话说长石矿 钾钠长石矿

话说长石矿
刘继顺
2009-10-21

一、长石矿物特征

长石(Feldspar)是由硅氧四面体组成架状晶体结构的钾、钠、钙、钡的铝硅酸盐矿物,即具有[AlSi3O8]-或[AlSi3O8]2-的铝硅酸根,其中(Al+Si)与O之比总是1:2。其主要成份为SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO等。

根据晶系及结构特征,可将长石分为三个亚族:

正长石亚族:透长石、正长石和冰长石,单斜晶系,具两组相交成90度的解理;

微斜长石亚族:钾微斜长石、天河石和歪长石,三斜晶系,具两组相交近于90度 (仅差20分)的解理;

斜长石亚族:钠长石、更长石、中长石、拉长石和钙长石,三斜晶系,具两组相交成86度24分至86度50分的解理,为端元组分钙长石与钠长石的不同比例系列类质同像混合体。

长石矿物特点,是具较浅的颜色,多为白、灰白、乳白、肉红、线绿、浅褐等色,玻璃光泽,折射率1.514--1.588,二轴正晶或负晶,比重小2.5-2.7,硬度中等6--6.5,板状晶体,有两组平行{001}和{010}的完全解理。

长石是常见的造岩矿物,广泛出现于各类岩浆岩和变质岩中,约占地壳总重量的50%。其中60%的长石赋存在岩浆岩中,30%分布在变质岩中,10%存在于沉积岩主要是碎屑岩中。长石相当富集时,才构成工业矿物。具宝石学意义的长石矿物主要来自于伟晶岩。在低温水热作用或地表环境下,长石常转化为粘土矿物。

按成分,可将长石分为4类:钾长石、钠长石、钙长石和钡长石。

钾长石:K2O.Al2O3.6SiO2,其中K2O 16.9%,Al2O3 18.4%,SiO264.8%,比重2.56,莫氏硬度为6,单斜晶系,呈白、红、乳白色,熔点1290℃。如果含铷(Rb)较高时,则显天蓝色-蓝绿色,被称之为天河石,可做宝石用。据说天河石可带给人们以信心。如果在情场、考场、商场、战场失意的人们,通过与天河石的交流,可获得其信心、勇气、与幸运的灌注,有助于重燃信心,东山再起,反败为胜!


钠长石:Na2O.Al2O3.6SiO2,其中Na2O 11.8%,Al2O3 19.5%,SiO268.8%,比重2.605,莫氏硬度为6,三斜晶系,颜色为白、蓝、灰色,熔点1215℃。

钙长石:CaO.Al2O3.6SiO2,其中CaO 20.1%,Al2O3 36.7%,SiO243.2%,比重2.77,莫氏硬度为6,三斜晶系,颜色为白、灰、红色,熔点1552℃。

钡长石:BaO.Al2O3.6SiO2,其中BaO 40.9%,Al2O3 27.1%,SiO232.0%,比重2.77,莫氏硬度为6,三斜晶系,颜色为白、灰、红色,熔点1715℃。

二、长石矿床类型

(一)长石矿床成因类型

1、伟晶岩型长石矿

主要赋存于伟晶岩区,其围岩多为古老的沉积变质片麻岩或混合岩化片麻岩,也有一些矿脉产于花岗岩体或基性岩体中,或在其接触带上。矿石主要集中于伟晶岩的长石块体带或分异单一的长石伟晶岩中。中国长石矿床多为伟晶岩型矿床,如陕西临潼、四川旺苍、山西闻喜、山东新泰、辽宁海城及湖南衡山等,均属此类。

2、岩浆岩型长石矿床

产于酸性、中酸性及碱性岩浆岩中,其中以产于碱性岩中的最为重要,如霞石正长岩、霞石正长斑岩矿床,其次为花岗岩、白岗岩矿床以及正长岩、石英正长岩矿床等。

(二)长石矿床工业类型

自然界中,纯长石矿罕见。即使钾长石矿物中,也可共生或混入一些钠长石。一般将钾长石和钠长石构成的长石矿物称为碱性长石;由钠长石和钙长石构成的长石矿物称为斜长石;钙长石和钡长石构成的长石矿物称为碱性长石。钾微斜长石是三斜晶系钾长石的一种,钠长石以规则排列的形式夹杂在钾长石中,称为条纹长石。

