韓復興

(信陽科美新型材料有限公司 河南 信陽 464194)

信陽地區(qū)流紋巖特征及其應用分析*

韓復興

(信陽科美新型材料有限公司 河南 信陽 464194)

在分析信陽珍珠巖產業(yè)“四廢”之廢石和廢礦坑生態(tài)環(huán)境危害的基礎上，分析流紋巖質“廢石”的礦物特征、應用狀態(tài)和前景，對資源再生策略也給出了合理化建議。

珍珠巖產業(yè) 廢石 廢礦坑 流紋巖 資源再生 協(xié)同發(fā)展

前言

1973年，信陽首次發(fā)現(xiàn)了白堊紀火山巖筒，至1977年已經發(fā)現(xiàn)多達數(shù)十個火山巖筒的火山巖筒群。其中4號火山巖筒中火山巖及巖性復雜，蝕變強烈。其初步鑒定為流紋巖及流紋質火山碎屑巖，信陽火山巖筒群的發(fā)現(xiàn)為信陽珍珠礦的尋找提供了方向[1]。1984年2月，《人民日報》報道了亞洲最大珍珠巖礦河南信陽縣被發(fā)現(xiàn)的喜訊，河南地質工作者汪熹堂詳細分析了信陽上天梯珍珠巖礦的儲量、性能、質量和市場價值[2]。

信陽上天梯珍珠巖礦體均產于楊家灣段上部的酸性熔巖帶內，與流紋巖、膨潤土、沸石礦緊密共生，構成了多元復雜的地質構造[3]。信陽上天梯珍珠巖礦由于儲量大，品質優(yōu)良，加工容易，開采早，目前已經成為我國珍珠巖原料和制品的主要產地，年產珍珠巖礦砂30萬t，約占我國總產量(60萬t)的一半。經過40年的開采加工，信陽上天梯珍珠巖“四廢”(即廢礦坑、廢礦石、珍珠巖微粉、膨脹珍珠巖微粉)污染問題特別突出，尤其是前面兩個不僅占用耕地，毀壞林地，而且堵塞河道，造成次生災害。李培啟曾在2006年做過調查，當時已經有廢礦坑和尾礦庫20個，廢礦坑和尾礦庫已經占用土地42.2萬m2，廢土占用土地已達26萬m2，時年排放廢石20多萬t，累計存量約為420萬t，資源利用率不足60%[4]。

由于珍珠巖的其他伴生礦，譬如膨潤土、沸石以及凝灰?guī)r都有工業(yè)價值，唯獨最大伴生礦流紋巖淪落為廢石和廢礦坑，盡管流紋巖仍可以經過破碎，用于建筑、道路等工程施工混凝土的硬質骨料。但是由于信陽浉河流域河沙豐富，流紋巖資源再生利用遠遠跟不上每年近20萬t的排放量，如果不積極開發(fā)利用和資源再生，試想再過40年，信陽上天梯地區(qū)將沒有一平方米土地可以利用，將全部被廢礦坑和廢礦石覆蓋。因此信陽上天流紋巖的資源再生和深度開發(fā)利用已經顯得尤為迫不及待。

1 流紋巖的特征

按照火成巖總分類，酸性火山巖(酸性巖+噴出的熔巖)統(tǒng)稱為流紋巖，流紋巖按照結構又可分為隱晶質結構、玻璃質結構、基質為玻璃質的斑狀結構、基質為隱晶質的斑狀結構[5]；玻璃質流紋巖又可分為珍珠巖、松脂巖、黑曜巖、浮石等。流紋巖作為珍珠巖母巖，由于火山巖地質構造的多元復雜性，有工業(yè)價值的珍珠巖相對于流紋巖來說，其產量和分布都極為稀少，開采珍珠巖必然產生大量的流紋巖廢石和流紋巖廢礦坑。

從火成巖總分類可以看出，珍珠巖母巖——流紋巖與鉀長石母巖——花崗巖同屬于酸性火成巖，唯獨不同的是產出狀態(tài)不同，即花崗巖是侵入體，流紋巖是噴出體。作為酸性火成巖，流紋巖與花崗巖有共性，也有本質的不同，譬如由于巖漿經過地幔高溫高壓運動，鉀長石會變成透鉀長石、石英會變成玻璃質石英，高溫巖漿中有粘稠的液相、析晶的固相以及由于產出狀態(tài)不同，會包含有氣相，這些物質的存在會促使流紋巖形成特別性能。

信陽流紋巖呈灰白色、灰色、肉紅色、紫紅色等，以流紋構造為特征，也見塊狀構造、杏仁狀構造和石泡構造，產地主要為上天梯、雙橋、花山、青龍寨等地，其中以上天梯質量最佳。信陽上天梯流紋巖為無斑隱晶質結構，花山和青龍寨流紋巖則有少斑斑狀結構，隱晶為隱晶質石英，斑晶為高溫蝕變石英，透長石、斜長石等。上天梯流紋巖呈灰色、灰白色，硬度高，沒有珍珠巖的弧形裂，打餅1 180 ℃試燒，瓷化程度類似于鉀長石，燒后白度達55°，收縮率和燒失率均遠低于珍珠巖。上天梯、花山和青龍寨流紋巖的化學組成見表1。上天梯流紋巖礦及打餅試燒樣品見圖1和圖2。

表1 信陽上天梯及周邊地區(qū)流紋巖化學組成(%)

