试论瓷石矿产及其地质勘查评价

王根建，王建忠，叶立鑫

(1.福建省国土资源评估中心，福建 福州 350001；2.原福建省建材(控股)有限责任公司，福建 福州 350001)

通常一说到陶瓷原料矿产，人们就会想到高岭土、长石、石英等传统陶瓷原料矿产，其中最主要、应用最广泛的是高岭土、瓷土、陶瓷土等矿产。随着陶瓷业的不断发展，另一类陶瓷原料矿产如硅灰石、透闪石、透辉石、瓷石等近年来也得到较广泛的应用，成为建筑陶瓷、建筑卫生陶瓷及日用瓷的重要原料。由于这类矿产矿石与传统陶瓷原料按一定比例配制而成坯体，具有熔点和烧成温度低，一次抹釉、速烧成型、减少收缩和变形，节省燃料消耗等优点，故人们将其称为节能陶瓷原料矿产。本文专门探讨其中的瓷石矿。

1 瓷石的定义及特征

顾名思义瓷石指的是符合制瓷原料要求的岩石。目前，它与瓷土、陶瓷土一样也为陶瓷业上的一种商品名称。瓷石含较少或少量高岭土矿物，且基本保留原岩的结构构造。因而，瓷石与高岭土、瓷土、陶瓷土有明显的区别。

在我国最早将瓷石作为陶瓷原料应用的是江西景德镇陶瓷企业，据说早在解放前在高岭村附近与高岭土共生的瓷石就已被用作制瓷原料。本文笔者之一叶立鑫在1970年底参加原国家计委地质局组织的《矿产工业要求参考手册》建材非金属矿种部分内容编写时，建议将瓷石列入该手册陶瓷原料对矿石质量要求表中高岭土的第三类(瓷土和瓷石)原料。但遗憾的是当时未能同时将瓷石列入高岭土矿床综合评价矿种。1986年由原国家矿产储量委员会办公室对1972年版《矿产工业要求参考手册》进行了重新修订，仍基本沿用了1972年版陶瓷原料的相关内容及评价指标不变，同时增补了瓷土瓷石的定义、主要矿物组分、结构构造等特征内容，但仍然缺瓷石的矿床实例，仅在高岭土矿床综合评价中增加了共生瓷石矿种。

瓷石的主要矿物成分是长石、石英或绢云母、石英，主要化学成分为SiO2、Al2O3、TFe2O3、TiO2、K2O、Na2O等，其中SiO2含量多在70%～80%，Al2O3含量一般为10%～15%；有害成分TFe2O3、TiO2含量通常在1.0%左右；而K2O、Na2O含量普遍较高，通常在3%～8%。由于瓷石物质组分具有以上特点，因而它可替代或部分替代长石、石英，与高岭土按一定比例混合配制成的瓷坯料，可减少干燥、烧成时间，降低能耗，提高坯体机械强度，降低吸水率，减少干燥和烧成收缩及变形，提高产品质量等优点，故逐渐在陶瓷业上被推广应用。

目前已对福建省内不少瓷石矿进行了地质勘查工作，提交了可供开采利用的瓷石矿勘查报告，并已在泉州晋江—德化及闽清两大陶瓷生产基地得到较普遍应用，成为一种重要的制瓷原料。

由于种种原因，至今我国尚未将瓷石正式列为一个矿种。目前福建省内提交的瓷石矿地质勘查报告中估算的矿石资源储量暂时挂靠在高岭土或陶瓷土矿种名下，有的还在高岭土或陶瓷土名称之后加上(瓷石)以示区别。

2 瓷石矿床类型及其特征

从目前掌握的资料看，瓷石矿床成因类型大体可划分为以下三大类：①中酸性侵入岩经热液蚀变而形成；②中酸性火山岩经热液蚀变而成；③中酸性侵入或火山岩经微弱风化作用或弱风化叠加热液蚀变作用而形成的混合型瓷石矿床。

2.1 中酸性侵入岩热液蚀变型瓷石矿床

这类瓷石的原岩已知有花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩、花岗闪长岩等，多为浅成侵入岩。原岩经后期不同程度热液的蚀变，当其主要化学成分达到制瓷原料要求时，可成为瓷石矿床。

瓷石基本保存原岩的结构构造，通常呈致密、中细粒花岗结构或变晶花岗结构或斑状结构、块状构造。矿石主要矿物成分以斜长石、钾长石、石英为主，含少量黑云母、角闪石等，部分长石蚀变形成高岭土化、绢云母化、白云母化、硅化、叶蜡石化等。

