桂西沉積鋁土礦地質(zhì)特征及工業(yè)利用探討

摘 ? ?要：沉積層狀鋁土礦賦存于二疊系下統(tǒng)茅口階灰?guī)r的古侵蝕面之上，呈層狀、似層狀、透鏡狀，礦體規(guī)模大，儲量可觀，礦石質(zhì)量優(yōu)良，合理利用不僅延長礦山服務年限，還將帶來較高的經(jīng)濟價值。

關(guān)鍵詞：鋁土礦;沉積型;殘積型;工業(yè)利用

中圖分類號：P618.45 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1004-7344（2019）03-0147-02

1 ?引 言

桂西鋁土礦分布于靖西-平果鋁土礦成礦帶上，該成礦帶自東至西分布有平果、田東、德保、靖西、那坡龍合等五個礦田，礦床類型有古風化殼沉積型和巖溶堆積型兩類。堆積型鋁土礦以其儲量巨大，質(zhì)量優(yōu)良，易開采，已經(jīng)由建于平果、德保、靖西的鋁廠進行開發(fā)利用，而作為堆積鋁土礦的礦源層——沉積型鋁土礦，卻逐漸淡出人們的視野，大有日落西山之勢。為了充分利用鋁土礦資源，為礦山生產(chǎn)提供資源保障，延長礦山服務年限，筆者近期對桂西沉積型鋁土礦的地質(zhì)特征及工業(yè)利用進行初步分析研究。

2 ?沉積鋁土礦地質(zhì)特征

2.1 ?地質(zhì)概況

桂西鋁土礦位于華南加里東褶皺系右江印支褶皺帶靖西～田東隆起的靖西、德保、田東、平果縣一帶;基底為上寒武統(tǒng)，蓋層為泥盆系～中三疊統(tǒng)。該隆起區(qū)是右江盆地的水下隆起，晚古生代至早二疊世海域擴大，隆起區(qū)長期處于淺水臺地環(huán)境，沉積了厚達6000多米的以灰?guī)r、生物灰?guī)r和燧石灰?guī)r為主的碳酸鹽巖建造。早二疊世末經(jīng)東吳運動上升為陸地，遭受風化剝蝕，晚二疊世又逐漸下沉，連續(xù)接受沉積，并在茅口組灰?guī)r凹凸不平的古侵蝕面上形成上二疊統(tǒng)底部厚達數(shù)米至20余米的粘土巖、鐵鋁巖或鋁土礦層，該原生鋁土礦層呈層狀、似層狀，層位較穩(wěn)定。

2.2 ?礦體形態(tài)、產(chǎn)狀及空間分布

沉積鋁土礦賦存于下二疊統(tǒng)茅口階灰?guī)r的凹凸不平的古侵蝕面之上與上二疊統(tǒng)合山組呈整合接觸，礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，平面上的分布具有尖滅再現(xiàn)的特點，地表出露長度數(shù)十米至數(shù)千米，厚度變化較大，一般0～6m。礦體規(guī)模受茅口階灰?guī)r侵蝕面控制，通常在凹下地段礦層厚度大，凸起地段厚度較薄，甚至尖滅。它與粘土礦、黃鐵礦、煤層密切伴生，構(gòu)成獨特的礦床組合，嚴格受古地理環(huán)境、基底平緩洼陷構(gòu)造中巖溶地形所控制。

沉積鋁土礦層一般自下而上又可分3層：下部為灰色鐵質(zhì)泥巖或含黃鐵礦泥巖，厚0.00～2.00m;中部為深灰色、灰綠色塊狀鋁土礦，厚0.00～7.2m，一般1～4m;上部為深灰色鋁土質(zhì)泥巖夾黃鐵礦泥巖，厚0.00～3.00m。在平果某些巖溶凹陷稍深的含礦層地段，按鋁土礦巖性特征可分為5個小層。

礦體呈長條狀賦存于那豆、興寧、隴蘭背斜和果化復向斜的部翼，其產(chǎn)狀與其上下盤地層的產(chǎn)狀基本一致，傾角各有不同一般在10～55°之間。出露地表長度為400～4730m，礦體沿走向呈尖滅再現(xiàn)斷續(xù)出露，相距數(shù)十米至數(shù)百米。礦體在不同的地形地貌中沿走向出露長度相差懸殊，在正地形中出露長度為幾十米至數(shù)千米，而在負地形中出露僅有幾米，出露高差一般40～60m左右，最高近200m。礦體呈層狀，似層狀產(chǎn)出;礦層厚1.5～4m，最厚達9.4m。厚度沿走向與沿傾向變化與下伏基巖的起伏有關(guān)，當?shù)V層尖滅時，則合山組直接與茅口組灰?guī)r接觸。

