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  • 详解新疆阿勒泰地区高岭土矿特征及应用前景
      • 详解新疆阿勒泰地区高岭土矿特征及应用前景
        • 2023-12-06 06:58:23
        • 高岭土网
      • 摘要:阿勒泰地区高岭土均产于第三系地层,其层位稳定,分布面积广,产状平缓,覆盖浅,有利于开采。但高岭土矿品级低含铁量高,原矿石Fe2O3+TiO2 >2.5%。目前,随着选矿工艺的提升,使得低品质高岭土资源能够实现利用,具有一定的潜在经济价值。

        阿勒泰地区第三系始-渐新统乌伦古河组下部分布有风化残积型高岭土和沉积型砂质高岭土矿,其层位较为稳定,分布面积较广,资源储量较大,为扩大陶瓷和耐火材料资源来源,有效促进阿勒泰地区陶瓷和耐火材料工业发展具有重要的现实意义。

        1.阿勒泰地区高岭土矿资源及分布

        从新疆各地州高岭土矿产地分布情况看,主要集中在阿勒泰地区、塔城地区、昌吉州、伊犁市等地州,矿产地分别占全疆的32%、24%、10%、8%。探获资源量也主要集中在阿勒泰、塔城、伊犁等地州。

        阿勒泰地区高岭土矿主要分布于哈巴河县、布尔津县、吉木乃县、富蕴县等地,矿产地和资源量相对较为集中,目前发现高岭土矿产地10处,探获资源量达1171.48万吨,预测资源量达2248.86万吨。均沿阿尔泰山南缘的额尔齐斯河两岸分布。矿床类型为风化残积型高岭土和沉积型砂质高岭土,产于第三系地层、层位较为稳定、分布面积较广、产状较为平缓、覆盖浅,有利于开采。

        目前,阿勒泰地区高岭土矿正在陆续开发利用。产品范围涉及到普通民用陶瓷、建筑陶瓷(地砖、墙砖)、卫生洁具、耐火材料等领域。

        2.阿勒泰地区高岭土矿矿床地质特征

        阿勒泰地区大地构造位于天山兴蒙造山系之东-西准噶尔弧盆系。区域地层属北疆-兴安地层大区之北疆地层区之北准噶尔地层分区。区域成矿带处于古亚洲成矿域之准噶尔成矿省之北准噶尔成矿带。出露地层主要为震旦系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、第三系及第四系。区域上发育晚古生代中酸性花岗岩,岩浆活动强烈;发育近东西向塔尔巴哈台南缘断裂及次级断裂,断裂构造发育。其中,高岭土矿赋存地层主要为沿额尔齐斯河两岸呈带状断续出露的第三系始-渐新统乌伦古河组地层,不整合于晚古生代基底之上。

        阿勒泰地区目前已发现10处高岭土矿产地,其中哈巴河县3处、布尔津县5处、吉木乃县1处,富蕴县1处;花岗岩-伟晶花岗岩风化残积型矿床4处、规模较小,资源储量也较小;碎屑岩建造沉积型矿床6处、分布规模较大,资源储量也较大,高岭土矿均产于第三系始-渐新统乌伦古河组(E2-3w),哈巴河县阿克巧湖高岭土矿自下而上产有风化残积型高岭土和沉积型砂质高岭土两种矿床成因的矿体。

        阿克巧湖矿区高岭土矿赋存于第三系始-渐新统乌伦古河组(E2-3w),主要岩性为杂色及紫红色泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩夹高岭土,视厚约90m。总体构造线呈北西向,地形产状较为平缓。含矿地层与晚古生代侵入岩呈不整合接触,其上覆盖着第三系始新~渐新统乌伦古河组(E2-3w)和独山子组(N2d)地层,为一套河湖相陆源碎屑沉积建造。矿区内自下而上有风化残积型高岭土和沉积型粉砂质高岭土,以后者为主。





        阿克巧湖矿区风化残积型高岭土产于花岗岩体的风化壳之上,随花岗岩体风化壳地貌起伏不定,变化较大。地表出露北东—南西向长约200m,南北宽约100m,工程控制厚度0.8~4m不等,一般厚1.5~2.5m,层位较不稳定,厚度变化较大。

