浅谈江西省莲花县粉石英矿地质特征及其应用

钟琦 　 吴家财 　 应振祺

摘要：本文主要介绍江西省莲花县粉石英矿的区域地质背景、矿体（石）特征、矿石加工条件和矿石的工业应用。因其具有纯度高、粒度细，且易于加工、开采，近年来，其矿石广泛用于玻璃、陶瓷配料、耐火材料及建筑材料等领域。

关键词：粉石英；地质特征；矿石加工；工业应用

粉石英矿又名硅土，是一种天然微粒状石英粉，因其具有纯度高、粒度细，且易于加工、开采，近年来，其矿石广泛用于玻璃、陶瓷配料、耐火材料及建筑材料等领域。

一、区域地质背景

莲花县粉石英矿位于大地构造单元属华南褶皱系之赣西南坳陷，北部为武功山—玉华山断裂，为井冈山—陈山隆褶断裂，两断裂之间即为安福—莲花复式向斜，系长埠—西云山向斜的东翼。

区内粉石英矿均为风化残积型矿床，赋存于二叠系下统茅口组中段硅质岩风化壳的全风化层中。

二、矿体及矿石特征

区内粉石英矿的分布严格受风化壳范围及地形地貌因素制约，被冲洪积层覆盖的沟谷部位一般不存在矿体，基岩分布区也无矿体存在。矿体呈面状分布，走向受地形及第四系影响，断续出露，厚度受地形影响由山顶向坡底逐渐变薄。

矿石呈浅灰色，由粒度各异的硅砂、硅石和硅粉混合而成。西安电瓷研究所在以往工作中对区域内粉石英矿石进行了鉴定。除了在细粒级硅粉中混有不等量的粘土泥质物外，矿石中基本上由微形结晶石英组成。部分硅砂、硅石颗粒表面有铁质被膜，石英为一轴晶、正光性，经多种测试方法研究证实为结晶α—石英。

矿石中粗粒级硅砂、硅石均由微晶石英集合体构成，石英粒径绝大多数界于0.02～0.005毫米之间，石英呈多边形棱角状，彼此间呈紧密镶嵌结合，并构成一种共边界面间角大致呈120°的“三相点”结构，为一种典型的重结晶再生结构。矿石中有时出现有石英微脉，其中粒度可增大至0.1～0.2毫米。在矿石中细粒硅粉中主要由单晶微粒石英组成，粒度多为10～20微米，显然硅粉系由硅砂、硅石中复晶石英解离成单晶石英所致。

通过矿区基本化学分析及组合分析来看，矿石主要化学组分含量SiO2 96.50～99.78%、Al2O3 0.02～1.55%、Fe2O3 0.02～0.35%；其它微量杂质含量TiO2 0.02～0.03%、CaO 0.07～0.08%、MgO 0.05～0.06%、K2O 0.24～0.31%、NaO 0.11～0.12%。

矿石为微粒状结构，松散块状构造、土状构造以及角砾状构造。

三、矿石加工技术

粉石英是一种不需要经过机械碾磨的高纯度的天然粉末状石英，其粒度极细，疏松呈土状，成分为二氧化硅。矿石结构松散，由微晶石英组成，呈灰白色。经简易水力分级即可出325目产品，经酸洗后SiO2可进一步提高，铁氧化物可降低。

根据粉石英原矿样品外观颜色不一致（如黄白相间）、形状不一致（如块状、颗粒状及粉状）。测试单位对其进行擦洗、磨碎擦洗、分级流程试验，其结果表现为：原矿经擦洗后其白度可明显提高，SiO2 可提高至99.2%以上，Fe2O3 可降至 0.05%以下。粉石英矿经磨碎擦洗后， SiO2 含量达到 99.5%以上，Fe2O3可降至0.04%以下。

四、矿石的工业应用

粉石英矿属于一种天然产出的，由硅粉和硅砂硅石组成的松散集合体。化学成份以高硅低铝为特征。原矿经简易加工处理，可获得总产率达 90～95%的含SiO2>99.5～99%、Fe2O3<0.1～0.2%的合格硅砂硅粉产品，称得上是“无尾砂全岩利用”的优质原料。粉石英矿的工业应用除了陶瓷、电瓷（国内已广泛应用）、玻璃、玻纤行业之外，还有耐火材料以及填料、细磨料等行业，后列几种行业对粉石英礦的要求是细度，对含铁量的要求不严，这对开发应用本区矿石中的硅粉十分有利。现扼要分述之。

（1）粉石英矿用于玻璃工业的可行性

本区粉石英矿，SiO2含量高、铁铝杂质含量低，其质量达到一般平板玻璃和工业技术玻璃用砂的要求。据以往同类粉石英矿床中化学成份相似的硅砂的实验室小型玻璃熔制试验，表明有可行性。这类硅砂与上海通用的机械粉碎脉石英砂相比，熔制过程无明显差异，所熔制出的玻璃热膨胀系数略偏低，而粘度、应变点、退火点和软化点略偏高。此外，近年来，玻璃纤维研究部门以粉石英矿中的-100 目硅粉进行了直接拉丝的试验，试验结果证明不仅有可行性，而且可取得显著的节能效果。因粉料粒度细，比表面积大而有利于玻璃配合料的均化并加速硅酸盐反应，故熔化时间缩短，小型熔炉生产试验拉丝作业稳定性好，总能耗从 10000 度/吨玻璃减少到 4000 度/吨玻璃。近来，继中碱玻纤熔制成功，又在无碱玻纤探索上取得了进展。

（2）粉石英矿用于用作高密度硅砖原料的可行性

根据粉石英矿的成份和粒谱特性，还可用于硅砖，特别是国内紧缺的高密度硅砖的生产，要求原料高硅低铝、粒谱宽（从3毫米到—0.088毫米），以得到堆密度增高的砖块。据中国硅酸盐学会介绍，武汉地院苏良赫教授对赣西粉石英矿进行了工艺矿物学研究，表明这种原料石英晶相转化容易，用于生产高密度硅砖有可行性，本矿区粉石英矿从粒谱到成份均为一种理想原料。

（3）其它行业的应用前景

据国外资料，在美国粉石英矿业发展中，用于填料，特别是高纯超微细高级填料的比重越来越大，并占据了主导地位。可以预料，经过处理的超细硅微粉，将成为一种优质新型填料进入国内市场。此外，据国内外有关资料和生产试验，粉石英矿在涂料、细磨料、精密铸造及化工等行业亦有应用发展的前景。

五、总结

粉石英矿是近年来兴起的原材料，具有易勘查、开采，用途广泛等特点。随着国内外投资非金属矿的热情逐步提高，其工业应用方面的价值将被进一步挖掘。

参考文献：

[1]李钢平，李剑白.“江西省开发利用粉石英现状”，1990（05）.

[2]李健，王绍奇.“上海地质”，2010（S1）.