廣西賀州八步區老屋沖鉀長石礦地質特征及開發利用

劉 七，高銀梅

(1.湖南省地質礦產勘查開發局四〇九隊，湖南 永州 425000；2.河南地礦職業學院，河南 鄭州 450000)

隨著社會的發展和生活水平的提高，鉀長石礦制品在生活中的應用范圍越來越廣。八步區老屋沖鉀長石礦位于廣西賀州市北東部，姑婆山巖體中部，遠景資源儲量豐富。本文總結了老屋沖礦區鉀長石礦地質特征，分析了礦石質量和加工技術性能，探討了鉀長石開發利用前景，為本地區尋找同類鉀長石礦資源提供幫助。

1 區域成礦地質背景

1.1 區域地質概況

工作區位于南華活動帶東部的大瑤山隆起北東部，大地構造位置處在湘桂海西—印支坳陷區與粵北一東江海西期、燕山復合坳陷區交匯部位。區域構造運動強烈、構造樣式復雜多變，褶皺、斷層發育，巖漿活動強烈。區域成礦環境處在南嶺錫多金屬成礦帶的中部，為礦產資源有利聚集區，是廣西重要的有色金屬與非金屬礦產地之一[1-2]。

1.2 構造

區域褶皺構造不甚發育，主要體現為一些短軸小褶皺、鼻狀小背斜集中分布于區域南部。斷裂構造較發育，北東向、北西向、近南北向和北東東斷裂均有分布，區域斷裂主要以近南北向斷裂為主[1]。斷裂構造主要形成于加里東期、印支期和燕山晚期，各斷裂帶內具有多次活動特征。最主要的、規模較大的斷裂構造形成于燕山晚期，有獨山—七星嶺區域性大斷層和望高—楓木山逆斷層。這些構造活動產生了一系列共軛次級斷裂，走向為北西與北東兩組方向[1-2]。

1.3 巖漿巖

工作區處于南嶺復式花崗巖帶的西部，姑婆山巖體中偏東部[1]。區內巖漿活動頻繁，巖漿巖分布面積極廣，以重熔花崗巖為主，巖漿巖主要為燕山期花山、姑婆山[3]、金雞嶺等巖體(圖1)[4]。巖石類型為富鉀鈣堿性花崗巖類，主要為二長花崗巖、鉀長花崗巖，形成時代為中侏羅世—晚白堊世[5]。

圖1 區域地質圖(據參考文獻[4]修改)

區域內成礦巖體為姑婆山巖體，巖體出露總面積約678km2[6]，主要化學成分為K2O、Na2O、FeO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等(表1)。從表1中可知，姑婆山燕山早期第三期次花崗巖體為高硅、高鉀、富堿，為形成鉀長石礦提供了較好的物質來源[6]。

表1 成巖礦體主要化學成分、化學特征一覽表

1.4 區域礦產

區域礦產資源豐富，種類較多，已發現的礦種有鐵、錳、銅、鉛、鋅、金、鎢、錫、銻、鉀長石、稀土等20余種。其中非金屬礦床有石羊山花崗巖礦床、將軍山—馬塘山大理巖礦床、沖坪和石排沖鉀長石礦床等[8]。從成礦規律來看，姑婆山巖體成礦具正向分帶性，從巖體往外，依次為巖體內的花崗巖型稀土、稀土、鉀長石礦床→接觸帶的矽卡巖型、矽卡巖—石英脈型鎢錫礦→外接觸帶錫石硫化物型礦床，成礦溫度由高至低[9]。

2 礦床地質特征

2.1 賦礦層特征

礦區內鉀長石礦賦存于晚侏羅世第一次(J3γH1)和第二次侵入花崗巖(J3γH2)體的風化層中。原巖主要為中粗粒斑狀黑云母二長、正長花崗巖，原巖經強風化作用常形成厚度不等的風化層，厚度一般0～30m，局部可達54.25m左右。風化層從上到下依次為殘坡積層、全風化層、強風化層、中風化層和微風化層(表2)。強風化層為鉀長石礦主要賦礦層位。

