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搅拌浸出 2024-09-30 20:35:48

佛山长江有色金属废金属最新报价(南部有色金属回收)

一、佛山废金有色金属矿产

1)铜

全球铜资源潜力大,长江据美国地质调查局统计,有色世界陆地铜资源量估计为16×108t,金属价南深海结核中估计为7×108t。属最色金属回收1998年世界铜储量为34000×104t,新报其静态保证为29年,佛山废金储量基础为65000×104t。长江其保证年限为56年。有色中国铜储量虽然仅次于美国和原苏联,金属价南占世界第三位,属最色金属回收但可供开采的新报储量不足,铜进口量年复一年增加,佛山废金铜资源较紧张的长江局势还将持续较长时间,成为中国有色金属矿产中缺口最大的有色矿种。

世界铜资源分布广泛,遍及五大洲,其中铜储量基础较多的国家有智利(23.7%)、美国(15.3%)、波兰、赞比亚、俄罗斯等国。从近年的找矿实践看,环太平洋斑岩铜矿带具有最大的铜资源潜力。东太平洋的智利安第斯斑岩铜矿带,80年代以来又新发现了铜金属量在500×104t以上的5个超大型铜矿(智利的科亚瓦西、楚基北、曼萨米纳、扎尔迪瓦尔和印度尼西亚的格拉斯贝格矿床),西南太平洋除印尼之外,菲律宾和斐济等也都新发现有大型斑岩铜金矿。

世界铜成矿类型多样,按其地质-工业类型可分为:斑岩型、砂页岩型、铜镍硫化物型、海相火山岩型、铜-铀-金型、自然铜型、脉型、碳酸岩型和夕卡岩型等。其中最重要的是前四类,它们占世界铜总储量的96%左右,是目前世界勘查和开采的主要铜矿类型。尤其是斑岩型和砂页岩型各占世界总储量55%和29%。据初步统计,世界铜金属储量超过500×104t的超大型矿床有60个左右,其中斑岩型38个,占63%,占储量的64%,而砂页岩型有15个,占25%,占储量的24%。现将这些矿床类型简述如下:

(1)斑岩铜矿:这是世界最佳找矿类型之一。英国矿床学家R.H.西利托研究认为在大量硫砷铜矿脉之下可能有斑岩铜矿的存在,这就为寻找深部隐伏斑岩铜矿指出了方向,提供了思路。

(2)砂页岩型铜矿:这种铜矿泛指不同时代沉积岩中的层控铜矿。加拿大地质调查局S.S.甘迪提出该类铜矿的原始物质来源是基底的奥林匹克坝型矿床,认为阿德雷德铜矿是奥林匹克坝的“派生矿”,这也为世界各地具有砂页岩型铜矿地区进一步找矿提供了新思路。

(3)铜镍硫化物型铜矿:矿床主要出现在元古宙和中生代,产出在克拉通地区陆内裂谷。代表性的矿床有加拿大的萨德伯里、美国的德卢斯、俄罗斯诺里尔斯克和中国的金川等。

(4)海相火山岩型铜矿:这是与海底火山作用有一定联系的含有大量黄铁矿和一定数量铜、铅、锌的矿床。产于加拿大地盾、西班牙-葡萄牙黄铁矿带和俄罗斯乌拉尔等地。这类矿床常有后期叠加的大脉型或细脉浸染型金矿,往往规模巨大,有重要意义。

除以上四类外,铜-铀-金型和自然铜型也占有一定比例,特别是巨大的奥林匹克坝铜-铀-金型这种新矿床类型的出现更具重要意义,使其所占储量比例(4%)高出了海相火山岩型矿床所占比例(2%)。此外,各类型矿床往往相伴而生,如斑岩型多与脉型、夕卡岩型伴生,砂页岩型常与自然铜型、铜-铀-金型一起产出,海相火山岩型往往与铜镍硫化物型产在同一个地质单元内。因此,象夕卡岩型铜矿在许多国家将其储量计入斑岩型矿床中而未单独列出。

据芮宗瑶等(1997)对铜金属大于5×104t的矿床统计,我国铜资源量在5个主要矿床类型上的分配如下:斑岩型42.1%,夕卡岩型22.3%,海相火山岩型15.0%,砂页岩型11.3%和铜镍硫化物型7.3%,鉴于我国铜矿资源短缺的局面短期内难以解决,应实施铜矿专项找矿工程,在东部寻找隐伏矿床,扩大老区远景,在西部沿古丝绸之路和“三江-雅江”流域两条路线向周围展开,重点抓斑岩型、海相火山岩型及铜镍硫化物型矿床,以求取得重大的突破。戴自希(1999)认为我国中西部地区勘查程度相对低,有相当的找铜潜力,该地区保有储量占全国铜储量的91%,已发现的大型铜矿25个,中型90多个,近年来在新疆、云南、甘肃、内蒙古和四川等地均有上述5种主要铜矿类型的新发现,说明中西部地区具有较好的找铜前景,应加大勘查力度,寻找大铜矿和富铜矿。

2)铅和锌

世界范围内铅锌资源是丰富的,据美国地质调查局1999年统计,世界已查明铅锌资源量约为15和19×108t。现有铅锌储量可保证世界矿山分别开采23年和20年。世界铅锌储量和储量基础较多的国家有澳大利亚、美国、加拿大、原苏联、中国和秘鲁等,它们合计占世界铅锌储量基础的74%和63%。据初步统计,世界铅锌金属储量超过500×104t的超大型矿床约有44个,其中美国、加拿大、澳大利亚这3个国家集中了世界上约50%的超大型铅锌矿床。近年来,虽然对铅锌勘查投入较少,但不断有新矿床发现,说明全球铅锌资源潜力大。

全球各个历史时期均有铅锌矿床产出,但以元古宙和古生代最为集中,占世界总储量的80%以上,中新生代的铅锌矿床相对较少。铅锌矿床工业类型繁多,世界目前勘查和开采的铅锌矿床主要类型有:①喷气沉积型矿床(SEDEX):这类矿床是世界上铅锌的主要来源之一,为最重要的矿床勘查类型;②密西西比河谷型矿床(MVT);③火山成因块状硫化物矿床(VMS):这类矿床在铜矿中称为黄铁矿型铜多金属矿床或黑矿型矿床;④砂岩型铅锌矿床:此类型在法国和瑞典均有产出,有人认为中国云南的金顶超大型铅锌矿床也属此类型。除上述4类外,还有沉积变质型如朝鲜检德铅锌矿床,它是世界上已知最大的铅锌矿床以及夕卡岩型、热液交代型、脉型和斑岩型矿床等。此外,还有浅生富集或红土化作用形成的锌矿床。当前在国际上越来越重视对易采价廉的氧化矿-菱锌矿的开发利用。

上述4个类型铅锌矿床前3类在我国都有产出,而且矿床规模较大,区带分布明显,是我国铅锌资源主要开发和进一步勘查对象。它们的重要性和典型代表依次是:SEDEX型(厂坝、东升庙等);MVT型(凡口、大梁子等)和VMS型(小铁山、呷村等)。至于我国最大的铅锌矿床,即云南金顶铅锌矿床的类型归属尚存在较大的争议,或属SEDEX型,或属砂岩型,或为一独特类型(暂可称之为金顶型)。今后,在勘查部署上,应在我国中西部地区,加大规模大、品位富、经济价值巨大的SEDEX型以及金顶式和VMS型等铅锌矿床的找矿力度。近20年来世界所发现的大型、巨型矿床基本上都是SEDEX型。国内外均很重视这一类型矿床。

3)铝

铝的产量和消费量在金属中位居第二,仅次于铁。世界铝土矿资源丰富,储量充足,且还在不断增长。据美国地质调查局统计,1998年世界铝土矿储量为250×108t,储量基础为340×108t。其静态保证年限为205年和50年,而且其储量仅占资源量的30%~42%,铝土矿还有大量待勘查的资源。世界各国对铝土矿矿床的分类很不统一,按其下伏基岩性质大致分为两大类型-硅酸盐岩上的红土型和碳酸盐岩上的岩溶型铝土矿矿床。另外,较次要的还有陆源岩层之上的沉积铝土矿矿床,也称为齐赫文型铝土矿矿床。

(1)红土型铝土矿矿床。它主要是由酸性、中性和基性成分的含铝硅酸盐岩石在热带和亚热带气候条件下经深度化学风化形成的红土矿床,特别是新生代热带地区的红土矿床工业价值很大。据原苏联学者统计,此类矿床占世界现有储量86%,占世界铝土矿产量65%,大于10×108t的6大红土型铝土矿区是在澳大利亚、几内亚、巴西、喀麦隆、越南和印度。澳大利亚的韦帕矿床是这类矿床的典型代表。

