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一、矿产名称长石
长石是钾、钠、钙、钡等碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物,晶体结构属架状结构。其主要成份为SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO等。长石族矿物在地壳中分布最广,约占地壳总量重量的50%。它们是一种普遍存在的造岩矿物,其中60%赋存在岩浆中,30%分布在变质岩中,10%存在于沉积岩主要是碎屑岩中,但只有在相当富集时长石才可能成为工业矿物。长石的主要组份有四种:钾长石、钠长石、钙长石、钡长石,长石族矿物的主要物理化学性质如下:
钾长石:K2O.Al2O3.6SiO2,其中K2O16.9%,Al2O.4%,SiO.8%,密度2.56
g/cm3,莫氏硬度为6,单斜晶系,颜色为白、红、乳白色,熔点oC。
钠长石:Na2O.Al2O3.6SiO2,其中Na2O11.8%,Al2O.5%,SiO.8%,密度2.g/cm3,莫氏硬度为6,三斜晶系,颜色为白、蓝、灰色,熔点oC。
钙长石:CaO.Al2O3.6SiO2,其中CaO20.1%,Al2O.7%,SiO.2%,密度2.77
g/cm3,莫氏硬度为6,三斜晶系,颜色为白、灰、红色,熔点oC。
钡长石:BaO.Al2O3.6SiO2,其中BaO40.9%,Al2O.1%,SiO.0%,密度2.77
g/cm3,莫氏硬度为6,三斜晶系,颜色为白、灰、红色,熔点oC。
二、矿床类型及其分布
1.矿床的成因类型
长石矿床按成因可分为两大类:
(1)伟晶岩型长石矿:此类矿床主要赋存于伟晶岩区,其围岩多为古老的沉积变质的片麻岩或混合岩化片麻岩。也有一些矿脉产于花岗岩体或基性岩体中,或在其接触带上。矿石主要集中于伟晶岩的长石块体带或分异单一的长石伟晶岩中。中国长石矿床多为伟晶岩型矿床,如陕西临潼、四川旺苍、山西闻喜、山东新泰、辽宁海城及湖南衡山等,均属此类。
(2)岩浆岩型长石矿床:此类矿床产于酸性、中酸性及碱性岩浆岩中,其中以产于碱性岩中的最为重要,如霞石正长岩、霞石正长斑岩矿床,其次为花岗岩、白岗岩矿床以及正长岩、石英正长岩矿床等。
2.矿床的工业类型
一般情况下,纯长石在自然界中很少存在,即使是被称为“钾长石”的矿物中,也可能共生或混入一些钠长石。一般把钾长石和钠长石构成的长石矿物称为碱长石;由钠长石和钙长石构成的长石矿物称为斜长石;钙长石和钡长石构成的长石矿物称为碱长石。钾微斜长石是晶系为三斜晶系的钾长石的一种,钠长石以规则排列的形式夹杂在钾长石中,称为条纹长石。
国内已开采利用的长石矿主要产于伟晶岩,有一部份长石产于风化花岗岩、细晶岩、热液蚀变矿床及长石质砂矿。
3.矿产的分布情况
长石是地壳中最丰富的矿产之一,在一些沉岩层中和几乎所有火成岩中都有产出。据推断,长石可采矿床遍布全世界的绝大部份地区,而潜在的可利用矿产总量也极为庞大。
我国长石矿资源非常丰富,截止到年,具有一定保有储量的矿点近数十个,全国A+B+C级的保有储量为万吨。其中尚未开发利用的占半数以上。主要分布在山西、辽宁、安徽、山东、湖南、云南、陕西、甘肃和新疆等地。
全国长石矿床的分布如下:
(1)云南个旧白马寨长石矿
位于个旧市南4公里,有公路相通。矿床类型属燕山期花岗岩、黑云母二长花岗。原矿SiO.08%,Al2O.00%,Fe2O31.08%,K2O4.21%,Na2O3.44%。矿区为露天开采,矿石经磁选获得长石精矿SiO.43%,Al2O.30%,Fe2O30.14%,K2O4.15%,Na2O3.82%。
(2)辽宁兴城县大杏山长石矿
