广西贺州八步区老屋冲钾长石矿地质特征及开发利用

刘 七，高银梅

(1.湖南省地质矿产勘查开发局四〇九队，湖南 永州 425000；2.河南地矿职业学院，河南 郑州 450000)

随着社会的发展和生活水平的提高，钾长石矿制品在生活中的应用范围越来越广。八步区老屋冲钾长石矿位于广西贺州市北东部，姑婆山岩体中部，远景资源储量丰富。本文总结了老屋冲矿区钾长石矿地质特征，分析了矿石质量和加工技术性能，探讨了钾长石开发利用前景，为本地区寻找同类钾长石矿资源提供帮助。

1 区域成矿地质背景

1.1 区域地质概况

工作区位于南华活动带东部的大瑶山隆起北东部，大地构造位置处在湘桂海西—印支坳陷区与粤北一东江海西期、燕山复合坳陷区交汇部位。区域构造运动强烈、构造样式复杂多变，褶皱、断层发育，岩浆活动强烈。区域成矿环境处在南岭锡多金属成矿带的中部，为矿产资源有利聚集区，是广西重要的有色金属与非金属矿产地之一[1-2]。

1.2 构造

区域褶皱构造不甚发育，主要体现为一些短轴小褶皱、鼻状小背斜集中分布于区域南部。断裂构造较发育，北东向、北西向、近南北向和北东东断裂均有分布，区域断裂主要以近南北向断裂为主[1]。断裂构造主要形成于加里东期、印支期和燕山晚期，各断裂带内具有多次活动特征。最主要的、规模较大的断裂构造形成于燕山晚期，有独山—七星岭区域性大断层和望高—枫木山逆断层。这些构造活动产生了一系列共轭次级断裂，走向为北西与北东两组方向[1-2]。

1.3 岩浆岩

工作区处于南岭复式花岗岩带的西部，姑婆山岩体中偏东部[1]。区内岩浆活动频繁，岩浆岩分布面积极广，以重熔花岗岩为主，岩浆岩主要为燕山期花山、姑婆山[3]、金鸡岭等岩体(图1)[4]。岩石类型为富钾钙碱性花岗岩类，主要为二长花岗岩、钾长花岗岩，形成时代为中侏罗世—晚白垩世[5]。

图1 区域地质图(据参考文献[4]修改)

区域内成矿岩体为姑婆山岩体，岩体出露总面积约678km2[6]，主要化学成分为K2O、Na2O、FeO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等(表1)。从表1中可知，姑婆山燕山早期第三期次花岗岩体为高硅、高钾、富碱，为形成钾长石矿提供了较好的物质来源[6]。

表1 成岩矿体主要化学成分、化学特征一览表

1.4 区域矿产

区域矿产资源丰富，种类较多，已发现的矿种有铁、锰、铜、铅、锌、金、钨、锡、锑、钾长石、稀土等20余种。其中非金属矿床有石羊山花岗岩矿床、将军山—马塘山大理岩矿床、冲坪和石排冲钾长石矿床等[8]。从成矿规律来看，姑婆山岩体成矿具正向分带性，从岩体往外，依次为岩体内的花岗岩型稀土、稀土、钾长石矿床→接触带的矽卡岩型、矽卡岩—石英脉型钨锡矿→外接触带锡石硫化物型矿床，成矿温度由高至低[9]。

2 矿床地质特征

2.1 赋矿层特征

矿区内钾长石矿赋存于晚侏罗世第一次(J3γH1)和第二次侵入花岗岩(J3γH2)体的风化层中。原岩主要为中粗粒斑状黑云母二长、正长花岗岩，原岩经强风化作用常形成厚度不等的风化层，厚度一般0～30m，局部可达54.25m左右。风化层从上到下依次为残坡积层、全风化层、强风化层、中风化层和微风化层(表2)。强风化层为钾长石矿主要赋矿层位。

表2 赋矿层垂向分层特征表

2.2 矿体特征

区内仅控制Ⅰ号钾长石矿体，控制矿体南北长3 500m，东西最大宽2 100m，往北西和南东宽约400m，展布总面积约3.455km2。矿体出露最高标高+1 022.56m，最低为+300m，矿体厚度总体较均匀，并呈现自矿区北西往南东有变厚的趋势。同时，在矿体分布范围内，出现多个局部变薄和变厚的部位，前者主要分布于山沟处，可能因剥蚀较强烈引起；后者位于南东部山脊部位，可能因剥蚀较弱所致。矿体厚一般11.60～48.60m，最小厚4.50m，最大厚54.25m，平均25.23m，厚度变化系数29.90%(图2)。

图2 工作区地质简图

2.3 矿石质量

(1)矿物组成。

原矿的矿物成分简单，主要矿物为钾长石，其次为石英、斜长石，少量绿泥石、云母以及极少量的角闪石和微量高岭石、磁铁矿、褐铁矿及锆石等(表3)。由于矿石由花岗岩风化残留而成，其各矿物特征与前述原岩中矿物基本一致。但因风化作用，斜长石多被灰白色高岭土交代，黑云母多见有褐黄色铁质(图3)。

图3 粗中粒斑状黑云母正长花岗岩

表3 原矿主要矿物含量测定结果

(2)化学成分。

根据钾长石原矿石多元素化学分析,其结果 为 K2O+Na2O 7.05%、K2O/Na2O 2.34、Fe2O32.84%，达不到长石矿产地质勘查规范[9]的一般工业指标要求(K2O+Na2O≥10%、K2O/Na2O≥2、Fe2O3≤0.5%)[10-11]。需对原矿石进行选矿，通过淘洗筛分获得淘洗精矿(+5mm)，结果为K2O+Na2O 10.39%、K2O/Na2O 2.89、Fe2O31.97%(表4)，然后再进行磁选除铁获得达到工业指标的钾长石矿。