圖1 上天梯流紋巖原礦

圖2 上天梯流紋巖打餅燒樣

2 流紋巖的應用

2.1 流紋巖應用現(xiàn)狀

流紋巖應用現(xiàn)狀不容樂觀，盡管唐炎森已經于1965年提出熱蝕變流紋巖是一種優(yōu)質的陶瓷原料，但是從性能看，資料所顯示的蝕變流紋巖可能是一種脫玻、葉臘石化或者高嶺土化的流紋巖，嚴格來講與本文所講的流紋巖完全不同。王岫巖于1988年首次提出流紋巖是一種較為理想的生產陶瓷錦磚原料，他經過一年多的實驗發(fā)現(xiàn)，流紋巖不僅具有長石、石英等脊性原料性質，也具有一定的塑性。張煥志等于1991年首次提出用低鋯流紋巖作為乳濁釉的乳濁劑并獲得了成功。孫向東也在1995年將流紋巖列為陶瓷原料，并分析了流紋巖的地質特征。盡管如此，流紋巖作為陶瓷原料在陶瓷工業(yè)的應用卻極為少見，可能與這種原料產地的特殊性有關。

信陽本地針對流紋巖的應用也僅限于混凝土骨料，水利和建筑砌筑石材，這些現(xiàn)狀應該具有代表性。

2.2 流紋巖潛在應用價值分析

信陽流紋巖是以珍珠巖開采過程產生的隱晶質、斑狀玻璃質和斑狀隱晶質流紋巖廢石、廢礦坑為特點，流紋巖與鉀長石或瓷石相比，石英和長石以高溫晶型存在，礦物的膨脹系數(shù)低，礦物含有微小毛孔和裂痕，易于破碎，礦石含有一定的氣體和水分。流紋巖的酸性特征，還會富集與酸性有關的礦產，譬如有色金屬礦產、貴金屬礦產、稀有金屬礦產、稀土金屬礦產以及放射性元素等，這些特殊礦物賦予了流紋巖的特殊用途。

總體來講，流紋巖可以應用于陶瓷行業(yè)的坯體和釉料，也可以應用于玻璃行業(yè)，尤其是高鋁玻璃和微晶玻璃的生產，在新興建材領域的保溫建材——泡沫玻璃、發(fā)泡陶瓷、輕質陶粒、玻璃巖棉等行業(yè)也有很廣闊的應用前景。富有特種礦產的流紋巖還可以用來開發(fā)特種玻璃、特種釉料等，具有很好的潛在應用價值和開發(fā)前景。

2.3 資源再生策略分析

信陽上天梯非金屬礦管理區(qū)以珍珠巖礦的開采、加工和珍珠巖制品的生產為主，100余家企業(yè)中，一半以上以珍珠巖開采加工為主，珍珠巖深加工和珍珠巖制品生產企業(yè)也僅僅只有20%，資源再生企業(yè)不足5%，也僅僅利用珍珠巖深加工過程產生珍珠巖微粉、?；⒅槲⒎郏骷y巖資源再生僅僅體現(xiàn)在建筑石料廠。這些情況不利于廢石和廢礦坑的資源再生。

建議河南省信陽市和上天梯管理區(qū)，應該制定符合本地實際情況招商引資指南和招商引資政策，在政策上、科技項目立項上、土地資源、稅收政策、財政資金方面向資源再生企業(yè)傾斜，在“十三五”和“十四五”期間加大對流紋巖研究開發(fā)及新技術成果推廣應用方面的支持，優(yōu)化產業(yè)結構、工業(yè)區(qū)企業(yè)結構，提高產品的科技含量和綠色產品數(shù)量。

3 結論

信陽珍珠巖工業(yè)廢礦坑和廢礦石主要為流紋巖，由于歷史原因，廢礦坑和廢礦石不僅危害農林業(yè)、占用耕地、河道，而且影響信陽珍珠巖產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。筆者針對流紋巖的地質特征、應用特點，提出以下3點建議：

1)信陽流紋巖原礦儲量豐富，質量穩(wěn)定，是不可多見的優(yōu)質陶瓷玻璃原料；

2)信陽流紋巖石英和長石以高溫晶型存在，礦物的膨脹系數(shù)低，礦物含有微小毛孔和裂痕，易于破碎，也具有一定塑性，相對于長石類劑性原料是不可多得的優(yōu)點；

3)地方政府應該從政策、科技方面加強加大對珍珠巖工業(yè)廢礦、廢石資源綜合利用的支持，促進區(qū)域經濟的可持續(xù)發(fā)展。

1 鐘華邦.河南信陽火山巖筒群的發(fā)現(xiàn).地質評論,1979(1)：12～14

2 汪熹堂.從珍珠巖的經濟效益看進一步加強非金屬礦產地質工作的緊迫性.河南地質，1984(2)：18～20

3 鄧峰等.信陽上天梯一帶珍珠巖礦地質特征.中國非金屬礦工業(yè)導刊,2013(4)：5～7

4 李培啟.關注“亞洲第一礦”的生態(tài)安全.環(huán)境保護,2006(7)：14～16

5 李昌年.簡明巖石學.武漢:中國地質大學出版社,2010

6 唐炎森.蝕變流紋巖——一種新的陶瓷原料.地質評論,1965(3)：21～22

7 王岫巖.流紋巖陶瓷錦磚的研究.陶瓷研究,1988(5)：15～17

8 張煥志,趙萬智.用低鋯流紋巖研制乳濁釉.建材地質,1991(4)：23～25

9 孫向東.黑龍江省部分陶瓷原料礦產地質特征及開發(fā)利用.建材地質,1995(1)：18～20

韓復興(1972-)，本科，工程師；主要從事建筑陶瓷、微晶玻璃、保溫建材和固體廢棄物資源化研究和生產管理工作。

TU55+1

A

1002-2872(2016)04-0039-03