一、矿产名称 硅灰石(Wollastonite)
1.矿床的成因类型
硅灰石矿床可分为三类,即接触热变质型、接触交代型和区域变质型矿床。
(一)接触热变质型矿床
该类矿床分布在富含硅质的石灰岩(如含燧石条带或燧石团块石灰岩)与各类侵入岩体接触带附近。一般多分布在正接触带外侧几十米至千余米范围内,个别可达2000米,但都不超过侵入体的热变质晕圈范围。由硅质灰岩中的SiO2和CaCO3经侵入体的热变质作用,重新组合而形成硅灰石。一般没有外来物质带入,所以矿体的形态、产状和物质成分在很大程度上受硅质灰岩地层控制,同时与侵入体和侵入接触界面产状也有密切关系。 矿体形态主要取决于原岩产状和侵入体的形态,一般多呈层状、似层状、透镜状。矿石物
质成份通常比较简单,除硅灰石外,主要有方解石、石英、少量透辉石,有时有石榴子石、白云石等。矿石中硅灰石的含量为20~70%,一般多在50%以上,富的可达95%以上。矿石化学成分中SiO2和CaO含量高,而且稳定,Fe2O3等有害杂质含量甚少。
矿体长度一般有数百米,部分可达千米以上,宽几米、几十米,部分可在百米以上。矿床规模通常有几十万吨,小的有数万吨,大的有数百万吨,部分矿床可达千万吨以上。这类矿床由于形成环境的原因,加之形成后的风化剥蚀,矿体埋藏一般都比较浅,多适于露天开采。该类矿床国内外均有发现。我国吉林省的四平至延吉一带分布最为典型。
(二)接触交代型矿床
该类矿床与前述热液变质型矿床的不同之处是,参与硅灰石形成反应的SiO2是由侵入体或其深部上升的硅质流体提供,而CaCO3则来自接触带的石灰岩,经交代作用形成硅灰石交代岩--硅灰石矽卡岩,从而构成矽卡岩型硅灰石矿床。它的形成一般晚于热变质岩型硅灰石矿床,有时两者也可相互伴生在一起。
这种类型矿床几乎都分布在接触带,少数产于侵入体内和围岩中。由于矽卡岩体通常呈带
状分布,特别是垂直于接触带方向尤为明显,硅灰石通常分布在主要矽卡岩矿体外侧,与大理岩带相过渡。其分带顺序一般从侵入体向外围。矽卡岩化侵入岩带-石榴子石-矽卡岩带-透辉石-矽卡岩带-硅灰石-矽卡岩带-大理岩带。
矿体的规模、形状和产状,除与接触界面的形状和产状有关外,也与碳酸盐岩地层的产状有关。矿体长度一般为几米至几百米,厚度几米至十几米,少数可达几十米,形状多不规则,常见有透镜状、似层状和其它不规则状等。埋藏一般比较浅,现有矿床多不超过地表下200米。
矿物组成一般比较复杂,除硅灰石外,还有石榴子石、透辉石、绿帘石、方解石、石英,有时有少量闪石、绿泥石等,往往有金属矿物如磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿等与之伴生。有时形成金属矿床,这时硅灰石便可以以脉石矿物的形式被回收利用。由于共生和伴生矿物比较复杂,特别是含铁矿物数量多,故矿石化学成分中以Fe2O3等有害杂质含量高为特点。如湖北大冶小箕铺及李家湾铜矿伴生的硅灰石矿床等就属此类。 (三)区域变质型矿床
萝卜红素 该类矿床主要产于古老的区域变质岩层中,为同生变质作用所形成。矿体呈层状、似层状。矿石矿物组分简单,为硅灰石-石英-方解石型。矿床延长和延深较大,储量可达数百万吨。
2.矿床的工业类型
硅灰石矿石工业类型主要有大理岩型和矽卡岩型两大类。我国主要硅灰石矿石类型见表1。
表1 我国主要硅灰石矿石类型
矿石类型 | 主要矿物组成 | 典型矿区 | 矿石品位,% |
大理岩型 | 凝结水精处理硅灰石、方解石、透辉石、石英 | 吉林梨树 | 30~50 |