矿区位于兴城县,距沈山线东辛庄车站6公里,有公路相通。矿床属伟晶岩型矿石K2O8.24—12.4%,Na2O2.22—5.01%,Fe2O30.08—0.82%。
(3)安徽宿县乾山长石矿
矿区位于宿县符离集东北8公里,有公路相通,矿床属热液蚀变矿床,矿石成份如下:SiO.52%,Al2O.24%,Fe2O30.27%,TiO20.08%,K2O+Na2O7.84%,MgO+CaO0.89%。
(4)安徽凤阳蚂蚁山长石矿
矿区距蚌埠14公里,有公路铁路相通,交通方便。
(5)安徽宿松县凉亭河长石矿
矿区位于宿松县城北东20余公里,有公路相通。矿床属风化花岗岩,矿石化学成份如下:SiO.23%,Al2O.87%,Fe2O30.78%,K2O4.11%,Na2O1.50%。
(6)安徽旌德县金竹千长石矿
矿区位于旌德县西40公里的祥云乡,有公路相通。矿床属风化壳型。矿石化学成份如下:SiO.76%,Al2O.73%,Fe2O30.98%,TiO20.05%。
(7)安徽祁门县伊坑长石矿
矿区位于祁门县城西21公里,有公路相通。矿床属风化粘土型。矿石化学成份如下:SiO.70%,Al2O.24%,Fe2O30.05%,TiO20.05%。
(8)湖南临湘县团湾长石矿
矿区位于临湘县城东面44公里,有公路相通。矿床属花岗伟晶岩。矿石化学成份如下:Si2O64—66%,Al2O—20%,Fe2O30.1%,K2O12—14%,Na2O3%。
(9)湖南衡山县石碑长石矿
矿区位于县城北西方向,距离31公里,有公路相通。矿石属钠化伟晶岩型。矿石化学成份如下:一号矿体:Na2O8.89—10.64%,K2O0.09—0.53%。二号矿体:Na2O8.70—10.65%,K2O0.21—0.70%。
(10)新疆库米什长石矿
矿区位于托克逊县库米什北距南疆公路库米什站一公里,有公路相通。矿床属伟晶岩型。矿石化学成份如下:SiO.25%,Al2O.95%,Fe2O30.92%,K2O+Na2O11%。
(11)新疆富温县可可托海长石矿
矿区位于富温县可可托海镇,有公路相通,至县城47公里。矿床属花岗伟晶岩型。矿石中钠长石占67%,微斜长石占95—%。其化学成份如下:K2O+Na2O15.35—15.60%,K2O∶Na2O=5.5∶1。
(12)新疆桑树园子长石矿
矿区位于托克逊县库米什村东58公里,距南疆公路马鞍桥8公里,汽车可通矿区。矿床属伟晶岩型。矿石化学成份如下:SiO.55%,Al2O.9%,Fe2O31.22%。
(13)山西闻喜文家坡长石矿
矿区位于闻喜县城南东方向,直距15公里,有公路相通。矿床属伟晶岩型。矿石化学成份如下:SiO—65%,Al2O—20%,Fe2O30.15—0.88%,K2O11—14%,Na2O2—3.38%。
(14)山西孟县上社长石矿
矿区位于孟县城北西方向,直距23公里,有公路相通。矿床属伟晶岩型。矿石化学成份如下:SiO.0%,K2O12.0%,Na2O2.02%,MgO0.16%。
(15)山西忻县馒首山长石矿
矿区位于忻县南西方向,直距15公里,有公路相通。矿床属伟晶岩型。矿石化学成份如下:K2O12.0%,Na2O3.5%,Al2O—17%,Fe2O30.5%。
(16)山西忻县彭四家沟长石矿
矿区位于忻县南西方向,直距15公里,有公路相通。矿床属伟晶岩型。矿石化学成份如下:K2O12.76%,Na2O2.39%,SiO.94%,Al2O.7%,Fe2O30.15%。
(17)甘肃张家川县付家川长石矿
矿区位于张家川县城南东方向,直距12公里,有公路相通。矿床属伟晶岩型。矿石平均长石含量70.7—84.3%。矿石化学成份如下:K2O10.5—12.5%,Na2O1.85—2.04%,SiO.77—67.79%,Al2O.50—19.0%,Fe2O30.17—0.21%。