(2)岩溶型铝土矿矿床。这类矿床一般覆盖在石灰岩和白云岩凹凸不平的岩溶化表面。矿床和基岩之间为不整合或假整合。这类矿床加上陆源岩层之上的沉积铝土矿矿床的产量占世界总产量的35%,其储量占世界铝土矿总储量14%,主要分布于南欧和加勒比地区。我国的大部分铝土矿矿床属于这一类型,牙买加的铝土矿床为此类矿床的典型代表。

(3)沉积型铝土矿矿床。这类矿床一般呈不整合覆盖在不同的铝硅酸盐岩石的表面,与下伏岩石没有直接的成因关系,成矿物质是从其它地方搬运来的。这类矿床只占世界总储量不到1%,工业意义不大。

4)镍

世界镍资源非常丰富,储量充足。据美国地质调查局统计,1998年世界镍储量为4000×104t,储量基础为14000×104t,平均含镍接近(或大于)1%的矿床查明资源为1.3×108t,其中60%产于红土型矿床,40%产于硫化物矿床,还有大量较低品位镍矿床的资源量。世界镍资源分布极不均匀,主要集中在古巴、加拿大、俄罗斯、新喀里多尼亚、印尼、南非、澳大利亚等国,它们占世界镍总储量的92%。另外,海底锰结核和锰结壳中还有大量镍资源,主要分布于太平洋洋底。目前勘查和开采的主要类型为硫化镍型和红土型。从开采量看以硫化物镍矿占多数。

(1)岩浆硫化铜镍矿床。这类矿床在空间上和成因上与基性和超基性岩(包括成分相似的喷出岩)有关,按照成矿环境主要可分为3种类型:①前寒武纪绿岩型矿床,该类矿床的基本特征是矿床均产于前寒武纪绿岩带内,含矿岩体与科马提岩套或镁铁质岩系紧密伴生。根据岩体的岩石类型和侵位方式可细分为与科马提岩套有关的或与拉斑玄武岩有关的两类矿床。②与大陆裂谷作用有关的矿床,该类矿床的成矿构造环境为克拉通内的裂谷及克拉通之间或边缘的活动带。根据岩体类型和成矿背景可细分为与溢流玄武岩有关的侵入体内的矿床和大型层状侵入杂岩体中的矿床两类。加拿大萨德伯里硫化铜镍矿床的成矿地质背景和矿床特点类似于大型层状侵入体矿床,对该矿床成因观点看法不一,大多数研究者认为是岩浆熔离型,还有不少人认为岩体属陨石冲击成因。该矿床储量巨大,镍品位高,被认为是一种特殊类型。③显生宙造山带内与基性-超基性侵入体有关的矿床,这类矿床分布很广,但成大矿的不多。

(2)红土型镍矿床(包括硅酸镍矿床在内)。这类矿床是含镍超基性岩(主要是纯橄岩、橄榄岩、辉石岩或蛇纹岩)裸露地表,在长期风化和侵蚀作用过程中高含量镍的富集的结果。气候条件对此类矿床形成很重要,最富的矿床见于亚热带气候区。世界最重要的红土型镍矿床是在新喀里多尼亚,该处蛇纹石化橄榄岩分布广泛,矿床规模大,品位高,埋藏浅,品位稳定,适于露采,已有一百多年的开采历史。

世界现有镍储量至少已可维持21世纪前半个世纪的生产,储量基础可保证整个21世纪镍矿山的生产,现有镍储量占储量基础的43%,占资源量的36%,说明资源的勘查程度不算很高,还有大量资源有待探明。近年加拿大在萨德伯里老矿区深部继续有大的发现。科特迪瓦在已知的锡皮卢矿床附近继续勘查,查明大的红土镍矿床,已查明矿石资源5.4×108t。此外,在西澳大利亚和坦桑尼亚均有新的发现,另外还有大量镍品位小于1%的低品位镍资源,以及海底锰结核和锰结壳中的镍资源,这使世界镍储量基础不断增多,提高了镍资源的保证程度。

5)钴

据美国地质调查局统计,1998年世界钴储量为430×104t,储量基础为950×104t,世界钴储量高度集中于刚果、古巴、赞比亚、澳大利亚、新喀里多尼亚和俄罗斯等国家和地区。钴主要作为开采铜和镍等有色金属的副产品回收,其产量取决于这些金属的开采量。扎伊尔和赞比亚的钴产量占世界总产量的65%~70%。陆地上钴极少单独成矿床,绝大部分伴生在其它矿床中,因此钴矿床的分类主要取决于钴所赋存的矿床类型,可将矿床划分为如下7个类型:

(1)铜钴矿床。主要分布于扎伊尔南部、赞比亚北部,属中非含铜页岩带范围,是目前世界钴的主要来源。值得注意的是,80年代初在加拿大发现这类矿床。另外在秘鲁南部也找到了一个有远景的铜钴矿床。

(2)含钴硫化铜镍矿床。这类矿床大多数都含有少量钴,主要分布于加拿大、原苏联和澳大利亚。最著名的加拿大萨德伯里含钴铜镍矿床矿石储量为3×108t,平均含钴0.07%,每年大约从中生产2000t钴。

(3)含钴红土型镍矿床。这类矿床属超基性岩体裸露地表经长期强烈的风化和侵蚀作用形成富含铁、镍、钴的红土。钴的巨大储量集中在红土风化壳矿床中。矿床品位的高低,主要取决于风化作用的程度。

(4)含钴多金属矿脉。这类矿脉世界各地都有发现,规模较大的有摩洛哥的布阿泽尔,加拿大科博尔特(安大略)和大熊湖和原苏联的霍伍阿克塞钴矿床等。此外,芬兰、印度、加拿大和澳大利亚的火山沉积岩中的金钴铀、铀镍钴钼和镍钴银铋矿化产钴,并伴随铀矿化产出。

(5)含钴黄铁矿矿床。含钴量高的含铜黄铁矿型矿床在世界上罕见,其典型实例是原苏联中乌拉尔的佩什明-克柳切夫矿床,芬兰的奥托昆普矿床和美国爱达荷州艾恩河的无名(no-name)矿床等。

(6)含钴夕卡岩铁矿床。这类矿床主要是夕卡岩磁铁矿矿床,虽然钴在这类矿床中为铁矿的副产品,每年仅提供世界钴产量的1%~2%,但在美国却是钴的重要来源。

(7)含钴铅锌矿床。具有独立钴矿物的铅锌矿床极为罕见。含有分散状钴的铅锌矿床分布很广,但钴含量一般不高。国外某些矿床的钴已被回收利用,主要是从闪锌矿精矿中顺便回收钴。

总之,目前世界钴矿生产中起主要作用的是中非的铜钴矿床以及加拿大、原苏联、澳大利亚等地的含钴硫化铜镍矿床。红土型镍矿床虽然钴储量较大,但产量少,仅为潜力很大的钴资源。其余各类矿床居次要地位。世界镍资源丰富,储量充足,现有镍储量和储量基础静态保证年限分别为141年和310年。此外,海底还有丰富的钴资源,赋存在锰结核和锰结壳内。据估算,太平洋几个海域中潜在钴资源量总计约1020×104t,表明海底蕴藏有巨大的潜在钴资源。

6)钨

据美国地质调查局统计,1998年世界钨储量为200×104t,储量基础320×104t,主要集中在中国、俄罗斯、加拿大和美国。世界勘查和开采的主要钨矿床类型有:

(1)夕卡岩型白钨矿床。根据矿床的主要成分可细分为夕卡岩型钼钨、铜钨、锡钨和钨矿床。夕卡岩型白钨矿矿床是目前世界上最重要的钨矿类型,其储量约占世界总储量的1/2,往往形成大型矿区,如中国的湖南柿竹园钨矿床。

(2)石英脉型黑钨矿床。它可划分为石英大脉型和细脉带型矿床。就其形成温度还可划分为高、中和低温热液矿床。热液型大型钨矿床主要分布在中国南方的江西、广东、湖南和广西等省区。热液型石英脉黑钨矿矿床是当前世界上生产黑钨矿的主要类型,其储量约占钨矿总储量的1/4左右,如中国江西西华山和大吉山等钨矿床。

(3)斑岩型钨矿床。它与某些斑岩铜矿类似。根据成分可将这类矿床划分为斑岩钼钨矿床和斑岩钨矿床,前者如美国的克莱梅克斯矿床,后者如加拿大的普莱曾特山矿床。斑岩钨矿床品位低(0.1%左右),储量大,约占钨矿总储量的1/4,矿石矿物中黑钨矿和白钨矿几乎各占一半,如中国江西杨储岭钨矿床。

(4)层控型钨矿床。此类矿床罕见,东阿尔卑斯山伦纳尔塔尔和费贝塔尔的层控矿床属此类型。中国江西上饶焦里白钨矿床亦属此类型(盛继福,1994)。

世界钨资源较丰富,1994年世界钨储量和储量基础静态保证年限分别为57年和86年,现有储量至少能保证21世纪前半个世纪世界钨的生产。但全球资源分布不平衡,中国占世界总储量40%左右,占国际市场供应量60%左右。因此,中国控制了世界钨的生产与销售。中国江西黑钨矿、湖南白钨矿和秦岭将成为重要钨矿基地。未来世界钨业发展前景将很大程度上取决于中国的钨的出口政策。

