浏阳彩色菊花石开发利用研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N I lM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 浏阳彩色菊花石开发利用研究① 李舟1 ，袁耀初1 ，葛鹤松1 ，蔡有兴2 1 ．湖南永和菊花石工艺美术有限公司，湖南浏阳4 1 0 3 0 0 ；2 ．国土资源部长沙矿产资源监督检测中心，湖南长沙4 1 0 0 0 1 摘要介绍了浏阳彩色菊花石的特点。分析了浏阳彩色菊花石的主要矿物成分及物化性质。介绍了彩色菊花石的创新开采技 术及综合利用技术，使用高效采矿膨胀剂替代常规炸药开采彩色菊花，并采用国际领先的雕刻技术对彩色石菊花石进行雕刻，再对 废石和雕刻中的边角余料进行综合利用加工，实现了无尾矿生产。 关键词菊花石；开发利用 中图分类号T D 9 8 5文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 - 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．1 2 3 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 - 0 4 4 6 - 0 3 菊花石，石中有菊花，是一种天然观赏石，更是珍 贵的石雕原料，原地矿部将其列入宝玉石类。因其储 量稀少，比珠玉宝石更珍贵，故又被称为“全球一”。 2 0 0 7 年，经国务院批准，菊花石雕被列为第二批国家 级非物质文化遗产名录。2 0 1 0 年，湖南省确定为“文 化创意”产业，作为战略性产业，进行重点培育和发 展。我国最早发现菊花石是在湖南浏阳永和镇大溪河 河床中，距今已有两百多年的历史。最近，在浏阳古港 磊狮山发现彩色菊花石资源，为开发利用及其研制高 档菊花石雕提供了宝贵的原料。 彩色菊花石石料，花形硕大 最大花直径达8 7 c m ，石质细腻、坚韧。它“奇”在色彩纷呈石材多呈 白色、乳白色、粉红色、浅灰色。它“贵”在形态逼真 花蕊突出、花瓣层次丰富，变化万千，酷似迎霜怒放的 秋菊。 浏阳古港彩色菊花石与常见黑白菊花石有以下 区别 1 对比度。常见的菊花石花与石材的颜色对比 度弱，传统方法是在基石上涂墨上漆，使石材表面光 亮，以此来区分花和石材的颜色。彩色菊花石石材颜 色浅，石质坚韧细腻，适宜于精雕细刻，石材伴生有红、 白、黄、桔黄等多种色彩，常用于雕刻梅花、玉兰、喇叭 花及各种飞禽走兽，与菊花相映生辉。作品通过打磨 抛光，做出的效果和玉一样光滑细腻，更加突出菊花石 的高贵典雅。 2 花色。常见菊花石花颜色单一，花质易脆，而 彩色菊花石的颜色丰富多彩，多呈白色、乳白色、粉红 色、浅黄色，花质坚韧细腻。 3 花形。常见菊花石花形以平面为主，花瓣缺乏 层次，长短不一，没有立体感，更没有花蕊。彩石菊花 石花形硕大，花蕊突出，花瓣层次丰富分明，花形干变 万化，婀娜多姿，更自然、逼真。 1 矿物性质 1 ．1 物理性质和矿物成分 彩色菊花石由花蕊和层次丰富的花瓣组成，花蕊 呈细粒状或胶状，花瓣呈斜方柱状，柱面夹角7 0 。一 7 5 。，花瓣以花蕊为中心，在三度空间内向外呈放射状 排列，半透明，玻璃光泽，硬度3 3 ．5 ，花质坚硬有 韧性。 