吳 凱，王立豪

（浙江省有色金屬地質勘查局，浙江紹興312000）

浙江省葉蠟石資源豐富，主要分布在浙東南火山巖區(qū)，多為火山熱液蝕變及火山沉積變質型礦床。浙江省仙居縣許山葉蠟石礦位于浙江省仙居縣雙廟鄉(xiāng)南東側的大岙、大加坑、紫金庵、許山、雙和尖一帶。礦床產于早白堊世西山頭組酸性火山碎屑巖中，是由火山熱液蝕變形成的葉蠟石礦。經普查工作對礦區(qū)的兩層礦體進行了控制，A層（上層）礦化帶中圈出2個礦體（Ⅰ、Ⅱ），B層（下層）礦化帶中圈出1個礦體（Ⅲ），是一個初具規(guī)模的大型葉蠟石礦。根據礦石的基本特性，本次開展了耐火材料——高爐用無水炮、玻璃纖維、超細粉碎、表面有機改性等方面的應用試驗研究。

1 礦區(qū)地質特征

礦區(qū)位于華南褶皺系(Ⅰ2)之浙東南隆起區(qū)(Ⅱ4)黃巖—象山坳斷束(Ⅳ9)南西段，屬于浙江省四級成礦區(qū)(Ⅳ19)范圍[1-2].

礦區(qū)地層主要為西山頭組（K1x）凝灰?guī)r等酸性火山碎屑巖，總體傾向北西，局部（北部）傾向北東，傾角多為10°～30°。西山頭組酸性火山碎屑巖受燕山期巖漿活動影響，蝕變較普遍，以次生石英巖化(硅化)、葉蠟石化最為強烈，次有高嶺土化、絹云母化、黃鐵礦化等。區(qū)內巖漿巖發(fā)育，主要為鉀長花崗斑巖，次為花崗斑巖、流紋斑巖、輝綠玢巖等。

礦區(qū)主要發(fā)現(xiàn)了兩層（A、B）較好的葉蠟石礦化體，賦礦層位為西山頭組一段（K1x1）含晶屑巖屑玻屑熔結凝灰?guī)r、晶屑熔結凝灰?guī)r，呈似層狀沿等高線平緩分布，較嚴格的受西山頭組一段（K1x1）地層控制。見圖1。

礦床成因為熱液沿西山頭組流紋質含晶屑巖屑玻屑熔結凝灰?guī)r層貫入，使流紋質含晶屑巖屑玻屑熔結凝灰?guī)r中的火山碎屑物、火山灰等進行熱液變質作用，原巖組分重新形成新的礦物：葉蠟石、石英等。歸屬于似層狀酸性凝灰?guī)r熱液蝕變型礦床。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

礦區(qū)內圈定出3個礦體，Ⅰ、Ⅱ號礦體賦存于上層礦化帶（A）；Ⅲ號礦體賦存于下層礦化帶（B）。各礦體展布方向與礦化帶基本一致，呈似層狀或透鏡狀產出，產于西山頭組一段（K1x1）地層中。

2.1.1 Ⅰ號礦體

Ⅰ號礦體地表出露長度約250m，出露寬（假厚度）10～50m，圍巖主要為含葉蠟石次生石英巖，其次為硅化蝕變晶屑熔結凝灰?guī)r，部分地段被花崗斑巖、霏細斑巖及輝綠玢巖穿插。

礦體呈似層狀之透鏡體，走向北西，傾向北東，傾角約10°；礦體東邊厚、西邊薄，但總體較平直。礦體最大厚度為74.94m，最小厚度為1.97m，平均厚度為29.04m。礦體賦存標高為400～470m，主要集中于420～450m。礦體產于次生石英巖中，內無夾石，Al2O3含量平均為15.44%。

