信陽(yáng)地區(qū)流紋巖特征及其應(yīng)用分析*

韓復(fù)興

(信陽(yáng)科美新型材料有限公司 河南 信陽(yáng) 464194)

信陽(yáng)地區(qū)流紋巖特征及其應(yīng)用分析*

韓復(fù)興

(信陽(yáng)科美新型材料有限公司 河南 信陽(yáng) 464194)

在分析信陽(yáng)珍珠巖產(chǎn)業(yè)“四廢”之廢石和廢礦坑生態(tài)環(huán)境危害的基礎(chǔ)上，分析流紋巖質(zhì)“廢石”的礦物特征、應(yīng)用狀態(tài)和前景，對(duì)資源再生策略也給出了合理化建議。

珍珠巖產(chǎn)業(yè) 廢石 廢礦坑 流紋巖 資源再生 協(xié)同發(fā)展

前言

1973年，信陽(yáng)首次發(fā)現(xiàn)了白堊紀(jì)火山巖筒，至1977年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多達(dá)數(shù)十個(gè)火山巖筒的火山巖筒群。其中4號(hào)火山巖筒中火山巖及巖性復(fù)雜，蝕變強(qiáng)烈。其初步鑒定為流紋巖及流紋質(zhì)火山碎屑巖，信陽(yáng)火山巖筒群的發(fā)現(xiàn)為信陽(yáng)珍珠礦的尋找提供了方向[1]。1984年2月，《人民日?qǐng)?bào)》報(bào)道了亞洲最大珍珠巖礦河南信陽(yáng)縣被發(fā)現(xiàn)的喜訊，河南地質(zhì)工作者汪熹堂詳細(xì)分析了信陽(yáng)上天梯珍珠巖礦的儲(chǔ)量、性能、質(zhì)量和市場(chǎng)價(jià)值[2]。

信陽(yáng)上天梯珍珠巖礦體均產(chǎn)于楊家灣段上部的酸性熔巖帶內(nèi)，與流紋巖、膨潤(rùn)土、沸石礦緊密共生，構(gòu)成了多元復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造[3]。信陽(yáng)上天梯珍珠巖礦由于儲(chǔ)量大，品質(zhì)優(yōu)良，加工容易，開(kāi)采早，目前已經(jīng)成為我國(guó)珍珠巖原料和制品的主要產(chǎn)地，年產(chǎn)珍珠巖礦砂30萬(wàn)t，約占我國(guó)總產(chǎn)量(60萬(wàn)t)的一半。經(jīng)過(guò)40年的開(kāi)采加工，信陽(yáng)上天梯珍珠巖“四廢”(即廢礦坑、廢礦石、珍珠巖微粉、膨脹珍珠巖微粉)污染問(wèn)題特別突出，尤其是前面兩個(gè)不僅占用耕地，毀壞林地，而且堵塞河道，造成次生災(zāi)害。李培啟曾在2006年做過(guò)調(diào)查，當(dāng)時(shí)已經(jīng)有廢礦坑和尾礦庫(kù)20個(gè)，廢礦坑和尾礦庫(kù)已經(jīng)占用土地42.2萬(wàn)m2，廢土占用土地已達(dá)26萬(wàn)m2，時(shí)年排放廢石20多萬(wàn)t，累計(jì)存量約為420萬(wàn)t，資源利用率不足60%[4]。

由于珍珠巖的其他伴生礦，譬如膨潤(rùn)土、沸石以及凝灰?guī)r都有工業(yè)價(jià)值，唯獨(dú)最大伴生礦流紋巖淪落為廢石和廢礦坑，盡管流紋巖仍可以經(jīng)過(guò)破碎，用于建筑、道路等工程施工混凝土的硬質(zhì)骨料。但是由于信陽(yáng)浉河流域河沙豐富，流紋巖資源再生利用遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上每年近20萬(wàn)t的排放量，如果不積極開(kāi)發(fā)利用和資源再生，試想再過(guò)40年，信陽(yáng)上天梯地區(qū)將沒(méi)有一平方米土地可以利用，將全部被廢礦坑和廢礦石覆蓋。因此信陽(yáng)上天流紋巖的資源再生和深度開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)顯得尤為迫不及待。

1 流紋巖的特征

按照火成巖總分類，酸性火山巖(酸性巖+噴出的熔巖)統(tǒng)稱為流紋巖，流紋巖按照結(jié)構(gòu)又可分為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)、基質(zhì)為玻璃質(zhì)的斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)為隱晶質(zhì)的斑狀結(jié)構(gòu)[5]；玻璃質(zhì)流紋巖又可分為珍珠巖、松脂巖、黑曜巖、浮石等。流紋巖作為珍珠巖母巖，由于火山巖地質(zhì)構(gòu)造的多元復(fù)雜性，有工業(yè)價(jià)值的珍珠巖相對(duì)于流紋巖來(lái)說(shuō)，其產(chǎn)量和分布都極為稀少，開(kāi)采珍珠巖必然產(chǎn)生大量的流紋巖廢石和流紋巖廢礦坑。

