一 概况

1983年6月在宜春市新坊乡境内, 四一四矿区主矿体及其周围, 新发现一个质量好、规模大的优质高岭土矿床。在地质部门概查和实地踏勘的基础上, 进行了资料收集。在江西省陶瓷公司、湖南省陶瓷研究所、南京大学地质系、江西省地质普查大队和宜春钽铌矿试验室等单位的密切配合下, 多次采样进行了较全面地物化业飞能测试, 选矿工艺和成瓷工艺试验等一系列试验研究工作, 以及宜春钽铌矿及新坊乡高岭土矿的生产实践, 初步认为:该矿区高岭土具有规模大; 质量稳定, 尤其是铁锰钦等有害杂质含量极少; 开采条件优越, 宜露天开采; 可选性好, 淘洗率高; 综合利用潜力大; 成瓷烧白度和耐火度很高等特点。进一步研究表明, 该矿区高岭土不但是陶瓷的优质原料, 还可用于造纸、橡胶等化工工业和制造自水泥等建筑工业。并且矿区水电等外部条件基本具备, 交通运输便利, 经过合理开发和综合利用, 必将成为一个大型优质高岭土原科基地。

(一) 资源情况

四一四矿区高岭土矿床产于燕山早期之雅山花岗岩株和岩脉上部钠长石化细粒白云母花岗岩的风化带和钠长岩脉风化带中, 以及部分中一粗粒二云母花岗岩风化带中。除主矿体的风化带以外, 有五条矿脉和十几处露头点, 矿体厚度变化较大, 从几厘米到几十米, 到目前为止, 已圈出高岭土矿体十四个, 预计高岭土矿石储量在500万吨以上:

该矿区高岭土可分为Ⅰ级、Ⅱ级原矿。Ⅰ级原矿由钠长石化细粒花岗岩风化而成, 外观呈白色疏松、粉末状, 略有颗粒感, 高岭土含量高。Ⅱ级原矿由白云母细粒花岗岩风化而成, 外观呈疏松、粒状, 除高岭土外, 还可见石英颗粒及白云母片, Ⅰ、Ⅱ级原矿在温度1350~1410℃烧成, 除可见石英颗粒外, 其余都已烧结成白色。

原矿中Al₂O₃含量一般在20~30%, 品位均匀稳定。有害杂质含量极少, Fe₂O₃＜0.15%, TiO₂＜0.020%, MnO＜0.05%。

(二) 外部条件

高岭土矿床埋藏于四一四矿区范围之内, 各种设施均较齐全。

1.供电:宜春至矿区建有35KV输电线路, 矿区建有5600KVA、3200KVA变压器各1台的总降压变电站, 该站除能满足钽铌矿生产用负荷外可以供高岭土矿开发的初期用电; 同时宜春市在新坊河建有三级电站, 供电线路已到矿区附近的新坊钨矿, 也可, 以满足高岭土矿开发的初期用电。

2.供水:矿区地处山区, 水溪水量充足, 集中起来可以满足高岭土矿采、选用水.并且宜春担泥矿在新坊河幸福亭建有水源泵站, 经五级泵站将水扬送至选矿厂高位水池, 除选厂用水外, 也可以作为高岭土矿的备用水源。

3.交通:浙赣铁路经过矿区北部的宜春市, 宜春火车站距矿区26公里, 有公路直达各高岭土矿体, 交通方便。

(三) 开发现状

该矿区主矿休内的高岭土历年来均作为担妮铿的原矿加以开采, 与原生矿石、表土矿石拱配送往选矿厂, 在担泥锉的选矿过程中, 由于原生矿石、表土矿石掺入和破碎, 磨矿选矿工艺过程中介质(钢棒、钢球)、设备、工艺管道磨损等铁质的混入, 造成高岭土矿石的污染而得不到合格的高岭土精矿, 自生产以来约有37万吨高岭土矿石白白浪费掉了。

主矿体的外围, 有宜春市新坊乡高岭土矿, 沿矿山公路揭露的高岭土露头点开采, 挖矿点的附近建起了三个淘洗场。该矿除销售高岭土原矿外, 还销售经淘洗的高岭土精矿, 两年多来已开采原矿约3万多吨, 取得了很好的经济效益。由于采用手工开采, 表土与高岭土互相混入造成大量贫化损失, 不但影响了高岭土附质量, 也浪费了大量资源; 随着开采范围的扩大, 台阶逐渐增高, 最高已达30~40米, 严重威胁着人身和矿山公路的安全, 一遇暴雨大量塌方, 大量表土废石和混入的高岭土矿石就地排弃, 任意流失, 威胁着矿山的生产设施; 大量淘洗废渣就地排弃, 废水任意流放, 一方面损失了细粒级优质高岭土精矿, 另一方面污染着矿山及附近村民的饮用水和农田灌溉水。