2.1.2 Ⅱ號礦體

Ⅱ號礦體地表出露長度約500m，出露寬（假厚度）10～40m，圍巖為含葉蠟石次生石英巖，其次為硅化蝕變晶屑熔結凝灰?guī)r，部分地段被鉀長花崗斑巖穿插。

礦體呈似層狀，走向北西，傾向北東，傾角約20°，走向方向上工程大致控制長約500m，東邊薄、西邊厚，整體較平直。最大厚度為9.19m，最小厚度為2.17m，平均厚度為4.36m。礦體賦存標高為400～470m，主要集中于440～450m。礦體產于次生石英巖中，內無夾石，Al2O3含量平均為15.73%。

2.1.3 Ⅲ號礦體

Ⅲ號礦體地表出露長度約150m，出露寬（假厚度）10～45m，圍巖為含葉蠟石次生石英巖，其次為硅化蝕變晶屑熔結凝灰?guī)r，部分地段被花崗斑巖、鉀長花崗斑巖、輝綠玢巖穿插。

礦體呈似層狀，走向北西，傾向北東，傾角約20°，東邊薄，西邊厚，整體較平直。礦體最大厚度為70.03m，最小厚度為4.86m，平均厚度為25.24m。礦體賦存標高為370～420m，主要集中于380～410m。礦體產于次生石英巖中，內無夾石，Al2O3含量平均為16.31%。

2.2 礦石結構、構造和礦石成分

（1）礦石的結構、構造：礦石的結構主要為顯微鱗片變晶結構、變余凝灰結構、變余塑變凝灰結構；礦石的構造以塊狀構造為主，其次有變余假流紋構造、團塊狀構造、脈狀構造等。

（2）礦石成分。

①礦石礦物成分：礦石礦物成分以石英、葉蠟石為主，其次為高嶺石、明礬石、水鋁石、絹云母、長石等，仙居許山葉蠟石為石英型葉蠟石。含鐵礦物以黃鐵礦為主等。

②礦石化學成分：礦石化學成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3等為主，次為MgO、CaO、FeO、Na2O等；其中SiO2和Al2O3含量總和可達到90%～95%；Fe2O3含量多為0.4%～1.7%；TiO2含量普遍較低。

2.3 礦石自然類型

根據礦石中葉蠟石礦物與其它礦物的不同組合，參考中國葉蠟石礦石類型分類表[3]，礦區(qū)內礦石自然類型屬硅鋁質葉蠟石型，可細分為：石英葉蠟石型、含石英葉蠟石型和葉蠟石型。

3 礦石應用試驗研究

為研究仙居許山葉蠟石礦石的應用方向，對礦區(qū)葉蠟石礦石做了物性測試，仙居許山葉蠟石破碎至200目后，白度為62.08%；吸油量為49.65g/100g；耐火度為1630℃，表明仙居許山葉蠟石具有較好的耐火度。

3.1 耐火材料——高爐用無水炮泥應用試驗研究

礦區(qū)葉蠟石的耐火度達到1630℃，經高爐用無水炮泥試驗表明：礦區(qū)葉蠟石在最小添加量為10%時，產品的燒后線變化率在1350℃時為+0.3%～+0.6%，屬于微膨脹。永久線變化率低于《高爐用無水炮泥》（YB/T4196-2018）中等級最高的PN-3質量指標（-1.0%～+1.0%），明顯優(yōu)于不添加礦區(qū)葉蠟石所生產的高爐用無水炮泥的質量指標（-0.6%～-0.7%）。結合體積密度和耐壓強度指標試驗結果，表明礦區(qū)葉蠟石可用于生產高爐用無水炮泥，具有良好的質量指標，礦區(qū)葉蠟石最小添加量可到達10%。

3.2 玻璃纖維應用試驗研究

根據礦區(qū)葉蠟石的化學成分和礦物組成等特征，巨石集團玻璃研究中心對礦區(qū)葉蠟石用于玻璃纖維進行初步評估。

玻璃纖維應用試驗表明：仙居許山葉蠟石原料可用于玻璃纖維生產，但由于氧化鋁含量較低，氧化鐵含量較高，故此原料在用于玻璃纖維生產時，需與高品位（氧化鋁含量較高）的礦石（如高嶺石等）合理配礦后進行磨粉應用。