2.3 ?礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及物質(zhì)成分

近地表的原生鋁土礦一般受不同程度的氧化，礦石紅土化特征顯著，礦石中常見紅土化特征的碎屑、團塊，顏色為褐紅色。往中下部紅土化特征減弱，礦石多呈青灰色，灰綠色、深綠色。礦石具豆狀、鮞狀，假鮞狀，假豆狀結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造。

礦石礦物成分有鋁礦物、硅酸鹽礦物、鐵礦物三大類。鋁礦物主要為一水硬鋁石，少量三水鋁石、一水軟鋁石、剛玉及拜鋁石。硅酸鹽礦物主要為高嶺石、鐵綠泥石、伊利石，少量石英、葉臘石、蒙脫石。鐵礦物主要為針鐵礦，次為赤鐵礦、水針鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦。其它礦物有方解石、白云石、銳鈦石、鋯英石等。礦石礦物的組成表現(xiàn)為一水硬鋁石是要成份和含較多的褐鐵礦為特征。

平果鋁沉積礦近地表的氧化礦石的有用組分和有害組分與堆積鋁土礦相似，主要化學成分：Al2O342.25～74.61%，SiO21.81～10.06%，F(xiàn)e2O32.02～28.65%，TiO23.17～6.28%，A/S5.50～40.35%，一般為9.53～15.28%，有害組分S含量較低，一般為0.044～0.5%。在深部礦石主要化學成分：Al2O348.55～70%，SiO26.84～13.18%，F(xiàn)e2O35.78～20.36%，A/S3.7～10.2%。有害組分S含量一般為1.0～4.31%，含量明顯偏高，數(shù)倍于鋁土礦一般工業(yè)指標的最大允許要求，P2O5含量0.083～0.025%，未超過一般工業(yè)指標要求。

總體上，沉積鋁土礦Al2O3含量和A/S值均比較高，達到了一般工業(yè)指標要求。

3 ?沉積鋁土礦的工業(yè)利用分析

3.1 ?土礦的一般工業(yè)指標

根據(jù)《鋁土礦、冶鎂菱鎂礦地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T0202-2002）的規(guī)定，鋁土礦的一般工業(yè)指標：

（1）礦石質(zhì)量

①邊界品位：Al2O3≥40%;鋁硅比值（A/S）≥2.6;

②塊段最低工業(yè)品位：鋁硅比值（A/S）≥3.8;

③有害組分最大允許含量：S≤0.3%;CaO+MgO≤1.5%;CO2≤1.3%;P2O5≤0.6%。

（2）開采技術(shù)條件

①最小可采厚度0.5m。

②夾石剔除厚度≥0.5m。

3.2 ?沉積鋁土礦工業(yè)利用初步探討

平果鋁土礦由那豆、太平、教美、果化和新安等5個礦區(qū)組成，已探明的堆積鋁土礦儲量達1.8億t，堆積鋁土礦的空間展布受那豆、興寧背斜和果化復向斜控制，作為堆積鋁土礦的礦源層沉積鋁土礦在這些控礦構(gòu)造翼部大規(guī)模出露，為沉積鋁土礦的開發(fā)利用提供有利前提條件，但能否為現(xiàn)有工業(yè)所利用現(xiàn)分析如下：

3.2.1 ?工業(yè)利用的不利因素

礦石利用上看影響沉積鋁土礦工業(yè)利用的主要指標是Al2O3的含量和有害組分S和P2O5的含量，而后二者的含量影響最大。

經(jīng)過勘查平果鋁土礦的P2O5為0.083～0.025%達到一般工業(yè)指標的要求，對氧化鋁的生產(chǎn)無影響，而S的含量僅在礦氧化帶以上達到工業(yè)指標的要求，氧化帶以下的礦石S的含量最高為4.31%，平均為2.92%，超出有害組分最大允許含量近10倍！解決沉積鋁土礦工業(yè)利用問題實際上就是解決S對氧化鋁生產(chǎn)的影響的問題。

3.2.2 ?有利因素

（1）沉積鋁土礦連續(xù)性好、規(guī)模巨大：平果鋁土礦的沉積鋁土礦含礦層位穩(wěn)定，沿著那豆背斜、興寧背斜及其次級褶皺的翼部呈間距不等的帶狀分布，礦體在平面和剖面上均有較好的連續(xù)性，據(jù)不完全統(tǒng)計沉積鋁土礦的露頭總長達162km，單礦體長度數(shù)百到數(shù)千米不等，寬度則為數(shù)十米到數(shù)百米，礦體厚度為2～6m。通過普查、勘探探獲沉積鋁土礦儲量（部分應為資源量）5500多萬，達到大型鋁土礦的規(guī)模，礦床開發(fā)具有巨大的潛在經(jīng)濟價值;