(18)甘肃张家川县陈家庙长石矿
矿区位于张家川县南东方向,直距70公里,有简易公路相通。矿床属伟晶岩型。矿石中长石平均含量70—80%,矿石化学成份如下:K2O10.5—11.5%,Na2O2.36—2.08%,SiO.61—65.59%,Fe2O30.17—0.21%。
(19)山东新太长石矿
矿区位于新太县羊流河乡石棚河村,新太公路经过矿区。矿床属伟晶岩型。矿石的化学成份如下:K2O+Na2O12—12.5%,Fe2O30.03—0.5%,Al2O.7%,SiO.0—72.5%。
(20)陕西长安县大崖沟长石矿
矿区位于长安县城正南方向,直距16公里,有公路相通。属伟晶岩型矿床。SiO.5%,MgO0.03—0.02%,Al2O.0%,CaO0.80%。
(21)陕西商南县曹营大河长石矿
矿区位于商南县城北东方向,相距12公里,有公路相通。属伟晶岩型。矿石化学成份如下:K2O10.54—12.36%,Na2O2.49—3.65%,Al2O.42—19.36%,Fe2O30.11—0.18%。
(22)陕西临潼县新凯山碾子沟长石矿
矿区位于临潼县城南东方向,至县城13公里,有公路相通,交通便利。矿床属伟晶岩型。矿石化学成份如下:K2O11.85%,Na2O2.41%,SiO.13%,Al2O.53%,Fe2O30.31%。
三.矿床的主要工业指标
1.工业上对长石矿的一般要求如下:
(1)长石经手选后尽量纯净而不含杂质、表面无铁化现象或只有少量铁化现象。铁质矿物、含铁质的黑色矿物和云母片等的总含量应低于8%。
(2)矿体中长石含量要求在40%以上。
(3)矿石块度大于5cm。
(4)长石粉细度,要求通过目筛,筛余物应小于7%。
(5)(5)在oC下煅烧后,应熔融成白色透明的玻璃体。
四.矿石性质
1.矿石的矿物组成
长石是由硅氧四面体组成架状构造的钾、钠、钙铝硅酸盐矿物。在自然界中,长石大致分三大系列。一是由钾、钠两组长石相互混熔而形成的碱性长石系列,它包括正长石、微斜长石、透长石、冰长石及歪长石五种;二是由钠、钙长石两种组份相互混熔而形成的斜长石系列。目前习惯上只按钠、钙组分含量比列的不同而将斜长石分为六种,见下表:
斜长石矿物分类
名称
钠长石
更长石
中长石
拉长石
培长石
钙长石
钠长石分子含量%
—90
90—70
70—50
50—30
30—10
10—0
钙长石分子含量%
0—10
10—30
30—50
50—70
70—90
90—
2.目的矿物的矿物特征
长石晶形有单斜晶系和三斜晶系两种。碱性长石呈褐红、肉红、白、灰白等色,斜长石为灰白色、深灰色。长石的硬度为6—6.5,密度2.55—2.67g/cm3,玻璃光泽,两组解理完全。
长石双晶比较常见,它已成为鉴定长石的重要特征。按照双晶结合和双晶轴的关系,可将其分为三类:即正交双晶、平行双晶和混合双晶。常见的双晶有:钠长石双晶、卡式双晶、肖式双晶、阿克林双晶等。
五.工艺特性及主要用途
1、工艺特征
长石的熔点在1—℃之间,化学稳定性好,在与石英及铝硅酸盐共熔时有助熔作用,常被用于制造玻璃及陶瓷坯釉的助熔剂,并可降低烧成温度,在搪瓷原料工业上用长石和其他矿物原料可配制珐琅。此外,长石还可用于磨料工业。蓝绿色的微斜长石,即天河石含Rb、Cs,可作为工艺矿石及综合回收Rb、Cs的原料。
2、主要用途
长石矿物除了作为玻璃工业原料外(约占总用量的50—60%),在陶瓷工业中的用量占30%,其余用于化工、磨料磨具、玻璃纤维、电焊条等其它行业。
(1)玻璃熔剂:长石是玻璃混合料的主要成份之一。长石含Al2O3高,铁质含量低,且比氧化铝易熔,不但熔融温度低而且熔融范围宽,主要用来提高玻璃配料中的氧化铝含量,降低玻璃生产中的熔融温度和增加碱含量,以减少碱的用量。此外,长石熔融后变成玻璃的过程比较缓慢,结晶能力小,可以防止在玻璃形成过程中析出晶体而破坏制品。长石还可以用来调节玻璃的粘性。一般各种玻璃混合料用钾长石或钠长石。
