低品級(jí)高嶺土資源特征

1.1 地質(zhì)概況

廣西合浦地區(qū)低品級(jí)高嶺土位于那車垌風(fēng)化殘余型砂質(zhì)高嶺土礦區(qū)，該區(qū)域位于南華準(zhǔn)地臺(tái)云開臺(tái)隆的西南端、廣西欽州殘余地槽與云開臺(tái)隆和北部灣坳陷三個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元的結(jié)合部位。

區(qū)域地層以第四系和志留系為主，次為泥盆、石炭、白堊、新近—古近系。該區(qū)域內(nèi)構(gòu)造線以北東向?yàn)橹鳎┌住獢嗔沿灤┤珔^(qū)。西部、南部為新生代斷陷—拗陷盆地，北東部為云開臺(tái)隆褶斷區(qū)，線狀褶皺斷裂發(fā)育。次級(jí)構(gòu)造主要為十字路—紅花根逆斷層、那車垌糜棱巖帶等。區(qū)域巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，加里東晚期形成了那車垌復(fù)式花崗巖體，呈北東向條帶狀展布，延長(zhǎng)＞50km，寬2～5km不等，巖性以細(xì)—中粒花崗巖、細(xì)—中粒鉀長(zhǎng)花崗巖為主，是形成風(fēng)化殘余殘積型砂質(zhì)高嶺土礦床的母巖。中生代以來，局部侵入了花崗巖脈，并伴隨凝灰熔巖噴發(fā)。巖體受合浦—博白—岑溪褶斷帶及云開臺(tái)隆區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用共同影響，巖石片理化、糜棱巖化尤為發(fā)育。

由于風(fēng)化作用的不均勻性，礦石的風(fēng)化程度反映了礦石質(zhì)量的差異性，在風(fēng)化剖面中由上而下表現(xiàn)為強(qiáng)風(fēng)化帶向弱風(fēng)化帶過渡或轉(zhuǎn)變的關(guān)系。礦石的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)化帶以砂—泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，礦石結(jié)構(gòu)松散，可手捏成團(tuán)，遇水即易崩解；在弱風(fēng)化帶表現(xiàn)為不等粒的殘余花崗結(jié)構(gòu)。礦石的構(gòu)造在強(qiáng)風(fēng)化帶以砂土狀、團(tuán)塊狀為主，在弱風(fēng)化帶則以殘余塊狀為主。

1.2 資源分布

廣西合浦砂質(zhì)高嶺土礦床為那車垌鉀長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化殘余殘積形成， 整個(gè)礦床沿長(zhǎng)樂、石康、十字路、清水江等地分布。礦區(qū)總長(zhǎng)約10～20km、寬1～3km，由南向北為清水江、十字路、新屋面、那海組和全新統(tǒng)沖積層構(gòu)成，局部出現(xiàn)劣質(zhì)高嶺土及半分布區(qū)。清水江、十字路、新屋面、那車垌四大礦區(qū)，總資源儲(chǔ)量超過6億t(不包括壓覆礦)。盡管部分礦區(qū)礦石Ⅰ、Ⅱ級(jí)品高嶺土礦已得到開采利用，小部分Ⅲ級(jí)品作為配礦開采，但高鐵低級(jí)品高嶺土礦由于Fe2O3、TiO2含量高，僅新屋面礦區(qū)進(jìn)行了資源量估算(3 868萬t)，其他礦區(qū)均沒有對(duì)高鐵高嶺土進(jìn)行資源量估算，據(jù)推測(cè)遠(yuǎn)景儲(chǔ)量基本與III級(jí)品高嶺土礦相當(dāng)，資源量達(dá)1億t以上，至今未能實(shí)際開發(fā)利用，因此該品級(jí)高嶺土礦產(chǎn)資源潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。

1.3 資源特點(diǎn)

