淺析硅灰石礦勘查基本分析項目和礦物含量的確定

唐雙華，黃子卿，龔熙珺

（湖南省湘南地質勘查院，湖南 郴州 423000）

硅灰石是具有鏈狀結構的硅酸鹽礦物，形成于一定的物理化學條件下和特定的地質環境中。它的形成機理可以是一定的溫度壓力條件下，富含硅質的灰巖或鈣質硅質巖石中的石英（游離二氧化硅）和方解石在固體形狀下發生化學反應形成硅灰石；也可以是由含有硅酸的溶液進入石灰巖中以交代的方式形成硅灰石，以及當飽和的硅酸鈣溶液對富含硅質的巖石進行化學改造形成硅灰石[1]。其化學反應式均為：

硅灰石是一種陶瓷工業的節能原料和高性能工程復合材料的增強填料，廣泛用于建筑陶瓷、油漆涂料、冶金保護渣和電焊條等行業。

1 勘查過程中硅灰石礦的基本分析項目

在硅灰石礦勘查工程中基本分析項目一般為CaO、SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3和灼失量；一般說來測定這6個項目基本上能判定硅灰石的質量[2]。隨著地質探礦工作的不斷深入，當礦石明確不同工業用途時，樣品化學分析項目分別為[3]：

（1）建筑陶瓷類：CaO、SiO2、Fe2O3、CO2、白度（自然白度或燒成白度）；

（2）油漆涂料類：CaO、SiO2、Fe2O3、白度、吸油量、水溶物、水萃取pH值；

（3）冶金保護渣類：為S、P和計算硅灰石、方解石、石英礦物含量所需要的化學組分含量；

（4）電焊條類：CaO、SiO2、、MgO、S、P；

（5）對Fe2O3、MnO、TiO2、MgO、S、P等有害組分分析項目，可根據工業要求和多元素分析資料確定，有些組分含量穩定并在規定含量以下，則可不作為基本分析項目，必要時列為組合分析項目。多元素分析項目可根據光譜分析資料確定。

與此同時還要對礦石物理化學性能進行測定，礦石物理化學性能測定可利用組合分析樣品，根據不同工業用途通常測定以下幾項：建筑陶瓷（釉面磚）工業用硅灰石要求測白度（自然白度或燒成白度），油漆涂料工業用硅灰石要求測白度、吸油量、水溶物、水萃取pH值，塑料、橡膠增強填料用硅灰石要求測粒度或徑長比。

2 硅灰石礦物含量的確定

在硅灰石礦床勘查過程中，對硅灰石礦床的工業評價時，規范規定硅灰石礦應分別估算礦石量和礦物量。那么要求計算和測定樣品的硅灰石的礦物含量。

硅灰石礦物含量的確定可以采用物相法測定和利用化學分析結果計算礦物含量的方法。

2.1 物相法測定硅灰石礦物含量

化學物相法可以直接測定礦石中硅灰石及方解石礦物含量。

物相法測定硅灰石礦物含量，一般采用化學物相法，可以直接測定礦石中硅灰石及方解石礦物含量，對其它礦物含量的測定過程很復雜，測試成本較高，物相法測定硅灰石礦物含量一般基層測試單位無法完成。

在硅灰石礦勘查過程中一般是利用化學分析結果計算礦物含量。本文著重闡述利用化學分析結果計算礦物含量工作流程及應注意的幾個問題。

2.2 利用化學分析結果計算硅灰石礦物含量

2.2.1 硅灰石礦石類型的確定

按礦石的主要礦物組合劃分，硅灰石礦石類型分為矽卡巖型和硅灰石-石英-方解石型兩類：矽卡巖型礦石主要產于矽卡巖型礦床中，礦物組分復雜，硅灰石常與石英、方解石、及透灰石、石榴子石等礦物伴生；硅灰石-石英-方解石型礦石主要產于接觸變質和區域變質型礦床中，礦物組分簡單，又可分為硅灰石-石英、硅灰石-方解石、硅灰石-石英-方解石三種。

在硅灰石礦的勘查工程中應采集適當數量的、具有代表性的巖礦鑒定樣品，通過室內鑒定確定礦石的礦物組合特點，從而確定硅灰石礦石類型。硅灰石礦石類型的確定是確定硅灰石礦物含量計算公式的基礎。