7)锡

据美国地质调查局资料,1998年世界锡储量和储量基础分别为770×104t和1200×104t。世界锡资源分布相对集中,太平洋沿岸地区占3/4以上,尤以东南亚地区的矿化区更为重要,锡的储量分布相对集中,中国、巴西、马来西亚、印度尼西亚、泰国、扎伊尔、玻利维亚、俄罗斯和秘鲁等国就占世界锡储量的99%以上。锡的成矿条件多样,形成多种类型矿床。目前已开采的锡矿床有:

(1)热液型矿床。按矿物成分可分为:①锡石-石英脉矿床,产于花岗岩岩基附近,矿床规模以中小型为主,也见有大型和特大型矿床,矿石品位高。这类矿床的锡储量约占原生矿床锡储量的50%左右。主要分布于东南亚和欧洲,是形成砂锡矿床最主要的物质来源。②锡石-硫化物矿床,常与偏基性花岗岩类岩体、中性和基性岩墙带有关,矿床规模多为大中型,少数为特大型。这类矿床主要分布于中国、玻利维亚和原苏联的东部沿海区。其锡储量约占原生矿锡储量的40%。80年代加拿大发现东肯普特维尔大型锡矿床,它将成为北美第一个原生锡矿矿山。

(2)伟晶岩型矿床。矿体呈脉状产于花岗岩体及其附近的断裂中。形成时代从寒武纪到第三纪,但最具经济意义的产于前寒武纪地区。这类矿床的锡储量约占原生矿床锡储量的9%左右。主要分布于非洲、巴西、澳大利亚西部等地。

(3)砂矿床。目前开采的主要为冲积砂矿和海滨砂矿。这类矿床主要分布于东南亚、中南非、西澳大利亚等地。砂矿床储量占国外锡储量的64%,产量占锡总产量的60%~70%。典型矿床有马来西亚的近打河谷砂矿。80年代在巴西亚马孙州发现皮廷加大型含稀散金属的锡矿床,主要开采冲积矿床和部分残积矿床,是一世界级大锡矿。该矿的发现使巴西锡矿储量增加了两倍,除锡之外还有丰富的铪、铌、钽和钇等资源。

世界锡资源充足,现有储量和储量基础静态保证年限分别为36年和52年,可见全球锡资源的保证程度是较高的,足以维持世界21世纪头30年的生产。人们通过大量研究发现,锡矿化仅与一定特征的花岗岩有关。所以含锡花岗岩研究是了解锡成矿作用和找矿的关键。

8)钼

据美国地质调查局统计,1998年世界储量和储量基础各为550×104t和1200×104t。钼资源高度集中在北、南美洲科迪勒拉山系和中国东秦岭和燕辽地区。储量最多的国家有美国、中国、加拿大、智利和俄罗斯等,占储量85%左右,尤其美国独占储量基础45%。世界钼矿床按地质成因可划分为以下类型:

(1)斑岩型钼矿床。这类矿床的经济意义最大,占世界钼储量和钼产量的80%以上。斑岩型钼矿床的共同特点是矿化呈细(网)脉浸染状,矿床规模大、品位低,适宜露天开采。按金属成分可分为独立的斑岩型钼矿床和铜-钼矿床两个亚类。斑岩型矿床是钼的重要来源。在西方国家中其储量和产量分别占31.2%和29.6%。世界上著名的特大型钼矿床有美国的克莱梅克斯、亨德森、石英山,中国陕西的金堆城、兰家沟,加拿大的恩达科、基特索尔特等。斑岩型铜钼矿床是钼的另一重要来源,钼作为副产品回收。

(2)斑岩-夕卡岩型钼(钨或铁)矿床。这类矿床与花岗斑岩或似斑状花岗岩有空间和成因上的联系。花岗岩类侵入体与铝硅酸盐层相接触,分别产生角岩化和夕卡岩化,成矿热液活动导致矿化叠加在花岗岩类岩体、角岩和夕卡岩之上而形成本类型钼矿床。这一类型在中国不但较广泛产出,且有重要工业意义,如河南栾川南泥湖-三道庄钼(钨)矿床和上房沟钼(铁)矿床等。

(3)夕卡岩型钼矿床。这类钼矿床在空间上和成因上与花岗岩类侵入体有关。按矿石矿物成分有夕卡岩型铜钼和钼钨两类矿床。此类矿床主要分布在原苏联和中国,如俄罗斯北高加索的特而内奥兹钨钼矿床。

(4)碳酸岩脉型钼(铅)矿床。与碳酸岩有关的钼、稀土矿化曾见于原苏联东西伯利亚和科拉半岛地区,但未构成以钼为主的矿床,只有中国陕西黄龙铺大型钼(铅)矿床是这一类型的代表。矿体由含钼(铅)石英-方解石碳酸岩脉组成。其矿石物质成分和辉钼矿富含铼,明显不同于其他类型以钼为主的矿床。

(5)石英脉型钼矿床。这类矿床与花岗岩侵入体有成因联系,属高-中温热液矿床。矿床规模不大。常与钨矿床伴生,钼往往作为钨矿山的副产品回收。

(6)沉积型钼矿床。目前已知黑色页岩中有钼、镍、钒、铀或铂族元素矿化,如在中国南方诸省的下寒武统黑色页岩普遍发育富含钼、镍或钼、铀矿化。这一类型钼矿是一种潜在的钼矿资源。

世界钼矿床的成矿时代大多集中在中生代至新生代早期,与该时代构造岩浆作用有关,中生代—新生代是最重要的钼矿成矿时代,其次是海西期。世界主要钼矿床的分布可划分出3个全球性成矿带,即环太平洋成矿带、地中海阿尔卑斯成矿带和乌拉尔-蒙古钼矿成矿带。世界钼资源丰富,现有储量和储量基础静态保证年限分别为39年和85年,可供全球21世纪前半个世纪的开采。中国是世界第2大钼资源国,集中分布在陕西、河南、吉林、辽宁和山东等省。

9)汞

据美国地质调查局统计,1998年世界汞的探明储量为12×104t,储量基础为24×104t,汞矿产出较多的有西班牙、意大利、吉尔吉斯斯坦、墨西哥等国。世界已查明的汞资源约有60×104t,地中海(沿岸)-中亚构造成矿带是世界汞矿床最集中的产地,占世界70%的储量和储量基础。其次为环太平洋构造成矿带。从地质构造上看,这两个带都是古生代和新生代的构造活动带。世界汞矿床的成矿时代较新,绝大多数是阿尔卑斯的,还有一些,如意大利的芒特阿米亚特矿床及热泉型矿床,均属第四纪。

目前世界所提出的汞矿床分类方案不一致。根据矿体形态、成矿元素组合、热液活动特点,并结合地质生产的实用性可将汞矿床划分为如下4类:①热液层状汞矿床,这类矿床最为重要,是世界汞储量和产量的首要来源。世界著名的大型和巨型矿床,如美国的新阿尔马登、新伊德里亚矿床和乌克兰的尼基托夫矿床均属于这类矿床。②热液层状汞锑矿床,矿床的规模一般不大,但在中亚地区却具有重要意义。③热液脉状汞矿床,矿床规模以中小型为主。④热泉型汞锑矿床,矿床规模不大,储量不多,仅具有一定的成因意义。汞矿床的工业类型主要有2种:①与岩浆作用关系不明的低温热液汞矿,它们多分布在大范围内无火成岩出露的地区,常形成规模很大的(往往达到大型和超大型)层状、似层状矿体;②与火山作用关系密切的浅成低温热液矿床,它们常与第三纪甚至近代火山及温泉活动有关。

10)锑

据美国地质调查局统计,1998年世界锑储量为210×104t,储量基础为320×104t,世界主要查明锑资源约510×104t,现有储量可保证世界21世纪前半个世纪的生产与需求。世界锑资源分布极不平衡,它高度集中在中国,是世界上最大的锑资源国,锑储量和储量基础分别占世界总量的37.5%和52.8%,因此,中国锑资源开发政策将对世界锑资源保证程度起举足轻重的作用。中国有上百处锑矿产地,已开发利用的有60多处,集中分布在湖南、广西和云南三省,其次为玻利维亚、原苏联、泰国和南非等国,在这些产地中,中国锑矿勘查程度最高,开发条件最好。世界已知锑矿床绝大部分集中在全球性的3个成矿带中,即环太平洋成矿带(世界77%的锑储量,经济意义最大)、地中海成矿带和亚洲大陆东西矿带中。工业锑矿床的形成主要是与各种成因(包括深成、火山及非岩浆成因)的热液活动有关。因此锑矿床的成因类型均属热液型,具经济价值的锑矿床主要为中、低温热液型,呈脉状的锑和金-锑矿床以及呈层状的锑和汞-锑矿床。

