贵州大方白龙村建筑用玄武岩矿转变为纤维用玄武岩的探讨

黄毅;潘启权

【摘 要】贵州玄武岩分布广泛,但开发利用程度极低,基本限于建筑用低端产品,产品附加值低.文章通过对大方县高店乡白龙村玄武岩矿岩石特征、岩石化学特征研究,依据国家项目提出的玄武岩纤维的评判标准,开展矿山不同岩石类型的最优产品分析,提出该矿山建筑用玄武岩转变为纤维用玄武岩的导向性建议. 【期刊名称】《有色金属设计》 【年(卷),期】2018(045)001 【总页数】3页(P18-20)

【关键词】玄武岩;纤维用玄武岩;大方;贵州 【作 者】黄毅;潘启权

【作者单位】贵州省地矿局一〇五地质大队,贵州 贵阳 550018;贵州省地矿局一〇五地质大队,贵州 贵阳 550018 【正文语种】中 文 【中图分类】P588.145 0 引 言

矿区区域构造位于扬子准地台—黔北台隆—毕节北东向构造变形区。区域以北东北向褶皱和西北向断裂较发育为特征。

成矿区二叠系上统地层出露较多、分布范围较广。由新至老为二叠系上统龙潭组

（P3l）、峨眉山玄武岩组（P3β）、茅口组（P2m），岩性上（P3l）主要由浅灰色、灰色及深灰色，薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、煤层组成；（P3β）主要为灰绿色、暗灰绿色、深灰色凝灰岩、玄武岩；（P2m）主要为生物碎屑灰岩。峨眉山玄武岩组为赋矿层位。

玄武岩矿含矿岩系为二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3β），由顶部灰、灰褐色薄层凝灰岩，上部浅灰、灰绿色块状玻基玄武岩，中上部灰、深灰色杏仁状玄武岩，下部灰、深灰色块状玻基玄武岩组成，含矿岩系厚度≥70m。区域地质简图如图1。 1 矿石质量特征 1.1 矿石物质组成

矿物成份主要由长石和火山玻璃（部分为辉石）组成，含少量方解石、硅质、磁铁矿、伊丁石、钛铁矿、粘土、褐铁矿、绿泥石等。 图1 区域地质简图Fig.1 Regional geological map

长石：自形-半自形粒状斜长石杂乱分布于火山玻璃之中。长石粒度0.1-0.3 mm，部分长石粘土化，其表面模糊不清。含量25%～70%。

火山玻璃：充填于不规则状杏仁体或长石构成的不规则状格架中，火山玻璃脱玻化为粘土矿物皂石，保存其不规则形态，呈细小鳞片状，聚集成片状、扇状、放射状分布。含量10%～30%。

辉石：半自形粒状辉石充填于自形-半自形粒状斜长石构成的不规则状格架中石粒度多＜0.1mm，少数可达0.2 mm。含量15%～20%。

方解石：部分为长石蚀变，其表面模糊不清，部分为后期充填，呈脉状，脉宽＜0.1 mm。含量5%～10%。

硅质：长石蚀变为方解石析出矿物，硅质呈细小团块状，其分布多于方解石有关。含量5%＜～20%。

磁铁矿：呈半自形粒状，粒度＜0.05 mm。含量＜5%。

伊丁石：分布于长石格架之中，为原岩中橄榄石蚀变而来，仅见橄榄石自形粒状形态。含量1%。

钛铁矿：呈针柱状，粒度（长轴）＜0.1 mm，星散分布。含量2%～3%。 粘土：长石蚀变部分产物，含量＜5%～50%。

褐铁矿：褐铁矿呈非晶质粉末状，聚集成不规则团块状分布，或混杂粘土矿物分布。含量＜5%。

绿泥石：呈细小鳞片状集合体，分布于岩石裂隙之中。含量2%。 1.2 矿石结构构造

据野外观察和室内岩矿鉴定结果，玄武岩矿主要为杏仁状结构、块状构造。杏仁状结构：主要由不规则状和椭圆状杏仁体组成，大小一般直径0.5～5mm。杏仁体呈不规则圆状、不规则状，由火山玻璃充填，脱玻化为粘土矿物皂石及硅质，杏仁体约占岩石总量40%。

块状构造：由粒度0.1～0.3mm之间自形-半自形粒状斜长石杂乱分布于火山玻璃之中构成块状玄武岩，无明显的细分层。 1.3 矿石化学成分

化学成分与辉长岩或辉绿岩相似，SiO2：38.22%～60.67%，Al2O3：6.35%～20.70%，Fe2O3：8.96%～17.62%，CaO：1.02%～11.91%，MgO：2.15%～5.50%，K2O+Na2O：0.47%～4.71%，TiO2：1.97%～5.21%，L.O.I：0.98%～12.75%，见表1。

表1 矿石化学成分表/%Tab.1 Summary of analysis results of basalt (top to bottom) in Bailong Village, Gaodian Township, Dafang CountyY-8 41.3420.7017.27 0.24 0.90 0.83 0.60 5.21 BH-7841.8212.9915.02 8.20 5.11 1 1.76 4.20 Y-7 52.1612.6913.67 6.25 2.09 0.10 3.21 3.65 Y-6 43.4217.1217.62 2.89 2.30 0.24 3.94 5.05 Y-5 38.2214.1515.96 7.45

