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            蛟河市新發鈮鉭、鉀長石礦地質特征簡介論文

            發布時間:2022-05-07 13:48:03 文章來源:SCI論文網 我要評論














            SCI論文(www.0546wclm.com)

            摘  要 :鈮、鉭作為稀有金屬元素, 具有強度高, 抗疲勞, 抗變形, 抗腐蝕, 導熱, 超導, 單極導電及吸收氣體等優良特性。廣泛 應用在電子、宇航、機械工業及原子反應堆中,是國家的戰略性礦產資源。2016 年,筆者負責在蛟河市新發地區開展多金屬礦普 查時發現了鈮、鉭礦 ;同時,礦體中富含超過工業品位的鉀長石。鉀長石礦是制造陶瓷、玻璃的主要原料,在國內的需求量與日 俱增。

            主題詞 :蛟河市新發 ;鈮 ;鉭礦 ;鉀長石礦

            1  基本概況

            礦區位于蛟河市琵河林場的丘陵山區,行政區劃隸屬吉林 省蛟河市白石山鎮琵河村, 礦權人是琿春市瑞豐礦業有限公司。

            勘查區距白石山鎮 20km,距漂河鎮 30km 有林業運材公路 相通,距蛟河市距約 40km,白石山鎮和蛟河市及琿春市有二級 公路、高速公路, 普通鐵路、高速鐵路相連, 交通極為方便。

            工作區以自然林和人工林覆蓋為主, 地表覆蓋層 2.0m ~ 3.0m,區內最高海拔標高 922.8m,最低侵蝕基準面為 300.0m, 高差 622.8m, 地勢東高西低,坡度較陡, 區內水系漂河 發育, 由北東向西南匯入松花江 [1]。

            本區地勢中等,屬寒溫帶大陸性氣候,冬季寒冷漫長,夏季 溫熱多雨,春秋干旱溫和。年最高氣溫 31.5℃,最低 -35℃。雨季 多在 7 月~ 8 月,年降雨量 800mm ~ 900mm, 封凍期由 11 月末 至翌年4 月初, 最大凍土層為 1.60m ~ 1.80m。

            區內居民以漢族為主,有少數朝鮮族居民等,主要從事農業 生產,工業有鉬、金、煤、硅石、寶石、石材、硅藻土等非金屬的 開發利用 ;種植業有藥材、黑木耳、榆黃蘑等 ;養殖業有牛、羊、 鹿及林蛙和禽類等。區內水力、電力、通訊、人力資源豐富。

            因此, 此地礦產開發的自然條件較好。

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            2  以往地質工作成果

            (1)上世紀七十年代至九十年代,吉林省第二地質礦產調查 所、吉林省第五地質礦產調查所、吉林省區域地質調查所、吉林 省有色六零四、六零七地質隊在本區相繼開展了礦產普查工作, 陸續發現了蛟河煤礦、天崗水晶礦、天崗花崗巖石材礦、大石河 鉬礦、寒蔥溝金礦、琵河硅藻土礦等礦床(點)。

            (2)2014 年~ 2016 年,琿春市瑞豐礦業有限公司在普查區內開展了礦產普查工作。

            在 1 :1 萬土壤樣品測量過程中,土壤金屬元素異常多為單 點異常,強度低,規模小,對異常點進行多次檢查,均未發現蝕 變、礦化巖石。

            在 1:1萬地質測量時發現, 549 高地和922.8 高地(少砬哈子) 存在次霓輝粗面巖和次霓石粗面巖自然出露的情況。兩個高地 的巖性特征相同, 均為喜山期噴出巖, 只是噴出巖體規模大小不 同,兩個高地噴出巖層理明顯, 產狀 :傾向 130°~ 110°, 傾角 45°~ 30°。