表2 賦礦層垂向分層特征表

2.2 礦體特征

區內僅控制Ⅰ號鉀長石礦體，控制礦體南北長3 500m，東西最大寬2 100m，往北西和南東寬約400m，展布總面積約3.455km2。礦體出露最高標高+1 022.56m，最低為+300m，礦體厚度總體較均勻，并呈現自礦區北西往南東有變厚的趨勢。同時，在礦體分布范圍內，出現多個局部變薄和變厚的部位，前者主要分布于山溝處，可能因剝蝕較強烈引起；后者位于南東部山脊部位，可能因剝蝕較弱所致。礦體厚一般11.60～48.60m，最小厚4.50m，最大厚54.25m，平均25.23m，厚度變化系數29.90%(圖2)。

圖2 工作區地質簡圖

2.3 礦石質量

(1)礦物組成。

原礦的礦物成分簡單，主要礦物為鉀長石，其次為石英、斜長石，少量綠泥石、云母以及極少量的角閃石和微量高嶺石、磁鐵礦、褐鐵礦及鋯石等(表3)。由于礦石由花崗巖風化殘留而成，其各礦物特征與前述原巖中礦物基本一致。但因風化作用，斜長石多被灰白色高嶺土交代，黑云母多見有褐黃色鐵質(圖3)。

圖3 粗中粒斑狀黑云母正長花崗巖

表3 原礦主要礦物含量測定結果

(2)化學成分。

根據鉀長石原礦石多元素化學分析,其結果 為 K2O+Na2O 7.05%、K2O/Na2O 2.34、Fe2O32.84%，達不到長石礦產地質勘查規范[9]的一般工業指標要求(K2O+Na2O≥10%、K2O/Na2O≥2、Fe2O3≤0.5%)[10-11]。需對原礦石進行選礦，通過淘洗篩分獲得淘洗精礦(+5mm)，結果為K2O+Na2O 10.39%、K2O/Na2O 2.89、Fe2O31.97%(表4)，然后再進行磁選除鐵獲得達到工業指標的鉀長石礦。

表4 原礦石化學組分分析結果表

3 礦床成因探討

(1)區內鉀長石礦體主要分布在姑婆山復式巖體中部的凹陷部位(里松巖體)，該部位為姑婆山巖體的中心相—過渡相[12]，原巖為中粗?！种辛：谠颇付L花崗巖和黑云母鉀長花崗巖。

(2)區內花崗巖體表面風化強烈，其成礦母巖為中—粗顆粒黑云母二長花崗巖和中—粗顆粒黑云母鉀長花崗巖，巖石中較易被風化的云母、長石類礦物部分被風化成高嶺土，石英完全析離，呈松散—半松散狀。風化層中風化殘余的鉀長石斑晶、石英砂礫在有利的地形地貌地段，剝蝕作用弱于風化作用，形成了廣泛分布的風化殼。礦區風化殘留鉀長石礦體屬于典型的風化殘余礦床。

(3)區內礦體呈面狀、似層狀，大致沿巖體風化殼分布，從剖面上看，礦體的形態受地形起伏變化控制明顯，隨地形的起伏呈波浪形。一般而言，地勢較高且有一定坡度的地段，礦體完整性較好；地勢相對較低且平緩的地區，因受水流侵蝕作用和受沖積層的分割，致使礦體形狀復雜，局部呈島弧狀。

4 礦石加工技術性能及開發利用前景

4.1 選礦試驗結果

區內對鉀長石礦進行了不同選礦試驗，試驗結果比較，最終確定了原礦篩分—凈礦(+5mm)磨礦—磁選除鐵的選礦工藝流程(圖4)。

圖4 生產工藝流程圖

鉀長石礦石凈礦(+5mm)經過磨礦—磁選除鐵后獲得長石精礦產率28.43%，主要質量指標為K2O 8.03%、Na2O 2.75%、K2O+Na2O 10.78%、Fe2O30.28%，達到了日用陶瓷的長石精礦粉質量要求。

