河南嵩縣磨溝巖體礦石特征研究和潛在工業(yè)價值分析

吳云雷，盧守卿

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450001）

嵩縣磨溝巖體位于嵩縣縣城城南約4.00km，行政區(qū)劃隸屬河南省嵩縣紙房鄉(xiāng)。作為中國西起陜西寶雞東至河南嵩縣的印支期堿性巖帶的一部分，該巖體出露面積約14km2，具有豐富的資源儲量，富礦達億噸級，礦石K2O平均品位達10.18%，實為我國未來最具有發(fā)展?jié)摿Φ姆撬苄遭浀V資源產(chǎn)業(yè)化基地之一。筆者結(jié)合該區(qū)系統(tǒng)的詳查工作經(jīng)驗，主要對其礦石特征進行一定的歸納總結(jié)，并結(jié)合目前已完成的選礦試驗，對其潛在工業(yè)價值進行評述。

1 地質(zhì)概況

巖體產(chǎn)于元古界熊耳群大莊—中胡傾伏背斜北翼。圍巖為焦園組（Chj）流紋斑巖。巖體與圍巖呈明顯的侵入不整合接觸關(guān)系。接觸面產(chǎn)狀外傾，形態(tài)不規(guī)則，呈港灣狀、鋸齒狀，傾角普遍較陡，傾角一般在70°左右[1]。

（1）中心帶。中心相為巖體之主體，基本巖性為中粒霓霞（輝）石正長巖。巖石呈灰紫色，中粒結(jié)構(gòu)，粒度均勻，塊狀構(gòu)造。礦物組成為：微斜長石（包括微斜條紋長石）75%～80%，具格子狀雙晶和卡氏雙晶，普遍具有鈉長石交代現(xiàn)象及泥巖化現(xiàn)象，經(jīng)鈉長石交代后微斜長石往往具環(huán)帶構(gòu)造。

次要礦物為石英、黑云母、角閃石、白云石等，含量5%左右。副礦物為榍石、白鈦石、磷灰石、金紅石等。巖體中心帶核部出露少量似斑狀正長巖。

（2）邊緣混染帶。主要分布于巖體西北部及東部邊緣。帶內(nèi)分布著大量的大小混雜的圍巖捕虜體，捕虜體中堿性正長巖脈穿插，并見明顯的溶蝕現(xiàn)象。因同化混染作用，在不同程度上改變了原巖特征，巖石呈現(xiàn)褐灰色、灰綠色、褐色等，形成不規(guī)則斑雜狀構(gòu)造。巖性為似斑狀霓輝石正長巖[2]。

2 礦石特征

2.1 礦石的礦物成分特征

礦區(qū)內(nèi)礦石有兩種類型：霞石正長巖和霓霞正長巖。主要礦物成分為：微斜條紋長石、霞石、霓石；次要礦物成分為：黑云母、石榴石；還有磁鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石、綠泥石、碳酸鹽等副礦物。微斜條紋長石：含量一般40%～70%，多在50%～60%之間，呈半自形板狀、粒狀結(jié)構(gòu)；粒徑1mm ～3mm為主，少數(shù)0.5mm ～1mm。霞石：含量一般15% ～40%，以25%～45%居多，呈半自形、它形粒狀結(jié)構(gòu)，切面混濁，見細(xì)鱗片狀次生礦物集合體和橫裂紋，平行消光，少數(shù)霞石被鈣霞石交代。霓石：含量10%～35%，多在15%～20%之間，呈半自形柱狀，暗綠色，橫切面似角閃石菱形，多色性明顯，常呈環(huán)帶狀，近于平行消光，有些被綠泥石、磁鐵礦或碳酸鹽取代，但晶形尚存。

微斜條紋長石和霞石是礦物中鉀元素的主要來源，兩種礦物含量較高是成礦的主要因素，礦石中K2O 含量7.42%～13.16%。

2.2 礦石的化學(xué)成分特征

（1）化學(xué)成分。選取區(qū)內(nèi)部分樣品數(shù)據(jù)詳見（表1）。從表中可以看出，其化學(xué)成分差異較小。

區(qū)內(nèi)正長巖的里特曼指數(shù)δ在8.76 ～10.42之間，因此礦石主要屬于堿性、過堿性巖石。本區(qū)巖石化學(xué)成份與中國正長巖平均值相比，以富鉀、貧鈉為特征，Na2O ＋K2O 總量要高于我國正長巖平均值；SiO2、Al2O3含量普遍低于我國巖漿巖平均值；Fe2O3、FeO 含量變化較大，一般以富Fe2O3貧FeO 為特征，F(xiàn)e2O3明顯高于其平均值，而FeO 多數(shù)低于其平均值，說明氧化度高，巖體侵位深度較淺，其它各項氧化物含量接近中國正長巖平均值。