国内已开采利用的长石矿主要产于伟晶岩,有一部份长石产于风化花岗岩、细晶岩、热液蚀变矿床及长石质砂矿。

(三)、长石矿床分布

中国长石矿资源非常丰富,截止到1994年,具有一定保有储量的矿点近数十个,全国A+B+C级的保有储量为4083万吨,其中尚未开发利用的占半数以上。主要分布在山西、辽宁、安徽、山东、湖南、云南、陕西、甘肃和新疆等地。

1、云南个旧白马寨长石矿:位于个旧市南4公里,燕山期花岗岩、黑云二长花岗岩型。原矿SiO2 76.08%,Al2O313.00%,Fe2O3 1.08%,K2O 4.21%,Na2O 3.44%。露天开采,经磁选获得长石精矿SiO277.43%,Al2O3 12.30%,Fe2O3 0.14%,K2O 4.15%,Na2O 3.82%。

2、辽宁兴城县大杏山长石矿:位于兴城县,伟晶岩型。K2O 8.24—12.4%,Na2O 2.22—5.01%,Fe2O30.08—0.82%。

3、安徽宿县乾山长石矿:位于宿县符离集东北8公里,热液蚀变型。矿石成份如下:SiO2 75.52%,Al2O313.24%,Fe2O3 0.27%,TiO2 0.08%,K2O+Na2O 7.84%,MgO+CaO 0.89%。

4、安徽凤阳蚂蚁山长石矿:距蚌埠14公里,有公路铁路相通,交通方便。

5、安徽宿松县凉亭河长石矿:位于宿松县城北东20余公里,风化花岗岩型,矿石化学成份如下:SiO2 74.23%,Al2O314.87%,Fe2O3 0.78%,K2O 4.11%,Na2O 1.50%。

6、安徽旌德县金竹千长石矿:位于旌德县西40公里的祥云乡,风化壳型。矿石化学成份如下:SiO2 74.76%,Al2O314.73%,Fe2O3 0.98%,TiO2 0.05%。

7、安徽祁门县伊坑长石矿:位于祁门县城西21公里,风化粘土型。矿石化学成份如下:SiO2 74.70%,Al2O315.24%,Fe2O3 0.05%,TiO2 0.05%。

8、湖南临湘县团湾长石矿:位于临湘县城东面44公里,花岗伟晶岩型。矿石化学成份如下:Si2O 64—66%,Al2O318—20%,Fe2O3 0.1%,K2O 12—14%,Na2O<3%。

9、湖南衡山县石碑长石矿:位于衡山县城北西31公里,钠化伟晶岩型。矿石化学成份如下:一号矿体:Na2O 8.89—10.64%,K2O0.09—0.53%。二号矿体:Na2O 8.70—10.65%,K2O 0.21—0.70%。

10、新疆库米什长石矿:位于托克逊县库米什北距南疆公路库米什站1公里,伟晶岩型。矿石化学成份如下:SiO2 69.25%,Al2O316.95%,Fe2O3 0.92%, K2O+Na2O<11%。

11、新疆富温县可可托海长石矿:位于富温县可可托海镇,花岗伟晶岩型。矿石中钠长石占67%,微斜长石占95—100%。其化学成份:K2O+Na2O15.35—15.60%,K2O∶Na2O=5.5∶1。

12、新疆桑树园子长石矿:位于托克逊县库米什村东58公里,伟晶岩型。矿石化学成份如下:SiO2 66.55%,Al2O317.9%,Fe2O3 1.22%。

13、山西闻喜文家坡长石矿:位于闻喜县城南东方向直距15公里,伟晶岩型。矿石化学成份如下:SiO2 62—65%,Al2O318—20%,Fe2O3 0.15—0.88%,K2O 11—14%,Na2O 2—3.38%。