2.2.2 對工作區內化學分析樣品分析結果的統計和分析研究

對礦區樣品分析結果進行統計，觀察單個樣品各組分的分析結果總量是否接近100%。如果ω（總量）接近100%，說明基本分析項目是合理的和全面的，該分析結果可以用于計算硅灰石礦物含量。

若ω（總量）遠遠小于100%，則說明樣品的基本分析項目不全面，不能用于硅灰石礦物含量計算。應根據礦石巖礦鑒定結果和礦石全分析結果來調整和增加基本分析項目，滿足計算礦物含量所需要的化學組分含量。

2.2.3 計算公式的確定

根據《玻璃硅質原料、飾面石材、石膏、溫石棉、硅灰石、滑石、石墨礦產地質勘查規范》中硅灰石礦物含量計算方法的要求，當礦石中SiO2+1.3CaO的總量大于CaO+1.6MgO的總量時，采用公式A：當礦石中SiO2+1.3CaO的總量小于CaO+1.6MgO的總量時，采用公式B：

上式中，ω(Wo)為硅灰石礦物含量，ω(SiO2＊)、ω(CaO＊)分別為硅灰石所耗用的SiO2和CaO的量。即礦石中CaO或SiO2的總量減去鈣鐵榴石、鈣鋁榴石、透灰石、方解石所消耗的CaO或SiO2的剩余量，其計算公式分別為：

2.2.4 計算結果的驗證

在具有代表性的基本分析樣品采集地對應位置采取一定數量的物相分析樣品送驗，對比物相分析結果和礦物量計算值之間的誤差，如果誤差不大，則計算公式適合本礦區可以應用。否則需研究適合本礦區的計算公式。

3 案例剖釋

湘南某硅灰石礦床經歷了普查和詳查等2個階段的地質勘查工作，由于不同階段對硅灰石礦的研究程度不同，在利用化學分析結果計算硅灰石礦物含量時，所采用的公式不同，導致最后的硅灰石礦物量存在明顯的差異。

3.1 普查階段

在礦產普查期間，對礦石的礦物組合研究不夠深入和詳細，確定礦石為大理巖型硅灰石礦石和矽卡巖型硅灰石礦石。

確定礦區樣品基本分析項目為CaO、SiO2、Fe2O3。大多樣品的化驗分析結果ω（總量）遠遠小于100%，一般在64%～89%之間[4](見表1)。

確定硅灰石礦物含量的計算公式為：

ω（Wo)=1.933×ω（SiO2）-7。

經儲量估算333+334硅灰石礦石量190×104t，礦物量130×104t。

表1 礦區鉆孔礦體硅灰石含量計算表

3.2 詳查階段

詳查期間對礦區4個主要硅灰石礦體分別采集了大量巖礦鑒定樣品，通過對鑒定結果的綜合分析發現區內⑤號硅灰石礦體礦物組合為硅灰石—方解石—石英，②、③、④號硅灰石礦體為矽卡巖型，礦物組分復雜，硅灰石常與石英、方解石、及透灰石、石榴子石等礦物伴生；研究確定樣品的基本分析項目為 ：CaO、SiO2、Fe2O3、CO2、AL2O3、MgO等，樣品分析結果ω（總量）接近100%，基本能滿足計算硅灰石礦物含量對化學組分含量的需要（見表2）。

選取一定數量的代表性樣品的副樣，進行物相法測定硅灰石礦物含量，對比測定結果和計算結果，兩者數據比較接近，符合要求。反映計算公式適合本礦區。

進而對礦區涉礦樣品的分析結果進行硅灰石礦物含量的計算，然后對礦床的資源儲量進行估算，硅灰石礦物量為5.9×104t。估算結果顯示資源儲量大幅減小。

通過野外地質工作和深部工程驗證，硅灰石礦物含量計算和資源儲量估算結果跟實際情況基本吻合。

4 結論

本文通過對硅灰石礦勘查評價過程中礦物組合的分析研究，借助實例著重解讀了利用化學分析結果計算礦物含量的方法，厘清了如何確定硅灰石礦勘查樣品基本分析項目，闡述了硅灰石礦的勘查評價方法，以供地質工作者在勘查同類型礦床時參考。

表2 礦區硅灰石含量計算表