信阳地区流纹岩特征及其应用分析*

2016-07-07韩复兴

陶瓷 2016年4期

关键词：废石珍珠岩矿坑

韩复兴

(信阳科美新型材料有限公司河南信阳 464194)

信阳地区流纹岩特征及其应用分析*

韩复兴

(信阳科美新型材料有限公司河南信阳 464194)

在分析信阳珍珠岩产业“四废”之废石和废矿坑生态环境危害的基础上，分析流纹岩质“废石”的矿物特征、应用状态和前景，对资源再生策略也给出了合理化建议。

珍珠岩产业废石废矿坑流纹岩资源再生协同发展

前言

1973年，信阳首次发现了白垩纪火山岩筒，至1977年已经发现多达数十个火山岩筒的火山岩筒群。其中4号火山岩筒中火山岩及岩性复杂，蚀变强烈。其初步鉴定为流纹岩及流纹质火山碎屑岩，信阳火山岩筒群的发现为信阳珍珠矿的寻找提供了方向[1]。1984年2月，《人民日报》报道了亚洲最大珍珠岩矿河南信阳县被发现的喜讯，河南地质工作者汪熹堂详细分析了信阳上天梯珍珠岩矿的储量、性能、质量和市场价值[2]。

信阳上天梯珍珠岩矿体均产于杨家湾段上部的酸性熔岩带内，与流纹岩、膨润土、沸石矿紧密共生，构成了多元复杂的地质构造[3]。信阳上天梯珍珠岩矿由于储量大，品质优良，加工容易，开采早，目前已经成为我国珍珠岩原料和制品的主要产地，年产珍珠岩矿砂30万t，约占我国总产量(60万t)的一半。经过40年的开采加工，信阳上天梯珍珠岩“四废”(即废矿坑、废矿石、珍珠岩微粉、膨胀珍珠岩微粉)污染问题特别突出，尤其是前面两个不仅占用耕地，毁坏林地，而且堵塞河道，造成次生灾害。李培启曾在2006年做过调查，当时已经有废矿坑和尾矿库20个，废矿坑和尾矿库已经占用土地42.2万m2，废土占用土地已达26万m2，时年排放废石20多万t，累计存量约为420万t，资源利用率不足60%[4]。

由于珍珠岩的其他伴生矿，譬如膨润土、沸石以及凝灰岩都有工业价值，唯独最大伴生矿流纹岩沦落为废石和废矿坑，尽管流纹岩仍可以经过破碎，用于建筑、道路等工程施工混凝土的硬质骨料。但是由于信阳浉河流域河沙丰富，流纹岩资源再生利用远远跟不上每年近20万t的排放量，如果不积极开发利用和资源再生，试想再过40年，信阳上天梯地区将没有一平方米土地可以利用，将全部被废矿坑和废矿石覆盖。因此信阳上天流纹岩的资源再生和深度开发利用已经显得尤为迫不及待。

1 流纹岩的特征

按照火成岩总分类，酸性火山岩(酸性岩+喷出的熔岩)统称为流纹岩，流纹岩按照结构又可分为隐晶质结构、玻璃质结构、基质为玻璃质的斑状结构、基质为隐晶质的斑状结构[5]；玻璃质流纹岩又可分为珍珠岩、松脂岩、黑曜岩、浮石等。流纹岩作为珍珠岩母岩，由于火山岩地质构造的多元复杂性，有工业价值的珍珠岩相对于流纹岩来说，其产量和分布都极为稀少，开采珍珠岩必然产生大量的流纹岩废石和流纹岩废矿坑。

从火成岩总分类可以看出，珍珠岩母岩——流纹岩与钾长石母岩——花岗岩同属于酸性火成岩，唯独不同的是产出状态不同，即花岗岩是侵入体，流纹岩是喷出体。作为酸性火成岩，流纹岩与花岗岩有共性，也有本质的不同，譬如由于岩浆经过地幔高温高压运动，钾长石会变成透钾长石、石英会变成玻璃质石英，高温岩浆中有粘稠的液相、析晶的固相以及由于产出状态不同，会包含有气相，这些物质的存在会促使流纹岩形成特别性能。

