信阳上天梯珍珠岩工艺矿物学研究

刘意, 周凤, 杨光明, 叶光雨, 王洪权, 周森, 仇秀梅, 严春杰. 信阳上天梯珍珠岩工艺矿物学研究[J]. 矿产保护与利用, 2022, 42(4): 135-142. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2022.04.016
引用本文: 刘意, 周凤, 杨光明, 叶光雨, 王洪权, 周森, 仇秀梅, 严春杰. 信阳上天梯珍珠岩工艺矿物学研究[J]. 矿产保护与利用, 2022, 42(4): 135-142. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2022.04.016
LIU Yi, ZHOU Feng, YANG Guangming, YE Guangyu, WANG Hongquan, ZHOU Sen, QIU Xiumei, YAN Chunjie. Process Mineralogy Investigations on Perlite ore in Xinyang Shangtianti[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2022, 42(4): 135-142. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2022.04.016
Citation: LIU Yi, ZHOU Feng, YANG Guangming, YE Guangyu, WANG Hongquan, ZHOU Sen, QIU Xiumei, YAN Chunjie. Process Mineralogy Investigations on Perlite ore in Xinyang Shangtianti[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2022, 42(4): 135-142. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2022.04.016

信阳上天梯珍珠岩工艺矿物学研究

  • 基金项目:
    湖北省地质局科技项目(KJ2022-37);湖北省地质试验测试中心科技项目(CSZXKJ-202111);浙江省非金属矿工程技术研究中心开放课题(ZD2020K10);湖北省自然科学基金(2020CFB385)
详细信息
    作者简介: 刘意(1989—),男,博士,讲师。2018年7月就职于中国地质大学(武汉),长期从事矿物材料综合利用及分子筛的绿色合成研究,在矿物工艺学研究、矿物资源化利用及分子筛合成的研究方面具有良好的基础。近年来发表科研论文16篇,其中SCI论文14篇,第一/通信作者9篇,主持科研项目6项。
    刘意(1989—), 男, 河南焦作人, 博士, 讲师, 主要从事矿物材料与综合利用、环境矿物材料及吸附分离等研究, E-mail: yiliu@cug.edu.cn
    通讯作者: 严春杰(1963—), 男, 湖北武汉人, 博士, 教授, 主要从事矿物材料与综合利用、工业废水处理、环境矿物材料及吸附分离, E-mail: chjyan2005@126.com
  • 中图分类号: TD91

Process Mineralogy Investigations on Perlite ore in Xinyang Shangtianti

More Information
  • 对信阳上天梯珍珠岩的矿物学特征进行了较全面的基础研究。以光学显微镜、X射线荧光光谱仪、X射线衍射分析仪、扫描电镜和矿物自动分析仪等研究了珍珠岩矿的矿物学特征,并测试了其含水量及膨胀倍数等性能。研究表明,上天梯珍珠岩以珍珠结构、玻璃质结构和致密块状构造为主,玻璃质含量一般大于90%。珍珠岩的球珠边缘或微裂隙中脱玻化形成了少量微细矿物蒙脱石、斜发沸石,还存在微量高岭石、长石、铁矿物(褐铁矿)等矿物。珍珠岩矿的TFe含量平均在0.6%左右,结合水含量在4%~6%,工业膨胀倍数>15倍,属于I类珍珠岩。

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  • 图 1  不同矿区珍珠岩薄片显微镜珍珠结构照片

    Figure 1. 

    图 2  珍珠岩薄片显微镜照片:(a-b)蛋白石、(c-d)铁矿物(褐铁矿)、(e-f)白云母、(g-h)斜发沸石、(i-j)方石英、(k-l)长石

    Figure 2. 

    图 3  上天梯珍珠岩矿XRD衍射图谱

    Figure 3. 

    图 4  H矿区珍珠岩SEM图像:a放大倍数400,b放大倍数15 k

    Figure 4. 

    图 5  H矿区珍珠岩玻璃质背散射图(a)及玻璃质能谱图(b)

    Figure 5. 

    图 6  H矿区珍珠岩AMICS分析图: (a)珍珠岩背散射电子图;(b)珍珠岩样品表面矿物分析

    Figure 6. 

