四川峨邊縣玄武巖礦綜合開發(fā)利用探討

張航飛，韓曉影，竹合林，鐘強生，梁成”)四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局二零七地質(zhì)隊，四川樂山， 64000； 2) 張金元勞模創(chuàng)新工作室，四川樂山， 64000； . 華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山， 0620

大量研究證明，玄武巖附加價值極高，只進行簡單的破碎用作路基的墊石或混凝土骨料，則會造成礦產(chǎn)資源價值大打折扣，因此需尋求更科學(xué)的礦產(chǎn)資源綜合利用方案(張凱軍等，2021)。采取野外露頭調(diào)查、鉆探工程及采樣測試分析等手段，在四川峨邊地區(qū)發(fā)現(xiàn)了峨眉山玄武巖組(P2e)上部的致密塊狀玄武巖符合拉絲玄武巖原料要求，其礦石組構(gòu)、化學(xué)成分范圍和酸度系數(shù)及黏度系數(shù)等評價指標(biāo)符合部分企業(yè)纖維用玄武巖的工業(yè)指標(biāo)要求。

玄武巖連續(xù)纖維已在纖維增強復(fù)合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過濾織物以及防護領(lǐng)域等多個方面得到了廣泛的應(yīng)用(王躍忠，2019)。目前作為支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的纖維用玄武巖原礦，有針對性的相關(guān)研究工作開展較少，礦源保障與產(chǎn)業(yè)發(fā)展形成矛盾。區(qū)內(nèi)玄武巖廣泛分布，基本限于建筑用低端產(chǎn)品，開發(fā)利用程度較低。區(qū)內(nèi)尚未開展纖維用玄武巖的評價工作，本文研究成果有利于拓展區(qū)內(nèi)玄武巖礦石的開發(fā)價值。

1 研究方法

采取野外露頭調(diào)查、鉆探工程及采樣測試分析等手段，從玄武巖礦石特征、巖石化學(xué)成分、拉絲性能評價參數(shù)等開展研究工作，發(fā)現(xiàn)了區(qū)內(nèi)峨眉山玄武巖組(P2e)上部的致密塊狀玄武巖符合拉絲玄武巖原料各項指標(biāo)要求。

2 研究結(jié)果

研究區(qū)玄武巖礦體賦存于上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P2e)上部，呈層狀產(chǎn)出，主要為一套以似熔巖為主的陸相噴發(fā)的玄武巖，屬陸相裂谷裂隙噴溢的產(chǎn)物，巖性主要為深灰色致密塊狀玄武巖為主，次為灰綠色杏仁狀玄武巖、褐黑色?；鋷r等(圖1)。

圖1 研究區(qū)各類玄武巖礦石的巖芯(a)—(c)及顯微鏡照片(d)—(f): (a)、 (d) 致密塊狀玄武巖,間隱間里結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；(b)、 (e) 杏仁狀玄武巖，間隱間粒結(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造；(c)、 (f) 玻基玄武巖，?；郀罱Y(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造

致密塊狀玄武巖呈間隱間粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。露頭及鉆孔揭露致密塊狀玄武巖顏色為灰色、灰綠色，風(fēng)化后呈黃色、黃褐色碎塊，新鮮巖石質(zhì)地堅硬。巖石主要由斜長石(50%～55%)、普通輝石(5%～25%)、隱晶質(zhì)(20%～45%)組成；杏仁狀玄武巖多為間隱間粒結(jié)構(gòu)，杏仁構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長石(35%～55%)、杏仁(10%～35%)、隱晶質(zhì)(20%～35%)、普通輝石(0%～25%)組成。杏仁形態(tài)不規(guī)則狀，粒徑0.5～10 mm，由石英、綠泥石、方解石等礦物充填；?；鋷r呈?；郀罱Y(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。巖石主要由斜長石斑晶(2%～7%)、基質(zhì)火山玻璃(58%～63%)、杏仁(30%～40%)組成。基質(zhì)由火山玻璃組成，呈褐黑色，均質(zhì)體。杏仁呈不規(guī)則狀—圓狀，粒徑0.1～2.5 mm，由石英、綠泥石充填。

根據(jù)分析測試結(jié)果，區(qū)內(nèi)礦石 SiO2：46.86%～52.10%，平均50.22%，Al2O3：12.69%～14.43%，平均13.3%，F(xiàn)e2O3：4.66%～8.08%，6.28%，F(xiàn)eO：6.84%～10.02%，平均8.2%；CaO含量為3.16%～7.87%，平均5.23%； MgO含量為1.94%～6.08%，平均4.26%；K2O含量為0.06%～6.28%，平均1.85%；Na2O含量為0.2%～4.6%，平均2.71%；TiO2含量為2.46%～4.11%，平均3.57%；燒失量2.54%～5.91%，平均3.77%。

