淺談江西省蓮花縣粉石英礦地質特征及其應用

鐘琦 　 吳家財 　 應振祺

摘要：本文主要介紹江西省蓮花縣粉石英礦的區域地質背景、礦體（石）特征、礦石加工條件和礦石的工業應用。因其具有純度高、粒度細，且易于加工、開采，近年來，其礦石廣泛用于玻璃、陶瓷配料、耐火材料及建筑材料等領域。

關鍵詞：粉石英；地質特征；礦石加工；工業應用

粉石英礦又名硅土，是一種天然微粒狀石英粉，因其具有純度高、粒度細，且易于加工、開采，近年來，其礦石廣泛用于玻璃、陶瓷配料、耐火材料及建筑材料等領域。

一、區域地質背景

蓮花縣粉石英礦位于大地構造單元屬華南褶皺系之贛西南坳陷，北部為武功山—玉華山斷裂，為井岡山—陳山隆褶斷裂，兩斷裂之間即為安福—蓮花復式向斜，系長埠—西云山向斜的東翼。

區內粉石英礦均為風化殘積型礦床，賦存于二疊系下統茅口組中段硅質巖風化殼的全風化層中。

二、礦體及礦石特征

區內粉石英礦的分布嚴格受風化殼范圍及地形地貌因素制約，被沖洪積層覆蓋的溝谷部位一般不存在礦體，基巖分布區也無礦體存在。礦體呈面狀分布，走向受地形及第四系影響，斷續出露，厚度受地形影響由山頂向坡底逐漸變薄。

礦石呈淺灰色，由粒度各異的硅砂、硅石和硅粉混合而成。西安電瓷研究所在以往工作中對區域內粉石英礦石進行了鑒定。除了在細粒級硅粉中混有不等量的粘土泥質物外，礦石中基本上由微形結晶石英組成。部分硅砂、硅石顆粒表面有鐵質被膜，石英為一軸晶、正光性，經多種測試方法研究證實為結晶α—石英。

礦石中粗粒級硅砂、硅石均由微晶石英集合體構成，石英粒徑絕大多數界于0.02～0.005毫米之間，石英呈多邊形棱角狀，彼此間呈緊密鑲嵌結合，并構成一種共邊界面間角大致呈120°的“三相點”結構，為一種典型的重結晶再生結構。礦石中有時出現有石英微脈，其中粒度可增大至0.1～0.2毫米。在礦石中細粒硅粉中主要由單晶微粒石英組成，粒度多為10～20微米，顯然硅粉系由硅砂、硅石中復晶石英解離成單晶石英所致。

通過礦區基本化學分析及組合分析來看，礦石主要化學組分含量SiO2 96.50～99.78%、Al2O3 0.02～1.55%、Fe2O3 0.02～0.35%；其它微量雜質含量TiO2 0.02～0.03%、CaO 0.07～0.08%、MgO 0.05～0.06%、K2O 0.24～0.31%、NaO 0.11～0.12%。

礦石為微粒狀結構，松散塊狀構造、土狀構造以及角礫狀構造。

三、礦石加工技術

粉石英是一種不需要經過機械碾磨的高純度的天然粉末狀石英，其粒度極細，疏松呈土狀，成分為二氧化硅。礦石結構松散，由微晶石英組成，呈灰白色。經簡易水力分級即可出325目產品，經酸洗后SiO2可進一步提高，鐵氧化物可降低。

根據粉石英原礦樣品外觀顏色不一致（如黃白相間）、形狀不一致（如塊狀、顆粒狀及粉狀）。測試單位對其進行擦洗、磨碎擦洗、分級流程試驗，其結果表現為：原礦經擦洗后其白度可明顯提高，SiO2 可提高至99.2%以上，Fe2O3 可降至 0.05%以下。粉石英礦經磨碎擦洗后， SiO2 含量達到 99.5%以上，Fe2O3可降至0.04%以下。

四、礦石的工業應用

粉石英礦屬于一種天然產出的，由硅粉和硅砂硅石組成的松散集合體。化學成份以高硅低鋁為特征。原礦經簡易加工處理，可獲得總產率達 90～95%的含SiO2>99.5～99%、Fe2O3<0.1～0.2%的合格硅砂硅粉產品，稱得上是“無尾砂全巖利用”的優質原料。粉石英礦的工業應用除了陶瓷、電瓷（國內已廣泛應用）、玻璃、玻纖行業之外，還有耐火材料以及填料、細磨料等行業，后列幾種行業對粉石英礦的要求是細度，對含鐵量的要求不嚴，這對開發應用本區礦石中的硅粉十分有利。現扼要分述之。

（1）粉石英礦用于玻璃工業的可行性

本區粉石英礦，SiO2含量高、鐵鋁雜質含量低，其質量達到一般平板玻璃和工業技術玻璃用砂的要求。據以往同類粉石英礦床中化學成份相似的硅砂的實驗室小型玻璃熔制試驗，表明有可行性。這類硅砂與上海通用的機械粉碎脈石英砂相比，熔制過程無明顯差異，所熔制出的玻璃熱膨脹系數略偏低，而粘度、應變點、退火點和軟化點略偏高。此外，近年來，玻璃纖維研究部門以粉石英礦中的-100 目硅粉進行了直接拉絲的試驗，試驗結果證明不僅有可行性，而且可取得顯著的節能效果。因粉料粒度細，比表面積大而有利于玻璃配合料的均化并加速硅酸鹽反應，故熔化時間縮短，小型熔爐生產試驗拉絲作業穩定性好，總能耗從 10000 度/噸玻璃減少到 4000 度/噸玻璃。近來，繼中堿玻纖熔制成功，又在無堿玻纖探索上取得了進展。

（2）粉石英礦用于用作高密度硅磚原料的可行性

根據粉石英礦的成份和粒譜特性，還可用于硅磚，特別是國內緊缺的高密度硅磚的生產，要求原料高硅低鋁、粒譜寬（從3毫米到—0.088毫米），以得到堆密度增高的磚塊。據中國硅酸鹽學會介紹，武漢地院蘇良赫教授對贛西粉石英礦進行了工藝礦物學研究，表明這種原料石英晶相轉化容易，用于生產高密度硅磚有可行性，本礦區粉石英礦從粒譜到成份均為一種理想原料。

（3）其它行業的應用前景

據國外資料，在美國粉石英礦業發展中，用于填料，特別是高純超微細高級填料的比重越來越大，并占據了主導地位。可以預料，經過處理的超細硅微粉，將成為一種優質新型填料進入國內市場。此外，據國內外有關資料和生產試驗，粉石英礦在涂料、細磨料、精密鑄造及化工等行業亦有應用發展的前景。

五、總結

粉石英礦是近年來興起的原材料，具有易勘查、開采，用途廣泛等特點。隨著國內外投資非金屬礦的熱情逐步提高，其工業應用方面的價值將被進一步挖掘。

參考文獻：

[1]李鋼平，李劍白.“江西省開發利用粉石英現狀”，1990（05）.

[2]李健，王紹奇.“上海地質”，2010（S1）.