(1)热液层状锑矿床。这是最重要的工业类型,锑储量约占世界总储量的50%以上,提供了世界60%以上的锑矿山产量。这类矿床主要分布在中国,其次是中亚、地中海沿岸等地区。矿床一般远离侵入体而产在大断层附近,并受一定地层层位和岩性的控制;含矿地层主要是碳酸盐地层,少数为火山-沉积地层。矿床规模以大中型为主,按矿物组合可分为单锑型(如锡矿山、扎亚查)和锑汞型(吉日克鲁特等)。

(2)热液脉状锑矿床。这类矿床分布较广泛,规模以中小型为主,也有大型矿床。锑储量约占世界总储量的40%以上,产量约占世界总产量的1/3,因此也是锑矿床的主要类型。脉状锑矿床主要产在中、新生代的褶皱断裂带和古老地块内的活动性断裂构造中。按成分可分为锑金型、锑钨金型、锑汞型和锑多金属矿床等4个亚类。

11)铋

据美国地质调查局统计,1998年世界铋储量为11×104t,储量基础为26×104t。铋极少单独成矿,一般都同铅、锌、铜、钼、钴、金、锡、银和钨等伴生。玻利维亚有一个可单独开采的铋矿床,矿石中铋含量高达40%,中国也有独立铋矿床。铋大多数是在处理铅、铜、金、银、钴、镍及钨等矿石过程中综合提取的,主要是作为铅和铜的副产品回收。因此其产量受主金属产量、消费量的控制,而对需求的反应不敏感。世界主要产铋国是中国、秘鲁、墨西哥、日本和澳大利亚。中国生产的铋大部分是钨矿的副产品;日本生产的铋主要是铅的副产品;秘鲁从铜、铅、银矿中提取铋;澳大利亚的铋大都来自铅锌银矿和铜矿山;墨西哥的铋多来自铅和铜矿;加拿大的铋取自钼、铅锌和铜矿石;美国最重要的来源是铅锌银交代矿床;玻利维亚从铜和锡矿石中提取铋。值得注意的是,中国是一个铋资源大国,铋产量逐年增加,1985年,中国铋产量仅占世界产量的6%,1990年增长到26%,跃居为世界第一位。从此,中国铋产量约占世界的1/4左右。中国作为一个铋的生产和出口大国对世界铋市场的供需平衡起着重要作用,随着工业生产的发展,国内对铋的需求大幅度增加以及钨产量大幅度减少,作为其副产品的铋大幅度减少,中国铋的出口量将大幅度减少,这将使国际铋市场供过于求状况得到缓解。

二、金红石(Rutile)

一、概述

地壳中含钛1%以上的矿物约有80多种,但具有工业利用价值的主要是金红石和钛矿。

金红石成分为TiO2,含Ti为60%、O为40%,常含铁、铌、钽等。晶体呈粒状或针状,集合体为粒状或致密块状。呈褐红色,含铁高时呈黑褐色,硬度为6,密度为4.2~4.3g/cm3。富铁的黑色变种称铁金红石;含铌、钽的变种(常含铁)称铌铁金红石或钽铁金红石。

金红石矿床可分为砂矿床和变质矿床。砂矿床依成因又分为:海滨砂矿、冲积砂矿、残坡积砂矿等类型。具有工业价值的是海滨砂矿,矿床分布范围大,产状较规则。海滨砂矿的主要含钛矿物是金红石和钛矿,伴生有锆英石、独居石等。目前世界上90%的金红石产量和30%的钛铁矿产量均来自海滨砂矿。

变质矿床是含钛的粘土岩、侵入岩和喷出岩在发生变质时,由于钛元素富集结晶作用形成金红石和钛铁矿。

世界钛的资源85%~90%为钛铁矿(包括钛渣),10%~15%为金红石。世界上金红石储量分布相对较集中,巴西钛矿石储量(以锐钛矿为主)居世界首位,占世界总储量的64.8%,意大利占10.9%,澳大利亚占9.1%,南非占3.9%,原苏联占3.9%。

澳大利亚是世界上金红石的主要生产国,金红石资源主要分布在东部海滨中部的海岸滩砂矿床中,金红石含量为18~20kg/m3、钛铁矿为15~16kg/m3。

美国的弗吉尼亚州的罗宾宗科普变质型矿床富含金红石和钛铁矿。塞拉利昂舍尔勃里超大型海滨砂矿延长56km,金红石储量为300万t,TiO2平均含量1.2%。

随着选矿技术的发展,一些含TiO2品位低的矿床以及伴生的金红石都可得到回收利用。如意大利榴辉岩中的金红石矿床,美国科罗拉多州斑岩铜矿床伴生的金红石,我国南墅石墨矿金红石综合回收等。

我国钛资源十分丰富,总储量约为5.5亿t。我国钛资源总储量的95.8%是攀西地区钒钛磁铁矿,钛铁矿和金红石仅占4.2%。金红石储量约300万t,居世界第八位,主要产地为山西代县、湖北枣阳、河南西峡和方城等地。截至1999年底河南省金红石储量见表3-13-1。

表3-13-1河南金红石矿资源状况表(万tTiO2/亿t矿石)

金红石、钛铁矿的一般工业要求见表3-13-2。

表3-13-2钛矿床一般工业要求

二、金红石的主要用途及质量标准

1.金红石的主要用途

金红石和钛铁矿是冶炼金属钛、制造钛白粉以及电焊条焊药等重要原料。金红石和钛铁矿的主要用途见表3-13-3。

表3-13-3金红石和钛铁矿的主要用途

2.产品质量标准

由原生矿和砂矿经选矿富集获得的天然金红石精矿,供制造电焊条和制取金属钛及其化合物用的质量标准,以及砂矿钛铁矿精矿质量标准见表3-13-4。

表3-13-4中国钛精矿国家标准

注:①TiO2>57%,CaO+MgO<0.6%,P<0.045%作为一级品;②TiO2>52%,Fe2O3<10%,P<0.025%作为一级品。

三、金红石矿石的选矿

金红石主要赋存在钛锆砂矿中,以海滨砂矿为主,其次为内陆砂矿。钛锆砂矿是原生矿经风化作用形成的,具有易采易选、生产成本低、产品质量好及伴生矿物种类多,综合回收价值大等优点。钛锆砂矿是目前世界上金红石、钛铁矿、锆英石及独居石等产品的主要来源。钛锆砂矿中常伴生的矿物有:磁铁矿、赤铁矿、石英、云母、角闪石、辉石、石榴子石、铬铁矿、磷灰石等。

由金红石、钛铁矿、锆英石等组成的砂矿选矿有粗选和精选两个阶段。

粗选的目的是为精选厂提供粗精矿。粗选厂入选的矿石首先要除渣、筛分、分级、脱泥及浓缩等,然后进入粗选流程选别。粗选厂一般与采矿作业纳为一体,组成采选厂。为适应砂矿床特征,一般粗选厂均建成移动式的。钛锆砂矿粗选一般选用处理量大、回收率高,又便于移动式选厂应用的设备,多数用圆锥选矿机和螺旋选矿机,少量用摇床。粗选抛掉了密度低的脉石矿物,获得重矿物含量达90%左右的重矿物混合精矿。

精选的目的是将粗精矿中有回收价值的矿物进行有效的分离及提纯,达到各自的精矿质量要求,使之成为商品精矿。精选作业分为湿式精选和干式精选。

湿式精选作业包括有摇床或螺旋选矿机重选;湿式磁选预先选出部分易选钛铁矿;在粗精矿中加入氢氧化钠、盐酸、稀氢氟酸、焦亚硫酸氢钠等药剂进行高浓度搅拌,达到清除矿物污染,提高精矿效果的目的;浮选作业用于造锆英石、独居石的精选。

干式精选作业适用于矿物组成简单的粗精矿。干式精选作业包括磁选、电选等。电选用于金红石与锆英石的分离、难选钛铁矿及锆英石、独居石等矿物的精选。干式磁选通常是首先采用弱磁选选出强磁性矿物磁铁矿,然后采用中磁选选出大部分磁性较强又比较易选的钛铁矿,强磁选用于部分磁性较弱的钛铁矿及独居石与非磁性矿物锆英石、白钛矿等的分离。

下面例举几个金红石选矿厂实例。

例1纳勒库帕选矿厂(澳大利亚)

纳勒库帕(Narecoopa)选矿厂位于澳大利亚金岛的一个海滨砂矿。矿石中重矿物约占50%,有用矿物主要有锆英石和金红石,其次是白钛矿、钛铁矿、磁铁矿、石榴子石和锡石。选矿厂分粗选厂和精选厂两部分。