表4 原矿石化学组分分析结果表

3 矿床成因探讨

(1)区内钾长石矿体主要分布在姑婆山复式岩体中部的凹陷部位(里松岩体)，该部位为姑婆山岩体的中心相—过渡相[12]，原岩为中粗粒—粗中粒黑云母二长花岗岩和黑云母钾长花岗岩。

(2)区内花岗岩体表面风化强烈，其成矿母岩为中—粗颗粒黑云母二长花岗岩和中—粗颗粒黑云母钾长花岗岩，岩石中较易被风化的云母、长石类矿物部分被风化成高岭土，石英完全析离，呈松散—半松散状。风化层中风化残余的钾长石斑晶、石英砂砾在有利的地形地貌地段，剥蚀作用弱于风化作用，形成了广泛分布的风化壳。矿区风化残留钾长石矿体属于典型的风化残余矿床。

(3)区内矿体呈面状、似层状，大致沿岩体风化壳分布，从剖面上看，矿体的形态受地形起伏变化控制明显，随地形的起伏呈波浪形。一般而言，地势较高且有一定坡度的地段，矿体完整性较好；地势相对较低且平缓的地区，因受水流侵蚀作用和受冲积层的分割，致使矿体形状复杂，局部呈岛弧状。

4 矿石加工技术性能及开发利用前景

4.1 选矿试验结果

区内对钾长石矿进行了不同选矿试验，试验结果比较，最终确定了原矿筛分—净矿(+5mm)磨矿—磁选除铁的选矿工艺流程(图4)。

图4 生产工艺流程图

钾长石矿石净矿(+5mm)经过磨矿—磁选除铁后获得长石精矿产率28.43%，主要质量指标为K2O 8.03%、Na2O 2.75%、K2O+Na2O 10.78%、Fe2O30.28%，达到了日用陶瓷的长石精矿粉质量要求。

区内钾长石矿体由花岗岩风化残留而成，呈松散状产出，其有用矿物成分主要为钾长石。因此，对矿石有用成分采用淘洗加筛选获得，并对淘洗产物进行分析而得。矿石经淘洗加(筛选≥5mm)后获得的钾长石精矿含矿率一般28.11%～37.01%，平均含矿率32.22%。淘洗加筛选后钾长石精矿中K2O含量一般为5.63%～10.81%，平均8.00%。K2O变化系数为9.88%，变化稳定。Na2O含量1.75%～4.47%，平均品位3.04%。Na2O变化系数为15.88%，变化稳定。K2O+Na2O平均品位10.99%，K2O:Na2O平 均 比2.81:1。 由K2O和Na2O含量等值线可看出，两者含量呈正相关，并呈现多个高值域，由高值域往外，呈逐渐降低趋势。

4.2 尾矿成分及处理

根据选矿试验研究结果，矿泥主要矿物组成是钠长石、石英、绿泥石、云母类、高岭石、磁铁矿等；尾砂主要有钾长石、钠长石、石英、云母类、绿泥石、榍石、磁铁矿等。尾砂中SiO2含量较高(表5)。

表5 尾矿化学分析结果 (单位：%)

区内+5～+1mm尾砂可作为山砂外销，洗矿产品及尾砂均粘附有部分矿泥，尾砂和矿泥产率分别为80.59%和14.00%，尾砂可作为建材砂外销、矿泥可作为后期矿山土地复垦。

4.3 开发利用前景

目前钾长石矿广泛用于玻璃、陶瓷、电瓷、磨具磨料、电焊条、白水泥、钾肥及其他领域[14-15]。其中50%以上用于玻璃工业，30%用于陶瓷工业。

随着国内市场对钾长石需求量不断增高，贺州市人民政府为承接东部沿海产业转移特别是陶瓷产业转移，在平桂区建设了以陶瓷工业项目为主的贺州市八桂建材工业基地，大力开发区内钾长石矿，并计划打造区内除大理石矿以外第二个千亿产业园。

5 结论

(1)区内钾长石矿赋存晚侏罗世第一次(J3γH1)和第二次侵入花岗岩(J3γH2)体的强风化层中。原矿达不到一般工业指标要求，需对原矿石进行选矿，通过淘洗筛分获得淘洗精矿(+5mm)，然后再进行磁选除铁获得达到工业指标的钾长石矿。

(2)区内钾长石矿体主要分布在姑婆山岩体的中心相—过渡相，原岩为中粗粒—粗中粒黑云母二长花岗岩和黑云母钾长花岗岩。岩体经风化作用，呈松散—半松散状，风化层中风化残余的钾长石斑晶、石英砂砾在有利的地形地貌地段形成了典型的风化残余矿床。

(3)通过对区内钾长石矿选矿工艺方案对比，最终确定了原矿筛分—净矿(+5mm)磨矿—磁选除铁的选矿工艺流程，通过选矿，获得长石精矿产率28.43%，主要质量指标为K2O 8.03%、Na2O 2.75%、K2O+Na2O 10.78%、Fe2O30.28%，达到了贺州市日用陶瓷的长石精矿粉质量要求。

(4)根据选矿试验研究结果，区内+5～+1mm尾砂可作为山砂外销，尾砂中SiO2含量较高，尾砂和矿泥产率分别为80.59%和14.00%，尾砂可作为建材砂外销，矿泥可作为后期矿山土地复垦。

(5)通过对本区域矿床成因及找矿标志等进行系统分析，为该地区进一步寻找风化壳型钾长石矿提供了参考。