4.38 0.68 2.26 4.12 Y-4 51.2114.1814.20 4.70 4.03 0.74 2.04 4.21 Y-3 60.6710.5412.75 4.09 2.67 0.049 2.54 3.10 Y-2 50.3014.7416.75 1.02 4.04 0.049 2.88 3.77 Y-1 49.4913.5314.76 8.06 4.31 0.59 2.59 4.04 Y-9 50.2313.1514.70 7.95 4.79 1.52 2.46 4.00 2 岩石特征分析及开发利用方向研究

不同用途的玄武岩质量要求详见表2。其中，拉丝玄武岩原料推荐的成分范围应用的是中科院矿产资源研究重点实验室刘建明教授《建立制造连续玄武岩纤维的原料筛选方法与数据库》的研究成果，并结合四川点石公司提供的生产合格值指标，见表3。

表3列出了已拉丝成功的玄武岩原料成分值，其中格鲁吉亚是国外最早拉丝成功的玄武岩产地。

表2 玄武岩地质勘查一般参考工业指标Tab.2 Industrial indicators referred in basalt geological exploration注：①矿棉生产中允许原料的化学成分可以有较大的波动，但要求配料后的酸度系数：MK=（SiO2+Al2O3）/（CaO+MgO）＞1.2-1.3②要考虑原料矿物、岩石的机械性能、块度的机械强度、熔解温度及熔融状态下的 粘结性，粘结性决定其长纤维的性能和质量。一般要求粘结度系数：Mb=[m（SiO2）+2m（Al2O3）]/2m（Fe2O3）+m（FeO）+m（CaO）+m（MgO）+m（K2O）+m（Na2O）＞1.2-2.0式中：m为各氧化物的分子数。用 途 质量要求/（%） 物性要求SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O+Na2O拉丝玄武岩推荐值 45-60 12-19 5-15 6-12 3-7 2.5-6 刘建明；CaO＞12%会影响粘度拉丝玄武岩合格值 48-53 14-19 0.5-2.5 8-14 5-9 3-6 2015四川点石提供，FeO 8%-14%开采技术条件 可采厚度1-2m，夹石剔除厚度0.5-1m，剥采比＜0.5：1，边坡角55-65°。注：作岩棉、铸石用对Ti无要求。据行业标准（JC/T515-2001）T（JC/T514.3-2001），对铸石粉和铸石规定有游

离铁含量、磨耗量、耐酸碱度等要求，因此矿石应进行工业试验，以判断其可否制成合乎要求的产品。作纤维用对Fe有要求。

表3 已拉丝成功的玄武岩原料成分汇总表 /%Tab.3 Summary of basalt raw material composition (%) after successful drawing注：除格鲁吉亚外，其余均为四川点石提供。地名 SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO TiO2 K2O+Na2O格鲁吉亚（国外） 51.65 15.85 9.78 9.35 6.1 5.26山东1 53.66 14.82 4.26 4.96 7.93 7.04 0.82山东2 53.38 13.66 9.76 1.38 8.10 6.31 1.82河北样品 56.18 16.09 9.96 0.7 8.49 6.70 1.39河北蔚县双伟石村 50.95 16.08 9.60 0.60 8.78 6.80 1.45新疆 51.00 14.33 10.64 8.24 5.31 3.06乐山 49.16 12.70 6.63 7.32六盘水市 47.70 14.27 6.40 9.16 6.73 5.32 1.35

通过与岩石化学成分评价标准，表2对比，上部浅灰色玻基玄武岩指标符合要求，取样进行实验室试验已成功拉丝；中下部黑色玄武岩，各项指标符合要求，平均组份中，仅Ti略偏高，应对拉丝无影响，抗压强度187MPa。从岩性上来分析，凝灰岩不具拉丝条件，玄武岩中玻基玄武岩、气孔状玄武岩、蚀变玄武岩等与颜色无直接关系，化学成分符合拉丝要求即可成功拉丝。 3 建筑用玄武岩转变为纤维用玄武岩的导向性建议

通过对玄武岩矿石化学成分的分析研究，本矿山主要化学成分与拉丝玄武岩原料推荐的成分范围符合很好，经过实验室试验拉丝成功。化学成分上具备扎实的生产玄武岩纤维基础。玄武岩厚度大，分布范围广，在资源储量上对大规模开发有保障。 通过对省内外的调查比对，在生产工艺上生产玄武岩连续纤维的试验装置和工业装置已经建成并投产。由于采用了更为完善的研究成果，大大降低了能耗，也相应地降低了玄武岩连续纤维的生产成本。玄武岩连续纤维的生产成本开始低于玻璃纤维的生产成本。大规模生产连续性纤维可行。

通过对省内外的市场调查，武岩长纤维有较大的利润空间和盈利空间。在市场具有较强的竞争力。 参考文献：

[1] 刘建明,等.建立制造连续玄武岩纤维的原料筛选方法与数据库.2014.

[2] 付法凯,石毅,汪江河,等.河南大安玄武岩生产连续纤维的可利用性探讨[J].中国非金属矿工业导刊,2009(1)：53-56.