采出的原矿预先筛分(4mm),筛上产物丢弃,筛下产物给至32台福特(Ford)型螺旋选矿机粗选,粗选中矿再经12台螺旋选矿机再选。两次螺旋选矿机精矿用砂泵扬至3台吉尔(Gill)型磁选机磁选。磁性产品为钛铁精矿,非磁性产物经过Linatex喷射冲击箱擦洗,再送至8台摇床选别。摇床精矿为锡精矿,次精矿为含锆英石、金红石的粗精矿。摇床中矿返至本作业,尾矿返至中矿再选的螺旋选矿机再选。粗选流程见图3-13-1。

图3-13-1纳勒库帕金红石公司湿选厂流程

粗精矿采用高压电选、强磁选及风力摇床干选联合流程精选,获得锆英石和金红石精矿。精选流程见图3-13-2。

图3-13-2纳勒库帕金红石公司干选厂流程

例2金红石公司采选厂(塞拉利昂)

被开采的矿山位于塞拉利昂首都弗里顿东南的莫格维摩(Mogbweno)海滨砂矿床。整个矿层含TiO2大于2%,伴生的钛铁矿和锆英石含量低未被回收利用。采出的矿石经二次洗矿预处理,擦洗机排出的细粒部分经高频振动筛筛分,筛上+1mm物料作为尾矿排除,筛下产物送至水上浮动湿选厂湿选,第二段湿选在岸上选矿厂(摇床)进行。摇床精矿过滤,干燥后干选(精选作业)。干选厂处理矿石18.7t/h,金红石精矿产量13.2t/h,精矿品位TiO2为96%,ZrO2和Fe2O3的含量小于1%。

塞拉利昂年产105t金红石精矿,选矿厂生产流程见图3-13-3。

图3-13-3塞拉利昂金红石公司选矿厂精选流程

例3枣阳金红石矿选矿厂

湖北枣阳金红石矿是我国目前最大的金红石原生矿床。矿石产于富含金红石变质基性岩的原生矿床。矿石中与金红石伴生的有少量钛铁矿、磁铁矿、榍石、白钛矿、黄铁矿、磷灰石等。脉石矿物主要为石榴子石、角闪石、绿泥石、云母等。金红石多为粗细粒级不均匀嵌布,-15μm占24%,与其他矿物紧密嵌布,给选别带来困难。选厂的工艺流程为重—磁—浮联合流程,见图3-13-4。

图3-13-4枣阳金红石原生矿选矿流程

例4北海选矿厂

北海选矿厂是我国最大的海滨砂矿精选厂,原设计生产能力为日产钛精矿60t。该选厂除产钛铁矿精矿外,还有锆英石精矿、独居石精矿、金红石精矿等。北海选矿厂的粗精矿全部是收购的。收购的粗精矿分两类,一类为海滨砂矿产品(咸水矿),另一类为内陆砂矿产品(淡水矿)。本地区土法生产粗精矿采用三角槽洗选,粗精矿品位TiO2>48%。精选工艺流程见图3-13-5。

图3-13-5北海选矿厂生产流程

四、金红石的深加工产品——钛白粉

钛白粉是一种优质的颜料,它的反射率高,覆盖力强,广泛用于油漆、涂料、造纸、塑料和橡胶工业。目前白色颜料仍以钛白粉为主。钛白粉是用金红石、锐钛矿经硫酸法或氯化法生产的,分为金红石型和锐钛矿型钛白粉。

金红石型钛白粉为微淡色色泽,密度为3.9~4.2g/cm3,折射率为2.71,吸油率为16~18g/100g,平均粒径为0.2~0.3μm。

锐钛型钛白粉颜料为冷蓝白色,密度3.7~4.1g/cm3,折射率2.55,吸油率18~30g/100g,平均粒径0.18~0.3mm。

金红石型钛白粉颜料性能优于锐钛型钛白粉颜料。钛白粉的主要用途见表3-13-5。

表3-13-5钛白粉的主要用途

钛白粉的生产有硫酸法和氯化法两种。硫酸法生产钛白粉是1923年和1925年分别在法国和美国投入工业化生产的。1949年美国杜邦公司开始研究氯化法生产钛白粉工艺,并于1956年工业化。1951年加拿大魁北克铁钛公司采用高钛渣作硫酸法制钛白粉原料取得成功。硫酸法和氯化法生产钛白粉的工艺流程见图3-13-6和图3-13-7。

图3-13-6硫酸法生产钛白粉的原则工艺流程

图3-13-7氯化法生产钛白粉的原则工艺流程

我国钛白粉工业开发较晚,目前全国约有51家生产钛白粉的厂家,均是钛铁矿或高钛渣为原料用硫酸法生产钛白粉,对高钛渣原料要求见表3-13-6。产品以锐钛型钛白粉为主,属低档钛白粉。由于金红石酸溶性差不适于用硫酸法生产钛白粉,适用于氯化法工艺。

表3-13-6高钛渣化学成分规定(ZBH31001-87)

注:三级品适用于攀枝花地区钛矿生产的高钛渣。

氯化法工艺是高温冶金过程,在900~1000℃温度下,用固定床或沸腾床的氯化设备,用氯气氯化金红石或人造金红石,制得含杂质的粗TiCl4,再用蒸馏法或化学处理剂精处理,制得纯净的TiCl4。然后是气相氧化制取钛白粉,这是氯化法工艺的主要环节和关键所在,是奠定产品质量的基础。在1200℃以上的温度下,四氯化钛在氧化炉中与氧气进行气相反应,制得钛白粉。反应中先生成锐钛型钛白粉,再在高温下转化成金红石型钛白粉。加入适量的晶型转化剂三氯化铝,可加速其锐钛型转化成金红石型。转化后的金红石型钛白粉,经粉碎、分级、表面处理、洗涤、干燥即得到高档的金红石型钛白粉。

氯化法制取钛白粉我国目前仍处于工业化试验阶段,在锦州已建成了我国第一条氯化法钛白粉生产线。在制取四氯化钛方面我国已积累了多年的实际生产经验,不论是溶盐氯化炉,还是沸腾氯化炉技术都已过关。存在的问题主要有:氯气在高温下是腐蚀性很强的气体,反应器的材质问题难以解决;在氧化过程中,生成的TiO2颗粒附着在反应器壁上,使TiO2颜料性能变差,且扰乱反应器内气流使反应不均匀,严重时会堵塞反应器,使生成被迫停止,此难题至今仍未得到彻底解决;操作条件很难控制和选择等。尽管氯化法技术难度大,生产工艺复杂,但产品质量好、生产效益高、三废排放量很少,产品更具有竞争力。

河南省生产钛白粉厂家有长葛化工厂、偃师钛白粉厂、焦作化工总厂等,但生产规模小,工艺落后,仅能生产少量低档钛白粉。

目前我国钛白粉需求为19万t/a,而国内生产能力为13.35万t/a,且主要是锐钛型钛白粉。国内需求的金红石型钛白粉主要依赖进口,售价为19000~20000元/t。

五、河南省金红石矿的开发利用

河南省金红石储量较多,但开发利用水平较低,仅西峡八庙金红石矿区水峡矿段被开发利用。其选矿工艺为磁选—重选—酸洗的流程,获得金红石精矿TiO2为95.05%,杂质S为0.039%,P为0.028%,满足天然金红石二级品要求。此选厂规模为日处理50t,按生产300天计,年产精矿仅200t。目前我国金红石需求量1万t/a,全国金红石产量为4000t/a,因此金红石的市场需求量较大。金红石精矿目前售价为5000元/t左右。

对方城县五间房金红石矿,北京有色金属研究总院、河南省地矿厅中心实验室、中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所等科研单位都进行过选矿试验。五间房金红石为风化壳型砂矿,分南、北两个矿体。南部复杂,金红石嵌布粒度细;北矿体矿石类型简单,金红石嵌布粒度较粗。

北京有色金属研究总院采用的选矿流程为:重选—浮选—磁选—重选—酸洗。获得的精矿指标为:TiO2为92.19%(金红石TiO2为90.21%);S为0.048%,P2O5为0.01%;回收率为40.59%。杂质含量高,S含量达到天然金红石精矿四级品标准;回收率低。

河南省地矿厅中心实验室进行了多方案选矿流程试验,包括有:直接浮选—酸浸—强磁选;脱钙—浮选—酸浸—强磁选;重选—浮选—精矿分别酸浸—强磁选。其中最后一个选矿流程获得选矿指标较好,精矿产率为1.88%;精矿金红石TiO2为89.06%;金红石TiO2回收率为74.30%。未进行杂质含量分析。

地科院郑州矿产综合利用研究所采用的流程为:擦洗—重选—浮选—磁选—酸洗。

小型试验的指标为:产率为1.5%;全钛品位为92.17%;金红石品位为90.80%;金红石回收率为62.13%;杂质含量,S为0.012%,P为0.03%,Fe2O3为0.65%。产品质量达到国家标准(YB839-87)二级品要求。同时综合回收铁精矿,产率为4.85%、全铁品位为59.66%。