        阿克巧湖矿区沉积型砂质高岭土产于风化残积型高岭土或花岗岩体风化壳之上,呈似层状近于水平产出,总体走向北东—南西,以5~10°的倾角向北缓倾斜,地表断续出露长2300m,厚6.00~8.60m。层位相对稳定,沿走向和倾向厚度变化不大,矿石质量较稳定。

        3.矿石质量

        3.1矿石的自然类型和矿物特征

        矿石自然类型按成因划分为风化残积型高岭土和沉积型砂质高岭土两种。且以沉积型砂质高岭土为主。

        风化残积型高岭土:矿石干燥为灰白色、纯白色,具土状或蜡状光泽,略有滑感;潮湿为浅灰绿色,具油脂光泽,滑感较强,具油脂光泽及贝壳状断口、粘舌、质地细腻。具砂土状结构,块状构造,层状构造。矿物成分以高岭石、石英组成,呈星点状分布的石英颗粒,粒径一般0.3-0.5mm,大者1-2mm,矿石呈固结-半固结状态,具有吸水及分散性能。经X射线粉晶衍射分析,矿物成分主要为高岭石(93.7%),其次为石英(6.3%)。

        沉积型砂质高岭土:矿石干燥为白色、灰白色,具蜡状光泽,易污手,有滑感;潮湿为浅灰绿色,具油脂光泽,表面光滑细腻,滑感较强。砂质结构,块状构造,层状构造。目估含砂量约25%。含有少量泥质。矿石质地松软、易碎、吸水及分散性较好。经X射线粉晶衍射分析,矿物成分为高岭石(20.4%),石英(44.8%),伊利石(34.8%)。

        3.2矿石化学成分

        阿勒泰地区目前已发现的高岭土矿主要为碎屑建造沉积型砂质高岭土矿,具有分布规模大,资源储量大、品位低的特征;花岗岩-花岗伟晶岩风化型高岭土矿分布规模较小,资源储量小,品位高的特征。

        通过对哈巴河县和布尔津县高岭土矿样品测试结果统计分析,其铁、钛含量相对较高。

        4.中国高岭土矿床空间分布规律

        依照《中国成矿区带划分方案》对成矿区带划分和研究的要求及原则, 在综合研究并总结中国高岭土矿成矿规律基础之上, 确定了中国高岭土矿成矿区带划分方案。全国高岭土矿床共划分出 4 个成矿域、13 个成矿省和44 个 III 级成矿区带。

        按各成矿区带矿床数量从多到少, 前十名成矿区带依次为: 武功山—杭州湾、浙闽粤沿海、江南隆起东段、南岭、永安—梅州—惠州、长江中下游、粤西—桂东南、山西(断隆)、海南、钦州(残海)高岭土成矿带。
        5.中国高岭土矿床在成矿域上的分布规律 
        成矿域, 是指全球性的成矿区带,应大致对应于构造域, 受控于统一的全球性构造及受控之动力学体系。按照中国成矿作用特点, 中国高岭土矿产地共划定 4 个成矿域, 即古亚洲、秦祁昆、特提斯、滨太平洋成矿域。

