廣西賀州八步區(qū)老屋沖鉀長(zhǎng)石礦地質(zhì)特征及開(kāi)發(fā)利用

劉 七，高銀梅

(1.湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四〇九隊(duì)，湖南 永州 425000；2.河南地礦職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450000)

隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，鉀長(zhǎng)石礦制品在生活中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。八步區(qū)老屋沖鉀長(zhǎng)石礦位于廣西賀州市北東部，姑婆山巖體中部，遠(yuǎn)景資源儲(chǔ)量豐富。本文總結(jié)了老屋沖礦區(qū)鉀長(zhǎng)石礦地質(zhì)特征，分析了礦石質(zhì)量和加工技術(shù)性能，探討了鉀長(zhǎng)石開(kāi)發(fā)利用前景，為本地區(qū)尋找同類鉀長(zhǎng)石礦資源提供幫助。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

工作區(qū)位于南華活動(dòng)帶東部的大瑤山隆起北東部，大地構(gòu)造位置處在湘桂海西—印支坳陷區(qū)與粵北一東江海西期、燕山復(fù)合坳陷區(qū)交匯部位。區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈、構(gòu)造樣式復(fù)雜多變，褶皺、斷層發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。區(qū)域成礦環(huán)境處在南嶺錫多金屬成礦帶的中部，為礦產(chǎn)資源有利聚集區(qū)，是廣西重要的有色金屬與非金屬礦產(chǎn)地之一[1-2]。

1.2 構(gòu)造

區(qū)域褶皺構(gòu)造不甚發(fā)育，主要體現(xiàn)為一些短軸小褶皺、鼻狀小背斜集中分布于區(qū)域南部。斷裂構(gòu)造較發(fā)育，北東向、北西向、近南北向和北東東斷裂均有分布，區(qū)域斷裂主要以近南北向斷裂為主[1]。斷裂構(gòu)造主要形成于加里東期、印支期和燕山晚期，各斷裂帶內(nèi)具有多次活動(dòng)特征。最主要的、規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造形成于燕山晚期，有獨(dú)山—七星嶺區(qū)域性大斷層和望高—楓木山逆斷層。這些構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生了一系列共軛次級(jí)斷裂，走向?yàn)楸蔽髋c北東兩組方向[1-2]。

1.3 巖漿巖

工作區(qū)處于南嶺復(fù)式花崗巖帶的西部，姑婆山巖體中偏東部[1]。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，巖漿巖分布面積極廣，以重熔花崗巖為主，巖漿巖主要為燕山期花山、姑婆山[3]、金雞嶺等巖體(圖1)[4]。巖石類型為富鉀鈣堿性花崗巖類，主要為二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖，形成時(shí)代為中侏羅世—晚白堊世[5]。

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[4]修改)

區(qū)域內(nèi)成礦巖體為姑婆山巖體，巖體出露總面積約678km2[6]，主要化學(xué)成分為K2O、Na2O、FeO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等(表1)。從表1中可知，姑婆山燕山早期第三期次花崗巖體為高硅、高鉀、富堿，為形成鉀長(zhǎng)石礦提供了較好的物質(zhì)來(lái)源[6]。

表1 成巖礦體主要化學(xué)成分、化學(xué)特征一覽表

1.4 區(qū)域礦產(chǎn)

區(qū)域礦產(chǎn)資源豐富，種類較多，已發(fā)現(xiàn)的礦種有鐵、錳、銅、鉛、鋅、金、鎢、錫、銻、鉀長(zhǎng)石、稀土等20余種。其中非金屬礦床有石羊山花崗巖礦床、將軍山—馬塘山大理巖礦床、沖坪和石排沖鉀長(zhǎng)石礦床等[8]。從成礦規(guī)律來(lái)看，姑婆山巖體成礦具正向分帶性，從巖體往外，依次為巖體內(nèi)的花崗巖型稀土、稀土、鉀長(zhǎng)石礦床→接觸帶的矽卡巖型、矽卡巖—石英脈型鎢錫礦→外接觸帶錫石硫化物型礦床，成礦溫度由高至低[9]。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 賦礦層特征

礦區(qū)內(nèi)鉀長(zhǎng)石礦賦存于晚侏羅世第一次(J3γH1)和第二次侵入花崗巖(J3γH2)體的風(fēng)化層中。原巖主要為中粗粒斑狀黑云母二長(zhǎng)、正長(zhǎng)花崗巖，原巖經(jīng)強(qiáng)風(fēng)化作用常形成厚度不等的風(fēng)化層，厚度一般0～30m，局部可達(dá)54.25m左右。風(fēng)化層從上到下依次為殘坡積層、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、中風(fēng)化層和微風(fēng)化層(表2)。強(qiáng)風(fēng)化層為鉀長(zhǎng)石礦主要賦礦層位。

