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江西首次发现纤维用玄武岩矿床!

来源: 发布时间:2023-03-23 点击:

摘要:江西首次在横峰县樟坞岭发现纤维用玄武岩矿床。通过对樟坞岭矿区登山群叶家组玄武岩地质特征、岩石化学、矿物组成和结构特征等分析,共发现8个纤维用玄武岩矿体,矿体总体走向为北东,倾向为北西,倾角为35°~55°,矿体受叶家组玄武岩控制,呈层状、似层状、透镜体状产出于区内3线至17线间;樟坞岭矿区玄武岩可生产玄武岩纤维,单纤维强度达2576MPa、析晶上限温度约1240~1300℃。玄武岩纤维强度高,质量优良,符合玄武岩纤维工业生产应用品质要求。


玄武岩纤维是玄武岩在1450~1500℃熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维,具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温、综合性能优、应用领域广、绿色无污染等产业优势,是一种新型无机、绿色环保的高性能纤维材料,被誉为21世纪新材料产业革命的引擎,也是我国重点发展的四大高新纤维之一。

玄武岩纤维材料大致可以分连续纤维、岩棉、鳞片等三种类型。玄武岩纤维及其复合材料可以较好地满足国防建设、交通运输、建筑、石油化工、环保、汽车、电子、航空、航天等领域结构材料的需求,对国防建设、重大工程和产业升级具有重要的推动作用。大力发展玄武岩纤维及其复合材料具有重要的战略和经济意义。

我国玄武岩矿石原料成分波动比较大,对纤维的稳定性造成不良影响,且相当多的玄武岩纤维生产企业产品达不到《玄武岩纤维分类分级及代号》(中国建筑材料联合会,2019)规定等。提高纤维产品的品质,探索玄武岩纤维勘查标准、提供稳定成分的矿石原料是地质界的当务之急。江西省玄武岩分布较广,从地域上看,赣北、赣中、赣南均有分布;从成岩时代上看,从新元古代青白口纪到新生代古近纪玄武岩遍布各地。2019年,江西省地质勘查基金管理中心(现更名为江西省保障服务中心)组织实施了“江西省横峰县樟坞岭矿区玄武岩纤维矿普查”项目。通过近两年的勘查与研究,江西省煤田地质局二二三地质队(现为江西省地质局第十地质大队)首次在横峰县樟坞岭发现纤维用玄武岩矿床。

樟坞岭矿区地质及工程部署图见下图1。


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1. 纤维用玄武岩矿石特征

(1)矿石矿物成分

玄武岩纤维矿石新鲜面为灰黑色、灰绿色、青灰色,间粒或间隐结构,偶见交织结构,不含或含少量斑晶。少量斜长石呈细小的板条状微晶,含量为2%~15%,长径为0.25~2.5mm,局部呈明显的定向排列,有碳酸盐化、绿泥石化及绿帘石化现象。基质中斜长石含量为42%~72%,绿泥石含量为12%~20%,绿帘石含量约8%,磁铁矿含量约3%,碳酸盐脉含量为1%~2%。杏仁体为10%~15%,基质粒径为0.03~0.07mm,少量达1.5mm。斜长石由半自形板条状定向排列,杏仁体呈不规则形状,大小为0.2~3.0mm,核部充填碳酸盐,边部充填绿泥石。不同矿体矿石成分略有差别。


(2)矿石化学成分

在矿区分别选取80件玄武岩送江西华昌地质测试有限公司进行硅酸盐化学分析。分析结果显示,玄武岩SiO2含量为34.28%~66.22%,Al2O3含量为3.96%~18.51%,全碱(K2O+Na2O)含量为1.46%~7.45%、Na2O/K2O值为0.34~21.11,均值为5.28,属碱性-过碱性拉斑玄武岩系,A/CNK平均值为1.03,属偏铝质火山岩。K2O-SiO2图解显示,这80件玄武岩样品以中钾玄武岩为主,次为高钾、低钾玄武岩。


2. 玄武岩纤维连续拉丝试验

优选28件样品(重量在5.00kg以上)送玄武岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心实验室进行化学成分、熔化玻璃、拉丝试验、单纤维强度、析晶上限温度测试和高温黏度测试等相关试验。拉丝试验结果显示,27件样品可成功拉丝连续玄武岩纤维,其中单纤维强度达到2500MPa以上的样品有25件。8个玄武岩纤维矿体矿石主要化学成分含量、酸度和黏度系数见下表1。


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表1 樟坞岭矿区矿石主要化学成分含量、酸度和黏度系数一览表


樟坞岭矿区玄武岩拉丝成品见下图2。


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图2 樟坞岭矿区玄武岩拉丝成品


3. 通过一系列试验研究得出结论:

(1)樟坞岭矿区青白口系叶家组火山溢流-喷发回旋性组合为玄武岩→玄武安山岩→安山岩→凝灰岩,其中玄武岩为纤维用玄武岩含矿层位。

(2)樟坞岭矿区内共探获8个纤维用玄武岩矿体,矿体总体走向北东,倾向北西,倾角为35°〜55°,矿体受控于叶家组玄武岩,呈层状、似层状、透镜体状产出于区内3线至17线间;纤维用玄武岩矿石为碱性-过碱性拉斑玄武岩。

(3)樟坞岭玄武岩矿石易采、资源储量规模大,且单纤维强度平均达2576MPa、析晶上限温度为1240〜1300℃,质量优良,可为江西省发展玄武岩纤维及其复合材料提供资源保障。


来源:王先广,张如鹏,徐永波,胡正华,梁传林,詹天卫,刘新新.江西首次发现的樟坞岭玄武岩纤维矿床特征及拉丝试验研究[J].东华理工大学学报(自然科学版)

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