二 试验研究成果

该矿区高岭土被发现后, 引起了国内外、省内外有关陶瓷厂、科研院所、大专院校、地质部门、地方政府和宜春担妮矿的关注, 经多次采样进行了较全面地物化性能测试, 选矿工艺和成瓷试验等一系列试验研究工作, 探索了综合利用的可能性, 取得了可喜的成果。

(一) 化学分析结果

见表 1、表 2。

(二) 矿物组成

通过对高岭土矿样的热差分析、X-射线衍射分析、红外光谱分析、透射电子显微镜分析, 证实Ⅰ级高岭土原矿的矿物成分主要为7A°多水高岭石(长管状)、高岭石(片状), 其次是白云母、石英及未风化的长石, 淘洗料(精矿)主要由7A°多水高岭石和高岭石织成, 含微量石英、长石、白云母。

(三) 物理性能及工艺特性

1.原矿粒序分析见表 3。

2.淘洗率(高岭土精矿回收率)见表 4。

3.耐火度。Ⅰ级原矿为1680℃, Ⅱ级原矿为1600℃, 精矿为1760℃。

4.烧自度。1350℃锻烧后自度; Ⅰ级原矿为86.4%, 精矿为86.7~93.7%。

5.干燥抗折强度。Ⅰ级原矿为5.65公斤/厘米², 在温度1350℃烧成抗折强度为332.8公斤/厘米²; 精矿为10.63公斤/厘米²。

6.干燥收缩率。Ⅰ级原矿为4.68%, 精矿为7.01%。

7.烧成收缩率。1350℃烧成收缩率:Ⅰ级原矿为14.71%, 精矿为9.53%。

8.可塑指数为6.38%。

(四) 选矿试验

试验Ⅰ:机械淘洗, 陶瓷水力旋流器分级流程如图 1, 试验结果见表 5。

试验Ⅱ:人工淘洗, 试验结果见表 6。

(五) 成瓷试验

景德镇景兴、红星、玉凤瓷厂和陶瓷科技中心实验所进行了成瓷、配方试验。经配方设计, 按中度(1^#)和高白度(2^#、3^#)两条线进行小型和中型工艺试验。配方:该矿区高岭土1^#40%, 2^#40%, 3^#35%。试验产品:成套西餐具、茶具、茶杯、文具、薄胎瓷等各类代表品种。试验结果表明:上述配方的各种试验产品, 在白度、透光度、吸水率、瓷化程度等方面, 均达到和超过湖南明冠牌对美国出口瓷的指标。

(六) 质量评述

从化学分析、矿物组成分析, 物理性能及工艺特性侧定, 选矿试验和成瓷试验结果表明:该矿区高岭土矿休, 主要由7A°多水高岭石、高岭石矿物组成, Al₂O₃含量高, 有害杂质含量少, 尤其铁、锰、钦含量极少, 原矿、精矿质量稳定, 耐火度和烧后白度都高, 属优质高岭土, 精矿可达特级品, 是陶资、造纸、橡胶、搪瓷、日用化工等的优质原料。其可塑性、干燥与烧成收缩一般。

三 合理开发与综合利用 (一) 质量标准

高岭土综合利用质量要求如表 7所示。

从表 7可以看出:该矿区高岭土精矿含Al₂O₃大于37%, 铁锰钦含量小于0.3%, 可超过特级高岭土标准一是无线电元件、无线电陶瓷、光学玻璃柑塌、高级纸张、高级搪姿、高频瓷、高压电瓷、釉彩、高级日用瓷、高级建筑卫生瓷、抛光涂料、化工陶瓷及耐火材料等灼优质原料。

(二) 原矿开采

整个矿区内的所有高岭土矿体在地表均有出露, 复盖层一般1~5米, 适宜山坡露天开采, 开采条件好。

主矿体内高岭土矿带位于矿体中部, 可与祖泥矿原生矿石采用相同的开拓方式、开采方法和采矿工艺, 即山坡露天开采, 台阶高度10米, 潜孔钻机穿孔爆破, 孔网参数可由原生矿石的1.5~2×3~5米²增大到3~4×6~8米², 电铲或装载机、汽车采装运输, 为保证高岭土的原矿质量必须分穿、分爆、分装、分运。

