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    蛇纹石

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    一、矿产名称  蛇纹石(Serpentinite

    二、矿床类型及其分布

    1.矿床的成因类型

    蛇纹石是超基性岩中的橄榄石、辉石受高温热液交代而成的产物,白云石经热液交代也可形成蛇纹石。因而蛇纹石矿床(主要为温石棉)按矿床成因类型可分为:超镁铁质岩型、镁质碳酸盐岩型、混合岩化型和水镁石纤蛇纹石石棉矿床四种。

    2.矿床的工业类型

    蛇纹石根据其在工业中的用途不同可分为:

    ① 制钙镁磷肥用蛇纹石矿床

    ② 作冶炼熔剂用蛇纹石矿床

    ③ 作烧结炉造渣剂用蛇纹石矿床

    ④ 建筑材料及工艺品用蛇纹石矿床

    3.矿产的分布情况

    我国蛇纹石资源丰富,质地良好。主要矿产地有江苏省东海县行沟、江西戈阳樟树墩、河南省信阳卧虎、陕西省宁强县黑木林、略阳县煎茶岭及勉县安子山等。

    三、矿床的主要工业指标

    2   蛇纹石矿床一般工业要求

       

        分,%

        

    MgO

    CaO

    SiO2

    MgO/ SiO2

    制钙镁磷肥

    32

    <5

    不规定但要查明含量

     

     

    碱性耐火材料

    >40

    <0.8

     

    >1.1

    R2O3<10%,耐火度>1750°C

    冶炼熔剂用

    38

    不规定但要查明含量

     

    Al2O31.6% Ni0.5%  

    S0.26% P0.05%

    : 1.矿床最低可采厚度2m。

      2.夹石剔除厚度2m。

    四、矿石性质

    1.矿石的矿物组成

    蛇纹石是一种主要由蛇纹石组成的变质岩,它是超基性岩经中低温交代作用或中低区域变质作用,使岩石中的橄榄石和辉石发生蛇纹岩化作用而形成的。

    蛇纹石是富含镁的硅酸盐岩石,由超基性岩受高温热液作用变质而成。主要组成矿物为叶蛇纹石、纤维蛇纹石、利蛇纹石等,其次有磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿、水镁石、镁铁碳酸盐,有时含有少量透闪石、金云母、滑石等。

    2.目的矿的特征

    蛇纹石是一种高镁矿物,其化学式为:Mg6[Si4O10](OH)8,其中含MgO 43.6%, SiO2 43.3%,H2O 13.1%,有时混入少量的FeO、Fe2O3、NiO等成分??笪镅е邪焉呶剖魑呶剖蹇笪锏淖艹?,这族矿物包括:

    ⑴ 利蛇纹石:其结构层呈平板状,为单斜晶系。

    ⑵ 纤维蛇纹石:其结构层弯曲成管状,为单斜或斜方晶系。

    ⑶ 叶蛇纹石:其结构层波状起伏如叶片状,单斜晶系。

    蛇纹石是一种层状硅酸盐矿物,其结构层是由一层硅氧四面体与一层氢氧镁石八面体结合而成的双层。蛇纹石呈各种程度不同的绿色,如浅绿、黄绿、暗绿色及黑绿,也有呈灰白色。其颜色随所含杂质成份不同而变化,含绿泥石者呈黄绿色,含磷铁矿、铬铁矿者色黑,含褐铁矿者为褐红色。解离平行{001}完全??樽凑呔弑纯亲椿虿尾钭岸峡?。硬度2~3.5,相对密度 2.5~2.62,蛇纹石石棉相对密度为2.4~2.5。

     

