桂中高鐵三水鋁礦礦床特征及開發(fā)利用研究

洪 光

（中化地質礦山總局化工地質調查總院，北京 100013）

桂中高鐵三水鋁土礦是迄今為止在中國發(fā)現(xiàn)的唯一超大型鐵鋁共生三水鋁礦，已探明的資源量為2.63億噸[1]。鐵鋁綜合冶煉工藝復雜且成本高昂，導致其探索和發(fā)展一直停滯不前。近年來，隨著中國經濟的持續(xù)快速發(fā)展，鐵，鋁等大型礦產的外部依存度越來越高，鐵精礦和氧化鋁的市場價格不斷上漲。故而，充分開發(fā)與利用中國現(xiàn)有的鐵鋁資源迫在眉睫。早前，桂中高鐵三水鋁土礦已被列入廣西“十二五”礦產資源規(guī)劃的重點勘探開發(fā)目標。因此，系統(tǒng)研究與總結該礦床的成礦特征及開發(fā)利用價值，對廣西鋁土礦的勘探開發(fā)和未來資源發(fā)展布局具有重要意義。

1 礦床地質條件

1.1 底層

桂中地區(qū)的地層比較發(fā)達。從早古生代到第四紀地層，均有挖掘，其中古生代地層發(fā)育態(tài)勢最好，但奧陶紀和志留紀少見出露。該地區(qū)地層共包含9個系，其中，碳酸鹽巖是中泥盆統(tǒng)至下三疊統(tǒng)的主要礦體，其余幾系地層均以碎屑巖為主。地層露頭的分布大致如下：①以大明山背斜-鎮(zhèn)龍山峪-龍山背斜為核心，周圍的泥盆系角與寒武紀地層不成一體；②整個地區(qū)的泥盆紀、石炭紀是可見的；③二疊系和三疊系地層于來賓和上林主要暴露；④新富鎮(zhèn)東部侏羅紀地層暴露；⑤南寧盆地和貴港盆地東南側白堊系主要分布，少見于賓陽盆地；⑥第三系以貴港和橫縣為主要集聚，但出露零星；⑦第四系地層暴露范圍較廣，分布于橫縣，貴港，武宣等地，并沒有與泥盆系和石炭系地層融為一體。

1.2 構造

廣西位于華南板塊的南端。自中元古代以來，它經歷了復雜的地質演化。根據地質歷史和結構特征，先前研究者將廣西結構單元劃分如下。工作區(qū)位于桂中-桂東臺凹陷和右江再生地面的交點，該區(qū)域由在大明山-大瑤山的中央高原寒武紀地層為界，泥盆系和碳層系是由南北包圍，北部折疊帶，泥盆系及三疊系地層出露記憶。白堊系地層沉積在十萬大山斷陷盆地的南部，也記錄在貴港盆地。受三疊系和白堊系的火山活動影響，同時受靈山-藤縣深斷裂帶活動影響，其南部主要以酸性巖石為主。由于地區(qū)運動及地區(qū)海拔影響，未見侏羅系地層，主要是因為印支運動引起了環(huán)境的膨脹，并在環(huán)境中形成了皺紋和斷層構造[2]。

2 礦床特征

2.1 礦體形態(tài)

圖1 桂中鋁土礦礦層分布

三水鋁土礦主要存在于紅壤層，分布在巖溶平原的低山丘，矮山或梯田上。礦層的分布如圖1所示：圖1對馬嶺點鋁土礦層序的特征進行了充分展示。底部向頂部依次是粘土層，鋁土礦層和表土層。鋁土礦層以層狀分布，厚度約為4米，礦石直徑大小各異，最大的可以達到4米，粘土的顏色以棕紅色為主，少量礦石顆粒包含其中。頂部表面土壤和鋁土礦層在界面處起伏，表明鋁土礦已被剝蝕。

桂中鋁土礦有明顯的垂直分帶：下部是雜色粘土帶，中部是鋁土礦帶，上部是紅土帶。下部的雜色粘土帶細分為微-半風化層，高嶺石粘土層和網狀紅粘土層。

紅土層：主要是紅粘土，部分含有少量豆粕狀礦石顆粒，經常在層上覆蓋腐殖質土壤。

三水鋁土礦層：由粘土和鋁土礦組成。礦石的大小不同，而且是混亂和累積的。它主要由豆粕和包層結構組成，圓度差異較大。礦石分布不均勻，同一礦區(qū)與不同礦區(qū)之間的差異明顯。

高嶺土粘土層：主要由高嶺土粘土組成，粘土具有光滑感，少量豆狀礦石局部夾在中間。

網狀紅土層：主要由粘土組成，部分含有少量三水鋁石顆粒。粘土具有網狀形狀。

2.2 礦石結構與構造

桂中鋁土礦的礦石結構主要包括殼結構，花崗巖結構和豆粕結構。其中，豆粕是主要結構，鐵包層圍繞豆粕，粘土和三水鋁石。一些礦石樣品表面光滑，圓度好，具有包層結構，表明礦石已在一定距離內運輸；有些礦石仍然有粘土，圓度差，顆粒狀結構表明礦石沒有遠距離運輸，僅就近堆積；一些樣品含有石英顆粒，表示礦石是通過混合不同的風化產物形成的。

礦床綜合分析研究的微觀結構和樣品顯微鏡表明，不同粒徑的礦石具有一定的關系，具有相似的豆結構和包層結構，表明小礦石部分來源于大礦石的破碎。

3 開發(fā)利用評價

桂中三水鋁土礦主要化學成分為Al2O3與Fe2O3，其中Al2O3含量達到20%以上，但低于30%，F(xiàn)e2O3含量達到35%以上，但低于50%。因此，鋁及鐵的含量均低于目前的采礦指數，達不到其獨立成礦的工業(yè)指標要求。自1987年發(fā)現(xiàn)該礦以來，國內許多研究機構和高等院校都對中部三水鋁土礦進行了探索性實驗，采用磁選，重選，浮洗，反浮動，洗滌以及各種處理方法和工藝測試。中南工業(yè)大學在貴港市蒙公礦區(qū)進行了首次先鋁后鐵改造工藝試驗，常壓下試驗結果良好，溫度及堿濃度適宜下，溶解析出時間可提至13min～15min，Al2O3溶出率高達90%，溶解赤泥經煉制可形成海綿鐵，說明可以回收礦石的主要有用成分，其礦石的加工性能較好。

綜上所述，桂中地區(qū)三水型鋁土礦開發(fā)利用價值較高，單單以電解鋁和鋼鐵及其深加工產品的價值來說，其經濟價值巨大。