吉安市下前坑-南坑地区沉积变质型硅石矿成矿特征及选矿提纯研究

摘要：分析吉安市下前坑-南坑地区新发现的沉积变质型硅石矿的成矿地质背景及矿床地质特征，并进行选矿提纯研究。在试验过程中，采用矿物自动分析仪（Mineral Liberation Analyzer，MLA）测定样品的矿物组成及含量。通过采用“擦洗—脱泥—色选—强磁选—酸洗”的主干工艺流程，最终获得产率为91.59%、SiO2品位为98.69%、Fe2O3含量为0.21%的石英精矿。

关键词：硅石矿；沉积变质型；地质特征；提纯试验

中图分类号：P618.31 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）08-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.014

Research on the Mineralization Characteristics and Mineral Processing Purification of Sedimentary Metamorphic Silica Ore in Xiaqiankeng Nankeng Area， Ji’an City

KUANG Erlong， ZHU Heyin， RAO Jing

（The First Geological Brigade of Jiangxi Geological Bureau， Nanchang 330052， China）

Abstract： Analyze the ore-forming geological background and geological characteristics of the newly discovered sedimentary metamorphic silica deposit in the Xiaqiankeng Nankeng area of Ji’an city， and conduct mineral processing and purification research. During the experiment， a Mineral Liberation Analyzer （MLA） was used to determine the mineral composition and content of the sample. By adopting the main process of “scrubbing， desliming， color selection， strong magnetic separation， acid washing”， a quartz concentrate with a yield of 91.59%， SiO2 grade of 98.69%， and Fe2O3 content of 0.21% was finally obtained.

Keywords： silica ore; sedimentary metamorphic type; geological features; purification test

硅石也称石英岩，主要矿物是SiO2，按组织结构可以分为结晶硅石（再结晶石英岩）和胶结硅石（胶结石英岩）[1-3]。硅石在自然界中分布广泛，储藏量大。全球硅石按年产量排名依次为中国、美国、巴西、法国和挪威。我国的硅石资源分布广泛且相对集中，‌主要集中在华北、‌东北、‌华东和西北地区。‌江苏省新沂市、江苏省连云港市、安徽省凤阳县、河北省灵寿县、江西省遂川县是硅质原料的主产厂区，占据全国80%的石英市场。

江西省拥有丰富的硅资源，储量较大。江西硅石的主要类型为石英岩、脉石英、粉石英、硅质岩等。其中，石英岩矿主要分布于遂川县；脉石英主要位于变质岩区，SiO2含量较高，规模较小；粉石英主要在宜春-萍乡地区，规模较小。

目前，在新余-吉安地区发现较大规模的沉积变质型硅石矿。重点分析吉安市下前坑-南坑地区新发现的沉积变质型硅石矿的成矿地质背景及矿床地质特征，以期为矿山开发提供参考。

1 成矿地质背景

吉安市下前坑-南坑地区大地构造处于华夏板块（Ⅱ）东南加里东期造山带（Ⅲ）武功山隆起，北部为扬子陆块江南东部隆起带九岭逆冲隆起，南部为华南陆块北武夷云开—会稽山前沿褶冲带（Ⅲ1），区域褶皱构造处于神山倒转褶皱南翼。

区内出露地层自青白口系至三叠系和第四系均有分布，其中寒武系下统牛角河组地层发育灰色、乳白色中厚层状石英岩及条带状石英岩（硅质岩），为本次沉积变质型硅石矿主要赋矿层位[4-5]。区内构造以倒转背斜为主体构造。背斜北翼因受断裂构造破坏，北斜倾伏端在冶源一带仅有小段保留。区内岩浆岩活动自晋宁晚期至燕山期均有，规模较大的有加里东期（山庄岩体、芳洲岩体、金滩岩体）及燕山早期（雅山岩体、仿里岩株）等岩体[6-7]。下前坑-南坑地区区域地质如图1所示。

2 矿床地质特征

2.1 含矿地层特征

矿区沉积变质型硅石矿含矿地层为寒武系下统牛角河组，岩性主要为深灰、灰黑色厚层状石英岩及含炭硅质板岩，砂岩粒序清楚，呈串珠状分布，层序明显。其中，厚层状石英岩及含硅质板岩是硅石矿产出部位，呈厚层脉状。矿石成熟度高，质地纯净，可作为优质硅石矿矿石[8-9]。

2.2 构造特征

矿区褶皱构造较为复杂。褶皱构造主要发育背形向斜及次一级的根麻湾背斜构造，走向既有东西向，又有南北向及北西、北东向。但整体褶皱构造以背斜轴线为界，背斜轴以西矿体大致向西倾。西翼倾向250°～280°，倾角为10°～20°，南北翼倾向100°～120°，倾角为10°～30°。赋矿地层与下覆地层呈倒转接触关系。根麻湾背斜属平卧同斜褶皱，位于矿区北部，由牛角河组地层组成。褶皱南北长0.5 km，东西宽0.1 km[10-12]。背斜轴面呈平面状，南西倾，倾角约为15°。两翼地层产状很平，褶皱前缘石英岩矿层被推挤叠置，厚度常增大。

2.3 矿体特征

矿体产于区内出露的寒武系牛角河组地层，其产状与地层产状基本一致，多以不规则层状分布。地表矿体出露厚度为1.2～20.0 m，硅石矿体呈多层状产出，厚度为4.80～177.54 m。SiO2品位为96.60%～97.64%，平均品位为97.40%；Al2O3品位为0.10%～1.39%，平均品位为0.99%；Fe2O3品位为0.13%～1.08%，平均品位为0.59%，CaO品位为0.011%～0.050%，平均品位为0.028%。矿体倾向100°～310°，倾角为10°～25°。