廣西合浦高嶺土礦體為花崗巖風(fēng)化型，平面上呈被覆狀、席帶狀蓋于花崗巖之上；礦體頂板呈緩波狀起伏，底板呈陡坡狀、緩坡狀起伏變化，形態(tài)變化較穩(wěn)定。礦區(qū)屬?zèng)_積盆地，礦體賦存于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，礦體厚度平均10～20m。礦體頂板(蓋層)主要由第四系中更新統(tǒng)北海組和全新統(tǒng)沖積層構(gòu)成，局部出現(xiàn)劣質(zhì)高嶺土及半風(fēng)化花崗巖。礦體底板以半風(fēng)化花崗巖為主，次為劣質(zhì)砂質(zhì)高嶺土。而高鐵低品級(jí)高嶺土一般位于礦層頂板和邊緣，少部分位于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)品、礦石之間夾層。廣西合浦地區(qū)高鐵低品級(jí)高嶺土在礦物成分、礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和各種礦物的形態(tài)及分布狀況上大體相似。主要由高嶺石、石英、絹云母、白云母及水云母、長(zhǎng)石等礦物，少量的褐鐵礦及鐵質(zhì)、電氣石、赤鐵礦、金紅石及白鈦石等組成。

為較詳細(xì)了解合浦地區(qū)高鐵低品級(jí)高嶺土的資源特點(diǎn)，從該區(qū)域幾個(gè)較典型的礦區(qū)采取了多個(gè)樣品進(jìn)行了化學(xué)成分分析，原礦平均化學(xué)成分及產(chǎn)率見表1。

表1 原礦平均化學(xué)成分及產(chǎn)率(%)

將各個(gè)采樣點(diǎn)采集的大量樣品經(jīng)過稱重，用標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行淘洗篩分獲得-0.045mm粒級(jí)樣品及產(chǎn)率(淘洗率)，然后對(duì)樣品中的主要成分及產(chǎn)率進(jìn)行測(cè)試與分析，結(jié)果見圖1、圖2、表2。

圖1 -0.045mm樣品中Al2O3含量與產(chǎn)率變化趨勢(shì)

圖2 -0.045mm粒級(jí)樣品中鐵含量與白度相關(guān)趨勢(shì)

各礦區(qū)雖然成礦原巖均為那車垌鉀長(zhǎng)花崗巖，但地形地貌條件差別較大，氣候條件有一定差異，那車垌巖體部份被韌性剪切糜棱帶切割，巖石礦物發(fā)生變形、碎裂，導(dǎo)致各礦區(qū)成礦條件有些差異，礦石的物理、化學(xué)特征也有一定的差異性，但礦石總體特點(diǎn)是相近的。從表中分析結(jié)果可看到，經(jīng)淘洗獲得的 -0.045mm粒級(jí)樣品中Al2O3含量可達(dá)到28%～32%，平均為30%，較同一區(qū)域Ⅲ級(jí)品高嶺土礦品位低，但已達(dá)到一般陶瓷土原料要求；產(chǎn)率基本大于30%，平均達(dá)40%，與同區(qū)域I、Ⅰ+Ⅱ、Ⅲ級(jí)品高嶺土產(chǎn)率接近。從圖1可看出，產(chǎn)率高低與Al2O3含量變化呈現(xiàn)出一定的正相關(guān)趨勢(shì)。這一特點(diǎn)在地質(zhì)勘查工作中也作為劃分強(qiáng)弱風(fēng)化帶界線的參考因素之一。

白度和Fe2O3、TiO2含量是該區(qū)域劃分礦石品級(jí)的主要參數(shù)，從本項(xiàng)目在幾個(gè)礦區(qū)所采的樣品成分分析可看到，F(xiàn)e2O3+TiO2含量多大于2.5%，平均2.68%，這也是合浦地區(qū)高鐵低品級(jí)高嶺土礦未開發(fā)利用和在地質(zhì)勘查過程中沒有對(duì)高鐵高嶺土資源量進(jìn)行估算的主要因素。從圖2可明顯看出，-0.045mm粒級(jí)樣品的白度平均為48%，并隨Fe2O3+TiO2含量增加而降低。因此尋找方法合理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好的除雜提純工藝是下一步研究工作的重要內(nèi)容。