14、山西孟县上社长石矿:位于孟县城北西方向直距23公里,伟晶岩型。矿石化学成份如下:SiO2 70.0%,K2O12.0%,Na2O 2.02%,MgO 0.16%。

15、山西忻县馒首山长石矿:位于忻县南西方向直距15公里,伟晶岩型。矿石化学成份如下:K2O 12.0%,Na2O3.5%,Al2O3 14—17%,Fe2O3 0.5%。

16、山西忻县彭四家沟长石矿:位于忻县南西直距15公里,伟晶岩型。矿石化学成份如下:K2O 12.76%,Na2O2.39%,SiO2 64.94%,Al2O3 18.7%,Fe2O3 0.15%。

17、甘肃张家川县付家川长石矿:位于张家川县城南东直距12公里,伟晶岩型。矿石平均长石含量70.7—84.3%。矿石化学成份:K2O10.5— 12.5%,Na2O 1.85—2.04%,SiO2 64.77—67.79%,Al2O317.50—19.0%,Fe2O3 0.17—0.21%。

18、甘肃张家川县陈家庙长石矿:位于张家川县南东直距70公里,伟晶岩型。矿石中长石平均含量70—80%,矿石化学成份:K2O10.5—11.5%,Na2O 2.36—2.08%,SiO264.61—65.59%,Fe2O3 0.17—0.21%。

19、山东新太长石矿:位于新太县羊流河乡石棚河村,伟晶岩型。矿石化学成份:K2O+Na2O 12—12.5%,Fe2O30.03—0.5%,Al2O3 18.7%,SiO2 67.0—72.5%。

20、陕西长安县大崖沟长石矿:位于长安县城正南直距16公里,伟晶岩型。SiO2 72.5%,MgO0.03—0.02%,Al2O3<15.0%,CaO 0.80%。

21、陕西商南县曹营大河长石矿:位于商南县城北东相距12公里,伟晶岩型。矿石化学成份如下:K2O 10.54—12.36%,Na2O2.49—3.65%,Al2O3 18.42—19.36%,Fe2O3 0.11—0.18%。

22、陕西临潼县新凯山碾子沟长石矿:位于临潼县城南东13公里,伟晶岩型。矿石化学成份如下:K2O 11.85%,Na2O2.41%,SiO2 67.13%,Al2O3 17.53%,Fe2O3 0.31%。

(四)、矿床的主要工业指标

1、长石经手选后尽量纯净而不含杂质、表面无铁化现象或只有少量铁化现象。铁质矿物、含铁质的黑色矿物和云母片等的总含量应低于8%。

2、矿体中长石含量要求在40%以上。

3、矿石块度大于5cm。

4、长石粉细度,要求通过200目筛,筛余物应小于7%。

5、在1130℃下煅烧后,应熔融成白色透明的玻璃体。

中国长石产品的质量要求表
级别化学成分含量%产品用途
特级Fe2O3<0.3白色釉药
1级Fe2O3<0.5釉药、白坯、平板玻璃
2级Fe2O3<0.8坯料和电瓷
3级Fe2O3<1.0搪瓷


玻璃工业长石质量要求表
成分%SiO2Al2O3Fe2O3Na2OK2O
钾长石70180.2
钠长石63-7016-18<0.381

陶瓷工业钾长石矿质量标准
成分% K2O +Na2O Na2OAl2O3Fe2O3MgO+CaO
一级品11<4170.2<2
二级品11170.5<2

日用陶瓷中作配料和釉料的长石质量标准
K2O+Na2O>11—15%,K2O:Na2O>2,Fe2O3+TiO2<1%。

无线电陶瓷原料长石质量标准
SiO260—66%,Al2O318—22%,Fe2O3<0.1%,TiO2 微量,K2O+Na2O12.5-16.5%,(Na2O<3%),CaO<0.5%,MgO<0.5%,烧失量1%,块度20—150mm,1300℃烧结后熔融物无斑点、杂质,呈光亮的玻璃体。