2.4 矿石组分特征

岩矿鉴定和工艺矿物学研究显示，矿石的主要矿物为α-石英，呈他形粒状，粒径为0.03～0.10 mm。

石英颗粒多呈镶嵌粒状结构排列，显示岩石已完全重结晶。矿石镜下研究光片如图2所示。

采用矿物自动分析仪（Mineral Liberation Analyzer，MLA）测定样品的矿物组成及含量。样品中的石英含量约占92%，主要杂质为绢云母、绿泥石、钾长石、钠长石、高岭石及伊利石，约占6%，有少量的白云母、透闪石、一水硬铝石等。

V1号矿体平均品位：SiO2为95.79%，Al2O3为2.03%，Fe2O3为0.76%。V3矿体平均品位：SiO2为98.57%，Al2O3为0.64%，Fe2O3为0.27%。矿石结构构造主要为显微粒状变晶结构，以块状构造为主，条带状构造次之。

3 矿床成因探讨

研究区为区域性绿片岩变质岩相，变质前属于湖海相复理石杂砂岩沉积，石英岩矿体在变质前主要为含硅量高的粉细砂岩或硅质页岩，经区域变质作用，形成硅质岩，属于沉积变质型硅质岩矿床。矿体受岩性、构造、区域变质等因素影响。

4 矿石加工试验研究

原矿石的主要成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、K2O及Na2O。通过采用擦洗预处理、脱泥可显著降低石英中的铁含量，通过分级-色选工艺流程，可以获得的SiO2含量为95.82%、Fe2O3含量为1.13%、Al2O3含量为1.88%、TiO2含量为0.10%的石英精矿。色选杂质主要由劣质石英、绿泥石、长石及少量赤铁矿组成，岩石坚硬，可以作为制作机制砂的原材料。

试验证实磁选能有效去除铁磁性物质。经过平板磁选+高梯度立环磁选机一次分流流程，Fe2O3、Al2O3、TiO2的品位分别降至0.64%、0.82%、0.09%。经过平板磁选+高梯度立环磁选机二次分选流程，Fe2O3、Al2O3、TiO2的品位分别降至0.57%、0.77%、0.09%。磁性产品可以作为制作机制砂的原材料。

磁选精矿采用草酸酸洗流程，在草酸浓度为9%、反应温度为80 ℃、反应时间为8 h的最优试验条件下，铁去除率达到66.26%，最终可以获得产率为91.59%、SiO2品位为98.69%、Fe2O3含量为0.21%的石英精矿。通过采用“擦洗—脱泥—色选—强磁选—酸洗”的主干工艺流程，最终可以获得产率为91.59%、SiO2品位为98.69%、Fe2O3含量为0.21%的石英精矿，可有效提高石英精矿的产率和品位，降低杂质含量，达到陶瓷用硅质原料矿工业要求。

5 结论

选矿加工提纯可有效提高石英精矿的产率和品位，降低杂质含量，达到陶瓷用硅质原料矿工业要求，具有较高的工业利用价值。未来，选矿提纯技术将继续突破，该地区的硅石矿勘查开发利用前景较好。

参考文献

1 《中国矿产地质志·江西卷》编委会.中国矿产地质志·江西卷[M].北京：地质出版社，2015：12.

2 杨晓勇，孙 超，曹荆亚，等.高纯石英的研究进展及发展趋势[J].地学前缘，2022（1）：231-244.

3 曾海波，孙国庆，黄良灯.江西彭泽九都寺石英岩矿地质特征及找矿潜力分析[J].中国非金属矿工业导刊，2023（6）：15-18.

4 严朝辉.某大型石英岩矿床地质特征及成因探讨[J].冶金与材料，2023（8）：145-147.

5 李美烽.云南彝良县潘家寨沉积型硅石矿矿床地质特征及沉积环境分析[D].成都：成都理工大学，2020：34.

6 侯舒雅，张达玉，张 飞，等.江南造山带东段地区三堡铅锌矿床花岗闪长斑岩的形成年代、地球化学特征及成矿指示[J].大地构造与成矿学，2024（4）：879-898.

7 张 毅，高永宝，刘 明，等.阿尔金西段库木塔什萤石矿床成矿流体特征及成矿机制探讨[J].西北地质，2024（4）：21-36.

8 姜寒冰，杨合群，赵国斌，等.西秦岭成矿带古生界控矿特征及有关成矿作用[J].西北地质，2024（4）：218-228.

9 李 军.甘肃省孙家沟金锑矿床地质特征和成矿规律及找矿标志[J].山西冶金，2024（7）：226-228.

10 赵路通，王京彬，王玉往.西南天山陆相砂砾岩型铜铅锌矿床成矿特征与成矿作用研究进展[J].吉林大学学报（地球科学版），2024（4）：1177-1198.

11 赵朝霞，许德如，官 军，等.海南岛富文金银多金属矿床成矿流体演化：来自流体包裹体和H-O同位素证据[J].地球化学，2024（4）：564-576.

12 邱 坦，汤庆艳，杨皓辰，等.铁同位素分馏机理以及在镁铁-超镁铁质岩浆作用和成矿作用中的应用[J].岩石矿物学杂志，2024（4）：

1034-1051.