浅析硅灰石矿勘查基本分析项目和矿物含量的确定

唐双华，黄子卿，龚熙珺

（湖南省湘南地质勘查院，湖南 郴州 423000）

硅灰石是具有链状结构的硅酸盐矿物，形成于一定的物理化学条件下和特定的地质环境中。它的形成机理可以是一定的温度压力条件下，富含硅质的灰岩或钙质硅质岩石中的石英（游离二氧化硅）和方解石在固体形状下发生化学反应形成硅灰石；也可以是由含有硅酸的溶液进入石灰岩中以交代的方式形成硅灰石，以及当饱和的硅酸钙溶液对富含硅质的岩石进行化学改造形成硅灰石[1]。其化学反应式均为：

硅灰石是一种陶瓷工业的节能原料和高性能工程复合材料的增强填料，广泛用于建筑陶瓷、油漆涂料、冶金保护渣和电焊条等行业。

1 勘查过程中硅灰石矿的基本分析项目

在硅灰石矿勘查工程中基本分析项目一般为CaO、SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3和灼失量；一般说来测定这6个项目基本上能判定硅灰石的质量[2]。随着地质探矿工作的不断深入，当矿石明确不同工业用途时，样品化学分析项目分别为[3]：

（1）建筑陶瓷类：CaO、SiO2、Fe2O3、CO2、白度（自然白度或烧成白度）；

（2）油漆涂料类：CaO、SiO2、Fe2O3、白度、吸油量、水溶物、水萃取pH值；

（3）冶金保护渣类：为S、P和计算硅灰石、方解石、石英矿物含量所需要的化学组分含量；

（4）电焊条类：CaO、SiO2、、MgO、S、P；

（5）对Fe2O3、MnO、TiO2、MgO、S、P等有害组分分析项目，可根据工业要求和多元素分析资料确定，有些组分含量稳定并在规定含量以下，则可不作为基本分析项目，必要时列为组合分析项目。多元素分析项目可根据光谱分析资料确定。

与此同时还要对矿石物理化学性能进行测定，矿石物理化学性能测定可利用组合分析样品，根据不同工业用途通常测定以下几项：建筑陶瓷（釉面砖）工业用硅灰石要求测白度（自然白度或烧成白度），油漆涂料工业用硅灰石要求测白度、吸油量、水溶物、水萃取pH值，塑料、橡胶增强填料用硅灰石要求测粒度或径长比。

2 硅灰石矿物含量的确定

在硅灰石矿床勘查过程中，对硅灰石矿床的工业评价时，规范规定硅灰石矿应分别估算矿石量和矿物量。那么要求计算和测定样品的硅灰石的矿物含量。

硅灰石矿物含量的确定可以采用物相法测定和利用化学分析结果计算矿物含量的方法。

2.1 物相法测定硅灰石矿物含量

化学物相法可以直接测定矿石中硅灰石及方解石矿物含量。

物相法测定硅灰石矿物含量，一般采用化学物相法，可以直接测定矿石中硅灰石及方解石矿物含量，对其它矿物含量的测定过程很复杂，测试成本较高，物相法测定硅灰石矿物含量一般基层测试单位无法完成。

在硅灰石矿勘查过程中一般是利用化学分析结果计算矿物含量。本文着重阐述利用化学分析结果计算矿物含量工作流程及应注意的几个问题。

2.2 利用化学分析结果计算硅灰石矿物含量

2.2.1 硅灰石矿石类型的确定

按矿石的主要矿物组合划分，硅灰石矿石类型分为矽卡岩型和硅灰石-石英-方解石型两类：矽卡岩型矿石主要产于矽卡岩型矿床中，矿物组分复杂，硅灰石常与石英、方解石、及透灰石、石榴子石等矿物伴生；硅灰石-石英-方解石型矿石主要产于接触变质和区域变质型矿床中，矿物组分简单，又可分为硅灰石-石英、硅灰石-方解石、硅灰石-石英-方解石三种。

在硅灰石矿的勘查工程中应采集适当数量的、具有代表性的岩矿鉴定样品，通过室内鉴定确定矿石的矿物组合特点，从而确定硅灰石矿石类型。硅灰石矿石类型的确定是确定硅灰石矿物含量计算公式的基础。