            兩個喜山期噴出巖體即為稀有和鉀長石礦體。

            (3)2017 年~ 2020 年,吉林省區域地質調查所在本礦區東 側開展礦產普查,陸續發現 3 個~ 4 個喜山期噴出巖體,巖性也 為次霓輝粗面巖和次霓石粗面巖。地質特征、含礦特點亦相近。 說明在本地區開展稀有金屬的勘查和開發具有廣闊的前景  [2]。

            3  地質特征

            3.1  區域地質背景

            工作區大地構造位置位于天山-興安地槽摺皺區(Ⅰ)、吉 黑地槽摺皺系(亞Ⅰ)吉林優地槽摺皺帶(Ⅱ),吉林復向斜(Ⅲ), 敦化隆起西南部(Ⅳ),敦化-密山大斷裂的北西側。

            區內地層僅見有第四系、第三系和二迭系地層。二迭系地層 分布于測區的西北部, 第三系地層分布于測區的東部, 第四系地 層分布于測區的河谷中。

            本區域內巖漿巖分布廣,主要為華力西晚期和喜山期侵入 體。華力西晚期侵入體主要分布于區內的中西部 ;喜山期侵入 體主要分布于區內的中部、東部和南部。

            本區域地處吉黑地槽褶皺帶,受敦化-密山深大斷裂控制, 構造活動強烈,構造特征復雜,總體構造形態以北東向為主。其 次為北西向。均為第四紀河谷沖積物、洪積物所覆蓋。

            區域內僅發現的多金屬和稀有金屬礦(化)點共兩處。其中 銅礦化點 1 處,鈮、鉀長石礦點 1 處(即新發銅礦點、琵河鈮礦 點)。

            3.2  礦區地質特征

            礦區大面積出露的巖石是華力西晚期侵入體(γ43-2(3)),以黑 云母斜長花崗巖為主。


            其次是喜山期侵入體,呈巖株狀產出,地貌上表現為明顯的不規則圓錐狀,面積不同,不規則圓狀,面程大的巖株為少 砬哈子,面積約 3.50Km2,海拔 922.80m,亦是礦區內最高山峰 ; 面程小的巖株為 549 高地,面積約 0.50Km2,海拔 549.0m, 兩 個巖株巖性特征相同,均為次霓輝粗面巖、次霞石粗面巖,其 為鈮、鉭、鉀長石礦的賦礦巖體。呈層狀、似層狀,層理產狀 110°~ 130° /30°~ 45°(詳見插圖 1)。

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            礦區內以斷裂構造為主,主要有北東向和北西向兩種,均是 敦化-密山深大斷裂的次級斷裂構造。

            3.3  礦體地質特征

            2016 年,在 549 高地和 922.8 高地(少砬哈子),分別布設 A-A '、B-B '地質剖面,A-A '采取化學樣 4 個,B-B '采取 化學樣 7 個。有 10 個樣品鈮無素大于邊界品位,其中有4 個樣品 鈮無素達到最低工業品位(詳見表 1)。這說明兩個噴出巖體中 稀有金屬鈮的含量較高, 有形成工業礦床的可能。


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            3.4  礦石地質特征

            (1)經自然資源部中國地質調查局成都綜合利用所鑒定 : 礦石中含輝石 52.3%、堿性長石 43.2%、角閃石 1.5%、鐵氧化物 1.5%、其它礦物 1.5%。礦石的主要構造為塊狀構造,包括風化構 造、隱晶狀構造和斑狀構造三種 ;常見的結構包括斑狀結構和 粗面結構 ;工藝粒度特征表現為 :長石類礦物、輝石類礦物和 角閃石類礦物的粒度接近,三類礦物中長石粒度整體略粗 ;鐵 氧化物類礦物和其它礦物粒度區間高度集中于 0.075mm 以下。

