峡江县某劣质矿石的开发利用探讨

廖姝玥，金江琼

（峡江县自然资源局，江西 吉安 331409）

峡江县黑虎矿区位于华南褶皱系赣中南褶皱隆赣西南坳陷武功山-玉华山隆断束中段。区域内地层出露较复杂，岩浆活动较强烈，大量出露晚志留世黑云母花岗闪长岩和晚侏罗世二长花岗岩。本文根据矿床开采工作及区域地质资料分析，结合本区矿床特征，探究研究区劣质矿石的开发利用方向，并为今后开发同类型矿床提供指导依据。

1 区域地质概况

1.1 地理位置及气候条件

江西省峡江县黑虎高岭土矿地理位置位于峡江县城北西290°方位，直距约38Km，属峡江县金江乡管辖。地理坐标：东经114°56 ′ 34 ″～114 ° 58 ′ 02 ″；北 纬27°36′34″～27°37′43″，。区域地理位置优越，有约10公里乡村公路连接S223 省道至樟吉高速、105 国道、峡江县及新余市，武吉高速从矿区西部经过，京九铁路从矿区东部通过，交通非常便利。

区域内地形切割较浅，地势较平缓，地形坡度角在10°～20°之间。地处亚热带季风气候区，气候温暖，四季分明，雨量充沛。区内水系发育，水资源丰富。本区气候温暖潮湿，季节变化明显。区内的气候一般特征是夏旱、秋干、冬阴春寒，夏冬长而春秋短。区内雨量充沛，近20 年平均降水量为1586.5mm。年平均蒸发量930.90mm，一般年降水量大于年蒸发量，年相对平均湿度18.0%。

1.2 区域地层

区内地层较发育，出露地层主要有新元古界青白口系、南华系、震旦系；早古生界寒武系第四系地层，其中青白口系地层为潭头群库里组（Pt3lbk）；南华系地层有上施组（Nh1s）、下坊组（Nh2-3x）；震旦系地层有坝里组与老虎塘组并层（Z1-2b-l）；寒武系牛角河组(∈1n)；第四系地层为全新统联圩组（Qh1-2l）。

1.3 区域构造

该区域为单斜构造，为一基底褶皱，局部地层有倒转现象，地层内揉褶发育，构造线总体走向为北东向，卷入地层有库里组、上施组、下坊组、坝里组、老虎塘组及牛角河组。

区内断裂构造较发育，主要发育有北东、北西、近南北及近东西向4 组断裂，其中北西向断裂构造发育规模最大，北东向断裂构造发育数量最多，另见少量近东西向及近南北想断裂构造发育。

1.4 岩浆岩

区域内侵入岩较发育，出露的岩浆岩体有志留纪晚世细中粒含斑黑云母花岗闪长岩（βγδS3）、晚侏罗世细中粒-中粒斑状黑云二长花岗岩（βηγJ3）及细粒二长花岗岩（ηγJ3），岩浆活动以侵入为主，发育少量酸性脉岩。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层简单，仅沟谷低洼处见第四系联圩组（Qh1-2l），主要由粉质粘土、含砂砾粘土及少量砾石组成，厚度0m～5m。

2.2 构造

矿区内褶皱构造不发育，矿区西部见北东向断裂构造较发育。

正断层F1：产状130°～140°∠54°～60°，地表出露宽带0m～12m，延伸长度420m，断裂带后期被石英充填，带内主要见有硅化及少量高岭土化，岩石岩性主要为石英岩、碎裂花岗岩，为矿区内石英岩矿的控矿构造。

正断层F2：产状350°∠77°，地表出露宽带约1m，延伸长度100m，断层内主要见有硅化及少量高岭土化，岩石岩性主要为碎裂花岗岩。

2.3 岩浆岩

矿区大面积出露岩浆岩，主要为志留纪晚世细中粒含斑黑云母花岗闪长岩（βγδS3）及晚侏罗世细中粒-中粒斑状黑云二长花岗岩（βηγJ3）。

志留纪晚世细中粒含斑黑云母花岗闪长岩（βγδS3）：呈岩基状产出,岩体分相不明显，主体岩性为细中粒含斑黑云母花岗闪长岩，呈浅灰至灰白色，自形-半自形粒状，二长结构，块状构造。主要矿物成分为石英20%～30%，斜长石40%～50%，钾长石10%～60%，黑云母5%～15%。

晚侏罗世细中粒-中粒斑状黑云二长花岗岩（βηγJ3）：岩石呈浅灰白色，花岗结构，块状构造。该岩体后期次侵入于志留纪晚世细中粒含斑黑云母花岗闪长岩内，呈岩滴状，岩石呈灰白色，似斑状结构，块状构造。

3 矿体地质特征

3.1 矿床成因及特征

矿体由晚侏罗世细中粒-中粒斑状黑云二长花岗岩粘土化作用形成，主要由含铝硅酸岩矿物(主要是长石)强烈风化，在温暖湿润的气候条件下，经化学风化作用，长石等矿物被分解出碱金属和碱土金属，并被流水带走，剩下的SiO2、A12O3、Fe2O3易形成胶体溶液，其中溶胶SiO2nH2O 带负电荷，溶胶A12O3mH2O和Fe2O3pH2O 带正电荷，两者相互作用，电性中和，彼此凝聚形成各种不同的粘土矿物。矿区圈定矿体2处，推荐估算工业指标为Al2O3≥14%、Fe2O3+TiO2≤3.6%，且TiO2＜0.6%，均属砂质高岭土矿，风化残积型矿床，分布于矿区南部，赋存于晚侏罗世细中粒-中粒斑状黑云二长花岗岩风化壳中。矿体厚1.40m～10.80m，一般2.00m～6.00m，呈浅灰黄色、紫红色松散砂土状。