從火成巖總分類可以看出，珍珠巖母巖——流紋巖與鉀長(zhǎng)石母巖——花崗巖同屬于酸性火成巖，唯獨(dú)不同的是產(chǎn)出狀態(tài)不同，即花崗巖是侵入體，流紋巖是噴出體。作為酸性火成巖，流紋巖與花崗巖有共性，也有本質(zhì)的不同，譬如由于巖漿經(jīng)過(guò)地幔高溫高壓運(yùn)動(dòng)，鉀長(zhǎng)石會(huì)變成透鉀長(zhǎng)石、石英會(huì)變成玻璃質(zhì)石英，高溫巖漿中有粘稠的液相、析晶的固相以及由于產(chǎn)出狀態(tài)不同，會(huì)包含有氣相，這些物質(zhì)的存在會(huì)促使流紋巖形成特別性能。

信陽(yáng)流紋巖呈灰白色、灰色、肉紅色、紫紅色等，以流紋構(gòu)造為特征，也見(jiàn)塊狀構(gòu)造、杏仁狀構(gòu)造和石泡構(gòu)造，產(chǎn)地主要為上天梯、雙橋、花山、青龍寨等地，其中以上天梯質(zhì)量最佳。信陽(yáng)上天梯流紋巖為無(wú)斑隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，花山和青龍寨流紋巖則有少斑斑狀結(jié)構(gòu)，隱晶為隱晶質(zhì)石英，斑晶為高溫蝕變石英，透長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石等。上天梯流紋巖呈灰色、灰白色，硬度高，沒(méi)有珍珠巖的弧形裂，打餅1 180 ℃試燒，瓷化程度類似于鉀長(zhǎng)石，燒后白度達(dá)55°，收縮率和燒失率均遠(yuǎn)低于珍珠巖。上天梯、花山和青龍寨流紋巖的化學(xué)組成見(jiàn)表1。上天梯流紋巖礦及打餅試燒樣品見(jiàn)圖1和圖2。

表1 信陽(yáng)上天梯及周邊地區(qū)流紋巖化學(xué)組成(%)

圖1 上天梯流紋巖原礦

圖2 上天梯流紋巖打餅燒樣

2 流紋巖的應(yīng)用

2.1 流紋巖應(yīng)用現(xiàn)狀

流紋巖應(yīng)用現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，盡管唐炎森已經(jīng)于1965年提出熱蝕變流紋巖是一種優(yōu)質(zhì)的陶瓷原料，但是從性能看，資料所顯示的蝕變流紋巖可能是一種脫玻、葉臘石化或者高嶺土化的流紋巖，嚴(yán)格來(lái)講與本文所講的流紋巖完全不同。王岫巖于1988年首次提出流紋巖是一種較為理想的生產(chǎn)陶瓷錦磚原料，他經(jīng)過(guò)一年多的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，流紋巖不僅具有長(zhǎng)石、石英等脊性原料性質(zhì)，也具有一定的塑性。張煥志等于1991年首次提出用低鋯流紋巖作為乳濁釉的乳濁劑并獲得了成功。孫向東也在1995年將流紋巖列為陶瓷原料，并分析了流紋巖的地質(zhì)特征。盡管如此，流紋巖作為陶瓷原料在陶瓷工業(yè)的應(yīng)用卻極為少見(jiàn)，可能與這種原料產(chǎn)地的特殊性有關(guān)。

信陽(yáng)本地針對(duì)流紋巖的應(yīng)用也僅限于混凝土骨料，水利和建筑砌筑石材，這些現(xiàn)狀應(yīng)該具有代表性。

2.2 流紋巖潛在應(yīng)用價(jià)值分析

信陽(yáng)流紋巖是以珍珠巖開(kāi)采過(guò)程產(chǎn)生的隱晶質(zhì)、斑狀玻璃質(zhì)和斑狀隱晶質(zhì)流紋巖廢石、廢礦坑為特點(diǎn)，流紋巖與鉀長(zhǎng)石或瓷石相比，石英和長(zhǎng)石以高溫晶型存在，礦物的膨脹系數(shù)低，礦物含有微小毛孔和裂痕，易于破碎，礦石含有一定的氣體和水分。流紋巖的酸性特征，還會(huì)富集與酸性有關(guān)的礦產(chǎn)，譬如有色金屬礦產(chǎn)、貴金屬礦產(chǎn)、稀有金屬礦產(chǎn)、稀土金屬礦產(chǎn)以及放射性元素等，這些特殊礦物賦予了流紋巖的特殊用途。