表1 礦石的化學(xué)成分特征表

（2）有用組分。礦石中主要有用組分為K2O 和Al2O3，礦石中K2O 含量最高13.47%，最低7.01%，平均10.18%，品位變化系數(shù)為12.92%；Al2O3含量最高20.32%，最低11.56%，平均14.88%，品位變化系數(shù)為8.21%，有用組分分布均勻。

（3）伴生有益組分。根據(jù)礦石的光譜分析結(jié)果，礦石中主要有益組分含量均較低。

圖1 霓輝正長巖礦石的顯微結(jié)構(gòu)照片

（4）物相分析。產(chǎn)于磨溝的霓輝正長巖礦石呈肉紅色，致密塊狀構(gòu)造。鉀長石晶粒粗大，含量通常達80%以上，其間包裹有少量細(xì)粒鈉長石，鉀長石主要為微斜長石，呈格子雙晶和殘余格子雙晶，裂隙充填鈉長石。霓輝正長巖礦物組合為微斜長石 +條紋長石+霓輝石+綠閃石（張正偉等，2003）。

3 非水溶性鉀礦的市場前景

目前中國有2000多萬噸鉀肥的實物消費量，由于國內(nèi)現(xiàn)有的鉀肥資源匱乏、稟賦差，生產(chǎn)能力受到制約，中國鉀肥長期以來大量依賴進口。世界鉀鹽資源分布和生產(chǎn)布局極不平衡，加拿大鉀鹽儲量占世界總量的53%，而中國目前發(fā)現(xiàn)的總儲量僅為10億t，不到世界總儲量的1%。據(jù)國家有關(guān)部門統(tǒng)計，2018年中國鉀鹽表觀消費量為1747萬t，其中國產(chǎn)鉀肥917萬t，進口鉀肥為730萬t，占到國內(nèi)表觀消費量的42%。整體看，我國鉀肥供給對外依存度較高，2018年中國鉀肥自給率為52.5%；我國可溶性鉀資源非常貧乏。

我國未來的鉀肥供求趨勢可以用中國科學(xué)院的研究報告來概括，即“從長遠(yuǎn)來看，我國鉀肥消費的增長趨勢在未來幾十年將保持下去，2020 年～2025 年間鉀肥進口量會繼續(xù)保持增長，2025 年將達到1000 萬t 以上，市場金額將超過24 億美元。

4 礦石綜合利用的探索和突破

2012 年7 月，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）馬鴻文課題組和昊青薪材（北京）技術(shù)有限公司通過對全國范圍內(nèi)十幾個典型的非水溶性鉀礦進行系統(tǒng)研究，取得了綜合利用非水溶性鉀礦制取鉀鹽（碳酸鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀）的一系列創(chuàng)新性成果。

2014 年9 月洛陽氟鉀科技有限公司3 萬t/年鉀長石綜合利用項目，在半工業(yè)化生產(chǎn)試驗階段取得重大成功。公司利用本身氫氟酸生產(chǎn)優(yōu)勢，將鉀長石、硫酸和含氟的助劑，計量后加入到轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器中進行分解反應(yīng)。

5 討論與結(jié)論

通過上述研究可以看出磨溝巖體的以下幾個特點：

（1）磨溝巖體是我國重要的富鉀巖石產(chǎn)地之一，具有規(guī)模大，K2O 品位高的特點，富礦礦石資源儲量達億噸級，具有良好的資源儲量保障。

（2）磨溝巖體礦石中有用組分分布均勻，主要有用組分為K2O和Al2O3，礦石中K2O含量平均品位10.18%，整體礦床K2O含量遠(yuǎn)大于工業(yè)手冊中規(guī)定的最低工業(yè)品位7%,具有較好的品位保障。

（3）中國具有巨大的非水溶性鉀礦的市場前景，鉀肥供應(yīng)長期依然絕大部分依賴國際市場，國內(nèi)亟待非溶性鉀礦生產(chǎn)工藝取得巨大突破，填補國內(nèi)鉀肥市場的巨大缺口，具有良好的需求保障。

（4）中國地質(zhì)大學(xué)（北京）馬鴻文課題組對于磨溝體非水溶性鉀礦的系統(tǒng)研究與洛陽氟鉀科技有限公司3 萬t/年鉀長石綜合利用項目對于磨溝含鉀巖石礦體工業(yè)化利用的探索均取得了重大突破，巖體的全面工業(yè)化利用前景可期。

因此一旦磨溝巖體礦石進入工業(yè)化生產(chǎn)獲得成功，其潛在的工業(yè)經(jīng)濟價值將不可估量，必將對中國鉀肥長期匱乏的現(xiàn)狀帶來極大改觀。