（2）礦石的主要組分Al2O3含量高，A/S比高：在那豆、布絨、古案、教美、新安八秀等探獲的5500萬t沉積鋁土礦體的Al2O3的平均含量57.80%，A/S達8.95，目前平果鋁拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的A/S最低要求為7，沉積鋁土礦的有用化學組分的含量完全能滿足氧化鋁生產(chǎn)的需要;

（3）礦床開采的水文地質(zhì)條件以簡單為主，開采方式可以選擇露天或坑采;

（4）沉積鋁土礦由于物理性能的差異，抗風化和溶解能力較碳酸鹽巖強，多呈長條狀出露于正地形的荒坡地帶，露天開采或坑采對耕地的占用面積少，環(huán)境破壞程度低。

3.2.3 ?解決方案初探

（1）沉積礦近地表氧化的部分主要組分和有害組分的含量均達到一般工業(yè)指標要求，可以直接利用。

（2）在探明的1.8億t堆積鋁土礦中S的含量極低，在生產(chǎn)過程中在堆積鋁土礦中配入一定量的沉積鋁土礦做法，不僅實現(xiàn)部分沉積鋁土礦利用還解決了高品位堆積礦的配礦問題，堆積礦與高硫沉積礦按14：1比例配礦后，S的含量為0.19%，按平果鋁土礦現(xiàn)保有堆積鋁土礦1.2億t計算，可使用高硫沉積礦850萬t。

（3）對高S、P沉積礦礦石通過焙燒或其他方式進行預處理后，使S、P的含量達到工業(yè)要求后再利用。

4 ?桂西沉積鋁土礦勘查及利用的看法

平果鋁土礦區(qū)沉積礦儲量豐富，潛在的經(jīng)濟價值巨大，但自1972年鋁土礦的勘查轉(zhuǎn)向堆積礦后，再無人問津，而且被打上“有害組分含量高，工業(yè)無法利用”的烙印，桂西其他地方同樣如此，甚至近幾年搞得轟轟烈烈的桂西鋁土礦勘探對沉積礦也視而不見。因此筆者認為，解決桂西沉積鋁土礦的利用問題，必須得解決地質(zhì)工作者的認識問題，把沉積鋁土礦放到“可以在工業(yè)上進行利用”的認識上來，后面的問題就可以迎刃而解了。解決完認識問題還有以下幾點：

①沉積礦的利用不能離開目前桂西堆積鋁土礦開發(fā)利用的背景，單獨開發(fā)利用沉積鋁土礦只能走回過去對它認識的老路，在時間上對沉積鋁土礦的利用正逢其時，任何礦山均有其生命周期，只有與堆積礦同時開發(fā)利用沉積礦才能發(fā)揮出其所固有的價值。②要在系統(tǒng)收集前人工作成果的基礎(chǔ)上，研究和掌握沉積礦的賦存規(guī)律和地質(zhì)特征，對成礦的有利地段開展以鉆探工程為主，槽探工程為輔的勘探工作，進一步查明沉桂西積礦的分布、形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模及礦石質(zhì)量等，為開發(fā)和評價提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。③在勘查過程中，要注意對氧化帶深度及分布范圍的資料進行收集，并分別對氧化礦和非氧化礦進行評價，為工業(yè)利用提供依據(jù)。④在礦山生產(chǎn)過程中，應將沉積礦的回采納入礦山的正常生產(chǎn)計劃，并制定利用的長期規(guī)劃，同時采取相應的措施和技術(shù)政策，以確保沉積礦的回采和有效利用。⑤加強對沉積礦中S、P等有害元素的綜合利用研究，力爭發(fā)揮資源應有的價值。

桂西沉積鋁土礦的勘查已較長時間了，有的已經(jīng)停止近40年了，當前桂西堆積鋁土礦開發(fā)正在如火如荼地進行，地質(zhì)部門及生產(chǎn)礦山應盡快調(diào)整部署對沉積鋁礦開展勘查評價，為沉積礦與堆積礦同時利用提供地質(zhì)依據(jù)，同時開展原生礦利用的可行性的試驗研究工作，確定工業(yè)利用的流程，為沉積鋁土礦充分利用提供科學依據(jù)。

5 ?結(jié) 論

（1）沉積鋁土礦規(guī)模巨大，潛在的經(jīng)濟價值高，具有初步的工業(yè)利用價值。

（2）沉積鋁土礦開發(fā)利用，對延長礦山服務年限，礦山生產(chǎn)的資源保障以及百色鋁工業(yè)基地的建設(shè)和騰飛具有重要的現(xiàn)實意義。

（3）桂西沉積鋁土礦工作程度偏低，加快、加強沉積鋁土礦勘查評價工作是當務之急。

參考文獻

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收稿日期：2018-12-6

作者簡介：李春闖（1970-），男，助理工程師，中專，主要從事地質(zhì)勘探方面的工作。