從結(jié)構(gòu)和組成看，研究區(qū)致密塊狀玄武巖作為玄武巖纖維用原料的熔融溫度較低，熔體的化學(xué)成分均勻，黏度和表面張力等物理性能變化小，是生產(chǎn)玄武巖纖維應(yīng)該重點考慮的對象。其化學(xué)成分具有SiO2含量較高(>49%)、堿金屬氧化物(K2O+Na2O)含量較低(<5%)、FeO/MgO比值較大(1.5～4)和低TiO2(<4%)特征，其連續(xù)纖維制品具有更高的耐酸性和高穩(wěn)定性，市場價格高。致密塊狀玄武巖酸度系數(shù)(Ma)介于4.97～7.80，平均值5.85，滿足一般工藝要求成纖酸度系數(shù)在3～6為最佳值范圍；黏度系數(shù)(Mv)介于2.1～ 2.4，平均值2.3，符合一般工藝要求連續(xù)玄武巖纖維生產(chǎn)的最佳黏度系數(shù)在2～3范圍；鐵物相比值FeO/Fe2O3值介于1.69～1.96，平均值1.78，滿足鐵物相比值FeO/Fe2O3≥0. 5的適用要求。

研究區(qū)杏仁狀玄武巖和玻基玄武巖均具杏仁狀構(gòu)造特征，杏仁含量10%～40%，杏仁主要由石英、綠泥石、方解石等礦物充填。其中杏仁中的石英，其較高的熔點和特高的黏度會在玄武巖熔體中形成黏度極不均勻的條紋或節(jié)瘤，嚴(yán)重影響拉絲工藝和纖維質(zhì)量。方解石在高溫下會放出 CO2并形成氣泡，對玄武巖纖維拉絲過程及其纖維質(zhì)量產(chǎn)生極為不利的影響。同時，研究區(qū)?；鋷r由于含大量玻璃質(zhì)和少量斜長石斑晶，會增加熔體成分和物理性質(zhì)的不均勻性，對于拉絲工藝控制和產(chǎn)品質(zhì)量保障具有負(fù)面影響。

3 結(jié)論

研究區(qū)峨眉山玄武巖組(P2e)礦石類型主要有致密塊狀玄武巖、杏仁狀玄武巖和?；鋷r等。致密塊狀玄武巖無論是其組構(gòu)、化學(xué)成分和各項拉絲評價參數(shù)均非常適合連續(xù)玄武巖纖維生產(chǎn)；杏仁狀玄武巖因其杏仁中含有的石英和方解石等礦物而不利玄武巖纖維生產(chǎn)，作為玄武巖纖維用原料時要做好充分的技術(shù)可行性預(yù)研究和經(jīng)濟合理性分析；?；鋷r因其主要成分為火山玻璃、杏仁狀構(gòu)造及酸度系數(shù)過高等因素均不利于拉絲工藝和纖維成品質(zhì)量，同時區(qū)內(nèi)?；鋷r厚度較薄，一般約為2～3m，不宜選取該類巖石作為原料生產(chǎn)玄武巖纖維。應(yīng)采用綜合開發(fā)方式利用玄武巖礦資源，重點考慮致密塊狀玄武巖從建筑用玄武巖轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維用玄武巖。

峨眉山玄武巖在峨邊縣廣泛分布，面積約600 km2，呈層狀賦存于下二疊統(tǒng)茅口組(P1m)與上二疊統(tǒng)宣威組(P2x)之間，厚約270～800 m。區(qū)內(nèi)玄武巖具多個噴發(fā)旋回、多韻律層的特征，使區(qū)內(nèi)存在多層化學(xué)性質(zhì)相對較穩(wěn)定的致密塊狀玄武巖。本次工作對峨眉山玄武巖組(P2e)上部的玄武巖研究成果顯示，區(qū)內(nèi)致密塊狀玄武巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、化學(xué)成分、酸度系數(shù)等各項指標(biāo)完全符合企業(yè)工業(yè)指標(biāo)，具有較好的拉絲玄武巖制備潛力。下一步應(yīng)針對整個峨眉山玄武巖組，開展系統(tǒng)的采樣分析及拉絲試驗工作。

張凱軍, 霍冀川, 黃陽, 于鵬鵬, 李俊, 李興平, 霍泳霖. 2021. 攀西地區(qū)某用于制造纖維的玄武巖工藝礦物學(xué)研究. 礦產(chǎn)綜合利用, (2): 163～167.

王躍忠. 2019. 四川省纖維用玄武巖找礦遠景分析. 礦物學(xué)報, 39(6): 664-672.