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溶剂萃取 2024-09-30 20:15:29

贵重金属回收实时行情(新疆稀有金属回收)

一、贵重新疆白杨河铀铍特大型矿床

王谋王果李彦龙张雷朱明永张广辉

(核工业二一六大队,金属金属新疆乌鲁木齐830011)

[摘要]白杨河铀铍床勘查工作经过了铀矿区域地质调查、回收回收预查、行情新疆稀普查等几个工作阶段,贵重取得了新疆火山岩性铀-多金属矿的金属金属突破。铀铍钼矿体主要赋存于花岗斑岩体的回收回收接触带构造部位,铍矿体具有规模大、行情新疆稀连续性好等特点,贵重探明的金属金属铍资源量达特大型,铀矿体达中型,回收回收钼矿体达小型,行情新疆稀是贵重我国最大的羟硅铍石型铍铀钼矿床。通过总结矿床基本地质特征,金属金属建立了“白杨河式”成矿模式及找矿模式,回收回收有效地指导了区域铀-多金属矿的找矿工作。

[关键词]花岗斑岩;铀铍矿床;接触带构造;新疆白杨河

白杨河铀铍矿床位于新疆和布克赛尔蒙古自治县境内,东距和布克赛尔蒙古自治县约70km,西距农九师170团约25km,行政上归塔城地区和布克赛尔蒙古自治县管辖,矿区内交通便利。

1发现和勘查过程

白杨河矿床铀矿找矿工作始于1956年,几经停顿,前后已有50多年的历史。20世纪50年代,原二机部新疆五一九大队在开展铀矿找矿过程中,通过光谱半定量分析发现Be已达工业利用要求。1988~1989年核工业西北地勘局二一六大队对白杨河铀矿床中铍的存在形式及铀铍关系进行了专题研究,认为铍矿具有较好的找矿远景[1]。上述工作为后期找矿积累了宝贵的地质资料和丰富的找矿经验。自2006年起,核工业二一六大队通过对前人基础地质资料研究认为:雪米斯坦火山岩带近东西向展布的杨庄大断裂(F1)是白杨河矿床的重要控岩导矿构造,花岗斑岩体的接触带构造是铀-多金属矿体的主要赋存位置,白杨河地区具备形成特大型铍铀多金属矿的找矿前景。2007年中国核工业地质局组织专家开展现场考察和论证,决定在雪米斯坦火山岩带分3个层次开展综合找矿:一是在火山岩带1∶10万区域预测评价,二是在白杨河地区杨庄岩体及其外围开展1∶5万区域地质调查,三是在白杨河二号工地开展详查。

1.1铀矿区域地质调查和重点地段详查

2008~2010年,为尽快评价白杨河地区火山岩型铀矿的成矿潜力,落实可供勘查的铀-多金属矿产地,实现地质勘查成果的突破,采用“综合研究与重点解剖相结合,面上研究与工程查证相结合的思路”的技术思路,在白杨河地区开展了1∶5万铀矿区域地质调查,通过大间距钻探查证与有利地段加密解剖,初步了解了杨庄岩体、阿苏达岩体、小白杨河岩体的深部形态及含矿性,落实了3个成矿有利地段[2]。完成钻探工作量19000m,施工钻孔65个,发现工业铀矿孔7个,工业铍矿孔29个。2008年在白杨河矿区二号工地同时开展了详查找矿工作,落实了一处中型铍矿产地。

1.2铀-多金属矿预查—普查工作

2011~2013年,为大致查明白杨河矿床的地质特征,落实铀-多金属矿资源量,为矿床的进一步勘查提供依据,按照“以铀为主、综合找矿”的勘查部署思路,对白杨河矿区17~136线开展了普查找矿,对阿苏达地段、阿日和拉提地段开展了预查找矿工作。完成钻探工作量104000m,按一般工业指标估算氧化铍资源量达特大型,铀矿资源量达中型,钼矿资源量达小型,将白杨河矿床落实为我国最大的羟硅铍石型铍铀钼矿床[3~6]。

2矿床基本特征

2.1地层

白杨河矿床属西准噶尔分区沙尔布尔提山小区,地层由老至新出露泥盆系上统塔尔巴哈台组(D3t)、石炭系和布克河组(C1hb)及黑山头组(C1h)、新近系塔西河组(N1t)及第四系(Q)(图1)。

泥盆系上统塔尔巴哈台组,主要分布于杨庄岩体(γπP1)北侧及矿床西南、西北角,为陆相中酸性火山岩及火山碎屑岩建造夹正常碎屑岩,岩层总体倾向160°~190°,倾角40°~60°。