總體來(lái)講，流紋巖可以應(yīng)用于陶瓷行業(yè)的坯體和釉料，也可以應(yīng)用于玻璃行業(yè)，尤其是高鋁玻璃和微晶玻璃的生產(chǎn)，在新興建材領(lǐng)域的保溫建材——泡沫玻璃、發(fā)泡陶瓷、輕質(zhì)陶粒、玻璃巖棉等行業(yè)也有很廣闊的應(yīng)用前景。富有特種礦產(chǎn)的流紋巖還可以用來(lái)開(kāi)發(fā)特種玻璃、特種釉料等，具有很好的潛在應(yīng)用價(jià)值和開(kāi)發(fā)前景。

2.3 資源再生策略分析

信陽(yáng)上天梯非金屬礦管理區(qū)以珍珠巖礦的開(kāi)采、加工和珍珠巖制品的生產(chǎn)為主，100余家企業(yè)中，一半以上以珍珠巖開(kāi)采加工為主，珍珠巖深加工和珍珠巖制品生產(chǎn)企業(yè)也僅僅只有20%，資源再生企業(yè)不足5%，也僅僅利用珍珠巖深加工過(guò)程產(chǎn)生珍珠巖微粉、?；⒅槲⒎?，流紋巖資源再生僅僅體現(xiàn)在建筑石料廠。這些情況不利于廢石和廢礦坑的資源再生。

建議河南省信陽(yáng)市和上天梯管理區(qū)，應(yīng)該制定符合本地實(shí)際情況招商引資指南和招商引資政策，在政策上、科技項(xiàng)目立項(xiàng)上、土地資源、稅收政策、財(cái)政資金方面向資源再生企業(yè)傾斜，在“十三五”和“十四五”期間加大對(duì)流紋巖研究開(kāi)發(fā)及新技術(shù)成果推廣應(yīng)用方面的支持，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)區(qū)企業(yè)結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的科技含量和綠色產(chǎn)品數(shù)量。

3 結(jié)論

信陽(yáng)珍珠巖工業(yè)廢礦坑和廢礦石主要為流紋巖，由于歷史原因，廢礦坑和廢礦石不僅危害農(nóng)林業(yè)、占用耕地、河道，而且影響信陽(yáng)珍珠巖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。筆者針對(duì)流紋巖的地質(zhì)特征、應(yīng)用特點(diǎn)，提出以下3點(diǎn)建議：

1)信陽(yáng)流紋巖原礦儲(chǔ)量豐富，質(zhì)量穩(wěn)定，是不可多見(jiàn)的優(yōu)質(zhì)陶瓷玻璃原料；

2)信陽(yáng)流紋巖石英和長(zhǎng)石以高溫晶型存在，礦物的膨脹系數(shù)低，礦物含有微小毛孔和裂痕，易于破碎，也具有一定塑性，相對(duì)于長(zhǎng)石類劑性原料是不可多得的優(yōu)點(diǎn)；

3)地方政府應(yīng)該從政策、科技方面加強(qiáng)加大對(duì)珍珠巖工業(yè)廢礦、廢石資源綜合利用的支持，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 鐘華邦.河南信陽(yáng)火山巖筒群的發(fā)現(xiàn).地質(zhì)評(píng)論,1979(1)：12～14

2 汪熹堂.從珍珠巖的經(jīng)濟(jì)效益看進(jìn)一步加強(qiáng)非金屬礦產(chǎn)地質(zhì)工作的緊迫性.河南地質(zhì)，1984(2)：18～20

3 鄧峰等.信陽(yáng)上天梯一帶珍珠巖礦地質(zhì)特征.中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2013(4)：5～7

4 李培啟.關(guān)注“亞洲第一礦”的生態(tài)安全.環(huán)境保護(hù),2006(7)：14～16

5 李昌年.簡(jiǎn)明巖石學(xué).武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,2010

6 唐炎森.蝕變流紋巖——一種新的陶瓷原料.地質(zhì)評(píng)論,1965(3)：21～22

7 王岫巖.流紋巖陶瓷錦磚的研究.陶瓷研究,1988(5)：15～17

8 張煥志,趙萬(wàn)智.用低鋯流紋巖研制乳濁釉.建材地質(zhì),1991(4)：23～25

9 孫向東.黑龍江省部分陶瓷原料礦產(chǎn)地質(zhì)特征及開(kāi)發(fā)利用.建材地質(zhì),1995(1)：18～20

韓復(fù)興(1972-)，本科，工程師；主要從事建筑陶瓷、微晶玻璃、保溫建材和固體廢棄物資源化研究和生產(chǎn)管理工作。

TU55+1

A

1002-2872(2016)04-0039-03