2.2.2 对工作区内化学分析样品分析结果的统计和分析研究

对矿区样品分析结果进行统计，观察单个样品各组分的分析结果总量是否接近100%。如果ω（总量）接近100%，说明基本分析项目是合理的和全面的，该分析结果可以用于计算硅灰石矿物含量。

若ω（总量）远远小于100%，则说明样品的基本分析项目不全面，不能用于硅灰石矿物含量计算。应根据矿石岩矿鉴定结果和矿石全分析结果来调整和增加基本分析项目，满足计算矿物含量所需要的化学组分含量。

2.2.3 计算公式的确定

根据《玻璃硅质原料、饰面石材、石膏、温石棉、硅灰石、滑石、石墨矿产地质勘查规范》中硅灰石矿物含量计算方法的要求，当矿石中SiO2+1.3CaO的总量大于CaO+1.6MgO的总量时，采用公式A：当矿石中SiO2+1.3CaO的总量小于CaO+1.6MgO的总量时，采用公式B：

上式中，ω(Wo)为硅灰石矿物含量，ω(SiO2＊)、ω(CaO＊)分别为硅灰石所耗用的SiO2和CaO的量。即矿石中CaO或SiO2的总量减去钙铁榴石、钙铝榴石、透灰石、方解石所消耗的CaO或SiO2的剩余量，其计算公式分别为：

2.2.4 计算结果的验证

在具有代表性的基本分析样品采集地对应位置采取一定数量的物相分析样品送验，对比物相分析结果和矿物量计算值之间的误差，如果误差不大，则计算公式适合本矿区可以应用。否则需研究适合本矿区的计算公式。

3 案例剖释

湘南某硅灰石矿床经历了普查和详查等2个阶段的地质勘查工作，由于不同阶段对硅灰石矿的研究程度不同，在利用化学分析结果计算硅灰石矿物含量时，所采用的公式不同，导致最后的硅灰石矿物量存在明显的差异。

3.1 普查阶段

在矿产普查期间，对矿石的矿物组合研究不够深入和详细，确定矿石为大理岩型硅灰石矿石和矽卡岩型硅灰石矿石。

确定矿区样品基本分析项目为CaO、SiO2、Fe2O3。大多样品的化验分析结果ω（总量）远远小于100%，一般在64%～89%之间[4](见表1)。

确定硅灰石矿物含量的计算公式为：

ω（Wo)=1.933×ω（SiO2）-7。

经储量估算333+334硅灰石矿石量190×104t，矿物量130×104t。

表1 矿区钻孔矿体硅灰石含量计算表

3.2 详查阶段

详查期间对矿区4个主要硅灰石矿体分别采集了大量岩矿鉴定样品，通过对鉴定结果的综合分析发现区内⑤号硅灰石矿体矿物组合为硅灰石—方解石—石英，②、③、④号硅灰石矿体为矽卡岩型，矿物组分复杂，硅灰石常与石英、方解石、及透灰石、石榴子石等矿物伴生；研究确定样品的基本分析项目为 ：CaO、SiO2、Fe2O3、CO2、AL2O3、MgO等，样品分析结果ω（总量）接近100%，基本能满足计算硅灰石矿物含量对化学组分含量的需要（见表2）。

选取一定数量的代表性样品的副样，进行物相法测定硅灰石矿物含量，对比测定结果和计算结果，两者数据比较接近，符合要求。反映计算公式适合本矿区。

进而对矿区涉矿样品的分析结果进行硅灰石矿物含量的计算，然后对矿床的资源储量进行估算，硅灰石矿物量为5.9×104t。估算结果显示资源储量大幅减小。

通过野外地质工作和深部工程验证，硅灰石矿物含量计算和资源储量估算结果跟实际情况基本吻合。

4 结论

本文通过对硅灰石矿勘查评价过程中矿物组合的分析研究，借助实例着重解读了利用化学分析结果计算矿物含量的方法，厘清了如何确定硅灰石矿勘查样品基本分析项目，阐述了硅灰石矿的勘查评价方法，以供地质工作者在勘查同类型矿床时参考。

表2 矿区硅灰石含量计算表