石炭系下统和布克河组及黑山头组,主要分布于矿床南部,整体呈近东西走向的条带状延伸,与北侧岩体间以杨庄大断裂为界。

新近系中新统塔西河组,分布于矿床南部及东北角,岩性为黄色砂质黏土。

第四系:大面积分布于矿床东部及东南部,为冲积、洪积、堆积物。

2.2构造

白杨河矿床位于巴尔雷克-沙尔布尔提褶皱带内、吾尔喀什尔山复背斜—赛米斯台背斜与白杨河复向斜—巴哈力单斜之间。北北东向的孟克拉克大断裂与东西向的德格列底提大断裂分居矿床两侧,近东西向的杨庄大断裂贯穿全区(图2)。地质构造比较复杂,不同方向的褶皱、断裂较为发育。晚古生代以来,火山活动、岩浆侵入作用都十分强烈,白杨河矿床岩石以酸性火山岩建造为主,其间夹中—基性火山岩建造。

2.3侵入岩

侵入岩在白杨河矿床内分布较广,受断裂控制明显。根据侵入岩产出状态划分为中深成侵入岩、超浅成侵入岩和脉岩。

中深成侵入岩岩性为辉石闪长岩及条纹长石花岗岩。

图1白杨河矿床地质略图

1—第四系;2—塔西河组;3—黑山头组第三岩性段;4—黑山头组第二岩性段;5—黑山头组第一岩性段;6—和布克河组上亚组;7—和布克河组下亚组第七分层;8—和布克河组上亚组第六分层;9—和布克河组上亚组第五分层;10—和布克河组上亚组第四分层;11—和布克河组上亚组第三分层;12—和布克河组上亚组第二分层;13—和布克河组上亚组第一分层;14—塔尔巴哈台组第四岩性段;15—塔尔巴哈台组第三岩性段;16—花岗斑岩及倾入阶段编号;17—白岗岩及侵入阶段编号;18—闪长玢岩及侵入阶段编号;19—辉石闪长岩及侵入阶段编号;20—辉绿岩;21—角度不整合界线;22—侵入接触界线;23—断层;24—推测断层;25—平移断层;26—逆断层;27—正断层;28—铀矿化点及编号

超浅成侵入岩岩性为花岗斑岩(γπP1),为早二叠世超浅成侵入的酸性岩,与围岩呈侵入关系。岩体呈近东西向串珠状展布,东西长约10km,南北宽变化较大,最宽达1.8km,最窄0.1km,面积约6.9km2,由杨庄岩体、阿苏达岩体、小白杨河岩体组成(图3)。

图2白杨河矿床构造略图

1—第四纪松散沉积物;2—新近纪红色碎屑岩建造;3—酸性火山岩建造;4—中酸性火山岩建造;5—中基性火山岩建造;6—花岗岩;7—花岗闪长岩;8—花岗斑岩;9—白杨河矿床范围

杨庄岩体北界总体南倾(局部北倾),与泥盆系呈侵入接触,倾角约32°;南界北倾,倾角45°~75°,与石炭系呈断层(F1)接触。总体呈南厚北薄形态产出(图4)。

核工业北京地质研究院马汉峰采用全岩钕-锶法测量了杨庄岩体的形成时代,得到年龄值为(293±15)Ma,形成时代介于晚石炭世—早二叠世。

2.4脉岩

辉绿岩(βμ):多呈南北走向穿插于岩体内,平行排列,走向340°,倾向东,长10~1000m,宽0.5~20m。主要成分为斜长石,辉石填充,副矿物为磁铁矿(15%)及少许赤铁矿、铬铁矿。

图4杨庄岩体南北向剖面示意图

1—下石炭统和布克河组;2—上泥盆统塔尔巴哈台组;3—次火山岩体;4—花岗斑岩;5—辉绿岩;6—凝灰岩;7—凝灰质粉砂岩;8—含炭质泥岩;9—破碎带;10—接触界线;11—钻孔位置;12—工业铍矿化;13—低品位矿体;14—断裂

闪长玢岩(δπ):走向340°,宽5~15m,长400~2500m,在岩墙的边部出现暗紫色微晶闪长斑岩,宽20~50cm,以岩墙的边缘相出现。

2.5水文地质特征

2.5.1地下水类型及其分布特征

白杨河矿床位于雪米斯坦山南麓山前丘陵地带,处于丘陵平原水文地质区侵入岩、喷发岩裂隙水亚区(Ⅱ1)内,地下水平面展布形态特征及类型主要有:裂隙潜水、裂隙脉状水和裂隙承压水。