(2)陶瓷坯体配料:在烧成前长石能起瘠性原料的作用,减少坯体的干燥收缩和变形,改善干燥性能,缩短干燥时间。在烧成时可作为熔剂降低烧成温度,促使石英和高岭土熔融,并在液相中互相扩散渗透而加速莫来石的形成。熔融中生成的长石玻璃体充填于坯体的莫来石晶粒之间,使坯体致密而减少空隙,从而提高其机械强度和介电性能。此外长石玻璃的生成还能提高坯体的透光性。长石在陶瓷坯体中的掺入量随原料不同、产品的要求不同而异。
(3)陶瓷釉料:陶瓷釉料主要由长石、石英和粘土原料配成,其中长石含量可达10—35%。在陶瓷工业中(坯料和釉料)主要是用钾长石。
(4)搪瓷原料:主要用长石和其它矿物原料掺配成法琅。长石的掺入量通常为20—30%。
(5)磨料:在制作磨轮时常用长石作陶质胶结物成份,其含量为28—45%。
(6)其他:钾长石可作为提取钾肥的原料。
长石的主要用途列于下表:
长石的主要用途
应用领域
主要用途
质量要求
玻璃及玻璃制品
碱长石作为平板玻璃及各种玻璃制品的原料,可降低玻璃熔化温度,节约纯碱。钠长石作为玻璃纤维原料,可改善其质量及取代叶腊石等。
Al2O315%
Fe2O30.6%
K2O+Na2O10%
陶瓷
是生产各种陶瓷、搪瓷、电瓷的坯料(配入20—40%)和釉料(配入20—70%)的主要原料。
Fe2O30.3—1.0%
水泥
是生产白水泥的原料之一
化工
化学工业上,磨碎的长石适于作乳胶,涂料和氨基甲酸乙酯、丙烯类物质的填充料。
作填料时,可含较多的游离石英;作皮肤化妆粉,要求2—8μm碱长石
磨料
粉状长石可用于磨具磨料工业
其他方面
长石作为填料在造纸、耐火材料、机械制造、涂料、电焊条等工业生产中都有广泛的应用
六.长石矿的开发利用发展趋势
钾长石制钾肥
由于国外可溶性钾资源丰富,因此,利用不溶性钾矿制取钾肥的研究工作很少进行。
前苏联利用霞石进行加工,但主要是为了提取其中的氧化铝,副产钾盐。同国外相比,我国可溶性钾资源缺乏,而钾长石资源却极其丰富,遍及全国各地,氧化钾储量近4亿吨。我国从五十年代就开始了利用钾长石制钾肥的研究,先后采用数十种工艺进行过试验。综合起来,大致可分为:烧结法、高温熔融法、水热法、高炉冶炼法、低温分解法。简介如下:
1烧结法
配加钾长石、石灰石和其它盐类,并添加部分煤、经粉碎、成球后在立窑焙烧,使其中的氧化钾转化成水溶性,可制得对应的钾盐。随着原料配比的变化和焙烧温度的不同,钾的转化率在65%—90%之间。
2高温熔融法主要以钙镁磷肥生产为基础,原料中适当地配入钾长石,使成品肥料含有氧化钾,称钙镁磷钾肥,含有效P2O%—14%、有效K2O2%—3%。与钙镁磷肥相比,成品中每增加1%K2O,会降低1%—2%P2O5。成品中磷和钾的可溶率,一般在95%以上。
3水热法
用苛性钾溶液加压处理钾长石,能生成组份为K2O.Al2O3.2SiO2.xH2O的沸石类固相。其中氧化钾为可溶性的,能被植物吸收,且不易流失,是一种缓释肥料,含有效K2O20%—26%,其中大部份二氧化硅也属可溶性。
4高炉冶炼法
钾长石、石灰石、白云石、萤石和焦炭等,经破碎机破碎后,按比例配料入炉。炉缸温度高达oC,挥发出来的K2O与炉内的CO2作用,生成K2CO3。
在有水蒸汽及大量CO2存在的情况下,生成的K2CO3部份转化为KHCO3。高炉排出的熔渣,经水淬后加工成白色水泥。
5低温分解法
在助剂和硫酸存在下,低温度(oC)分解钾长石,可生产出硫酸钾铵二元复肥、聚合氯化铝、白炭黑等产品。
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