矿石化学成分主要为SiO2、Al2O3，含少量TFe2O3、TiO2，K2O、Na2O含量普遍较高，一般在3%～8%，有的矿区K2O含量比Na2O多些，而有的矿区则相反。

矿石自然白度多在50～70之间，烧成后白度有不同程度提高。无可塑性或可塑性很低，当研磨成粉末后可塑性略有提高，但塑性指数仍远低于7。干燥收缩率0～0.3%，耐火度在1 200～1 600℃。

矿床规模一般大、中、小型均有，既有单一瓷石矿床，也有与高岭土矿形成共生矿床，是瓷石矿床主要工业类型。

2.2 中酸性火山岩热液蚀变型瓷石矿床

这类瓷石的原岩已知有流纹岩、流纹斑岩、凝灰岩等，岩石遭受热液蚀变后形成绢云母化、叶蜡石化或硅化流纹岩、流纹班岩、凝灰岩等。矿石仍基本保存原岩的结构构造，一般呈斑状结构、熔结凝灰结构、凝灰结构，致密块状构造。主要矿物成分斑晶为斜长石、钾长石、石英，其中长石多已蚀变为绢云母，部分高岭土化，基质为长英质。矿石主要化学成分及物理性质与前述矿床类型矿石基本相似。

矿床规模多为中型、小型矿床，主要分布于火山岩发育地区，一般多形成单一瓷石矿床，也有与高岭矿床共生，亦是瓷石矿床主要工业类型。

2.3 混合类型瓷石矿床

这类矿床是中酸性侵入岩或火山岩受弱风化作用或弱风化叠加热液蚀变作用而形成的，通常与风化残余型高岭土矿体形成共生矿床。一般高岭土矿体位于地表浅部，而瓷石矿体则位于高岭土矿体底板或深部围岩中。瓷石的原岩既有单一的中酸性侵入岩类或火山岩类岩石，亦有中酸性侵入岩与火山岩同时出现的混合类型原岩。其矿体赋存特征、矿石物质组分及物理性能等与前两个类型瓷石矿床特征大体相类似。

矿床规模多属中、小型，瓷石矿体一般埋藏较深，需采用地下开采方式开采，目前开发利用较少，属次要工业类型矿床。矿床实例有福建古田粗坑矿区天池矿段及宁化青瑶矿区等。

据著名的龙岩东宫下高岭土矿山生产统计，高岭土矿体中混夹的瓷石块矿石量约占总矿石量的15%～20%左右，过去当作废石掉弃，其化学成分一般能符合制瓷原料要求时，在矿山开采高岭土矿体时应综合回收利用。

3 瓷石矿产地质勘查评价

3.1 工业指标要求

根据陶瓷配制瓷坯料和大部分釉料对主要成分的基本要求，通常需采用高岭土(或部分塑性粘土)与长石、石英等主要矿石原料及其他一些辅助原料按一定配方组合制成坯料。坯料的基本化学成分为SiO2、Al2O3，以确保烧成后形成的莫来石相和玻璃相比例适当。同时坯料中的TFe2O3和TiO2等有害成分含量要低，并含适量的K2O、Na2O成分起助熔剂作用。若采用瓷石替代(或部分替代)价格相对较高的长石、石英，还能起到降低能耗、提高产品质量的作用。因此，近年来越来越多的陶瓷企业使用瓷石，从而促进了瓷石矿地质勘查工作。

根据福建省内已勘查的瓷石矿区地质及矿山生产资料(表1)，笔者提出以下瓷石矿床一般工业指标方案供研究参考。

(1)矿石质量指标：边界品位≥9%～ 10%；工业品位Al2O3≥10%～13%；TFe2O3+TiO2≤1.5%～2.0%，其中TiO2≤ 0.6%；K2O+Na2O 4% ～ 11%之间均可，二者含量比例可不限。

(2)开采技术指标：矿体最小可采厚度≥2m；夹石剔除厚度≥2m(当地下开采时可为≥1m)；最低开采标高：一般按划定的矿区范围及开采标高确定；安全爆破距离≥300m。

3.2 勘查技术方法

以往在勘查高岭土或陶瓷土矿床时，瓷石矿产作为共生矿产进行综合勘查和综合评价。随着瓷石越来越多的在陶瓷生产中被利用，对单一瓷石矿产的勘查也逐渐增多。仅福建省近十多年来就先后勘查和提交了十余处矿区勘查成果，并大多陆续进行了开发利用。笔者综合整理了有关瓷石矿床勘查工作技术方法等方面的资料供勘查时参考。3.2.1 勘查方法、勘查类型及工程间距