2.5.2地下水补给、径流、排泄条件

白杨河矿床气候干旱,潮湿系数仅0.057,地表水系稀少。地下水仅在山前局部地段以下降泉出露,泉水流量0.01~0.13L/s,矿化度0.5~1.0g/L,pH值7.0~8.0,水化学类型为SO4·Cl及SO4型。地下水可直接通过出露于地表的花岗斑岩、凝灰质火山碎屑岩等岩石的风化裂隙及构造窗,接受大气降水和孔隙潜水的补给,自北向南径流,并在区域控矿断裂带附近具有一定的承压性。排泄方式有3种:一是干旱气候条件下的垂向蒸发排泄;二是通过矿床南北向的干沟侧向径流排泄;三是以泉水的方式排泄,矿床东段大干沟处的1号泉便是该矿床的排泄源之一。

2.5.3含水层(带)及其特征

依据岩石的岩性、结构构造及含水特征,地下水沿剖面自上而下可划分为:裂隙潜水含水层(Ⅰ)、接触带上盘裂隙含水层(Ⅱ)和接触带下盘裂隙承压水含水层(Ⅲ)(图5)。

图5白杨河矿床25线水文地质剖面

1—花岗斑岩;2—上泥盆塔尔巴哈台组;3—凝灰质粉砂岩;4—炭质泥岩;5—花岗斑岩;6—辉绿岩;7—破碎带;8—抽水试验段及编号;9—含水带分界线;10—含水带编号;11—裂隙倾向及倾角;12—含水带;13—隔水带

2.5.3.1裂隙潜水含水层(Ⅰ)

贮存于花岗斑岩(γπP1)的节理裂隙中,直接出露于地表,以矿床南部分布范围最大,呈东西向展布。含水岩石破碎,节理、裂隙发育,赋存风化裂隙潜水,接受大气降水及冰雪融水补给为主。储水空间为裂隙,透水性及含水性较差;中心工地水位28.40~35.44m,水位标高1235.17~1262.17m,水温9.5~14.7℃,单位涌水量0.11~0.12L/s· m,渗透系数0.07~0.20m/d。

2.5.3.2接触带上盘裂隙脉状含水层(Ⅱ)

主要分布在矿床南部,地下水赋存在裂隙发育的花岗斑岩及破碎带中,呈东西向展布。含水岩石线裂隙率一般为6~10条/m,该带含水层为1~2层,含水性弱—中等;水位埋深35.38m,水位标高1234.86m,水温7.7℃,单位涌水量0.0351~0.0614L/s·m,渗透系数0.452m/d,pH值7.70,矿化度2.20g/L,水化学类型为SO4-Na·Ca型。该带含水性很不均匀,坑道涌水量一般为0.25~0.89L/s,蚀变破碎带最大涌水量可达2.50L/s。

2.5.3.3接触带下盘裂隙水含水层(Ⅲ)

呈带状分布,地下水主要赋存在构造破碎影响带的D3t晶屑凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质粉砂岩裂隙中,在矿床北部出露地表。该含水带有1~2层,岩石含水性弱,分布极不均匀,具有承压性。

2.5.4矿床水化学特征

矿区地下水无色、无嗅、无味、透明,以SO4-Na·Ca型水为主,SO4·Cl-Na·Ca型水次之;矿化度1.39~2.22g/L,pH值7.4~8.0,水中铀含量一般为2.0×10-5~1.7×10-4g/L,水中氡浓度110.63~335.52Bq/L。

2.6近矿围岩蚀变与铀铍矿体

2.6.1围岩蚀变

矿床围岩蚀变发育,种类多样,特别是含矿的花岗斑岩、流纹质晶屑凝灰岩,蚀变现象明显。各种蚀变强度、范围不一,在矿体中的近矿围岩蚀变常见的有萤石化、赤铁矿化、绿泥石化、水云母化,其次为锰矿化、碳酸盐化、高岭土化、钠长石化等。

赤铁矿化:通常称为“红化”,与铀成矿关系密切,为近矿蚀变,将近矿围岩染成褐红色或在含矿萤石脉两侧形成红褐色,在花岗斑岩体中常与矿体分布一致,在含矿裂隙两侧呈浸染状产出。

萤石化:为中-低温热液阶段形成的萤石,与铍矿体有关的常为紫黑色、紫色,呈细脉状、细粒状产出,局部见深紫色萤石脉被浅色萤石脉所切穿,部分呈浸染状赋存于白色碳酸盐细脉内。

绿泥石化:主要是交代深色矿物,一般是黑云母,个别为长石或岩石的基质。呈星点状及鳞片状组成的放射状集合体或细脉,这种细脉切穿前期的绿泥石和萤石,蚀变强烈地段可变成深绿色的绿泥石化岩石,这种现象一般见于晶屑凝灰岩中。