表2 賦礦層垂向分層特征表

2.2 礦體特征

區(qū)內(nèi)僅控制Ⅰ號(hào)鉀長(zhǎng)石礦體，控制礦體南北長(zhǎng)3 500m，東西最大寬2 100m，往北西和南東寬約400m，展布總面積約3.455km2。礦體出露最高標(biāo)高+1 022.56m，最低為+300m，礦體厚度總體較均勻，并呈現(xiàn)自礦區(qū)北西往南東有變厚的趨勢(shì)。同時(shí)，在礦體分布范圍內(nèi)，出現(xiàn)多個(gè)局部變薄和變厚的部位，前者主要分布于山溝處，可能因剝蝕較強(qiáng)烈引起；后者位于南東部山脊部位，可能因剝蝕較弱所致。礦體厚一般11.60～48.60m，最小厚4.50m，最大厚54.25m，平均25.23m，厚度變化系數(shù)29.90%(圖2)。

圖2 工作區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.3 礦石質(zhì)量

(1)礦物組成。

原礦的礦物成分簡(jiǎn)單，主要礦物為鉀長(zhǎng)石，其次為石英、斜長(zhǎng)石，少量綠泥石、云母以及極少量的角閃石和微量高嶺石、磁鐵礦、褐鐵礦及鋯石等(表3)。由于礦石由花崗巖風(fēng)化殘留而成，其各礦物特征與前述原巖中礦物基本一致。但因風(fēng)化作用，斜長(zhǎng)石多被灰白色高嶺土交代，黑云母多見(jiàn)有褐黃色鐵質(zhì)(圖3)。

圖3 粗中粒斑狀黑云母正長(zhǎng)花崗巖

表3 原礦主要礦物含量測(cè)定結(jié)果

(2)化學(xué)成分。

根據(jù)鉀長(zhǎng)石原礦石多元素化學(xué)分析,其結(jié)果 為 K2O+Na2O 7.05%、K2O/Na2O 2.34、Fe2O32.84%，達(dá)不到長(zhǎng)石礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范[9]的一般工業(yè)指標(biāo)要求(K2O+Na2O≥10%、K2O/Na2O≥2、Fe2O3≤0.5%)[10-11]。需對(duì)原礦石進(jìn)行選礦，通過(guò)淘洗篩分獲得淘洗精礦(+5mm)，結(jié)果為K2O+Na2O 10.39%、K2O/Na2O 2.89、Fe2O31.97%(表4)，然后再進(jìn)行磁選除鐵獲得達(dá)到工業(yè)指標(biāo)的鉀長(zhǎng)石礦。

表4 原礦石化學(xué)組分分析結(jié)果表

3 礦床成因探討

(1)區(qū)內(nèi)鉀長(zhǎng)石礦體主要分布在姑婆山復(fù)式巖體中部的凹陷部位(里松巖體)，該部位為姑婆山巖體的中心相—過(guò)渡相[12]，原巖為中粗?！种辛：谠颇付L(zhǎng)花崗巖和黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖。

(2)區(qū)內(nèi)花崗巖體表面風(fēng)化強(qiáng)烈，其成礦母巖為中—粗顆粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖和中—粗顆粒黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖，巖石中較易被風(fēng)化的云母、長(zhǎng)石類礦物部分被風(fēng)化成高嶺土，石英完全析離，呈松散—半松散狀。風(fēng)化層中風(fēng)化殘余的鉀長(zhǎng)石斑晶、石英砂礫在有利的地形地貌地段，剝蝕作用弱于風(fēng)化作用，形成了廣泛分布的風(fēng)化殼。礦區(qū)風(fēng)化殘留鉀長(zhǎng)石礦體屬于典型的風(fēng)化殘余礦床。

(3)區(qū)內(nèi)礦體呈面狀、似層狀，大致沿巖體風(fēng)化殼分布，從剖面上看，礦體的形態(tài)受地形起伏變化控制明顯，隨地形的起伏呈波浪形。一般而言，地勢(shì)較高且有一定坡度的地段，礦體完整性較好；地勢(shì)相對(duì)較低且平緩的地區(qū)，因受水流侵蝕作用和受沖積層的分割，致使礦體形狀復(fù)雜，局部呈島弧狀。

4 礦石加工技術(shù)性能及開(kāi)發(fā)利用前景

4.1 選礦試驗(yàn)結(jié)果

區(qū)內(nèi)對(duì)鉀長(zhǎng)石礦進(jìn)行了不同選礦試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果比較，最終確定了原礦篩分—凈礦(+5mm)磨礦—磁選除鐵的選礦工藝流程(圖4)。

圖4 生產(chǎn)工藝流程圖

鉀長(zhǎng)石礦石凈礦(+5mm)經(jīng)過(guò)磨礦—磁選除鐵后獲得長(zhǎng)石精礦產(chǎn)率28.43%，主要質(zhì)量指標(biāo)為K2O 8.03%、Na2O 2.75%、K2O+Na2O 10.78%、Fe2O30.28%，達(dá)到了日用陶瓷的長(zhǎng)石精礦粉質(zhì)量要求。

