吉安市下前坑-南坑地區(qū)沉積變質(zhì)型硅石礦成礦特征及選礦提純研究

摘要：分析吉安市下前坑-南坑地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的沉積變質(zhì)型硅石礦的成礦地質(zhì)背景及礦床地質(zhì)特征，并進(jìn)行選礦提純研究。在試驗(yàn)過程中，采用礦物自動分析儀（Mineral Liberation Analyzer，MLA）測定樣品的礦物組成及含量。通過采用“擦洗—脫泥—色選—強(qiáng)磁選—酸洗”的主干工藝流程，最終獲得產(chǎn)率為91.59%、SiO2品位為98.69%、Fe2O3含量為0.21%的石英精礦。

關(guān)鍵詞：硅石礦；沉積變質(zhì)型；地質(zhì)特征；提純試驗(yàn)

中圖分類號：P618.31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）08-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.014

Research on the Mineralization Characteristics and Mineral Processing Purification of Sedimentary Metamorphic Silica Ore in Xiaqiankeng Nankeng Area， Ji’an City

KUANG Erlong， ZHU Heyin， RAO Jing

（The First Geological Brigade of Jiangxi Geological Bureau， Nanchang 330052， China）

Abstract： Analyze the ore-forming geological background and geological characteristics of the newly discovered sedimentary metamorphic silica deposit in the Xiaqiankeng Nankeng area of Ji’an city， and conduct mineral processing and purification research. During the experiment， a Mineral Liberation Analyzer （MLA） was used to determine the mineral composition and content of the sample. By adopting the main process of “scrubbing， desliming， color selection， strong magnetic separation， acid washing”， a quartz concentrate with a yield of 91.59%， SiO2 grade of 98.69%， and Fe2O3 content of 0.21% was finally obtained.

Keywords： silica ore; sedimentary metamorphic type; geological features; purification test

硅石也稱石英巖，主要礦物是SiO2，按組織結(jié)構(gòu)可以分為結(jié)晶硅石（再結(jié)晶石英巖）和膠結(jié)硅石（膠結(jié)石英巖）[1-3]。硅石在自然界中分布廣泛，儲藏量大。全球硅石按年產(chǎn)量排名依次為中國、美國、巴西、法國和挪威。我國的硅石資源分布廣泛且相對集中，?主要集中在華北、?東北、?華東和西北地區(qū)。?江蘇省新沂市、江蘇省連云港市、安徽省鳳陽縣、河北省靈壽縣、江西省遂川縣是硅質(zhì)原料的主產(chǎn)廠區(qū)，占據(jù)全國80%的石英市場。

江西省擁有豐富的硅資源，儲量較大。江西硅石的主要類型為石英巖、脈石英、粉石英、硅質(zhì)巖等。其中，石英巖礦主要分布于遂川縣；脈石英主要位于變質(zhì)巖區(qū)，SiO2含量較高，規(guī)模較小；粉石英主要在宜春-萍鄉(xiāng)地區(qū)，規(guī)模較小。

目前，在新余-吉安地區(qū)發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的沉積變質(zhì)型硅石礦。重點(diǎn)分析吉安市下前坑-南坑地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的沉積變質(zhì)型硅石礦的成礦地質(zhì)背景及礦床地質(zhì)特征，以期為礦山開發(fā)提供參考。

1 成礦地質(zhì)背景

吉安市下前坑-南坑地區(qū)大地構(gòu)造處于華夏板塊（Ⅱ）東南加里東期造山帶（Ⅲ）武功山隆起，北部為揚(yáng)子陸塊江南東部隆起帶九嶺逆沖隆起，南部為華南陸塊北武夷云開—會稽山前沿褶沖帶（Ⅲ1），區(qū)域褶皺構(gòu)造處于神山倒轉(zhuǎn)褶皺南翼。

區(qū)內(nèi)出露地層自青白口系至三疊系和第四系均有分布，其中寒武系下統(tǒng)牛角河組地層發(fā)育灰色、乳白色中厚層狀石英巖及條帶狀石英巖（硅質(zhì)巖），為本次沉積變質(zhì)型硅石礦主要賦礦層位[4-5]。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以倒轉(zhuǎn)背斜為主體構(gòu)造。背斜北翼因受斷裂構(gòu)造破壞，北斜傾伏端在冶源一帶僅有小段保留。區(qū)內(nèi)巖漿巖活動自晉寧晚期至燕山期均有，規(guī)模較大的有加里東期（山莊巖體、芳洲巖體、金灘巖體）及燕山早期（雅山巖體、仿里巖株）等巖體[6-7]。下前坑-南坑地區(qū)區(qū)域地質(zhì)如圖1所示。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 含礦地層特征

礦區(qū)沉積變質(zhì)型硅石礦含礦地層為寒武系下統(tǒng)牛角河組，巖性主要為深灰、灰黑色厚層狀石英巖及含炭硅質(zhì)板巖，砂巖粒序清楚，呈串珠狀分布，層序明顯。其中，厚層狀石英巖及含硅質(zhì)板巖是硅石礦產(chǎn)出部位，呈厚層脈狀。礦石成熟度高，質(zhì)地純凈，可作為優(yōu)質(zhì)硅石礦礦石[8-9]。