绢云母化:常交代长石斑晶及岩石的基质而呈细小鳞片状,或与硅化形成共同的细脉,一般在花岗斑岩中出现。

锰矿化:由水锰矿、硬锰矿组成。与矿化有关者呈浸染状、脉状及块状等,分布在矿体的外侧。当矿体产于内接触带时这种蚀变关系明显。

碳酸盐化:主要为方解石,多与萤石紧密共生,以细脉或团块出现,并切穿了绿泥石及萤石脉。与成矿作用有关的大部分被染成暗红色,与锰矿、萤石、铀矿物共同组成条带。

2.6.2铀铍矿体

白杨河矿床的主要矿体为铍矿体,其次为铀矿体,钼矿体只在局部出现。三者在平面上分布不均,其组合关系也不一致(图6)。铍矿产出空间范围远大于铀矿,往往有铀钼矿的部位一般有铍矿产出,但有铍矿的部位不一定产出铀矿、钼矿。因此,铀铍钼矿亦常常呈同体共生产出(图7,图8)。铍矿体主要产于岩体接触带变异部位,铀矿则多产于有与接触带呈斜交的次级密集构造裂隙带部位,矿体多呈北北西向展布并向南东侧伏。

图6白杨河矿床铍、铀、钼矿体平面分布示意图

1—侵入接触界线;2—角度不整合界线;3—断层及编号;4—花岗斑岩侵入体;5—辉绿岩脉;6—闪长岩脉;7—工业品位铍矿体;8—低品位铍矿体;9—铀矿体;10—钼矿体

2.6.2.1矿体形态与规模

铍矿体:主矿体有4个,占总资源量的98%,其他为单工程控制的小矿体。规模最大的为ⅠBe-1号矿体,占总资源量的64%,位于118~47号线之间,总体呈近东西向(10°)展布,长达4.5km,宽50~1040m,局部受钻孔控制出现无矿天窗及低品位矿体;其次为ⅠBe-2号矿体,占总资源量的19%,位于39~79线之间,总体呈22°方向展布,延伸长约970m,宽40~160m,控制程度较高,矿体延续稳定,向南部未完全控制,在73线出现无矿天窗;ⅠBe-3号矿体位于75~103线间,呈22°方向展布,长约640m,最宽650m,中部出现无矿天窗及低品位矿体;ⅠBe-4号矿体位于131~147线间,呈东西向展布,长约470m,南北宽960m,整体控制程度低,矿体倾角30°,向南部及东部均未控制。铍矿体总体产于岩体接触带附近。

铀矿体:总体规模较小,一般长50~130m,最长410m;矿体呈似层状或透镜状;矿体埋深为76~380m,从北向南逐渐变深;矿体标高872~1229m。按照铀矿体分布特征可分为4个区段(表1)。

图7 ZK3612中U-Be-Mo工业矿体产出特征柱状示意图

表1白杨河矿床铀矿体形态特征一览表

钼矿体:主要分布于22~66线及91~103线,大致呈北西-南东向展布形态,矿体形态较简单,矿体以层状、似层状为主,矿体在22~66线倾向南,倾角30°;在91~103线南倾,倾角30°。

2.6.2.2矿体品位与厚度

铍矿体:工业矿体长200~4500m,宽50~1040m,最小厚度为0.62m,最大厚度为28.99m,平均为5.21m,变化系数为100%。矿体单样段平均品位0.1922%,变化系数175%;单矿段品位为0.0800%~0.7707%,平均品位0.1549%,变化系数为73.67%;矿床氧化铍平均品位0.1391%。

图8 ZK4012-ZK2218剖面铀、铍、钼关系示意图

1—第四系;2—次火山岩体;3—塔尔巴哈台组;4—辉绿岩脉;5—花岗斑岩;6—凝灰质砂岩;7—凝灰质粉砂岩;8—凝灰质泥岩;9—凝灰岩;10—熔结凝灰岩;11—凝灰质角砾岩;12—晶屑凝灰岩;13—玄武岩;14—辉绿岩脉;15一破碎带;16—铍工业矿体;17—铀工业矿体;18—钼工业矿体;19—品位及厚度;20—钻孔编号及高程;21—钻孔深度

铀矿体:铀矿段厚0.39~8.60m,平均厚2.67m,变化系数为82.4%;矿段品位为0.050%~1.212%,平均品位0.185%,变化系数为92.6%(表2)。

表2白杨河矿床铀矿体品位、厚度特征一览表

钼矿体:平均厚3.64m,品位0.0496%~0.4224%,平均品位0.1089%,品位变化系数为66.94%。矿体最大厚度为20.83m。单层矿体一般厚0.97~6.82m,平均厚3.31m;品位0.0520%~0.2358%,平均0.1129%。埋深113.96~382.35m。

2.6.2.3矿石物质成分及存在形式

白杨河矿床属花岗斑岩接触带热液蚀变型铀铍矿床。铀铍矿石与围岩成分基本一致,仅在矿石矿物和蚀变矿物上有所差别。主要岩性为花岗斑岩、晶屑凝灰岩;主要结构为自形粒状、微细状结构;主要构造为细脉状构造、浸染状构造等。