區(qū)內(nèi)鉀長(zhǎng)石礦體由花崗巖風(fēng)化殘留而成，呈松散狀產(chǎn)出，其有用礦物成分主要為鉀長(zhǎng)石。因此，對(duì)礦石有用成分采用淘洗加篩選獲得，并對(duì)淘洗產(chǎn)物進(jìn)行分析而得。礦石經(jīng)淘洗加(篩選≥5mm)后獲得的鉀長(zhǎng)石精礦含礦率一般28.11%～37.01%，平均含礦率32.22%。淘洗加篩選后鉀長(zhǎng)石精礦中K2O含量一般為5.63%～10.81%，平均8.00%。K2O變化系數(shù)為9.88%，變化穩(wěn)定。Na2O含量1.75%～4.47%，平均品位3.04%。Na2O變化系數(shù)為15.88%，變化穩(wěn)定。K2O+Na2O平均品位10.99%，K2O:Na2O平 均 比2.81:1。 由K2O和Na2O含量等值線可看出，兩者含量呈正相關(guān)，并呈現(xiàn)多個(gè)高值域，由高值域往外，呈逐漸降低趨勢(shì)。

4.2 尾礦成分及處理

根據(jù)選礦試驗(yàn)研究結(jié)果，礦泥主要礦物組成是鈉長(zhǎng)石、石英、綠泥石、云母類、高嶺石、磁鐵礦等；尾砂主要有鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、石英、云母類、綠泥石、榍石、磁鐵礦等。尾砂中SiO2含量較高(表5)。

表5 尾礦化學(xué)分析結(jié)果 (單位：%)

區(qū)內(nèi)+5～+1mm尾砂可作為山砂外銷，洗礦產(chǎn)品及尾砂均粘附有部分礦泥，尾砂和礦泥產(chǎn)率分別為80.59%和14.00%，尾砂可作為建材砂外銷、礦泥可作為后期礦山土地復(fù)墾。

4.3 開(kāi)發(fā)利用前景

目前鉀長(zhǎng)石礦廣泛用于玻璃、陶瓷、電瓷、磨具磨料、電焊條、白水泥、鉀肥及其他領(lǐng)域[14-15]。其中50%以上用于玻璃工業(yè)，30%用于陶瓷工業(yè)。

隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)鉀長(zhǎng)石需求量不斷增高，賀州市人民政府為承接?xùn)|部沿海產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移特別是陶瓷產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，在平桂區(qū)建設(shè)了以陶瓷工業(yè)項(xiàng)目為主的賀州市八桂建材工業(yè)基地，大力開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)鉀長(zhǎng)石礦，并計(jì)劃打造區(qū)內(nèi)除大理石礦以外第二個(gè)千億產(chǎn)業(yè)園。

5 結(jié)論

(1)區(qū)內(nèi)鉀長(zhǎng)石礦賦存晚侏羅世第一次(J3γH1)和第二次侵入花崗巖(J3γH2)體的強(qiáng)風(fēng)化層中。原礦達(dá)不到一般工業(yè)指標(biāo)要求，需對(duì)原礦石進(jìn)行選礦，通過(guò)淘洗篩分獲得淘洗精礦(+5mm)，然后再進(jìn)行磁選除鐵獲得達(dá)到工業(yè)指標(biāo)的鉀長(zhǎng)石礦。

(2)區(qū)內(nèi)鉀長(zhǎng)石礦體主要分布在姑婆山巖體的中心相—過(guò)渡相，原巖為中粗粒—粗中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖和黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖。巖體經(jīng)風(fēng)化作用，呈松散—半松散狀，風(fēng)化層中風(fēng)化殘余的鉀長(zhǎng)石斑晶、石英砂礫在有利的地形地貌地段形成了典型的風(fēng)化殘余礦床。

(3)通過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)鉀長(zhǎng)石礦選礦工藝方案對(duì)比，最終確定了原礦篩分—凈礦(+5mm)磨礦—磁選除鐵的選礦工藝流程，通過(guò)選礦，獲得長(zhǎng)石精礦產(chǎn)率28.43%，主要質(zhì)量指標(biāo)為K2O 8.03%、Na2O 2.75%、K2O+Na2O 10.78%、Fe2O30.28%，達(dá)到了賀州市日用陶瓷的長(zhǎng)石精礦粉質(zhì)量要求。

(4)根據(jù)選礦試驗(yàn)研究結(jié)果，區(qū)內(nèi)+5～+1mm尾砂可作為山砂外銷，尾砂中SiO2含量較高，尾砂和礦泥產(chǎn)率分別為80.59%和14.00%，尾砂可作為建材砂外銷，礦泥可作為后期礦山土地復(fù)墾。

(5)通過(guò)對(duì)本區(qū)域礦床成因及找礦標(biāo)志等進(jìn)行系統(tǒng)分析，為該地區(qū)進(jìn)一步尋找風(fēng)化殼型鉀長(zhǎng)石礦提供了參考。