表2 不同礦區(qū)-0.045mm粒級(jí)樣品性能指標(biāo)

2 礦山開采與利用現(xiàn)狀

目前《廣西壯族自治區(qū)礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃》將合浦高嶺土列為18個(gè)鼓勵(lì)勘查區(qū)之一。礦區(qū)礦石Ⅰ、Ⅱ級(jí)品高嶺土礦已得到較好的開采利用，小部分Ⅲ級(jí)品作為配礦開采。清水江礦區(qū)資源儲(chǔ)量約1.4 億t，其中嶺土駱屋礦段、溫屋礦段高嶺土資源總儲(chǔ)量超過8 000萬t，主要由合浦滬天高嶺土有限責(zé)任公司和北海新星匯礦業(yè)有限公司開發(fā)，設(shè)計(jì)開采原礦量均為200萬t/a，滬天公司已投產(chǎn)3年多，新星匯公司也生產(chǎn)近2年。合浦石康鎮(zhèn)十字路礦區(qū)資源儲(chǔ)量1.2億t，由兗礦北海高嶺土公司和合浦錦海高嶺土公司開發(fā)，設(shè)計(jì)開采原礦量分別為68萬t/a和200萬t/a，兗礦北海高嶺土公司已開采9年，合浦錦海高嶺土公司也投產(chǎn)1年多，產(chǎn)品供不應(yīng)求。新屋面、那車垌礦區(qū)資源儲(chǔ)量約為6 071萬t，由北海高嶺科技有限公司開發(fā)，產(chǎn)能規(guī)劃為70萬t/a。其中，一期設(shè)計(jì)產(chǎn)能規(guī)模為30萬t/a，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為：干粉10萬t、膏狀土20萬t，并已于去年投產(chǎn)。而以上企業(yè)在礦區(qū)進(jìn)行開采利用時(shí)，基本也都圍繞Ⅰ、Ⅱ級(jí)品高嶺土礦，大部分高鐵低品級(jí)高嶺土作為表土剝離，僅在少部分開采的礦段將位于礦石夾層中的高鐵低品級(jí)高嶺土與Ⅰ、Ⅱ級(jí)品、小部分Ⅲ級(jí)品高嶺土礦混合開采，至于一些零星的個(gè)體開采，則普遍是采富棄貧、采易棄難、采主棄副， 開采時(shí)僅靠一臺(tái)挖掘機(jī)作業(yè)， 一畝地一個(gè)坑，甚至農(nóng)田中也深挖洞，最深礦層采挖僅3m左右，3m以下的就回土復(fù)填了，不但礦床遭到嚴(yán)重破壞，植被也受到嚴(yán)重?fù)p害，必將對(duì)今后規(guī)模開發(fā)留下嚴(yán)重的后遺癥，應(yīng)當(dāng)引起當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的高度重視。

總體看，高鐵低品級(jí)高嶺土的開發(fā)利用較為緩慢，目前缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，且在地質(zhì)勘查過程中，基本沒有對(duì)高鐵高嶺土進(jìn)行資源量估算，在一定程度上減少了該區(qū)域真實(shí)高嶺土儲(chǔ)量的估算，也從側(cè)面導(dǎo)致礦產(chǎn)資源利用程度低。另外，由于未進(jìn)行深入試驗(yàn)研究，高鐵低品級(jí)高嶺土在整體礦區(qū)開采過程中也未進(jìn)行系統(tǒng)化的劃分，一方面易造成浪費(fèi)，另一方面會(huì)影響下一步的生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和成本控制，這也是現(xiàn)階段較重要的工作內(nèi)容。