3.2 矿石质量特征

3.2.1 矿石岩相学特征

矿石样品呈残余细中粒花岗结构局部砂土状，松散状或粉末状构造。

通过岩矿鉴定查明矿物的矿石主要矿物为中-更斜长石63%、微斜长石7%、石英6%、黑云母12%、白云母2%、普通角闪石3%，次要矿物为少量绿泥石、赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿。其中部分中-更斜长石、微斜长石蚀变为高岭石，黑云母蚀变为白云母。

（1）高岭石：高岭石常以隐晶质致密状或土状集合体形状出现。高岭石粒度极为细小，通常在0.2～5 微米，厚度约0.02～2微米。高岭石主要以两种状态或方式出现：一种是斜长石风化蚀变产物，并以斜长石之外形或假象出现，呈土状集合体状；另一种则属于钾长石少部分或轻微次生蚀变产物，呈隐晶质致密状分散于钾长石晶体中。

（2）长石类：中-更斜长石、微斜长石：长石类与高岭石关系较为密切。其中微斜长石大多保存较好，呈它形粒状-半自形晶板柱状，粒径变化跨度大0.15mm～8mm 为主。晶体内常见钠长石条纹和卡氏双晶纹，并常见少量石英、斜长石、云母等细小包裹体。与高岭石关系较为密切。主要表现为钾长石表面或内部常常见到部分或轻微的瓷土化（蚀变强度≤15%）。中-更斜长石次生蚀变强烈，泥化彻底（高岭石化为主、绢云母化次之，并常见有染铁现象）。斜长石晶体外形轮廓常常得以保留，见半自形晶柱板状或它形粒状团块状，原粒径约0.1mm～4mm 为主。

（3）石英：它形粒状，粒径0.05mm～5mm 为主，晶体内常见波状消光和极细小的气液包裹体，与高岭石关系不密切。

（4）黑云母：黑云母呈褐色，多色性明显，厚板片状，片径长一般在0.1mm～2.5mm 间，常见不同程度的白（绢）云母化，少量绿泥石化等次生蚀变，与高岭石关系不密切。

（5）角闪石：普通角闪石绿褐色，呈半自形柱状或不规则粒状，常与黑云母密切共生，有时可见包裹有长柱状磷灰石晶体。

（6）白云母：白云母无色，呈片状或鳞片状，片径长一般在0.01mm～1mm 为主。其中绢云母与高岭石关系较密切，它们经常同为斜长石次生蚀变而成，呈显微鳞片集合体状。白云母大多来自黑云母次生蚀变，并析出微量铁质组分，而呈现不同程度的褐红色调，片长较大，常与黑云母伴生。

3.2.2 矿石地球化学特征

为了进一步了解研究区矿石的化学成分，采集了11 件组合样品，分析结果见表1。

表1 样品组合分析结果

4 矿石加工技术性能

研究区矿石产于细中粒斑状黑云母花岗岩风化壳中，风化强烈，呈残余细中粒花岗结构局部砂土状结构，松散状或粉末状构造，为花岗岩风化残积类型。

因该矿山内矿石的原矿品质差，Fe2O3含量基本大于一般高岭土矿工业指标，全山矿石中Al2O3平均含量17.21%，Fe2O3平均含量3.02%，TiO2平均含量0.33%，烧白度18.1°～22.4°，工业价值较低，多用于琉璃瓦厂，矿山销售价格一般低于15 元/吨，且销量有限。为提升该矿山矿石的经济价值，采集110 公斤原矿至福州盛航机械设备有限公司，经物理选矿后可以得到Al2O3含量29.88%，Fe2O3含量0.68%，TiO2含量0.15%，白度50 度以上的精矿占原矿质量的19.2%（即淘洗率19.2%），另得到0.1mm 以上粒径建筑用砂占原矿质量的75.0%，确定本矿山劣质矿石可以进行深加工技术可行，矿山企业确定本矿山劣质矿石进行选矿，销售精矿及建筑用砂。

经成瓷试验发现，采用黑虎矿区原矿40%、宜丰瓷石40%、烧滑石5%、膨润土7%和高安高岭土11%的比例进行配方后，烧成周期：45min，烧成温度：1150℃。能被利用为炻砖的坯料，可以作为低端日用陶瓷产品进行销售，因此该矿石工业类型为日用陶瓷用瓷土矿矿石。

5 矿石开采技术条件

本区矿体呈似层状面型展布，上部覆盖有平均厚度1.83m 的含砂砾粘土层，矿体全部处于侵蚀基准面之上，不受地下水及洪水的影响，确定本矿山矿体的采矿方法选择露天采矿方法。

6 总结

研究区劣质矿石产于细中粒斑状黑云母花岗岩风化壳中，风化强烈，呈残余细中粒花岗结构局部砂土状结构，松散状或粉末状构造，为花岗岩风化残积类型。矿山内原矿品质差，Fe2O3含量基本大于一般矿石的工业指标，但经过选矿和深加工后可达到工业品质并具有一定经济价值。