学文网【摘要】：贵州钾长石是贵州省优势非金属矿产资源之一，主要赋存在富钾砂页岩中，钾长石资源储量大，品位相对较高，但尚未很好开发利用。本文通过对贵州某地钾长石矿物的物理特征、工艺矿物学特征、化学成分、XRD分析和选矿研究，阐述了钾长石在工农业中的开发利用，指出贵州钾长石有着广阔的开发利用前景。
【关键词】：钾长石 矿物学 XRD 化学成分 选矿利用 开发前景
钾长石是一种富钾的硅酸盐矿物资源，是 K[AlSi3O8]的三个同质多象变体透长石、正长石和微斜长石的总称，其矿物理论含量 K2O 为16.9 %，Al2O3为18.4% ，SiO2为64.7%。硬度为6～6.5，比重为2.57%，熔点为1200℃。钾长石是主要造岩矿物之一，在含钾硅酸盐中占有重要地位。我国钾长石资源总量丰富，主要分布在黑龙江、***、陕西、贵州、青海省（区），其储量约占我国已探明钾长石总储量的 90%，花岗伟晶岩型及伟晶岩型是其主要的矿床类型，其次是变质岩型和岩浆岩型[1]。钾长石的主要用途是制作陶瓷、玻璃、搪瓷、磨料的主要配料，造纸和塑料的填料，也是烧制水泥和加工制取钾肥的一种矿物资源[2]。
1、 工艺矿物学特征及化学分析
1.1 工艺矿物学特征
钾长石熔点和熔融间隔的实验表明，钾微斜长石的熔点为1190℃，熔融间隔为1160～1250℃，熔融粘度高，从1140℃开始软化熔融，1190℃时分解，形成玻璃态粘稠物；化学稳定性高，除高浓度的硫酸和氢氟酸外，不受其它酸碱的腐蚀。利用这种性质可以制造玻璃器皿、珐琅等[3]。钾长石与其它长石一样，还具良好的耐磨性和助溶性，陶瓷工业常利用钾长石的助溶性质，促使坯体配料中的石英和高岭土熔融。
该钾长石矿床属富钾砂页岩类，该矿床为特大型钾矿床，远景储量达数十亿吨，属沉积型层状钾矿，厚度27.18～44.82m。该富钾砂页岩中的钾长石主要是微斜长石（KAlSi3O8）和微斜条纹长石，斑状结构，基质具粗面结构，致密块状、气孔状或杏仁状构造。微斜长石主要以斑晶的形式存在，斑晶以钾长石为主，钾长石微晶大小一般为（0.01mm×0.3mm）～（0.1mm×0.7mm），与石英、更长石和白云母等共生；在伟晶岩脉文象和块体结构带中的微斜长石，晶形完好，可见2～3个晶面，晶形完整者为短柱状和厚板状，晶体大小不一；基质主要由近于平行排列的钾长石微晶（>85%）和赤铁矿（
微斜长石属三斜晶系，空向群 -Pi，Z=4，晶胞参数a0=8.5 ，b0=12.97 ，c0=7.22 ，A=90°39′，B=115°56′，C=89°39′[4，5]；颜色一般为、灰白、浅灰色、肉红色，部分被铁、锰质污染者为黑褐色；条痕无色，玻璃光泽、解理面为珍珠光泽；{001}和{010}解理发育，其交角近90°，此外尚有{110}{1 0}解理，其交角60°；硬度6～6.5，比重2.54～2.57。
1.2 XRD分析
对取自该矿床三个不同取样点的钾长石矿样进行XRD分析，结果分别列于表1、表2、表3中。
表1 一号样品的矿物组成
成分 正长石 白云石 石英
含量/% 47.3 29.1 18.6
注：此外，还可能含有少量的锐钛矿。
表2 二号样品的矿物组成
成分 正长石 白云石 石英
含量/% 73.7 7.4 18.7
注：此外，还可能含有少量的微斜长石。
表3 三号样品的矿物组成
成分 正长石 石英
含量/% 59.2 40.7
注：此外，还可能含有少量的高岭土。
由表3可知，该钾长石矿床主要成分为正长石和石英。此外部分矿点含有少量白云石。
1.3 化学性质及化学成分
该钾长石K2O品位7.5%～9.5%；含矿岩石为黑色页岩，主要组成矿物为水云母60%～90%，碳质和有机质20%，白云石、方解石2%～5%，石英等碎屑矿物1%～4%，黄铁矿2%～3%，钾主要赋存与水云母格架中。经化学多元素分析，Fe2O3多数介于2%～4%，个别或局部达到5%以上，相比国内同类矿床具有K2O品位中等、但Fe2O3含量高的特点，在工业应用指标中属于中等矿石。
2、 钾长石的选矿研究
国内外对钾长石的选矿工艺研究已较为成熟：泡沫浮选法是国内常用的选矿方法，首先将原矿破碎、研磨，然后进行筛分、脱泥，调整矿浆至酸性，捕获剂采用胺类，可除去云母类矿物，然后利用旋流器进行浓缩脱水。之后，添加硫酸，继续降低pH值，采用石油磺酸（磺酸钠皂）作为捕收剂，从中将含铁矿物分离出来，然后浓缩脱水。在氢氟酸环境中，添加胺类作为捕收剂，将长石与石英进行分离，最终得到长石精矿。对得到的长石精矿进行脱水、干燥，即可得到符合质量要求的长石精矿。20世纪80年代，随着一种新型选矿工艺――光选的发展，长石分选技术得到一定程度的进步。光选是借助于光度矿石分选机进行分选，工作时采用光度原理，向矿石上射入一种氦氖红色激光源，这种光只能被颜色较浅的矿石所反射，从而可实现有用矿物和废石的分选过程。该种光度矿石分选机在满开工时，分选量可达25吨/小时[6]。