        中国高岭土矿床主要分布在古亚洲成矿域和滨太平洋成矿域。古亚洲成矿域主要以新时代碎屑岩建造沉积型高岭土矿床和古生代—中生代含煤建造沉积型高岭土矿床为主。
        滨太平洋成矿域由于活跃的成矿作用, 形成了各类高岭土矿床, 尤其是花岗岩类风化型高岭土矿床规模宏大, 这类矿床主要分布在长江以南地区。具体到各细分类型矿床来说, 细粒酸性脉岩风化型矿床分布较广, 华北、华东、中南都有。 
        这些细粒酸性脉岩主要是燕山期的, 在第四纪风化成矿。其中以侵入于富铝岩层中的细粒酸性脉岩矿化最佳。凝灰岩风化型矿床与凝灰岩蚀变型矿床都与晚侏罗纪凝灰岩有关。
        凝灰岩风化型矿床主要分布在长江以南, 东经 115°以东的沿海和雨量充沛,气候湿热而地势低平的内地。其控矿因素基本上与花岗岩-伟晶花岗岩风化型矿床相似, 但因其母岩较花岗岩致密因而风化难度较大, 故目前在长江以北此类矿床少见。 
        6.中国高岭土矿床在成矿省上的分布规律 
        按区域成矿学的理论, 成矿省内应出现过一个或几个与区域成矿作用相对应的大地构造-岩浆旋回, 其内部出现几个与构造-岩浆旋回有成因联系的矿化类型组合并叠加一体的成矿单元, 在地质历史演化过程中, 成矿物质的富集受地壳物质不均匀性的控制, 即地壳物质占主导地位, 矿床富集在大地构造单元的特定部位, 或与特定的地质体有成因联系。