    五、工艺特性及主要用途

    1.工艺特性  蛇纹石矿物中纤蛇纹石成为现代工业最广泛应用的非金属矿物之一,其多为浅色,绢丝光泽,具微细管状构造的高度纤维化纤维,纤维直径为2×10-5mm~5×10-5mm,质地柔软富有弹性,可劈分,可纺性好。熔点高(1500°C)且不易燃烧。耐热性能良好,其长时间耐热温为500550°C,短时耐热温为700°C。折光率1.51.7。隔热性好,导热系数仅为0.10.23W/m·K??估慷却?,可达3.16×105Pa,大大地超过了其它有机、无机纤维材料。绝缘性能好,其体积电阻率一般为3.1×1085.12×108Ω·cm,表面电阻率为2.66.44×1018Ω?;咕哂薪锨康哪图钚裕钍戳吭?span lang="EN-US" style="font-size:14px;">0.30.7%范围)和较低的耐酸性(酸蚀量达5060%)。另外质地细密略带苹果绿色的蛇纹石(又称岫岩玉)是工艺雕刻的玉料、石料及建筑用材。

    2.主要用途  蛇纹石类矿物由于具有耐热、抗腐蚀、耐磨、隔热、隔音、较好的工艺特性及伴生有益组份,因而应用前景广阔,目前主要用于以下几个方面:

    1)制造化肥  蛇纹石与磷灰石或磷块岩一起煅烧,可制成钙镁磷肥,如单独施用蛇纹岩细粉,亦有一定肥效。特别是用于玉米、薯类、豆类以及块根、块茎类作物,效果较好。

    2)作耐火材料   如唐山钢铁厂用蛇纹石制成蛇纹石焦炉砖,重庆、太原等钢厂用蛇纹石制成镁橄石砖,作为碱性耐火材料,效果很好。

    3)医药工业用  蛇纹石可作为制造泻利盐的原料。

    4)提炼金属镁  含镁较高的,可以提炼金属镁。从含钴、镍较高的蛇纹岩中,还可提炼钴和镍。

    5)提取纤维状非晶硅  从蛇纹岩中提取的非晶硅与碳在高温下反应,可制成硅的晶须、晶粉和晶体。

    6)雕刻材料  鲜艳透明、半透明、质地致密坚硬的蛇纹岩可作为玉石工艺品原料。中国蛇纹岩玉己有十余种,例如辽宁的岫岩玉载誉国内外。

    7)生产铸石或岩棉的辅助原料  铸石或岩棉配料中,若MgO不足时,可采用蛇纹岩作为辅助原料,以提高Mg0含量,相对降低Al2O3 、CaO含量。

     

    六、产品质量标准

    对蛇纹石的工业技术要求主要体现在化学成分及含量上,一般主要以MgOCaO的含量作为依据:

    ①农用化肥配料  MgO 36% ,CaO 3~5%。

    ②冶炼熔剂配料 

    要求蛇纹岩中MgO38%,有害组分Al2O31.6%,S0.26%,Ni0.5%, P0.05%,在高炉和烧结炉装入添加一定量蛇纹岩作造渣剂,可明显地改善炉渣的流动性,还可使得烧结矿具有较好的结构构造特征和机械强度。

    ③作耐火材料  要求蛇纹岩中的MgO40% ,CaO0.8%, Al2O3<1.5%,耐火度>1750°C。

        ④烧结炉造渣剂MgO>35%,粒度10~30mm,烧失量<1%。

    ⑤建筑材料及工艺品用蛇纹石

    外观:色彩鲜艳美观,结构致密,均匀末经风化。物理性质:有一定块度和抗压强度,具有琢磨和加工性。

    七、综合利用工艺技术

       

    ①蛇纹石选矿 

    蛇纹石矿一般是选择富矿体开采。对原矿进行破碎、筛分,达到一定块度要求后即可出售。

    为探索蛇纹石与其伴生有用矿物的分离途径,也进行了蛇纹石浮选特性的研究。结果表明,油酸钠和十二烷基胺盐酸盐都对蛇纹石有较好的捕收性能。据推测,蛇纹石表面的Mg质点是油酸根吸附的活性点,而用阳离子捕收剂十二烷基胺盐浮选时,胺是以分子状态吸附在蛇纹石表面。水玻璃对蛇纹石浮选具有强烈的抑制作用。

    ② 蛇纹石作为配料生产钙镁磷肥

    蛇纹石制造水溶性磷肥的工艺流程为:

    目前国内利用蛇纹石为配料生产钙镁磷肥的企业主要有:广西磷肥厂、云南磷肥厂、江苏东海磷肥厂。

    ③从蛇纹石中提取氧化镁 

    蛇纹石是高镁矿物。从蛇纹石中提取氧化镁的设想和工艺于10年前在奥地利首先提出。该法可望成为除从海水和菱镁矿中提镁之外的第三种生产氧化镁的方法,而且与从海水中提取相比,该法生产的氧化镁不含焦硼酸钠等可溶性物。从蛇纹石中提取氧化镁的工艺过程如下:

     

                 可溶部分      提纯    喷雾煅烧     氧化镁产品   

                           

                不可溶部分     提纯      干燥     多孔二氧化硅产品

     

    在多级连结淋滤装置中,0~1mm的蛇纹石颗粒在105、20%的盐酸中进行浸出。蛇纹石颗粒在盐酸中停留时间为2.5小时。浸出液提纯除去铁等杂质后,经喷雾煅烧即成纯度99%以上的氧化镁产品。浸出残渣为多孔二氧化硅,孔径范围0~2nm,比表面积达到150m2/g。这种浸出渣己在造纸、酿造业及污物净化中获得成功应用。

    采用以上工艺,平均每吨蛇纹石能生产380kg优质氧化镁和250kg二氧化硅。

    ④ 提取有用组份  澳大利亚从蛇纹岩中提取高品级氧化镁和多孔性氧化硅两种高级化合物,多孔性氧化硅可用于造纸业、酿造业及污水净化等方面。我国经过试验也获初步成果,所提取的氧化镁和多孔二氧化硅的纯度大于99.5%。日本工业技术院公害资源研究所研究出一种从蛇纹石中提取非晶质硅石(SiO2)的新技术,即将蛇纹岩粉碎成直径为30um的颗粒,制成淡灰色粉末,然后消磁以去掉其中的磁性物质,再用浓度为1020%的盐酸或硫酸在100温度下酸洗,便可得到白色的非晶体硅石,在非晶体硅石中加入优质碳黑,在高温(约2000)下使其发生反应,便制成了碳化硅单晶纤维和碳化硅结晶体,碳化硅(SiC,硬度仅次于金刚石,熔点高达2700,可用于制砂轮及高级耐火材料,碳化硅单晶可作为制作高级无线电元件之材料。

     

    八、开发利用现状及发展趋势

    目前我国蛇纹石的开发利用尚处于初级阶段,开发利用水平很低。大多数矿山主要是靠出售原块矿和简单加工的粗产品,价值极低为几十元一吨,效益很差。针对我国蛇纹石开发利用的现状,我们应该加强以下几个方面的开发研究工作:

    ①提取有益组份并合成再生出新的工业高级制品,这方面日本、澳大利亚、美国己进入世界前列,我国仍处于试验阶段。

    ②生产复合矿物肥料   在原料中混入10%左右的钾长石,与磷矿粉、蛇纹石及焦炭入炉熔炼后,可制成钙镁磷钾肥,其生产成本比生产钙镁磷肥减少30%,使用效果比钙镁磷肥好,是很有发展前途的肥料。

    ③提高尾矿的资源开发利用率  主要体现在对尾矿短纤维石棉、残余炉渣及废石的综合回利用上,如开发尾矿研制生产新产品途径、从中提炼有益元素及尾矿的直接利用,制备质量高的建筑材料等方面。尾矿的综合利用一方面可以变废为宝,增加经济效益;另一方面可以减少对环境的污染,以净化环境;第三还可以起到节省能源的作用。

    ④提高综合利用程度  蛇纹石中赋存分散的硅酸镍,用一般的冶炼条件和工艺难以获取。在制造钙镁磷肥后的炉渣中,镍得到了富集,可综合回收。例如江苏省东海县磷肥厂用许沟蛇纹石制造钙镁磷肥后,炉渣中镍、钴、铬相对富集10~15倍,而且还发现了铂族元素,品位较高,值得回收利用。该厂从炉渣中回收镍,所得电解镍含Ni99.99%,平炉镍含Ni61.58%,碳酸钴含钴18.50%。每年可从炉渣中提取硫酸镍65~70t,每吨售价6500~7000元。铂族元素可在提镍工艺后进一步富集,但目前因工艺流程未获解决,尚未回收。

     

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