3、 钾长石的开发与利用
我国很多地区都严重缺钾，但其中绝大部分地区都有着较为丰富的钾长石资源，由于技术问题，尚未规模性开发。比如贵州铜仁、遵义等地区，其钾矿资源储量可达千万吨以上，且层位稳定。若能将其合理开发，可极大地缓解贵州本地及周边地区的土地缺钾问题，具有一定的经济意义和重大的现实意义。因此，研究如何将含钾粘土或岩矿中的矿物钾转化为能够被植物吸收的有效钾，显得尤为重要，一旦研发成功，研究成果将具有广泛的应用前景。而研究证明：采用生物方法或化学方法等活化技术可以使矿物钾转化为有效钾。在这方面，贵州农业部门和地质部门进行合作，并找到了较为有效的活化方法与活化剂，成功研制出可被农作物吸收的矿物钾粉肥，经过土地施用试验，取得了良好的效果[7]。
3.1 钾长石的应用状况
已有资料表明，玻璃工业是长石的最主要用途去向，约占总用量的50%～60%；在陶瓷工业中约占30%；其余用于其它部门。从长石最大消费国美国来看，1983年玻璃工业消耗长石总消费量的58%，陶瓷工业消耗38%，4%用于釉瓷和电绝缘材料。第三世界国家印度，玻璃工业占总消费量的40%，陶瓷工业占57%，其余用于磨料、焊条和涂料等[8]。
3.2 钾长石的应用范围
3.2.1 玻璃工业
国家对玻璃级钾长石的质量要求是SiO218%，Fe2O3
3.2.2 陶瓷工业
钾长石在陶瓷工业中的应用主要是作为建筑卫生陶瓷、无线电陶瓷、日用陶瓷、陶瓷纤维、陶瓷釉料、绝缘电瓷和多孔陶瓷的配料，其技术指标列于表4中。
表4 陶瓷工业对钾长石的质量标准要求
品级 K2O+ Na2O Fe2O3 Al2O3 MgO+CaO
Ⅰ >11% 17%
― >11% 17%
3.2.3 其它领域
（1）搪瓷原料：将钾长石和其它特定矿物进行掺配，可以制成珐琅。一般将钾长石的配入量控制在20%～30%。而钾长石的品级必须达到类似玻璃级，但粒度要求更细。
（2）化工工业：在制作聚烯烃薄膜过程中，加入一定量的钾长石粉，会使聚烯烃薄膜的均匀度和透明度都得到有效提高。一般要求加入的钾长石粒度较细，平均粒度为4.5μm，比表面积为1.4m2/g。
（3）焊条配料：焊条制造过程中，在配料中混入一定量的长石，会使焊条质量得到有效提高。这是由于长石在其中具有稳定电弧和保护焊接液池的作用。
（4）磨料：由于长石中含有陶瓷胶结物成分，因此，长石也可用于磨轮的制造过程中。其用量一般控制在28%～40%，质量标准控制为K2O>10%，Na2O18%，SiO2>60%，MgO+CaO
（5）制取钾肥：近些年来，我国已研制出利用钾含量较高的岩矿制备钾肥的工艺流程，且生产成本较低，具有实际应用价值。对制备钾肥的含钾岩石的质量要求一般为：K2O>9%，1%～3% Na2O，Al2O3
（6）工艺石料：天河石作为钾长石中的一种，其颜色为绿色，色泽较美，因此可以作为工艺石料。又由于天河石中含有铷、铯等稀有元素，因此可将其作为矿物原料，从中提取稀有元素。
（7）涂料填料：在涂料中掺配一定量的长石，可使涂料的干光亮度和分散性提高，稳定pH值，同时可降低涂料的抗吸油性及生产成本。
4、 结语
贵州钾长石资源丰富，且分布集中，它们块大、K2O品位相对较高，相比国内很多钾长石矿，具有储量大，氧化钾品位高，色白，杂质种类相对较少等优点，完全达到玻璃、陶瓷、搪瓷和釉料等工业要求，也是制取钾肥的优质矿物原料。国内已有研究机构经过实验室将难溶性钾长石活化制取活性钾硅钙肥，实验研究已取得较好的阶段性成果。因此，充分重视储量巨大、沉睡多年的贵州钾长石资源的开发利用，提高资源的利用价值，对促进贵州农业的发展，加快贵州“工业强省”建设步伐具有重要意义，并且还能改变贵州工业所需优质钾长石必须长期依赖外省供给的局面。
参考文献
[1]陈静.含钾岩石资源开发利用及前景预测[J].化工矿产地质，2000（3）：58-64.
[2]王元龙，邢慧.***阿尔泰钾长石矿物学特征及开发利用[J].矿产与地质，1997（4）：119-124.
[3]郭守国，何斌.非金属矿产开发利用.北京：中国地质大学出版社，1991：167-170.
[4]易爽庭，宁广进，杨汉臣.中国阿尔泰稀有元素矿床矿物志.乌鲁木齐：***人民出版社，1989：193-194.
[5]王贤觉.阿尔泰伟晶岩研究.北京：地质出版社，1981：10-15.
[6]陶维屏.中国工业矿物和岩石.北京：地质出版社，1987：257-259.
[7]周恩湘，等主编.土壤地质[M].北京：地质出版社，1993，18-21.
[8]John.Barger.世界长石、霞石正长岩的开发利用现状[J].国外非金属矿与宝石，1990（6）：7-10.
作者简介：陈文辉（1986-），男，硕士研究生，研究方向为难选矿石选矿技术及资源综合利用。
转载请注明出处学文网 » 贵州某地钾长石矿物学研究及开发利用