2.2 構(gòu)造特征

礦區(qū)褶皺構(gòu)造較為復(fù)雜。褶皺構(gòu)造主要發(fā)育背形向斜及次一級的根麻灣背斜構(gòu)造，走向既有東西向，又有南北向及北西、北東向。但整體褶皺構(gòu)造以背斜軸線為界，背斜軸以西礦體大致向西傾。西翼傾向250°～280°，傾角為10°～20°，南北翼傾向100°～120°，傾角為10°～30°。賦礦地層與下覆地層呈倒轉(zhuǎn)接觸關(guān)系。根麻灣背斜屬平臥同斜褶皺，位于礦區(qū)北部，由牛角河組地層組成。褶皺南北長0.5 km，東西寬0.1 km[10-12]。背斜軸面呈平面狀，南西傾，傾角約為15°。兩翼地層產(chǎn)狀很平，褶皺前緣石英巖礦層被推擠疊置，厚度常增大。

2.3 礦體特征

礦體產(chǎn)于區(qū)內(nèi)出露的寒武系牛角河組地層，其產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，多以不規(guī)則層狀分布。地表礦體出露厚度為1.2～20.0 m，硅石礦體呈多層狀產(chǎn)出，厚度為4.80～177.54 m。SiO2品位為96.60%～97.64%，平均品位為97.40%；Al2O3品位為0.10%～1.39%，平均品位為0.99%；Fe2O3品位為0.13%～1.08%，平均品位為0.59%，CaO品位為0.011%～0.050%，平均品位為0.028%。礦體傾向100°～310°，傾角為10°～25°。

2.4 礦石組分特征

巖礦鑒定和工藝礦物學(xué)研究顯示，礦石的主要礦物為α-石英，呈他形粒狀，粒徑為0.03～0.10 mm。

石英顆粒多呈鑲嵌粒狀結(jié)構(gòu)排列，顯示巖石已完全重結(jié)晶。礦石鏡下研究光片如圖2所示。

采用礦物自動分析儀（Mineral Liberation Analyzer，MLA）測定樣品的礦物組成及含量。樣品中的石英含量約占92%，主要雜質(zhì)為絹云母、綠泥石、鉀長石、鈉長石、高嶺石及伊利石，約占6%，有少量的白云母、透閃石、一水硬鋁石等。

V1號礦體平均品位：SiO2為95.79%，Al2O3為2.03%，F(xiàn)e2O3為0.76%。V3礦體平均品位：SiO2為98.57%，Al2O3為0.64%，F(xiàn)e2O3為0.27%。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造主要為顯微粒狀變晶結(jié)構(gòu)，以塊狀構(gòu)造為主，條帶狀構(gòu)造次之。

3 礦床成因探討

研究區(qū)為區(qū)域性綠片巖變質(zhì)巖相，變質(zhì)前屬于湖海相復(fù)理石雜砂巖沉積，石英巖礦體在變質(zhì)前主要為含硅量高的粉細(xì)砂巖或硅質(zhì)頁巖，經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用，形成硅質(zhì)巖，屬于沉積變質(zhì)型硅質(zhì)巖礦床。礦體受巖性、構(gòu)造、區(qū)域變質(zhì)等因素影響。

4 礦石加工試驗(yàn)研究

原礦石的主要成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、K2O及Na2O。通過采用擦洗預(yù)處理、脫泥可顯著降低石英中的鐵含量，通過分級-色選工藝流程，可以獲得的SiO2含量為95.82%、Fe2O3含量為1.13%、Al2O3含量為1.88%、TiO2含量為0.10%的石英精礦。色選雜質(zhì)主要由劣質(zhì)石英、綠泥石、長石及少量赤鐵礦組成，巖石堅硬，可以作為制作機(jī)制砂的原材料。

試驗(yàn)證實(shí)磁選能有效去除鐵磁性物質(zhì)。經(jīng)過平板磁選+高梯度立環(huán)磁選機(jī)一次分流流程，F(xiàn)e2O3、Al2O3、TiO2的品位分別降至0.64%、0.82%、0.09%。經(jīng)過平板磁選+高梯度立環(huán)磁選機(jī)二次分選流程，F(xiàn)e2O3、Al2O3、TiO2的品位分別降至0.57%、0.77%、0.09%。磁性產(chǎn)品可以作為制作機(jī)制砂的原材料。

磁選精礦采用草酸酸洗流程，在草酸濃度為9%、反應(yīng)溫度為80 ℃、反應(yīng)時間為8 h的最優(yōu)試驗(yàn)條件下，鐵去除率達(dá)到66.26%，最終可以獲得產(chǎn)率為91.59%、SiO2品位為98.69%、Fe2O3含量為0.21%的石英精礦。通過采用“擦洗—脫泥—色選—強(qiáng)磁選—酸洗”的主干工藝流程，最終可以獲得產(chǎn)率為91.59%、SiO2品位為98.69%、Fe2O3含量為0.21%的石英精礦，可有效提高石英精礦的產(chǎn)率和品位，降低雜質(zhì)含量，達(dá)到陶瓷用硅質(zhì)原料礦工業(yè)要求。

5 結(jié)論

選礦加工提純可有效提高石英精礦的產(chǎn)率和品位，降低雜質(zhì)含量，達(dá)到陶瓷用硅質(zhì)原料礦工業(yè)要求，具有較高的工業(yè)利用價值。未來，選礦提純技術(shù)將繼續(xù)突破，該地區(qū)的硅石礦勘查開發(fā)利用前景較好。

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