        中国区域可划分出 16 个 II 级成矿区带。其中, 与高岭土分布有关的有 13 个成矿省, 包括 II-1 阿尔泰成矿省; II-2准噶尔成 矿省; II-3 伊犁成矿省; II-4 塔里木陆块成矿省; II-5 祁连成矿省; II-6 昆仑成矿省; II-7 秦岭—大别成矿省; II-10 冈底斯—腾冲成矿省; II-12 内蒙古—大兴安岭成矿省; II-13 吉黑成矿省; II-14 华北陆块成矿省; II-15 杨子成矿省; II-16 华南成矿省(含台湾岛和海南岛)。
        高岭土矿床集中分布在华北陆块成矿省、扬子成矿省、华南成矿省这 3 个二级成矿单元里。华北陆块成矿省记录了中国最古老地壳的形成过程, 也孕育着中国最古老的高岭土矿床, 涵盖了我国 90%最具特色、未来也是最具开发潜力的煤系高岭土。
        华北陆块在寒武—奥陶纪形成碳酸岩台地形, 以碳酸盐岩为主夹少量细碎屑岩的浅海陆架沉积广布, 构成了陆块区的盖层。奥陶纪到早石炭纪, 华北陆块区整体抬升上隆成剥蚀区, 大规模的碳酸盐岩侵蚀面为后续煤系高岭土矿床的形成提供先决条件。
        晚石炭纪—早二叠纪发育陆表海沉积,中二叠纪到中三叠纪为陆相沉积, 煤系高岭土矿床也主要为陆相沉积。 
        7.中国高岭土矿查明资源储量时空分布特征
        据自然资源部 2019 年矿产资源储量通报, 我国探明高岭土查明资源储量总共约为 35 亿 t, 分布于全国 26 个省(区、直辖市)。
        按照省份进行统计,江西、福建、广东、广西、江苏、陕西等 6 省拥有24.8 亿 t 查明资源储量, 占全国高岭土查明资源储量的 71%; 按照成矿区带来看, 粤西—桂东南成矿带拥有最多的高岭土查明资源储量和最丰富的大型矿床, 总共拥有 11.9 亿 t, 占全国总查明资源储量的34%, 而武功山—杭州湾高岭土矿成矿带矿床数量最多, 拥有 111 个矿床, 矿床规模以小型为主; 按照成因类型来看, 风化残积亚型矿床数量和查明资源储量都最多, 拥有 304 个矿床和 21.3 亿 t 查明资源储量, 占全国高岭土查明资源储量的 61%, 其次为煤系沉积亚型, 占全国高岭土查明资源储量的 13%。
        以陕西府谷县高岭土为例, 高岭土矿层主要赋存于中晚石炭世及早二叠世煤系地层中, 与煤矿层密切共生, 且多数构成煤层底板。
        高岭土矿含矿岩系包括本溪组、太原组、山西组, 各组段沉积特征不尽相同, 生成古环境也有所区别, 其中本溪组岩层是(泻湖)潮坪环境下形成的, 具明显的填平补齐的沉积特点。
        太原组岩层总体为受海侵影响的下三角洲平原古环境, 含矿层具分流间湾沉积亚环境特征, 高岭土矿层是这种亚环境的沉积物。良好的泄水环境导致黏土一年中几个月时间暴露在大气中氧化, 形成高岭石。
        海则庙矿层位于山西组下部第一沉积旋回。矿层形成于曲流河岸后洼地-湖泊中, 洪泛期含黏土河水进入岸后湖沼, 黏土类碎屑会渐渐沉积下来, 静水期水位下降, 这些物质暴露于空气中氧化, 黏土转化为高岭土。 
        而扬子成矿省相对于华北华南成矿省, 最具研究和开发价值的应是热液蚀变型高岭土, 该地区热液蚀变型高岭土矿床占此类矿床总数量 50%以上,在安徽庐江、马鞍山、繁昌一带, 与苏州阳山一带广泛分布, 在赣东北地区也有零星散布。
        此种高岭土质地优良, 在我国高岭土工业上占据及其重要的地位。以江苏苏州高岭土矿床为例, 按其成因、产出空间位置及顶底板围岩特征, 可分成三个矿床类型,即阳西式、观山式、通安式。阳西式为热液蚀变叠加后期改造型矿床。
        矿床产出空间位置, 受逆推断裂和剥蚀面复合构造控制。矿床规模一般为大-中型。属此类矿床的有阳西矿、五龙山矿等。观山式为热液蚀变型, 局部地段属叠加后期改造型。
        矿床产出空间位置, 主要受剥蚀面控制。顶板为火山岩,底板为二叠—三叠系灰岩(砂页岩), 矿床规模一般为大型。属于该类矿床的有观山、戈家坞及沙墩头等。
        通安式为热液蚀变型矿床, 受张性断裂控制,常呈脉状穿插于火山岩中, 局部在泥盆系砂岩断裂裂隙中见及。矿床规模一般为中-小型, 原岩多为次英安斑岩、石英正长斑岩、花岗斑岩、石英斑岩等脉岩, 经热液蚀变、强烈高岭土化而成。 
        华南成矿省是我国高岭土矿床分布最多的地区, 查明资源储量上占据了我国高岭土总查明资源储量 50%以上, 发现大小矿点多达 700 余处, 成因类型从风化型, 到热液蚀变型、煤系沉积型都有,几乎涵盖我国所有的成因类型, 是我国高岭土资源最丰富也是开发程度最大的地区, 仅广西合浦一地的高岭土查明资源储量就约占全国高岭土查明资源储量的 1/4。
        最典型的也是最主要的矿床类型是风化残积形成的高岭土。以广西合浦耀康高岭土矿区和十字路高岭土矿区为例, 耀康高岭土矿区和十字路高岭土矿区赋存于加里东晚期钾长花岗岩风化壳内, 矿体呈层状、似层状产出, 覆盖于花岗岩之上。矿石自然类型可分为土状高岭土和残余块状高岭土两种。
        按颜色可分为白-灰白色高岭土和杂色高岭土。矿石的工业类型均属砂质高岭土。耀康矿区和十字路矿区查明资源储量规模均为大型, 耀康矿区矿石质量指标中含 Fe2O3、TiO2 稍高, 而十字路矿区由于矿床风化不全, 个别矿段原矿质量比较差, 对高岭土质量影响较大。 

        8.阿勒泰地区高岭土矿工业利用探讨

        通过与广西合浦地区高铁低品级高岭土矿进行对比,阿勒泰地区高岭土矿可采用浮选法除去大于50微米的石英、云母、长石等杂质,同时用高梯度磁选法除去铁矿物,再进行沉降分离和加温漂白除铁提纯,最终可获得A12O3>35%,Fe203<1.5%,白度大于80%的漂白精土产品。

        随着陶瓷、造纸、涂料等主要下游行业需求的增长和高岭土应用范围的不断扩大,高岭土消费领域十分广阔,阿勒泰地区高铁低品位高岭石粘土岩矿,具有矿体厚度大,层位较为稳定,覆盖浅剥离量小,有利于开采,通过高梯度磁选除铁高温漂白后可满足不同行业质量需求。

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