主要参考文献

[1]《非金属矿工业手册》编辑委员会,非金属矿工业手册(上、下册),冶金工业出版社,1992.12。

[2]《矿产资源综合利用手册》编辑委员会,矿产资源综合利用手册,科学出版社。2000.2。

三、非金属矿产

1)金刚石

世界金刚石产量50%以上来自澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯和南非5个国家。据美国地质调查局估计,1998年世界总储量9.8亿克拉(1克拉=0.2g),储量基础19.0亿克拉,宝石级储量基础估计有3亿克拉。大型和特大型金刚石矿山有澳大利亚的阿盖尔;博茨瓦纳的奥拉帕、朱瓦能、莱特拉卡内;俄罗斯的“和平”、“成功”;南非的芬什、普雷米尔、韦内齐亚,上述9个矿山金刚石产量占世界产量的70%左右。目前,世界天然金刚石产量75%来自于原生矿床(金伯利岩或钾镁煌斑岩型),25%来自于冲积矿床,世界上除澳大利亚和印度有具工业意义的钾镁煌斑岩型金刚石矿床外,其余原生矿均为金伯利岩型。

中国金刚石储量在世界总储量中所占比例很小,仅有1.02%,属急缺矿种。几十年来,自给率很低。近年来,年产金刚石只有6万~7万克拉,而需求却达70多万克拉,不足部分靠进口解决。到本世纪末,中国约需金刚石150万~200万克拉,按已有储量只能规划生产40万~50万克拉,需新增储量5000万克拉,因此勘查金刚石的任务是十分繁重和艰巨的。

1880年在南非发现的第一个原生矿床亚赫斯丰坦岩筒和1979年在澳大利亚西部阿盖尔发现的钾镁煌斑岩型矿床是世界金刚石找矿及开发史上两个最重要的里程碑。80年代以来主要有下述重大发现:俄罗斯的阿尔汉格尔斯克(Arkhangelsk)矿和萨彦岭(SayanyMountains)矿;澳大利亚的新南威尔士州科普顿(Copeton)矿和西澳大利亚州阿列什(Aries)矿;南非德兰士瓦省维尼舍(Venetia)矿;美国科罗拉多州斯隆(Sloan)矿;叙利亚霍姆斯省卡迈哈矿;加拿大西北地区耶洛奈夫波因特湖(Point Lake)矿;委内瑞拉拉萨尔瓦金(La Salvacion)金刚石矿;博茨瓦纳察邦(Tshabong)含金刚石金伯利岩田;中国湖南宁乡发现含金刚石的橄榄钾镁煌斑岩,共发现14个岩体,选样中已发现59颗金刚石,此外,还有辽宁大连-盖县、辽宁瓦房店岚崮山地区、山东平邑、江苏新沂-泗洪、安徽泗县、山西应县、湖北鄂西、贵州遵义等地区新发现一批金刚石及其指示矿物异常。但总的看,未有重大突破(张中伟,1994)。

随着同位素地质学、矿物包裹体学的迅速发展及金刚石普查勘探取得的成就,人们对金刚石及其矿床形成的认识进一步加深,对其成矿理论研究取得了显著的进展。传统认为金刚石是金伯利岩中的斑晶,最初是在地球深处从金伯利岩岩浆(熔融体)中晶出的,即金刚石是与金伯利岩同源同时期形成的。80年代初以来,由于同位素年龄测定技术的发展,其测定表明:金刚石年龄通常比金伯利岩老得多,为金刚石捕虏晶成因说提供了重要证据。捕虏晶说认为,金刚石是在地球深处在金伯利岩侵位之前就已形成,金伯利岩岩浆在从地球深处沿断裂或裂隙上升至地表的过程中捕虏了含金刚石的岩块,并一起在地壳浅处定位。但是,金刚石与金伯利岩没有成因上的联系。金刚石中同生包体的绝大多数可划归两大成因组合,即超镁铁(橄榄岩)组合和榴辉岩组合,亦称之为P型(橄榄石、顽火辉石、透辉石、含铬镁铝榴石、铬尖晶石等)和E型(绿辉石、镁铝榴石-铁铝榴石、透长石、蓝晶石、柯石英等)共生组合,含有该类型包体的金刚石分别称为P可E型金刚石。就世界范围而言,P型较E型分布更普遍,大致为3:1,这正好反映了上地幔的两种主要组成岩石类型-橄榄岩与榴辉岩及其数量关系。从未发现两种组合的包体同时共存于一个主晶中,这充分说明,金刚石形成的地质环境不是金伯利岩钾镁煌斑岩等幔源火山岩,而是陆下上地幔岩石圈,因此,金刚石不是主岩中的斑晶,而是地幔捕虏晶。中国辽宁、山东金伯利岩中金刚石包体矿物的研究也支持了上述结论,另外,金刚石P型包体矿物富含Mg、Cr、贫Ca、Ti的地球化学特点,反映了金刚石形成源区亏损玄武岩。说明含金刚石主岩的源区是地球化学上极度亏损的岩石圈底部相对冷的稳定环境,有利于金刚石的长期保存(张安棣,1994)。

金刚石成因新说具有重要意义,既然金刚石与主岩之间并无直接的成因关系,那么,对原生矿勘查优选靶区,首先不应是控岩构造,合理的做法应该是直接瞄准有可能产出金刚石的古老、稳定的克拉通,再看是不是具有地球化学亏损的前提,即:有无玄武岩广泛喷溢,这是金刚石产出的前提。金伯利岩和钾镁煌斑岩是地幔交代作用发育的产物,没有适当的构造活化(其表现有的称构造活化带或深断裂,有的则称热点、地幔柱),金伯利岩、钾镁煌斑岩岩浆无法携带金刚石到达地表,所以,断裂构造仍是重要的,但不再是第一位的。

近年来,世界金刚石勘查的经验表明:①古老克拉通仍是寻找金刚石的最佳地区。地台越老越稳定且越靠近地台中心越有希望找到金刚石,如加拿大西北地区、澳大利亚阿里什地区等发现的含金刚石金伯利岩均位于古老且稳定的地台内部。②在古老克拉通边缘活动带寻找金刚石值得重视。如80年代以来在南非、澳大利亚均发现了不仅是钾镁煌斑岩型,还有金伯利岩型金刚石矿床。③已知含金刚石的地区是金刚石勘查工作的重点。例如,俄罗斯阿尔汉格尔斯克金刚石矿床,以及澳大利亚和南部非洲许多含金刚石的金伯利岩和钾镁煌斑岩等。④含金刚石的岩石类型不断扩大。近年来在其他岩石中不断发现金刚石。例如,原苏联在变质成因和陨石冲击成因的岩石中发现金刚石,在叙利亚西北部发现金刚石产于非金伯利岩和非钾镁煌斑岩火山爆发岩筒中,在世界各地多处橄榄岩等幔源岩石中发现有金刚石。因此,在勘查中除应注意金伯利岩型是最主要的找矿岩石类型外,还应重视这些非传统的含金刚石岩石类型。⑤重砂矿物指示法得到进一步发展。经典的重砂法仍然是优选靶区的主要方法,但重砂法所依托的理论基础及技术内容发生了变化。原来,重砂指示矿物强调的是含铬镁铝榴石、铬透辉石和镁钛铁矿。近年来,强调铬尖晶石、G10(高铬低钙)石榴子石作为指示矿物的重要性。但对南非大陆以外地区不一定都能适用。近年来,澳大利亚格里芬等人提出了用质子探针分析石榴子石和铬铁矿等矿物痕量元素来评价勘查靶区的新方法较为先进。他们还认为铬铁矿的锌含量也与形成温度有关,它也能帮助区分不同条件下形成的铬铁矿。另外,铬铁矿的锆和铌含量可用来帮助区别来自金伯利岩、钾镁煌斑岩和其他一些岩石(如绿岩带的、蛇绿岩套的等)的铬铁矿。镁钛铁矿的痕量元素也能用来帮助区分是否金伯利岩来源,而且不同金伯利岩岩体中的镁钛铁矿常有其不同痕量元素“指纹”。上述指示矿物中的痕量元素方法能较好地帮助寻找金刚石矿床。⑥遥感、物探、化探、重砂矿物指示综合方法是金刚石勘查最优化方法。这些方法在金刚石勘查中都能发挥各自的作用,其中任何一种方法都能圈出有远景的岩体。但用两、三种方法结合起来使用则效果更好、效率更高。例如,加拿大西北地区含金刚石金伯利岩的发现是航磁、电磁、地质测量与重砂矿物指示法综合运用的结果。

2)硫

据美国地质调查局统计,1998年世界硫储量14×108t,储量基础35×108t,资源总量约有50×108t。世界各国生产的硫分别来自自然硫矿床(矿山硫)、天然气(回收硫)、高硫石油(回收硫)、黄铁矿和有色金属硫化物。矿山硫和回收硫也称元素硫,后二者分别称为黄铁矿硫和有色金属硫化物硫。