            此外,測試表明,礦石礦樣中并未發現鈮和鉭的獨立工業礦 物,二者分散分布。其中,鈮以類質同象形式集中分布在輝石、 長石、角閃石等礦物中,在輝石中相對集中系數 81.118% ;鋯 (Zr)集中分布在鋯石中,但是由于其礦物量鋯石在礦石中的含 量僅為 0.362%,屬于極微量礦物,且粒度微細,常常呈包裹體或 者微細粒狀嵌布在其他脈石礦物中,只有通過電子顯微鏡才能 發現,本礦石樣品中的鋯石不具備可選性,更不具備經濟價值 ; 釔(Y)含量低, 未達到工業利用指標, 且以分散形式存在 ;鉀(K) 具有獨立的礦物, 集中分布在鉀長石中。

            (2) 礦 石 中 各 元 素 含 量 分 別 為 Nb2O50.0316%、 Ta2O50.00175%、K2O5.23%、Na2O6.54%、SiO259.93%。TAS 化 學 分析和 QAPF礦物分析確定礦石為堿長粗面巖型鈮鉭礦石 ;綜 合鈮鉭礦床行業標準(DZ/T0203-2002) 考慮, 確定該礦石為一 種堿長粗面巖型原生鈮礦石。

            (3)從上述化學分析中 K2O5.23%、Na2O6.54%、鉀和鈉的氧 化物含量之和已達 11.77%。
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            鉀長石在陶瓷、玻璃工業生產中的用量約占 30% 以上。在 坯料體系中除可供Al2O3、SiO2 外,還可提供堿金屬氧化物。其 既是瘠性原料, 又是溶劑原料。

            目前,優質高嶺土礦資源快速減少,而陶瓷、玻璃工業迅猛 發展,鉀長石礦替代高嶺土礦是陶瓷、玻璃工業的必然選擇。當 前陶瓷、玻璃工業需要鉀長石礦質量標準見表2。
             

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            從表2 中可看出蛟河市新發礦區的鉀長石礦至少是一級品。

            (4)綜上所述, 蛟河市新發礦區既存在戰略性的鈮、鉭礦床, 同時也是用途廣泛的鉀長石礦床, 其資源儲量相當可觀, 經濟價 值更為壯觀。

            蛟河市新發礦區堿長粗面巖體面積總和達約 4.0Km2,平均 厚度達 100.0m。鈮、鉭礦床平均品位分別按 0.015%、0.008% 計 算 ;鉀長石礦床平均品位按 10% 計算,礦石體重按 2.5t/m3 計 算 . 則估算鈮、鉭礦床資源儲量為鈮 15.0 萬噸、8.0 萬噸 ;鉀長石 礦床資源儲量為 1.0 億噸,因此蛟河市新發是一個特大型稀有金 屬和非金屬礦床。

            4  本次勘查存在的不足之處

            本次勘查對鈮、鉭、鉀長石礦僅在地表做了少量的地質工作, 初步進行了鈮、鉭礦實驗室的選礦試驗,但沒有圈定可供開發的 工業礦體, 也沒有進行鈮、鉭、鉀長石礦的綜合選礦流程試驗。

            5  下步勘查工作計劃

            按照《稀有金屬礦產地質勘查規范》DZ /T 0203-2002要求 , 力爭在兩年內完成吉林省蛟河市新發鉛及鈮鉭、鉀長石礦詳查。

            (1)首先繼續在該區進行 1/1 萬地質測量工作,大致查明礦 區地質特征,尤其是詳細圈定次霓輝粗面巖和次霓石粗面巖體 的分布范圍,然后在該巖體上,按勘探線施工槽探,并進行系統 的采樣分析,圈定鈮鉭、鉀長石礦的礦體、礦化體、礦化蝕變帶 以及氧化帶, 初步查明其在地表的地質特征。

            (2)同時根據鈮鉭、鉀長石礦在地表的地質特征,選擇有利部 位施工少量鉆探工程, 大致查明礦體在垂深方向上的賦存規律。

            (3)在工業礦體中采集樣品進行鈮、鉭、鉀長石礦的綜合選 礦流程試驗。同時開展水文地質、工程地質及環境地質調查工作,對礦山開采技術條件作出評價 ;進行鈮、鉭、鉀長石礦床資 源開發的預可行性研究, 對礦山的經濟價值作出評估。