    表 1  上天梯珍珠岩主要元素含量

    Table 1.  XRF analysis results of perlite ore obtained from Shangtianti  /%

    矿区 编号 SiO2 Al2O3 TFe MgO CaO Na2O K2O MnO TiO2 P2O5 LOI 合计
    H区 H-01 72.19 12.76 0.63 0.16 0.69 3.00 4.64 0.05 0.08 0.01 5.76 99.97
    H-0102 72.03 12.60 0.65 0.25 0.77 2.80 4.30 0.05 0.08 0.01 6.43 99.97
    H-0103 72.32 12.63 0.60 0.14 0.70 3.02 4.62 0.05 0.07 0.01 5.80 99.96
    H-0104 72.23 12.70 0.63 0.15 0.68 3.01 4.68 0.05 0.08 0.01 5.75 99.97
    H-0105 72.34 12.59 0.65 0.13 0.70 3.05 4.81 0.05 0.08 0.01 5.57 99.98
    S区 S-01 72.40 12.73 0.64 0.17 0.78 3.04 4.66 0.05 0.08 0.01 5.40 99.96
    S-0101 72.79 12.62 0.65 0.08 0.69 3.24 5.04 0.05 0.08 0.01 4.71 99.96
    S-0102 72.42 12.55 0.67 0.22 0.83 2.98 4.79 0.05 0.09 0.01 5.36 99.97
    S-0103 72.27 12.81 0.65 0.27 0.79 2.86 4.79 0.05 0.08 0.01 5.39 99.97
    S-0104 72.29 12.91 0.64 0.26 0.76 2.98 4.85 0.05 0.09 0.01 5.12 99.96
    S-0105 72.33 12.80 0.67 0.24 0.75 2.92 4.84 0.07 0.08 0.01 5.26 99.97
    Q区 Q 72.80 12.78 0.67 0.16 0.69 3.49 4.48 0.05 0.08 0.01 4.76 99.97
    T区 T 72.40 12.85 0.64 0.15 0.69 2.87 4.94 0.06 0.08 0.01 5.29 99.98
    J区 J 72.45 12.71 0.67 0.10 0.91 3.50 4.46 0.06 0.07 0.01 5.04 99.98
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    表 2  上天梯珍珠岩矿物相组成

    Table 2.  XRD analysis results of perlite ore obtained from Shangtianti  /%

    矿区名称 编号 蒙脱石 斜发沸石 玻璃质
    H矿区 H-01 4.7 - 95.3
    H-0102 5.2 0.8 94.0
    H-0103 1.8 - 98.2
    H-0104 2.9 - 97.1
    H-0105 1.6 - 98.5
    S矿区 S-01 - - 100.0
    S-0101 - - 100.0
    S-0102 7.0 - 93.1
    S-0103 6.2 - 93.8
    S-0104 6.6 - 93.4
    S-0105 - - 100.0
    Q矿区 Q - - 100.0
    T矿区 T 4.4 - 95.6
    J矿区 J - - 100.0
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    表 3  H矿区珍珠岩玻璃质化学成分

    Table 3.  Chemical composition analysis of perlite glassy structure obtained from H mining field  /%

    元素 Si Al K Na Ca Fe O
    Spot 1 35.04 8.31 5.00 2.26 0.45 0.54 48.40
    Spot 2 35.79 8.39 5.73 2.38 0.54 0.53 46.65
    Spot 3 36.36 8.54 5.69 2.39 0.49 0.55 45.97
    Spot 4 36.71 8.66 5.24 2.60 0.47 0.51 45.82
    Spot 5 35.55 8.39 5.36 2.35 0.46 0.43 47.46
    Spot 6 34.96 8.32 5.32 2.75 0.49 0.51 47.65
    Spot 7 36.19 8.43 5.81 2.65 0.54 0.55 45.82
    Spot 8 36.50 8.55 5.48 2.29 0.47 0.57 46.15
    Spot 9 35.91 8.48 5.06 2.17 0.44 0.56 47.39
    Spot 10 34.87 8.25 5.43 2.62 0.45 0.55 47.84
    平均 35.79 8.43 5.41 2.44 0.48 0.53 46.91
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    表 4  H矿区珍珠岩矿物组成

    Table 4.  Mineral composition analysis of perlite obtained from H mining ore  /%

    矿物名称 质量分数 面积比
    玻璃质 85.38 82.80
    斜发沸石 9.74 11.67
    蒙脱石 3.13 3.39
    Cr2O3* 0.08 0.04
    高岭石 0.02 0.02
    磁铁矿 0.01 0.01
    斜长石 0.01 <0.01
    钠长石 0.01 <0.01
    磷灰石 <0.01 <0.01
    钾长石 <0.01 <0.01
    锆石 <0.01 <0.01
    黄铁矿 <0.01 <0.01
    黑云母 <0.01 <0.01
    未知矿物 1.46 1.86
    低计数率 0.16 0.21
    合计 100.00 100.00
    *Cr2O3来源于磨片使用抛光粉的残留物。
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    表 5  珍珠岩结合水含量与膨胀倍数

    Table 5.  The amount of bound water content in perlite ore and its expansion ratio

    矿区名称 样品名称 结合水含量/% 实验室测定膨胀倍数(K) 换算工业生产的膨胀倍数(K0)
    H矿区 H-01 5.61 4.4 18.7
    H-0102 5.61 4.0 16.6
    H-0103 5.41 4.4 18.7
    H-0104 5.51 5.0 21.8
    H-0105 5.21 4.4 18.7
    S-01 5.20 4.2 17.6
    S-0101 4.59 4.4 18.7
    S矿区 S-0102 5.20 5.2 22.9
    S-0103 5.10 5.0 21.8
    S-0104 5.00 5.4 23.9
    Q矿区 Q 4.59 4.6 19.7
    T矿区 T 5.10 5.6 24.9
    J矿区 J 4.90 5.0 21.8
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出版历程
收稿日期:  2022-06-15
刊出日期:  2022-08-25

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