區內鉀長石礦體由花崗巖風化殘留而成，呈松散狀產出，其有用礦物成分主要為鉀長石。因此，對礦石有用成分采用淘洗加篩選獲得，并對淘洗產物進行分析而得。礦石經淘洗加(篩選≥5mm)后獲得的鉀長石精礦含礦率一般28.11%～37.01%，平均含礦率32.22%。淘洗加篩選后鉀長石精礦中K2O含量一般為5.63%～10.81%，平均8.00%。K2O變化系數為9.88%，變化穩定。Na2O含量1.75%～4.47%，平均品位3.04%。Na2O變化系數為15.88%，變化穩定。K2O+Na2O平均品位10.99%，K2O:Na2O平 均 比2.81:1。 由K2O和Na2O含量等值線可看出，兩者含量呈正相關，并呈現多個高值域，由高值域往外，呈逐漸降低趨勢。

4.2 尾礦成分及處理

根據選礦試驗研究結果，礦泥主要礦物組成是鈉長石、石英、綠泥石、云母類、高嶺石、磁鐵礦等；尾砂主要有鉀長石、鈉長石、石英、云母類、綠泥石、榍石、磁鐵礦等。尾砂中SiO2含量較高(表5)。

表5 尾礦化學分析結果 (單位：%)

區內+5～+1mm尾砂可作為山砂外銷，洗礦產品及尾砂均粘附有部分礦泥，尾砂和礦泥產率分別為80.59%和14.00%，尾砂可作為建材砂外銷、礦泥可作為后期礦山土地復墾。

4.3 開發利用前景

目前鉀長石礦廣泛用于玻璃、陶瓷、電瓷、磨具磨料、電焊條、白水泥、鉀肥及其他領域[14-15]。其中50%以上用于玻璃工業，30%用于陶瓷工業。

隨著國內市場對鉀長石需求量不斷增高，賀州市人民政府為承接東部沿海產業轉移特別是陶瓷產業轉移，在平桂區建設了以陶瓷工業項目為主的賀州市八桂建材工業基地，大力開發區內鉀長石礦，并計劃打造區內除大理石礦以外第二個千億產業園。

5 結論

(1)區內鉀長石礦賦存晚侏羅世第一次(J3γH1)和第二次侵入花崗巖(J3γH2)體的強風化層中。原礦達不到一般工業指標要求，需對原礦石進行選礦，通過淘洗篩分獲得淘洗精礦(+5mm)，然后再進行磁選除鐵獲得達到工業指標的鉀長石礦。

(2)區內鉀長石礦體主要分布在姑婆山巖體的中心相—過渡相，原巖為中粗粒—粗中粒黑云母二長花崗巖和黑云母鉀長花崗巖。巖體經風化作用，呈松散—半松散狀，風化層中風化殘余的鉀長石斑晶、石英砂礫在有利的地形地貌地段形成了典型的風化殘余礦床。

(3)通過對區內鉀長石礦選礦工藝方案對比，最終確定了原礦篩分—凈礦(+5mm)磨礦—磁選除鐵的選礦工藝流程，通過選礦，獲得長石精礦產率28.43%，主要質量指標為K2O 8.03%、Na2O 2.75%、K2O+Na2O 10.78%、Fe2O30.28%，達到了賀州市日用陶瓷的長石精礦粉質量要求。

(4)根據選礦試驗研究結果，區內+5～+1mm尾砂可作為山砂外銷，尾砂中SiO2含量較高，尾砂和礦泥產率分別為80.59%和14.00%，尾砂可作為建材砂外銷，礦泥可作為后期礦山土地復墾。

(5)通過對本區域礦床成因及找礦標志等進行系統分析，為該地區進一步尋找風化殼型鉀長石礦提供了參考。