            (4)提交《吉林省蛟河市新發鉛及鈮鉭、鉀長石礦詳查報 告》,估算鈮鉭、鉀長石礦資源量,并做出總體評價 , 提出鈮鉭、 鉀長石礦首采地段。提出進一步開發的方案。

            附 :鉀長石應用于地板磚生產工藝流程報告。

            公司提供的鉀長石,經廣東省楓溪陶瓷工業研究所化學分 析化驗結果見化驗報告。此礦為肉色鉀長石, 是生產陶瓷的重要 原料。陶瓷研究所委托我廠用貴公司的鉀長石原礦做配方生產 地板磚做工藝流程實驗報告如下 :

            原礦加工成粉的工藝鉀長石的原礦經手選后,破碎 (1cm ~ 22cm) 再進行石碾,(0.2cm ~ 0.5cm) 分級脫水后待用。 該流程用的是預式破碎機, 進行粗碎和細碎。生產流程如下 :

            (1)將配比好的原料進行均化處理,然后研磨混合后用超細 粉碎機磨粉一次性達到200 目用于坯料,一次性達到 320 日用于 釉料。

            (2)泥漿除鐵、泥漿過篩, 然后干燥造粒也叫泥粉均化。

            (3)壓制成型然后干燥, 泥坯上釉印刷裝飾。

            (4)高溫煅燒磨邊, 然后拋光再進行防污處理。

            (5)質量檢驗, 經檢驗產品合格達到各項指標。

            (6)簡單地說以上流程就是選料、配料、原料加工、成型、 焙干、施釉和 1200℃~ 1300℃的高溫煅燒過程。拋光磚還要經 過拋光、磨邊, 最后經過檢驗包裝, 最終完成成品。采用的是“一 字形的生產工藝流程”設計,就是機械化流水線。

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            6  總結

            (1)鉀長石在陶瓷工業生產中的用量約占 30% 以上,在坯料 體系中除可供AL2O3 和SIO2 外,還可提供堿金屬氧化物。其既是 瘠性原料,又是溶劑原料。作為瘠性原料具有降低粘土或坯體的 可朔性和粘結性,減少坯體干燥與燒成的收縮變形,改善干燥性 能和縮短干燥時間等效果鉀長石作為陶瓷坯料中的組分, 主要作 用有鉀長石在 1130℃開始熔融,形成粘稠的熔體相,能降低坯體 的融化溫度, 有利于成瓷和降低燒成溫度, 起到節約能源的作用。

            (2)鉀長石熔體能溶解部分高嶺土分解產物和石英顆粒,液 相中的A2O3 和 SO2 相互作用,促使莫來石晶體的成核和生長, 賦予坯體以機械強度和化學穩定性,鉀長石熔體填充于品粒間, 有助于坯體致密和減少孔隙。

            (3)鉀長石熔體冷卻后構成瓷的玻璃基質,可改善透明度, 并有助于提高坯體的機械強度和電氣性能。

            (4)鉀長石的組成中包含有瓷坯中的主要氧化物 SiO2、 A12O3、CaO、MgO、Fe203、TiO2、K2O、和Na2O 等。因此可作為 主要原料代替純堿、葉臘石以及工業氧化鋁等工業原料, 降低成 本。在釉料中鉀長石是形成玻璃相的主要成分。

            參考文獻

            [1]成霖 . 廣昌縣椒坑鉀長石礦成礦地質特征及開發利用[J]. 科學與財富,2018,(30):114.doi:10.3969/j.issn.1671-2226.2018.30.116.
            [2]孫嘉更.吉林省集安市團結鉀長石、硅石礦地質特征[J].吉林地質,2020,(2).71~75.

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