3.3 葉蠟石原礦超細粉碎試驗研究

本次主要采用超細氣流粉碎和機械沖擊式超細粉碎，對礦石進行加工，探索仙居許山超細葉蠟石產品在橡膠塑料中的應用情況。

3.3.1 超細氣流粉碎試驗

本次依最佳研磨條件采用氣流粉碎機設備，制備了近4.0kg的超細葉蠟石產品供橡膠塑料應用試驗。本次超細葉蠟石在橡膠中的應用配方試驗采用超細葉蠟石分別替代超細碳酸鈣、通用炭黑進行。

通過超細氣流粉碎試驗得知：①超細葉蠟石配方試驗300%定伸強度、扯斷強度高于超細碳酸鈣，但低于通用炭黑；②超細葉蠟石的扯斷伸長率略低于通用炭黑和超細碳酸鈣；（3）超細葉蠟石試樣經熱空氣老化（70℃×72h）后，強度變化率、伸長變化率大于超細碳酸鈣，但與通用炭黑大致相當。綜合橡膠應用配方試驗結果，初步認為采用超細葉蠟石替代超細碳酸鈣是可行的，但相對于通用炭黑補強性能有所降低，這需要進一步表面改性處理才能得到改善。

3.3.2 機械沖擊式超細粉碎試驗

本次選擇簡易機械沖擊式超細粉碎機對葉蠟石原礦超細粉碎，粉碎機轉速為25000r/min，研究不同粉碎時間對葉蠟石樣品粒度、白度、吸油量等影響。

隨著粉碎時間的增加，樣品粒度逐步減小，當粉碎20min后，樣品的平均粒徑從4.54μm降低到了3.22μm，效果十分明顯。隨著粉碎時間增加，樣品粒徑分布逐漸寬化，特別是粉碎20min后出現(xiàn)了兩個明顯的雙峰。因此采用機械沖擊粉碎最好再增加分級設備，這樣就可以得到粒徑分布較窄的超細粉碎樣品，使超細樣品更適宜作為填料應用于橡膠、塑料制品。

非金屬超細粉體作為填料應用于橡膠、塑料制品時，樣品的白度對其應用于淺色制品是一個主要指標。由于仙居許山葉蠟石白度不高，因白度隨樣品粒度減小會有所提高，所以考察了不同粉碎時間對樣品白度的影響。

隨著粉碎時間的增加，樣品白度逐漸增加，但增加不明顯，在粉碎20min后，樣品白度最高，僅為67.00%。所以仙居許山葉蠟石樣品最好應用于深色橡膠、塑料制品。

3.4 葉蠟石粉體表面有機改性試驗研究

為了改善和提高仙居許山超細葉蠟石粉體的應用性能，甚至賦予其新的功能或應用性能，進行了表面有機改性。

經試驗得出：改性葉蠟石樣品在不同硫化時間，拉伸強度和扯斷伸長率均高于輕質碳酸鈣樣品；但定伸應力均低于輕質碳酸鈣樣品，這可能是由于葉蠟石樣品粒度分布較寬所致；撕裂強度和硬度與輕質碳酸鈣相近。該實驗表明仙居葉蠟石通過超細粉碎并進行分級，得到粒徑分布范圍較窄的樣品，經過有機改性后，替代輕質碳酸鈣用于橡膠制品是可行的。

4 結論

經應用試驗研究得出：許山葉蠟石礦可用于耐火材料、玻璃纖維、橡膠及塑料制品等。

但是，應用于玻璃纖維時，需與高品位（氧化鋁含量較高）的礦石（如高嶺石等）合理配礦后進行磨粉應用；代替超細碳酸鈣制作橡膠時，需超細粉碎加工；應用于橡膠及塑料制品時，采用機械沖擊粉碎后，最好再添加分級設備，并主要應用于深色橡膠及塑料制品；替代輕質碳酸鈣制作橡膠制品時，需超細粉碎并結合分級、有機改性處理。