自然硫是呈固体状态的元素硫,根据其形成环境分为沉积环境中自然硫矿床和火山环境中自然硫矿床,前者经济意义大,目前,世界上开采的自然硫矿床几乎全部来自这一类型。近年来,对这类矿床形成机理的研究有一定进展。沉积环境中自然硫矿床主要形成于低温成岩环境和高温成岩环境中。

高温成岩环境主要为深部酸性天然气储层中的元素硫以气液相为主,呈固相的很少。当天然气被开采或运移到较浅部环境中由于温度、压力的改变,气液相元素硫发生沉淀,形成自然硫堆积。

低温成岩环境中自然硫矿床形成温度为0℃至60~80℃,形成深度小于2000~2500m,pH值一般为4~9,自然硫(S0)均是通过非生物的(化学的)或生物的(微生物的)作用从溶解的硫酸盐(

)中转化而来的。但是,硫酸盐不是直接转化为自然硫,而是先还原成硫化氢(H2S),然后再氧化成自然硫。因此,硫化氢的形成是产生自然硫的先决条件。

低温成岩环境中硫化氢的形成是由细菌作用和生热作用引起的,前者是主要的。硫酸盐还原细菌在有机混合物参与下将硫酸盐还原为硫化氢。H.G.麦切尔归纳出6种在低温环境中硫化氢转化为自然硫的形成作用:①分子氧引起的硫化氢无机氧化作用;②高价铁化合物引起的硫化氢无机氧化作用;③复硫化合物的歧化;④无色硫细菌的微生物代谢;⑤有色硫细菌的微生物代谢;⑥某些硫杆菌的微生物代谢。其中,由第1种作用形成的无机后生自然硫矿床规模最大,最具有经济意义。主要产于盐丘冠岩、礁岩和其他层状蒸发岩。自然硫呈较粗晶胶结物,常与烃类伴生,并与活动地下水系统密切相关。

在自然硫矿床勘查方面,由于自然硫矿床的形成与烃类密切相关的理论得到进一步证实,国外对油硫兼探继续给于重视,并取得成效。例如,美国墨西哥湾北部有大量蒸发盐建造,盐丘构造发育,有良好的油气显示。同时在该区发现特大型自然硫矿床。

3)磷

据美国地质调查局统计,1998年世界磷矿储量120×108t,储量基础350×108t,世界磷资源丰富,分布广泛,但很不均匀。世界上60多个国家和地区查明有磷矿资源,但90%集中在摩洛哥、美国、原苏联(主要是俄罗斯和哈萨克斯坦)、中国、沙特阿拉伯。中国及其周边国家毗邻地区是世界第三大磷矿资源集中区。

70年代后期以来实施了国际地质对比计划(IGCP)第156项“磷块岩”,该项计划在①国际磷酸盐资源数据库;②元古宙和寒武纪磷块岩;③白垩纪-始新世磷块岩;④年轻成磷体系等方面进行了重点研究。在1991~1995年后续了IGCP第325项“古地理与磷块岩和有关自生矿物的相关关系”研究,该项目的目的是查明磷酸盐成因及其有关成矿区的古地理特征,查明有利于磷酸盐矿床形成的条件,并解释白垩、燧石、石油、海绿石和磷酸盐源岩层位上的相互关系。

世界磷矿床按其成因可分为:①海相沉积磷块岩矿床;②岩浆成因磷灰石矿床;③变质成因磷灰石矿床;④与鸟粪堆积有成因联系的鸟粪磷块岩矿床(主要产在一些大洋岛屿上),它们可统称为磷酸盐岩(Phosphate rock)矿床。其中,不论从地质意义上,还是从经济意义上讲,海相沉积磷块岩矿床都最为重要。据估计世界磷酸盐岩90%以上的资源量和约80%的产量来自这一类型,岩浆型磷灰石矿床次之,其它类型仅占资源量和产量的1%。

中国磷矿资源总量丰富,以海相沉积磷块岩矿床类型最为重要。约占已探明储量的85%,岩浆岩型(包括变质岩型)磷矿床占14.6%,其它类型仅占0.4%左右。磷矿资源分布极不平衡。云南、贵州、湖南、湖北、四川等南方5省可利用磷矿储量占全国的74.7%。北方地区只占21.9%,矿床规模小,磷肥严重短缺。故必须重视中国北方磷矿地质找矿。加强北方与南方以及邻国的含磷区地质对比,选择成磷条件较好的已知含磷区作为磷块岩的重点研究和勘查靶区,如河南(辛集)、安徽(凤台)、山西(中条山)地区、西北中天山(科古尔琴)、塔里木地块北侧(柯坪)等地区。同时,应以上升洋流成岩理论为基础的现代磷块岩成矿理论为指导,以岩相古地理分析为基础的方法在北方寻找磷块岩。此外,要重视在已知碱性岩区带寻找规模大、品位富的岩浆成因磷灰石矿床。还应该重视对已有磷矿地质资料的二次开发。

4)钾盐

据美国地质调查局统计,1998年世界钾盐储量84×108t(K2O,下同)储量基础170×108t,资源总量约2500×108t,世界钾盐的保证程度是非常高的,是大宗矿产中储量保证年限最高的一种矿产。世界钾盐资源分布极不平衡,具有工业意义的钾盐矿床仅分布在十几个国家中,其中,加拿大、俄罗斯、白俄罗斯、德国的钾盐储量和储量基础分别占世界的93%和81%,东南亚钾盐资源比较丰富,但主要是光卤石,其资源量估计为100×108t。

通过对大型含钾盐盆地及钾盐矿床形成的地质标志(包括大地构造和古地理背景、成钾时代、含钾盐沉积剖面、岩盐分布、钾盐矿石成分、沉积环境等)进行系统分析、对比和归纳,总结其形成特点和规律如下:①含钾盆地在大地构造上具有明显的一致性。它们通常位于地壳上长期坳陷的地台活动带-台向斜、各种坳陷、凹陷等。但是,各个地质时期具体的构造位置是多种多样的。②在成矿时代上,已知钾盐矿床形成于自寒武纪以来(除奥陶纪外)的所有地质年代中,但有一半以上矿床形成于中晚泥盆世、二叠纪和第三纪。③含钾建造根据其与顶底板非盐类围岩的位置关系分成不同类型。④矿床类型主要有氯化物型和氯化物-硫酸盐型,极少数矿床为单一硫酸盐型。85%以上的钾盐矿床储量属于氯化物型。⑤大多数钾盐矿床,特别是大型-特大型钾盐矿床下伏岩盐(主要为石盐)分布范围广、沉积厚度大、韵律层数少。其分布范围和厚度与岩盐成正比。⑥80%含钾盆地含有油气层。⑦氯化物型钾盐矿体通常为层状,硫酸盐型钾盐矿体有层状和透镜状。⑧钾盐层通常产在含钾建造剖面的中上部。⑨在大多数含钾盆地中,钾盐层通常只占盐层面积的5%~10%。⑩含钾建造中分布最广泛的含钾岩石依次为光卤石岩、钾石盐-光卤石岩和含光卤石的钾石盐岩。(11)许多含钾建造中含有岩浆侵入岩、喷出岩及其分解产物。(12)许多含钾盆地中发育同沉积构造,含钾建造与盐下层同沉积构造运动密切。?绝大多数钾盐矿床形成于海相环境。

综观钾盐矿床勘查发现史,吴智慧注意到其发现大致有以下几种途径和方法:①在寻找和开采其他矿产或地质施工时“偶尔”发现,如世界上最早的德国施塔斯富特钾盐矿床是在开采石盐时发现的,中国云南勐野井钾盐矿床是在采坑的老硐中发现的。②在勘查石油天然气时发现的,据统计,一半以上的含钾盆地和钾盐矿床是这样发现的,也是发现含钾盆地和钾盐矿床的主要途径。这里有偶尔发现的,有的是有目的分析石油钻井岩屑和钻孔冲洗液样而分析的。③根据水化学研究发现,分析地下水或卤水中钾溴含量及溴氯系数变化是一种应用广泛且比较成熟的找钾方法。④通过科学预测以及有目的的研究和勘查而发现的,如俄罗斯涅帕钾盐矿床。从以上可见,钾盐矿床的发现与油气勘探密切相关。这不仅仅因为钾盐矿床经常与油气共生,而更重要的是油气勘探能提供对钾盐勘查非常丰富的有用资料。

世界钾盐资源虽丰富,但中国钾盐资源却不足,农田施用肥中氮、磷、钾比例长期失调。已探明的钾盐资源不多,主要分布在青海柴达木盆地(现代盐湖型)和云南兰坪-思茅盆地(古代固体钾盐)。根据中国实际情况对钾盐找矿应注意:①钾盐找矿是我国的一项长期战略任务,在近期内可继续对柴达木、罗布泊等地的富钾卤水开展地质找矿和综合开发的调查研究;对古代钾盐可结合国土大调查和在区域地质构造、岩相古地理研究等方面的进展,不断提高对我国钾盐成矿远景预测的认识。②油盐兼探是钾盐勘查的重要途径,钾盐不仅与油气密切共生,而且在勘查上前者对后者有很大的依赖性,油气勘查过程中所获得的各种地质资料对发现和圈定钾盐矿床具有不可估量的作用。塔里木和陕甘宁盆地等可作为重点油盐兼探区。③在我国近邻或其他钾盐矿产资源丰富的国家,通过调查评估,择优投资开发,为国内提供稳定供应的钾资源。④总结和整理世界及中国的钾盐地质资料和找钾的经验,积极发展钾盐成矿理论和找矿方法,开拓符合中国地质特点的钾盐地质工作。