3 結(jié)語

(1) 廣西合浦高鐵低品級(jí)高嶺土在已進(jìn)行勘查的十字路、清水江、那車垌礦區(qū)都有分布，除新屋面礦區(qū)對(duì)高鐵高嶺土資源量進(jìn)行初步估算外(3 868萬t)，其他礦區(qū)均沒有對(duì)高鐵高嶺土進(jìn)行資源量估算，據(jù)推測(cè)遠(yuǎn)景儲(chǔ)量可達(dá)1億t以上。

(2) 對(duì)從合浦地區(qū)采取的大量高鐵低品級(jí)高嶺土樣品進(jìn)行的礦物組成和主要化學(xué)成分分析可以看到，合浦地區(qū)高鐵低品級(jí)高嶺土在礦物成分、礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和各種礦物的形態(tài)及分布狀況上大體相似，主要由高嶺石、石英、絹云母、白云母及水云母、長(zhǎng)石等礦物組成。-0.045mm粒級(jí)樣品的白度隨Fe2O3+TiO2含量增加而降低；Al2O3含量可達(dá)到28%～32%，平均為30%，較同一區(qū)域III級(jí)品高嶺土礦品位低，但已達(dá)到一般陶瓷土原料要求；產(chǎn)率基本大于30%，平均達(dá)40%，與同區(qū)域Ⅰ、Ⅰ+Ⅱ、Ⅲ級(jí)品高嶺土產(chǎn)率接近；白度平均為48%。

(3) 目前高鐵低品級(jí)高嶺土開發(fā)尚未有效展開，在已開采的各個(gè)礦區(qū)中未進(jìn)行系統(tǒng)化的劃分和充分利用，不但造成資源的浪費(fèi)，而且影響后續(xù)深加工過程中礦石品位的穩(wěn)定和生產(chǎn)成本控制。

(4) 隨著勘查和深加工技術(shù)的發(fā)展，建議在原有高嶺土分級(jí)基礎(chǔ)上增加一個(gè)Ⅳ品級(jí)：即主要指標(biāo)定為Al2O3≥16%，2.5%＜ Fe2O3+TiO2＜4.0%，以利于今后地質(zhì)勘查和開發(fā)利用工作的開展，合理利用資源，避免資源浪費(fèi)。

[1]羅在明，韋靈敦.廣西優(yōu)質(zhì)高嶺土的開發(fā)與展望[J].廣西地質(zhì)，2002，15(1)：11-14.

[2]姚紹德.高嶺土深加工技術(shù)的進(jìn)展[J].金屬礦山，1996(1)：25-30.

[3]王錦榮，周漢文，曾偉能，等.合浦高嶺土礦物特征對(duì)白度的影響[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2010(3)：24-30.

[4]盧黨軍.我國(guó)砂質(zhì)高嶺土資源特點(diǎn)與開發(fā)利用現(xiàn)狀[J].非金屬礦，2009，32(3)：52-54.

Characteristics of High-iron and Low-grade Kaoline Resources in Hepu and Its Exploitation and Utilization

DU Jie1, YUE Xing-wen2, HUANG Dian-jiang2
(1.Guangxi Geological Minerals Products Test Research Centre, Nanning 530023, China;2.Guangxi Third Geological Team, Qinzhou 535000, China)

The resources of high-iron and low-grade kaoline in hepu estimated at 100 million tons. Although some differences in ore-forming conditions, but the region's high-iron and low-grade kaoline is characterized by similar, Its mineral composition is mainly quartz, kaolinite. In the ore Fe2O3, TiO2content is high, Fe2O3+TiO2>2.5%. Recommended some ways, this grade of mineral resources in a scientific and rational exploitation and utilization.

high-iron and low-grade kaoline; resource characteristics; exploitation and utilization; Hepu Guangxi

P619.232；TD985

A

1007-9386(2011)06-0016-04

廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(桂科自0991062)。

2011-08-19