脉石矿物以石英为主,次为钠长石、钾长石、萤石、黏土矿物等。石英以斑晶形式存在于花岗斑岩之中和以晶屑形式存在于流纹质凝灰岩之中;钠长石和钾长石为矿石中主要的脉石矿物;萤石主要以两种形式存在:一是以脉状形式充填在矿石之中;二是沿长石解理缝充填;绿泥石、高岭石、绢云母等黏土矿物为矿石的脉石矿物。磁铁矿和褐铁矿为矿石中主要的含铁矿物,主要以点线状或星点状分布于岩石之中;黄铁矿主要呈半自形粒状形式存在于岩石中。

铀主要以铀矿物、分散吸附状态两种存在形式为主,有少量以类质同象等形式存在于其他矿物中。铀矿物以微脉浸染状产出的沥青铀矿和分布于矿石裂隙面上的钙铀云母为主;铀呈分散状及超显微UO2质点状主要吸附于紫色萤石和红色微晶石英中;另在原岩中副矿物(锆石、磷灰石、独居石等)中有极微量的铀呈类质同象形式存在。

偏光显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱及激光拉曼分析结果显示,铍的赋存状态主要以羟硅铍石为主,极少量含铍矿物。羟硅铍石存在形式主要有:一是羟硅铍石以自形晶、半自形晶的形式存在,常呈细小的板状和柱状晶体,主要分布于萤石脉之中;二是羟硅铍石被包裹于萤石脉之中,与萤石颗粒常呈线状接触关系。羟硅铍石常与深紫色、紫色萤石共生,呈不规则状、片状,半自形或他形,粒径0.01~0.2mm。含铍镧铈矿物为矿石中微量的含铍矿物,铍以类质同象形式存在于镧、铈矿物之中,铍的原子百分含量可达14.5%,矿物颗粒大小为5~30μm,主要以半自形粒状形式呈星点状或放射状集合体形式存在。

2.6.2.4成岩成矿年龄

马汉峰、李晓峰及加拿大马尼托巴大学Fayek等分别对该矿床控矿岩体、脉岩及成矿的年龄进行了初步研究,控矿的杨庄花岗斑岩体形成年龄为309.3Ma(单颗粒锆石U-Pb法);小白杨河花岗斑岩岩体形成年龄为(231.40±0.85)Ma(明显偏小)。脉岩主要有辉绿岩和闪长岩,其中辉绿岩形成年龄为(254.2±1.9)Ma,闪长岩形成年龄为(298±18)Ma、(222±18)Ma(铷-锶法)。宏观与微观研究显示铀铍不是同一成矿期次,通过矿石中沥青铀矿获得铀成矿年龄为(197.8±2.8)Ma、(224±3.1)~(237.8+3.3)Ma、(97.8±1.4)Ma、(30.0±0.4)Ma;通过矿石中不同期次萤石的形成确定铍成矿年龄为(298+18)Ma、(264±12)Ma、(255+13)Ma和(249+16)Ma。

3主要成果和创新点

3.1主要成果

(1)落实白杨河特大型铀铍矿床,矿床类型独特,是我国铀铍综合勘查的首次重大突破

白杨河铀铍多金属矿床铍矿资源量达到特大型规模,铀矿资源量达到中型规模,并探明少量伴生钼矿。该矿床为较为典型的火山热液型铀铍多金属矿床,主要铍矿物为羟硅铍石,主要铀矿物为沥青铀矿,矿石矿物组合为羟硅铍石-沥青铀矿-辉钼矿,热液蚀变组合为赤铁矿化—萤石化—绿泥石化—钠长石化—碳酸盐化—锰化,矿化类型独特,是我国唯一的羟硅铍石型铀铍多金属矿床,该项成果被评为2010年度“全国十大地质找矿成果”之一。

(2)查明了白杨河矿床铀多金属矿化特征,为矿山开采提供了地质依据

通过勘查,基本查明了雪米斯坦火山岩带铀多金属矿的分布,基本查明了矿化规模、矿体埋深、矿体形态、矿体厚度及矿石品位变化规律;查明了矿石特征成分特征及存在形式。

(3)建立了“白杨河式”成矿模式及找矿模式

在雪米斯坦火山岩带铀多金属矿勘查过程中,对白杨河矿床铀多金属矿的分布规律、铀成矿规律、控矿规律进行了系统的研究,在此基础上总结出了“白杨河式”成矿模式及找矿模式,为我国北方晚古生代火山岩铀多金属矿勘查工作提供了重要借鉴。通过勘查实践,提出了五大控矿因素[7,8]:

1)接触带构造:白杨河矿床工业铀矿体主要发育于杨庄岩体的内外接触带构造上,以内接触带为主;铀矿体通常发育在距接触带几米至几十米的范围内,大的矿体均是沿接触带平行发育的平躺着的矿体,在远离接触带的岩体中或地层中发育的则是竖着的矿体;沿构造裂隙发育的规模较小的次要矿体,在矿床中所占的资源量有限。

2)断裂构造:杨庄岩体和围岩接触带附近铀矿体较为发育的原因也是接触带附近断裂构造较为发育。断裂构造既充当铀成矿流体的通道又是铀沉淀的场所,成矿流体中的铀沿着断裂或裂隙运移时,对其两侧的岩石进行渗透和交代蚀变,使溶液中的铀含量逐步提高,然后在适当的构造环境下沉淀富集就形成了铀矿化,而且铀矿化多发育在次级断裂内。

3)花岗斑岩体控矿:铀成矿作用受花岗斑岩控制明显,所有铀矿化均处于花岗斑岩体内或其边部。杨庄次火山岩体铀含量较高,后期热液很容易从中淬取出铀而形成含铀热液在有利部位富集成矿。其侵入通道可能在岩体东部第四系覆盖之下,是今后找矿的重点地段。

4)热液作用:白杨河铀矿床热液成矿作用现象明显,热液作用类型可能多样,但与铀成矿作用关系密切的可能为火山期后热液,根据其特点可分为早期中高温热液和晚期低温热液,中高温热液蚀变规模大,强度大,与铀矿化关系明显,晚期低温热液及后期脉岩作用导致的热液规模较小,可能对铀成矿起到改造作用。

5)蚀变作用:蚀变作用是铀矿化的直接表现,可作为寻找铀矿的直接标志,但在铀成矿过程中蚀变作用发育程度和强度决定形成的铀矿化的规模。蚀变规模大,说明热液蚀变持续的时间长,参与蚀变的热液体量大,其带来的物质就多,在岩石中沉淀富集的铀量就多,因而能形成较大的或较富的矿体。

与铀矿有关的蚀变主要有赤铁矿化、高岭土化、水云母化、绿泥石化、紫黑色萤石化、锰矿化。通常赤铁矿化和紫黑色萤石化在铀矿化的内带,与沥青铀矿和其他铀矿物距离较近,向外依次为高岭土化、水云母化、绿泥石化。一般规律是蚀变规模越大,强度越高,分带越清晰,铀矿化愈好。

3.2创新点

(1)勘查技术方法的综合应用

白杨河矿床铀多金属矿勘查,不仅采用了地质、物探、化探(包括井中化探)、遥感等综合技术手段,而且对火山岩型铀多金属矿的勘探类型和不同勘查阶段工程间距进行了研究,初步进行了矿床数字化建模,为实现数字勘查奠定了基础。由于不同矿种在不同勘查阶段所要求的勘探工程间距不同,为了满足不同矿种的勘查要求,采用40m×40m为基本工程勘查间距,同时满足了不同矿种的需要,这无疑对其他地区同类型矿床的勘查工程部署具有重要的指导意义和推广价值。

(2)开采(冶炼)工艺创新

白杨河矿床为铀多金属矿床,其中的铀、铍、钼矿体在空间上部分重合在一起,所开采的矿体为混合型矿石,在冶炼过程中必须采用分离技术。羟硅铍石型铍矿石在中国铍矿冶炼史上是个首例,其选矿技术是矿山开采的关键。通过科技攻关,攻克了铀、铍分离的难题,大大改进了铍矿石的溶矿方法,并获得了国家专利。

4开发利用状况

白杨河矿床铍资源量已达到特大型规模,为开发利用铍矿资源,已成立了新疆中核大地和丰矿业有限公司。公司在资源开发的同时,依托国内科研院所,在实验室条件下已完成铍的浮选试验,选出的铍精粉已达到工业一级品的要求。该铍矿床的开发利用,将有效缓解我国铍原料不足的现状[9]。

白杨河地区铀矿地质勘查工作开始于20世纪50年代,最终落实了两个小型铀矿床。70年代在中心工地矿床由新疆生产建设兵团建工师进行了试验性开采,80年代后期矿山关停。在本轮找矿勘查中对矿床铀资源做了重新勘查评价,并对铀铍矿石做了铀铍分离的浸出工艺实验,试验结果表明,铀矿石具有浸出率高、耗酸量低等特点,可以作为伴生矿产进行综合回收利用。目前正在开展矿山综合开发建设的前期工作。

5结束语

经过近年来的勘查工作,在22~66线发现了新的铀矿体,铀矿资源量有所扩大,达到中型规模。目前杨庄岩体以东工作程度低,其顶、底界面保存完好,并在顶界面附近已发现矿化,因此,该区域是今后攻深找盲的重点地段。

区域上,雪米斯坦火山岩带长约120km,前人在白杨河矿床东部已发现了一批铀矿点、矿化点及异常点,通过近年的找矿勘查工作已发现了水根萨依一带等铀钼找矿靶区,表明雪米斯坦火山岩带具有较好的找矿潜力,有望继白杨河铀铍矿床后再落实几处铀多金属矿勘查基地。

参考文献

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[4]李彦龙,张雷,王谋,等.新疆和布克赛尔县合什哈西哈力干地区铍矿详查区外围(东段)铍矿详查[R].核工业二一六大队,2009.