5)硼

据美国地质调查局统计,1998年世界硼矿石储量1.7×108t,储量基础4.7×108t。世界硼矿资源分布很不均匀,绝大部分分布在美国、土耳其、俄罗斯和哈萨克斯坦。世界硼矿床的类型按其工业意义可依次分为:①火山-沉积型;②盐湖沉积型;③变质再造型;④夕卡岩型;⑤海相卤素型;⑥天然水溶液型;⑦火山喷发型(郑绵平1987,姜春潮1994),其中较为重要的有:

(1)火山-沉积型矿床。此类矿床大多数产于大陆主动边缘及碰撞带火山带中,是世界硼资源的最重要类型,占世界硼矿总储量的大部分,土耳其和美国所开采的硼矿床均为此类型。其特点是规模大、品位高、成矿时代较晚。所有已知火山-沉积型硼酸盐矿床都位于太平洋和阿尔卑斯-喜马拉雅构造-火山带范围内,火山沉积硼矿床按含硼岩系又可分为火山岩-粘土型(如美国克拉默硼矿床)和碳酸盐岩-粘土型(如土耳其的基尔卡、埃梅特和比加迪矿床)两个类型。

(2)盐湖沉积型矿床。通常见于新生代干旱-半干旱内陆区。深部水和火山喷气可能是大陆湖盆硼的主要来源和生盐盆地卤水富硼的来源,而地表水和地下水可能是硼的次要来源。有不少矿床在干盐湖内有含硼和含锂的卤水与固态硼酸盐同时存在,说明存在过渡型矿床,如智利的阿塔卡马干盐湖。盐类型硼矿床产于阿根廷、美国、中国、印度、伊朗和秘鲁等国。

(3)变质再造型矿床。主要产于元古宇沉积变质区。由于热变质和区域变质使原来沉积的硼矿床发生变质,而形成新的硼矿聚集体。中国辽宁和吉林后仙峪等地硼镁石-遂安石矿床和辽宁翁泉沟硼镁石-硼镁铁矿床均属该类型代表性矿床,其规模较大。矿石B2O3品位,前者10%~15%;后者5%~10%。

(4)夕卡岩型矿床。硼的工业富集在钙夕卡岩和镁夕卡岩中,如原苏联滨海地区的达尔涅戈尔斯克矿床即属钙夕卡岩型。镁夕卡岩型硼矿床多属大、中型。原苏联、罗马尼亚、中国、朝鲜、美国、意大利、法国均产有镁夕卡岩型硼矿床。

从新构造概念出发,世界绝大多数火山-沉积型和钙夕卡岩型硼矿床分布于两大全球性构造褶皱带,即环太平洋褶皱带和阿尔卑斯-喜马拉雅褶皱带,这是大陆主动边缘,而镁夕卡岩型硼矿床则产于克拉通地区,有的亦见于其他显生宙褶皱区。盐类型硼矿床赋存于大型的大陆坳陷。

6)萤石

1998年世界萤石储量和储量基础分别为2.2×108t和3.7×108t,查明的萤石资源约为4×108t,磷块岩中可回收萤石资源量约为3.3×108t。世界上有30多个国家生产萤石,中国是最大生产国,约160×104t,占世界总产量的30%~35%,此外较重要的有原苏联、蒙古、墨西哥、南非等国占35%~40%。

萤石矿床遍布世界各洲,主要集中在欧洲和亚洲,其次为非洲和北美洲。萤石形成的地质环境很广,从岩浆作用到外生作用的各种地质条件下均可形成。已发现的萤石工业矿床产于碳酸盐岩、伟晶岩、溶液沉积、夕卡岩及其他产物之中,而以热液矿床最为重要。杨越从经济角度划分出7种重要的萤石矿床类型:①火山岩、变质岩和沉积岩裂缝中的脉状萤石矿床。以这种形式赋存的萤石在世界上到处可见。如西班牙北部的奥索尔矿床,意大利北部的托尔戈拉矿床,英国和美国均有著名的萤石大矿脉矿床。②碳酸盐岩中的层状、似层状及席状交代矿床。在美国伊利诺斯州南部罗克地区,墨西哥科阿韦拉州的北部地区和南非德兰士瓦奥托斯胡普地区等均有此类层状交代萤石矿床。③碳酸盐岩与酸性火山岩的接触交代萤石矿床。这种矿床在世界上很常见,如墨西哥的圣路易斯波托西州和阿瓜恰勒、里奥贝而德地区以开采这种交代萤石矿床而闻名。④剪切带和角砾带中的网状和充填萤石矿床。南非德兰士瓦省的布法罗萤石矿床属此类型,萤石矿呈细网脉状产于布什维尔德杂岩体的花岗岩岩床中。美国西部有许多矿脉呈网状,氟化钙的含量低。⑤碳酸岩和碱性杂岩体边缘部分的萤石矿床。该类矿床萤石品级较低,通常达不到经济要求,但纳米比亚的奥科鲁斯萤石矿床例外。⑥原生矿床风化的残积矿床。这是冶金级萤石的重要来源。在西班牙的阿斯图里阿斯地区和泰国,大量开采这种强烈风化的萤石矿床。⑦富含萤石的脉状铅锌矿床。世界上许多地方的脉状铅锌矿床中含有较多量的萤石,且呈脉石矿物产出,开采时可从尾矿或废弃的矸石中作为副产品回收。如墨西哥的帕拉尔地区的铅锌矿山。除以上7种矿床之外,还有一些不常见的类型有时也具有工业价值,如在印度和南非发现有碳酸岩-碱性岩中呈浸染状产出的萤石矿床;美国犹他州、内华达州和蒙大拿州等地发现有充填在火山角砾岩和伟晶岩中的萤石矿床;意大利南部卡斯特尔-朱利亚诺地区的湖相沉积萤石矿床等。上述矿床以碳酸盐岩中的层状、似层状交代型矿床为主,其次是火山岩、变质岩、沉积岩中受构造断裂控制的充填型脉状矿床和构造破碎带中的网膜状萤石矿床。

7)重晶石

世界重晶石资源丰富,据1998年美国地质调查局统计,世界重晶石探明储量1.5×108t,储量基础4.8×108t,资源量约有20×108t。其分布很广,遍及各大洲,主要分布在中国、哈萨克斯坦、美国、印度、加拿大、摩洛哥、土耳其等20多个国家和地区。重晶石是在中低温溶液条件下和外生作用过程中形成的。无论是内生作用或是外生作用,钡的原始来源都是岩浆源。重晶石矿床有:

(1)溶液型矿床。这类矿床品位高,优质重晶石精矿主要来源于此类型矿床,这类矿床在自然界分布广泛,是世界上许多国家重晶石资源的主要来源。①脉状矿床重晶石品位高,但矿体规模一般不大。这类矿床的储量一般属小型,少数中型,个别属大型。原苏联高加索众多的脉状重晶石矿床是典型代表。此外,印度、德国、意大利、英国、法国、希腊、阿尔及利亚、摩洛哥等世界许多国家也有此类矿床。②层状溶液交代型矿床一般属大型或巨大型。如格鲁吉亚的阿普什连矿床,德国的加尔察西南重晶石矿床和法国中央地块的矿床也属此类型。

(2)层控型矿床。J.B.梅纳德等根据重晶石产出的大地构造背景和地层与地球化学特征把层状重晶石矿床划分为2种类型:①“大陆边缘型”重晶石矿床,如美国阿肯色州沃希托山脉的凡西希尔、张伯伦克里克矿床以及内华达州中部的东诺森伯兰坎宁矿床和中国湖南省的新晃矿床;②“克拉通裂谷型”重晶石矿床,这种矿床常伴生具重要意义的铅锌矿化,例如德国的麦根和拉默尔斯贝格矿床和加拿大的塞卢因矿床;③残积重晶石矿床,此类矿床形成于原生风化壳环境。易采易选是此类矿床的特点。残积矿床在美国分布广泛,是美国重晶石矿的重要来源,它们主要分布在密苏里州,宾夕法尼亚州至阿拉巴马州和阿巴拉契亚地区,田纳西州的斯韦特沃地区和佐治亚州的卡特斯维尔地区,占美国重晶石总储量近一半,占产量的60%。此外,原苏联南乌拉尔梅德韦捷夫矿床也是一典型的残积矿床,矿床规模大。

参考资料:溶剂萃取