电瓷原料长石质量标准
SiO2<70%,Al2O3>17%,K2O+Na2O>14%,Fe2O3<0.1-0.3%,陶瓷原料多用钾长石。

研磨材料长石质量标准
K2O>10%,Na2O<4%,SiO2>60%,Al2O3>18%,MgO+CaO<1%,Fe2O3<15%,熔点1230℃—1280℃。

制钾肥用钾长石质量标准
K2O>9%,Na2O<1—3%,SiO2<70%,MgO+CaO<2%,Al2O315%左右。


三、长石矿床的工业用途

1.工艺特征

长石的熔点在1100—1300℃之间,化学稳定性好,与石英及铝硅酸盐共熔时有助熔作用,常被用于制造玻璃及陶瓷坯釉的助熔剂,并可降低烧成温度;在搪瓷原料工业上用长石和其他矿物原料可配制珐琅。长石还可用于磨料工业。蓝绿色的微斜长石,即天河石含Rb、Cs,可作为工艺矿石及综合回收Rb、Cs的原料。透明长石—月光石可作宝石原料。

2.主要用途

长石矿物除了作为玻璃工业原料外(约占总用量的50—60%),在陶瓷工业中的用量占30%,其余用于化工、磨料磨具、玻璃纤维、电焊条等其它行业。

(1) 玻璃熔剂:长石是玻璃混合料的主要成份之一。长石含Al2O3高,铁质含量低,且比氧化铝易熔,不但熔融温度低而且熔融范围宽,主要用来提高玻璃配料中的氧化铝含量,降低玻璃生产中的熔融温度和增加碱含量,以减少碱的用量。长石熔融后变成玻璃的过程比较缓慢,结晶能力小,可防止在玻璃形成过程中析出晶体而破坏制品。长石还可用来调节玻璃的粘性。一般各种玻璃混合料用钾长石或钠长石。碱性长石作为平板玻璃及各种玻璃制品的原料,可降低玻璃熔化温度,节约纯碱。钠长石作为玻璃纤维原料,可改善其质量及取代叶腊石等。质量要求为:Al2O3> 15%;Fe2O3 < 0.6%;K2O +Na2O> 10%。


(2)陶瓷坯体配料:在烧成前长石能起瘠性原料的作用,减少坯体的干燥收缩和变形,改善干燥性能,缩短干燥时间。在烧成时可作为熔剂降低烧成温度,促使石英和高岭土熔融,并在液相中互相扩散渗透而加速莫来石的形成。熔融中生成的长石玻璃体充填于坯体的莫来石晶粒之间,使坯体致密而减少空隙,从而提高其机械强度和介电性能。此外长石玻璃的生成还能提高坯体的透光性。长石在陶瓷坯体中的掺入量随原料不同、产品的要求不同而异。


(3)陶瓷釉料:陶瓷釉料主要由长石、石英和粘土原料配成,其中长石含量可达10—35%。在陶瓷工业中(坯料和釉料)主要是用钾长石。生产各种陶瓷、搪瓷、电瓷的坯料(配入20—40%)和釉料(配入20—70%)的主要原料,Fe2O3 < 0.3—1.0%。

(4) 搪瓷原料:主要用长石和其它矿物原料掺配成法琅。长石的掺入量通常为20—30%。

(5) 磨料:粉状长石用于磨具磨料工业。制作磨轮时常用长石作陶质胶结物成份,其含量为28—45%。

(6) 化肥和提铝其他:钾长石可作为提取钾肥和铝的原料。
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(7)水泥用长石质量标准:生产白水泥的原料之一。

(8)化工用长石质量标准:磨碎的长石适于作乳胶,涂料和氨基甲酸乙酯、丙烯类物质的填充料。作填料时,可含较多的游离石英;作皮肤化妆粉,要求2—8μm碱长石。

(9)其他:长石作为填料在造纸、耐火材料、机械制造、涂料、电焊条等工业。

  

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