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[8]王谋,王果,李晓峰,等.新疆雪米斯坦火山岩带南翼铀多金属成矿控制因素分析[J].新疆地质,2013,31(1):71-76.

[9]张霖.白杨河矿区伴生铍的开发前景评价[M].核工业二一六大队,2000.

我国铀矿勘查的重大进展和突破进-—入新世纪以来新发现和探明的铀矿床实例

[作者简介]王谋,男,1983年生,工程师。2005年毕业于石家庄经济学院资源勘查工程专业。2013年以来任核工业二一六大队地勘院项目技术部主任,一直从事铀矿地质勘查及科研工作。2011年获国防科技进步二等奖1项、2010年度十大地质找矿成果奖1项、中核集团公司科学技术二等奖1项,2014年获中国地质调查局地质调查成果二等奖1项。

二、新疆的金属矿产

新疆金属矿产有黑色、有色、稀有和贵重金属4大类。

第一节黑色金属矿产

新疆黑色金属矿产矿种齐全,以铁、铬为主,并有锰、钒、钛矿。

一、铁矿

(一)资源及其开发利用现状

1.资源现状

新疆已发现铁矿产地1180处,经普查评价,探明具有一定控制资源储量的小型以上铁矿床为150处。据《2005年底新疆维吾尔自治区矿产查明资源储量统计表》,铁矿区65处,其中,大型矿床3处,中型矿床15处。截至2005年底,查明资源储量8.47亿吨。铁矿主要分布在吐鲁番、哈密和阿勒泰等地区。

2.开发利用现状

据《2005年新疆维吾尔自治矿产资源开发利用情况统计报表》,2005年共有铁矿生产矿山124个,其中,大型矿山1个,中型矿山 5个,小型矿山 118个,从业人数 5517人,矿石产量521.81万吨,实现矿业产值7.06亿元,销售收入6.37亿元,形成利润7714.64万元。其中,国有矿山23个,其他经济类型矿山101个。有24个矿山建有选矿厂,主要为湿法磁选。近几年来,钢铁工业发展很快,铁矿石需求量大,铁矿石价格上涨,并稳定于较高水平,矿山企业效益良好。

主要矿山生产情况:哈密雅满苏铁矿66.36万吨,哈密磁海铁矿38.99万吨,富蕴蒙库铁矿76.79万吨,鄯善红云滩铁矿20万吨,鄯善梧桐沟铁矿10.0万吨,鄯善百灵山铁矿15.0万吨,新源县式可布台铁矿12.7万吨,和静县莫托萨拉铁矿7.2万吨。

露天开采回采率80%~99%,地下开采回采率60%~75%。选矿回收率85%~95%。

(二)资源优势与潜力

(1)远景大。预测自治区铁矿资源总量77.8亿吨,已探明资源储量8.47亿吨,探明资源储量位居全国第14位。

(2)分布广。铁矿产地1180处,遍布全疆各地。

(3)富矿多。已探明的铁矿资源储量中,富铁矿占30%以上,远远超过全国富铁矿5%的比例。

(三)资源配置与供需平衡研究

1.“十一五”规划目标

根据新疆八一钢铁集团有限责任公司“十一五”发展规划,到2010年产钢500万吨,生铁410万吨。

2.资源保证程度

(1)八一钢铁公司直属矿山及联办矿山“十一五”末,保证矿石资源量310万吨。详见表5-2-1。

(2)其他类型矿山:到2010年可生产铁矿石400万吨。新疆金宝蒙库铁矿10~14号铁矿体资源储量1308万吨,设计生产规模60万吨/年;新疆金宝蒙库铁矿15~21号矿体储量1562万吨,设计生产规模30万吨/年;新疆金宝蒙库铁矿22号矿体储量1062万吨,设计生产规模10万吨;阿勒泰市阿巴宫铁矿储量594万吨,设计生产规模5万吨;和静县莫托萨拉铁矿设计生产规模10万吨/年;哈密地区有31个小型矿山,政府对这些矿山加强指导和扶持,2010年可生产铁矿石400万吨。

(3)新建矿山2010年可生产铁矿石150万吨。和静县查岗诺尔铁矿储量5312万吨,全铁品位40.75%;鄯善县帕尔岗铁矿储量6829.4万吨,全铁品位33.07%;两矿均属磁铁矿,选矿工艺简单。阿克陶县契列克其铁矿储量6558万吨,属菱铁矿,全铁品位41.84%,品位较高,加工工艺较简单,3个矿均属中型矿床,可建中型规模矿山。三矿山建成后,可生产铁矿石150万吨。