由于目前我国尚无瓷石矿种的地质勘查规范，故瓷石矿床的勘查工作方法及工程布置等一般是参照陶瓷原料高岭土矿产地质勘查规范中的相关规定进行。瓷石矿床勘查方法一般采用平行勘查线法或网格法布置勘查工程。

瓷石矿床勘查类型一般根据主矿体地质特征(如矿体形态、内部结构)及构造复杂程度、矿体规模及厚度稳定程度等主要因素，划分为以下三种勘查类型：①第Ⅰ勘查类型：主矿体形态规则—较规则，矿体内部结构简单(矿石质量稳定或变化有规律，无夹石)，矿体厚度稳定，构造简单的大、中型矿床；②第Ⅱ勘查类型：主矿体形态较规则，内部结构较简单，有少量或无夹石，厚度较稳定，构造较简单或中等复杂的中—小型矿床；③第Ⅲ勘查类型：主矿体形态不规则、厚度不稳定，内部结构及构造复杂，夹石多的小型矿床。

表1 福建省部分瓷石矿区勘查工业指标

勘查工程间距：在划分勘查类型的基础上，类比和参考高岭土矿床勘查工程间距，结合瓷石矿床特征，工程间距可考虑适当放稀一些。现通过多个已勘查矿区的实践经验，提出以下工程间距供参考(表 2)。

表2 瓷石矿床勘查类型及工程间距参考

3.2.2 勘查手段

瓷石矿床勘查手段与高岭土及其他一些非金属矿床勘查手段大体相同。值得注意的是，不少矿区瓷石主矿体倾角较陡(多50～80°不等)，呈宽脉状产出，此时采用斜孔钻、坑内钻孔或穿脉巷控制矿体更为有利。

在具备采用物探条件的矿区，可考虑有针对性地采用几种物探方法进行勘查，了解矿体分布范围、覆盖层分布与厚度、破坏矿体的较大断层、脉岩等，以便指导后续勘查工程布置和验证工作。

3.2.3 勘查控制程度

瓷石矿床勘查控制程度总体应达到《固体矿产地质勘查规范总则》的要求。

一般情况下，在勘查初期是采用稀疏网度工程(通常按探求控制的资源储量工程间距放大一倍或一倍以上的间距)，大致了解勘查区内矿体总体分布范围。在此基础上逐步对主矿体部分地段或首采区进行系统工程加密控制，以探求一定比例控制的或控制的+探明的资源储量。而对于接近矿界的边部地段或近最低开采标高的深部地段，一般是采用稀疏工程控制，或利用已施工的近边部、深部工程进行合理外推以探求(333)资源量。对主矿体走向两侧或上、下盘分布的，可与主矿体同时开采的小矿体或共生高岭土小矿体，应注意进行综合勘查和评价。

通常情况下，普查阶段探求(333)或(333+334)资源量，其中(333)占比例不低于70%；详查阶段探求(332+333)资源量，其中(332)比例一般应占30%～50%；勘探阶段探求(331+332+333)资源量，其中(331)占总量比例一般占总量比例10%～15%，(331+332)资源量占总量比例≥30%。

从已有矿山生产实践已证明，达到了上述各类型资源量及比例要求的勘查报告，一般均能较好地满足矿山建设设计和生产的需要。

3.2.4 采样测试

瓷石矿床勘查时采样测试工作总体可参照高岭土矿产地质勘查规范中的规定进行，一般按不同矿石类型分别采取样品。

4 矿石加工技术性能试验研究

瓷石矿石一般不需要进行专门的选矿作业。通常是在采矿工作面或装车时对肉眼能识别的夹石及废石块人工挑拣剔除即可。

通常瓷石矿山是按用户的要求将矿石运到矿山旁的破碎场进行破碎碾磨并筛分出不同规格粒度的碎石或“石米”后销售给用户。因此要采集一定数量样品送有关实验单位进行简单的破碎、筛分工艺流程试验，以查明矿石加工的难易程度及加工技术性能。亦可收集邻近类似矿山矿石的生产加工资料与本矿区矿石进行类比评述后确定。

5 矿床开采技术条件

瓷石矿床开采技术条件应按相关规范和规定的要求进行勘查工作。普查阶段一般要达到基本查明程度，详查和勘探阶段一般要达到详细查明程度。