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(zhì)勘查院，湖南 郴州 423000）

硅灰石是具有鏈狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物，形成于一定的物理化學(xué)條件下和特定的地質(zhì)環(huán)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(zhì)的灰?guī)r或鈣質(zhì)硅質(zhì)巖石中的石英（游離二氧化硅）和方解石在固體形狀下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成硅灰石；也可以是由含有硅酸的溶液進入石灰?guī)r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(zhì)的巖石進行化學(xué)改造形成硅灰石[1]。其化學(xué)反應(yīng)式均為：

硅灰石是一種陶瓷工業(yè)的節(jié)能原料和高性能工程復(fù)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(yè)。

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(zhì)量[2]。隨著地質(zhì)探礦工作的不斷深入，當?shù)V石明確不同工業(yè)用途時，樣品化學(xué)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(xué)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(jù)工業(yè)要求和多元素分析資料確定，有些組分含量穩(wěn)定并在規(guī)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(jù)光譜分析資料確定。

與此同時還要對礦石物理化學(xué)性能進行測定，礦石物理化學(xué)性能測定可利用組合分析樣品，根據(jù)不同工業(yè)用途通常測定以下幾項：建筑陶瓷（釉面磚）工業(yè)用硅灰石要求測白度（自然白度或燒成白度），油漆涂料工業(yè)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(yè)評價時，規(guī)范規(guī)定硅灰石礦應(yīng)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(xué)分析結(jié)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(xué)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(xué)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(fù)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(xué)分析結(jié)果計算礦物含量。本文著重闡述利用化學(xué)分析結(jié)果計算礦物含量工作流程及應(yīng)注意的幾個問題。

2.2 利用化學(xué)分析結(jié)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(chǎn)于矽卡巖型礦床中，礦物組分復(fù)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(chǎn)于接觸變質(zhì)和區(qū)域變質(zhì)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(yīng)采集適當數(shù)量的、具有代表性的巖礦鑒定樣品，通過室內(nèi)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(chǔ)。

2.2.2 對工作區(qū)內(nèi)化學(xué)分析樣品分析結(jié)果的統(tǒng)計和分析研究

對礦區(qū)樣品分析結(jié)果進行統(tǒng)計，觀察單個樣品各組分的分析結(jié)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(jié)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(yīng)根據(jù)礦石巖礦鑒定結(jié)果和礦石全分析結(jié)果來調(diào)整和增加基本分析項目，滿足計算礦物含量所需要的化學(xué)組分含量。

2.2.3 計算公式的確定

根據(jù)《玻璃硅質(zhì)原料、飾面石材、石膏、溫石棉、硅灰石、滑石、石墨礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》中硅灰石礦物含量計算方法的要求，當?shù)V石中SiO2+1.3CaO的總量大于CaO+1.6MgO的總量時，采用公式A：當?shù)V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(jié)果的驗證

在具有代表性的基本分析樣品采集地對應(yīng)位置采取一定數(shù)量的物相分析樣品送驗，對比物相分析結(jié)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(qū)可以應(yīng)用。否則需研究適合本礦區(qū)的計算公式。

3 案例剖釋

湘南某硅灰石礦床經(jīng)歷了普查和詳查等2個階段的地質(zhì)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(xué)分析結(jié)果計算硅灰石礦物含量時，所采用的公式不同，導(dǎo)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(chǎn)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(qū)樣品基本分析項目為CaO、SiO2、Fe2O3。大多樣品的化驗分析結(jié)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(jīng)儲量估算333+334硅灰石礦石量190×104t，礦物量130×104t。

表1 礦區(qū)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(qū)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(jié)果的綜合分析發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)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(fù)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(jié)果ω（總量）接近100%，基本能滿足計算硅灰石礦物含量對化學(xué)組分含量的需要（見表2）。

選取一定數(shù)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(jié)果和計算結(jié)果，兩者數(shù)據(jù)比較接近，符合要求。反映計算公式適合本礦區(qū)。

進而對礦區(qū)涉礦樣品的分析結(jié)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(jié)果顯示資源儲量大幅減小。

通過野外地質(zhì)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(jié)果跟實際情況基本吻合。

4 結(jié)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(xué)分析結(jié)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(zhì)工作者在勘查同類型礦床時參考。

表2 礦區(qū)硅灰石含量計算表