经岩石薄片和x 射线衍射分析，菊花石及其围岩 的矿物成分 见表1 为花芯核心为石英，外形呈胶 状，由玉髓或燧石重结晶而成；花瓣则由天青石组成， 这种天青石常发育成斜方柱状，纵切面为板状，解理发 育，与围岩呈参差状接触，并常包含有少量泥灰岩或 C a - M g 质页岩的显微碎块；斜方柱状菊花石花瓣的横 表1彩色菊花石及其围岩的矿物成分 ①收稿日期2 0 1 4 - 0 5 1 4 作者简介李舟 1 9 6 1 一 ，男，湖南浏阳人，高级工艺美术师，主要研究方向为菊花石矿物研究及雕刻。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月李舟等浏阳彩色菊花石开发利用研究 切面近似平行四边形或菱形。菊花石的围岩有C a M g 质页岩、泥灰岩、健石灰岩和砾状灰岩等 表1 仅列举 了C a M g 质页岩的矿物成分 ，而泥灰岩、隧石灰岩和 砾状灰岩的矿物成分则均以方解石为主。 1 ．2 化学成分 表2 列举了菊花石及其围岩的化学成分。从表2 可以看出，菊花石花瓣几乎全由S r S O 。组成，为相当纯 的天青石单矿物；花芯部位以s r 为主，且含有一定量 的S i ，而花芯核以S i 为主。遭受风化的菊花石，无论 花瓣还是花芯，其化学组成均为S i O 。花瓣的主要成 分是S r O 和s 0 3 ，围岩的主要成分是S i O 、C a O 和C O 、 M g O 。其他成分含量极少，表示围岩较纯，主要由石 英、方解石组成。 表2 彩色菊花石及其围岩的化学成分 质量分数 ／％ 组成 未风化 已风化 花瓣 1 花瓣 2 C a M g 质页岩 围岩 花瓣粘土 围岩 S i O ，1 ．3 32 9 ．5 6 9 8 ．8 55 9 ．3 4 TiO，0．070 ．2 4 A 1 ，0 12 ，4 37 ．9 4 F e ，0 ，O ．6 7 2 ．9 3 F e 00 ．2 70 ．1 0 C a 00 ．7 30 ．0 42 6 ．1 92 ．1 9 M g O 0 ．1 00 ．111 2 ．1 5 2 1 ．0 4 M n O 0 ．0 30 ．1 3 K ，00 ．3 80 ．5 8 N a ，O0 ．3 20 ．2 2 B a 00 ．0 50 ．1 3 S r 05 5 ．9 45 6 ．1 0 S 0 14 2 ．1 44 2 ．9 8 P ，0 ，0 ．1 30 ．0 6 C O ，2 0 ．5 91 ．1 1 有机质0．63 0 ．2 6 H ，O 6 ．6 1 3 ．0 4 合计 1 0 0 ．2 99 9 ．3 61 0 0 ．0 39 8 ．8 59 9 ．2 8 分析方法化学探针化学 探针化学 菊花石围岩的微量元素分析结果见表3 。围岩中 S r 元素含量一般高出地壳平均值的2 3 倍，s r 含量可 达6 6 2 x1 0 一。与世界上非礁相碳酸盐中S r 元素平均 值相比，浏阳彩色菊花石围岩的s r 含量较富集。 表3 浏阳菊花石围岩微量元素分析结果 质量分数 ／ 1 0 1 C u Z nC oN iC rVM nT iS r 8 1 2 1 2 ．51 2 ．9 1 0 1 0 2 56 1 6 6 2 总之，浏阳菊花石不含放射性等有害元素，同时还 含少量对人体有益的F e 、z n 等元素及较多量的C a ，因 此，菊花石对人体及环境无毒无害，是玩石赏石爱好者 的理想珍藏品。 2 菊花石创新开采技术 使用新型采矿药剂应用于菊花石珍稀资源采矿 中，摒弃了传统爆破法，有效保护了岩石中的菊花石矿 物晶体，提高了菊花石矿石的开采回采率，由5 0 ％提 高到了9 5 ％。 采矿过程中使用新型高效膨胀剂主要成分是铝酸 钙、硅酸盐水泥、碱水剂、缓凝剂等，其性能无毒、无味、 无声、无震，是新型、环保、非爆炸施工材料，是一种新 型的静态无声化学爆破剂，膨胀压力可达1 0 0M P a ，用 来替代常规炸药。