信阳流纹岩呈灰白色、灰色、肉红色、紫红色等，以流纹构造为特征，也见块状构造、杏仁状构造和石泡构造，产地主要为上天梯、双桥、花山、青龙寨等地，其中以上天梯质量最佳。信阳上天梯流纹岩为无斑隐晶质结构，花山和青龙寨流纹岩则有少斑斑状结构，隐晶为隐晶质石英，斑晶为高温蚀变石英，透长石、斜长石等。上天梯流纹岩呈灰色、灰白色，硬度高，没有珍珠岩的弧形裂，打饼1 180 ℃试烧，瓷化程度类似于钾长石，烧后白度达55°，收缩率和烧失率均远低于珍珠岩。上天梯、花山和青龙寨流纹岩的化学组成见表1。上天梯流纹岩矿及打饼试烧样品见图1和图2。

表1 信阳上天梯及周边地区流纹岩化学组成(%)

图1 上天梯流纹岩原矿

图2 上天梯流纹岩打饼烧样

2 流纹岩的应用

2.1 流纹岩应用现状

流纹岩应用现状不容乐观，尽管唐炎森已经于1965年提出热蚀变流纹岩是一种优质的陶瓷原料，但是从性能看，资料所显示的蚀变流纹岩可能是一种脱玻、叶腊石化或者高岭土化的流纹岩，严格来讲与本文所讲的流纹岩完全不同。王岫岩于1988年首次提出流纹岩是一种较为理想的生产陶瓷锦砖原料，他经过一年多的实验发现，流纹岩不仅具有长石、石英等脊性原料性质，也具有一定的塑性。张焕志等于1991年首次提出用低锆流纹岩作为乳浊釉的乳浊剂并获得了成功。孙向东也在1995年将流纹岩列为陶瓷原料，并分析了流纹岩的地质特征。尽管如此，流纹岩作为陶瓷原料在陶瓷工业的应用却极为少见，可能与这种原料产地的特殊性有关。

信阳本地针对流纹岩的应用也仅限于混凝土骨料，水利和建筑砌筑石材，这些现状应该具有代表性。

2.2 流纹岩潜在应用价值分析

信阳流纹岩是以珍珠岩开采过程产生的隐晶质、斑状玻璃质和斑状隐晶质流纹岩废石、废矿坑为特点，流纹岩与钾长石或瓷石相比，石英和长石以高温晶型存在，矿物的膨胀系数低，矿物含有微小毛孔和裂痕，易于破碎，矿石含有一定的气体和水分。流纹岩的酸性特征，还会富集与酸性有关的矿产，譬如有色金属矿产、贵金属矿产、稀有金属矿产、稀土金属矿产以及放射性元素等，这些特殊矿物赋予了流纹岩的特殊用途。

总体来讲，流纹岩可以应用于陶瓷行业的坯体和釉料，也可以应用于玻璃行业，尤其是高铝玻璃和微晶玻璃的生产，在新兴建材领域的保温建材——泡沫玻璃、发泡陶瓷、轻质陶粒、玻璃岩棉等行业也有很广阔的应用前景。富有特种矿产的流纹岩还可以用来开发特种玻璃、特种釉料等，具有很好的潜在应用价值和开发前景。

2.3 资源再生策略分析

信阳上天梯非金属矿管理区以珍珠岩矿的开采、加工和珍珠岩制品的生产为主，100余家企业中，一半以上以珍珠岩开采加工为主，珍珠岩深加工和珍珠岩制品生产企业也仅仅只有20%，资源再生企业不足5%，也仅仅利用珍珠岩深加工过程产生珍珠岩微粉、玻化微珠微粉，流纹岩资源再生仅仅体现在建筑石料厂。这些情况不利于废石和废矿坑的资源再生。

建议河南省信阳市和上天梯管理区，应该制定符合本地实际情况招商引资指南和招商引资政策，在政策上、科技项目立项上、土地资源、税收政策、财政资金方面向资源再生企业倾斜，在“十三五”和“十四五”期间加大对流纹岩研究开发及新技术成果推广应用方面的支持，优化产业结构、工业区企业结构，提高产品的科技含量和绿色产品数量。