主矿体外围的各高岭土矿体, 绝大部分出露于500米标高以上矿山公路附近, 开采条件较好。对于厚大矿体应划分台阶5~10米一段, 不论采用手工开采还是机械化开采, 都应先剥离后采矿, 以降低贫化、损失率, 确保高岭土原矿质量, 杜绝资源的浪费, 保证作业的安全。

开采出来的原矿石既可直接销售给用户, 也可运往精矿淘洗场加工成精矿。

(三) 精矿淘洗

该矿区高岭土原矿石是由钠长石化细粒白云母花岗岩、钠长岩脉和部分中一粗粒二云母花岗岩风化而成, 为获得Al₂O₃＞37%的优质特级高岭土精矿必须经过淘洗。由于原矿石是粉状风化物, 因而淘洗前不需破碎和磨矿, 淘洗工艺十分简单, 如图 2所示。

原矿运至淘洗场经搅拌桶(槽)加水搅拌淘洗, 其矿浆经陶瓷水力旋流器分级成-0.045毫米溢流为精矿Ⅰ, +0.045~-0.175毫米底流为精矿Ⅱ, 精矿经自然脱水凉晒或经压滤机脱水即成合格精矿。沉砂可作为粗瓷等原料, 也可作为钮妮铿金属的综合回收原料。

(四) 综合利用

该矿区的风化矿石既是优质高岭土矿石, 又是担捉铿的原矿石, 因此综合利用价值很高。但目前宜春担泥矿只回收了担妮、理精矿和长石粉, 由于选矿过程中造成铁质的污染, 使选后符合高岭土精矿的尾矿含Fe高达2.19~2.63%, 经高梯度强磁选机除铁也很难达到合格高岭土产品质量要求, 被排弃到尾矿库。新坊乡高岭土矿淘洗场只回收了高岭土精矿, 含担泥铿的沉砂作为废渣排弃山沟。同时, 卖掉大量原矿就更加丢失了有用金属。

初步试验表明, 主矿体的高岭土原矿石经淘洗高岭土精矿后(TaNb)₂O₅的品位可相对提高20.65%, Li₂O的品位可相对提高25%, K₂O+Nb₂O的含量可相对提高20.08%。

因此在开发高岭土时, 要考虑综合利用问题。探讨综合回收的最佳方案, 使有用的矿石资源变为经济资源, 使废渣、尾矿变为有用的产品。设想的方案是:

宜春钽铌矿应由现行工艺：

此综合利用方案实施后将具有显著的技术、经济、环境、社会效益。

1.高岭土原矿经淘洗高岭土精矿后富集了钽铌、锂、长石入选的原矿品位有利于提高钽铌、锂的选矿回收率和长石粉的产率。

2.淘洗出高岭土精矿相当于预先脱出-0.045毫米的矿泥, 有利于溜矿井放矿、机车运输, 改善选矿工艺条件。

3.淘洗出高岭土精矿后的沉砂中钽铌、锂含量提高, 可扩大储量, 增加资源。

4.高岭土原矿石的粒变(-3毫米), 大大小于碎矿合格矿石的粒度(-25毫米), 因此不需要碎矿, 可节省碎矿成本, 降低磨矿成本。

5.高岭土精矿的回收和沉砂(废渣)的利用, 可消除污染, 改善环境。

6.以主矿体高岭土矿石为例:每生产一吨钽铌精矿〔(T_aN_b)₂O₅50%〕, 需要高岭土原矿石为3545吨, 可综合回收锂云母精矿(Li₂O4%)352吨, 长石粉1418吨, 高岭土精矿638吨。按现行价格计算可获得利税11.6万元。若单独销售高岭土原矿可获得利税7.8万元, 但损失钽铌、锂精矿和长石粉。若只回收钽铌、锂精矿和长石粉可获得利税2.03万元(不包括可提取的大修、更改、折旧、福利、医疗费6.55万元), 又损失了高岭土。由此可见, 综合利用的经济效益和社会效益最好。

四 结语

近年来, 由于印刷业的迅猛发展, 促使了造纸工业的发达; 电子工业、电力工业、汽车制造业、石油化工业、轻工业和建筑业等工业部门对陶瓷的应用越来越广泛; 随着人们生活水平的提高对日用瓷、艺术瓷的需求量越来越大, 而高岭土是这些产品的主要原料之一。国内外对高岭土的需求量每年大约以5%的速度递增, 远远满足不了市场的需要, 特别是优质高岭土更是缺乏。因此, 合理开发和综合利用四一四矿区高岭土是一个急待研究解决的重要课题。除上述内容外, 还应加强地质勘探, 搞清资源储量, 全面规划, 联合开发, 使资源优势变为巨大的经济优势。    参考文献(略)