大理岩型 | 硅灰石、方解石、透辉石、石英、石榴石 | 吉林盘石 | 70~80 |
大理岩型 | 硅灰石、方解石、透辉石、石榴石 | 吉林延吉 | 78.78 |
大理岩型 | 硅灰石、方解石、石英 | 浙江长兴 | 50 |
矽卡岩型 | 硅灰石、方解石、透辉石、石英、石榴石、长石 | 湖北大冶 | 71.33 |
矽卡岩型 | 硅灰石、方解石、钙铝榴石 | 钻孔灌注桩泥浆安徽铜陵 | 90 |
矽卡岩型 | 硅灰石、方解石、透辉石、符山石、石榴石 | 辽宁建平 | 45 |
含铜矽卡岩型 | 硅灰石、黄铜矿、斑铜矿、方解石、透辉石、石榴石 | 湖北阳新 | 70~80 |
矽卡岩与大理岩混合型 | 硅灰石、方解石、透辉石、透闪石、石英、石榴石、长石 | 湖南常宁 | 39.86 |
矽卡岩与大理岩混合型 | 硅灰石、透辉石、符山石、石榴石 | 内蒙古昭盟静止轮毂 | 35~81 |
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3.矿产的分布情况
硅灰石是一个新矿种,世界上已有20多个国家发现了 硅灰石矿,已查明的储量估计约2亿吨,远景储量有4亿吨。主要分布在独联体、美国、印度、墨西哥和芬兰等国。
我国自1975年在湖北大冶小箕铺首次发现具有工业规模的硅灰石矿床以来,先后在吉林、辽宁、黑龙江、内蒙古、河北、新疆、青海、甘肃、湖北、湖南、河南、安徽、江西、浙江、福建、广西、云南等省发现了多处硅灰石矿床。其中湖北和吉林的硅灰石储量丰富,质地优良。
三、矿床的主要工业指标
矿床工业指标中最重要的是硅灰石含矿率,它是圈定和评价矿床的主要依据。目前使用的硅灰石含矿率矿床工业指标见表2。
表2 硅灰石矿床含矿率工业指标 (%)
选矿方式 | 锻造操作机手选 | 机选 |
采矿方式 | 露采 | 坑采 | 露采 | 坑采 |
边界品位 | ≥20~30 | ≥25~35 | ≥40 | ≥40 |
工业品位 | 微波真空烧结炉≥25~35 | ≥30~40 | ≥45 | ≥50 |
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其它工业指标为:可采厚度:露采≥1~2m,坑采≥1m;
夹石剔除厚度:露采≥1~2m,坑采≥1m;
剥采比:3
杂质含量:Fe2O3+TiO2≤2%,Cu≤0.3%.
四、矿石性质
1.矿石的矿物组成
硅灰石矿的矿物组成随着其成因类型的不同而有所区别。接触交代型矿床矿石中矿物组成比较复杂,除硅灰石外,还有石榴子石、透辉石、绿帘石、方解石、石英,有时有少量角闪石、绿泥石等,往往有金属矿物如磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿等与之伴生,有时形成金属矿床,这时硅灰石便可以以脉石矿物的形式综合回收。
接触热液变质型硅灰石矿床中,矿石矿物成份通常比较简单,除硅灰石,主要有方解石、石英、少量透辉石,有时有石榴子石、白云石等。区域变质型矿床矿石矿物组成相对也简单,除硅灰石外,主要有石英、方解石等。
2.目的矿物的矿物特征
硅灰石属于钙质偏硅酸盐矿物。硅灰石中的钙易被铁、锰、镁、钛、锶等杂质替代而形成类质同象,所以纯净的硅灰很少见。
硅灰石属三斜晶系,晶体常沿Y轴延伸成板状、杆状和针状;集合体为放射状、纤维状块体,较纯的硅灰石呈白和乳白,或带浅灰、浅绿、浅红的白。具有玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽。硅灰石的主要物化性质见表3。