进行了现场应用，显著提高彩色菊 花石采矿回采率。采用先设计孔型、再钻孔、药剂搅 拌、灌注工艺，使用效果良好；膨胀力度大，反应时间可 根据实际需要进行调节；能较好地控制岩体破碎，控制 范围准；施工简单，易操作；使用时无噪音、无大的振 动，实现安全生产；能有效保护好菊花石晶体的完整 性，与传统爆破方法对比开采回采率提高4 5 ％，在国 内同类矿山中有示范作用。 3 综合利用工艺技术 在菊花石矿开采过程中，以前对边角废料和基质 岩石未加利用，堆集如山，既占用土地又污染周边环 境，公司采用深加工技术进行资源的综合利用，将尾矿 加工成花炮固引剂材料，为国内首创。 加工工艺流程如图1 所示。 废石、边角废料 I 五 T 垄垫固 型 图1 花炮固引剂／j n T - r 艺流程 花炮固引剂产品的粒度1I T l l n 筛上物不大于1 0 ．o ％， 符合G B ／T2 0 2 1 2 2 0 0 6 爆竹用固引剂国家标准。 通过资源综合开发利用，综合利用率将接近 1 0 0 ％，真正做到无尾矿生产，经济效益、环境效益和社 会效益显著。 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 花炮固引剂是在烟花鞭炮筒完成装药后起封口固 化的安全作用，传统的鞭炮固引剂多采用卤精、硅砂等 原料制成，物理、化学安定性差，易出现松散现象且固 化时间长，不仅生产效率低，而极容易冲口、炸筒，而影 响烟花鞭炮安全品质。 开发研制的固引剂可完全克服上述不足，具体优 势如下①固化速度快、强度性能好；②稳定和防潮 性能高，不吸潮返卤；③封口使用时工人操作方便，且 不易损坏引线，可提升烟花鞭炮企业生产的安全性。 4 天然彩色菊花石雕刻技艺研究 菊花石雕创新雕刻工艺流程如下 1 选料选择石质致密、无裂纹、花形好的原料。 2 打粗去余料、清杂石、清裂纹。 3 开花先找到花蕊位置再逐渐向外拓展，根据 花瓣粗细、长短进行造型设计，从花瓣最长、最宽处，以 花蕊为中心开始雕花。 4 设计建模根据石材大小、形状、花的分布、朝 向，进行整体构思设计。 运用2 D 或3 D 软件设计草图，再做成l 1 的泥 稿，然后再将设计稿用“眼动仪”进行视觉检测，记录 数据。再利用“点线仪”将泥稿等比例雕刻，雕刻完毕 后，再做一次“眼动测试”。 5 雕刻按设计的线条，从整体到局部再进行精 雕细刻。运用三维立体圆雕、高仿真镂空核雕等创新 雕刻技术进行施工。 6 仿古先对石材火燎处理，再涂野生栋木材汁、 铁锈汁做仿古造色处理。 7 修花花瓣与花蕊、花叶、花枝等其它间的精细 修整。 8 抛光运用玉雕手法提升菊雕艺术品档次，先 粗磨、去刀痕，再细磨、抛光。 9 打蜡打破传统上漆工艺使作品保持天然美， 涂上抛光蜡，通过擦亮后，保持石材的油滑鲜亮。 1 0 配座根据作品的形状大小，配上木雕艺术 底座。 1 1 包装按作品的大小选择精美包装盒，加防震 材料，再配上每件产品的实样图片、保真证书及菊花石 的说明书。 5 结语 1 创新使用新型高效采矿膨胀剂替代常规炸药 开采菊花石珍稀资源。采用依花钻孔、用药剂灌注工 艺，保护菊花石珍稀矿物晶体，大幅度提高了菊花石珍 稀资源的开采回采率，由原来的5 0 ％提高到了9 5 ％。 2 对废石和雕刻中的边角余料进行综合利用加 工，生产出新材料花炮用固引剂，实现了无尾矿生产， 资源综合利用率将接近1 0 0 ％。 3 采用国际领先雕刻技术对含菊花石料进行雕 刻，创作出一批菊花石雕工艺美术珍品，大幅度提高了 菊花石雕作品的观赏、文化、艺术、收藏价值，实现了资 源的高效利用。 万方数据