表5-2-1新疆八一钢铁(集团)公司直属矿山及联办矿山资源保证表

按新疆八一钢铁集团公司“十一五”规划,到2010年自治区生产钢 500万吨,生铁 410万吨,需铁矿石 820万吨(含TFe50%)。到2010年,自治区铁矿石产量可达到860万吨,满足炼铁需要。

(4)加强地质勘探工作。

①鼓励区内外地勘单位加大对铁矿成矿条件好的阿勒泰、哈密、吐鲁番、伊犁州、巴音郭楞州等地区开展地质勘查工作。

②建议国家增加对铁矿资源勘查的资金投入。

③吸引社会资金,加强对区内铁矿资源的勘查,坚持勘查单位优先取得采矿权的优惠政策。

④支持区内地勘单位到国外开展铁矿资源的地质普查工作,寻找新的铁矿资源。

新疆铁矿资源找矿潜力很大,只要重视铁矿资源的地质勘查工作,一定能找到大矿、富矿,满足自治区对铁矿资源的需求。

二、铬铁矿

(一)资源现状

新疆铬矿资源丰富,仅次于西藏,是全国最大的耐火材料原料产地。铬矿质优,含铝高、含铬低。经过大量地质工作,截至2005年末共查明铬矿资源15处,查明资源储量159.1万吨,其中,中型矿床1处,小型14处。主要分布在萨尔托海、鲸鱼、碱泉、唐巴勒等矿区。

(二)开发现状

据《2005年新疆维吾尔自治矿产资源开发利用情况统计报表》,2005年共有矿山8个,共生产铬矿3.07万吨,产值1512.79万元,从业人数248人。其中,新疆有色金铬有限责任公司铬矿1个,生产2.0万吨;其余均为小矿。开采回采率90%以上。采矿方法采用胶结充填法和干式充填法。矿石Cr2 O3品位达到30%,主要销往内地有关企业。

(三)“十一五”规划及资源配置

(1)“十一五”规划目标:到2010年,生产矿石4.5万吨。

(2)铬铁矿资源储量集中在萨尔托海铬铁矿区,储量159.13万吨。多年来矿山以销定产,产品销往河南、山东等省,出口日本、韩国等。2005年生产3.07万吨,近几年以销定产。2010年生产4.5万吨,很容易实现需要。

三、锰矿

(一)资源现状

据《截至2005年底新疆维吾尔自治区矿产查明资源储量统计表》,截至2005年底,锰矿床有10处,其中,中型矿床2处,查明资源储量 955.2万吨,约占全国锰矿总资源储量 5.7亿吨的1.5%,在全国已探明锰矿资源的22个省(区、市)中,排名第9位。在西北地区仅次于陕西省。锰矿资源主要分布在昭苏县加曼台、和静县莫托萨拉、库车县卡朗沟、哈密市大水。昭苏县加曼台锰矿和莫托萨拉锰矿属中型矿床。区内锰矿以贫矿多、富矿少,以菱锰矿为主,氧化锰少。库车县卡朗沟锰矿较富。

(二)开发利用现状

据《2005年矿产资源开发利用情况统计报表》,2005年自治区共有锰矿企业15个,均属小型矿山,从业人数328人,生产矿石1.94万吨,矿业总产值635.00万元,利润108.00万元。

(三)“十一五”规划及资源配置

1.“十一五”规划目标

“十一五”规划目标:到2010年,生产锰矿石3万吨。

2.资源配置

锰矿资源分布南北疆,锰矿资源储量较大。昭苏县加曼台锰矿资源储量238.0万吨,设计生产规模5万吨;哈密大水锰矿资源储量5.2万吨,设计生产规模0.2万吨;库车县建材矿化工业公司第一、二、三矿资源储量40.2万吨,设计生产规模0.9万吨;拜城县矿业开发公司卡尔果尔锰矿第一、二矿资源储量25.9万吨,设计生产规模0.4万吨。共计设计年生产规模6.5万吨。预计到2010年,生产3万吨锰矿石有资源保证。

第二节有色金属矿产

新疆有色金属矿产资源丰富,已发现有色金属矿产12种,有铜、镍、铅、锌、铝、镁、钴、钨、钼、铋、汞、锑,种类齐全。其中,主要矿产为铜、镍、铅、锌。

一、铜矿

(一)矿产资源及其开发利用现状

1.资源现状

新疆铜矿产资源较丰富。据《截至2005年底新疆维吾尔自治区矿产查明资源储量统计表》,截至2005年底,铜矿产地37处,其中,大型矿床1处,查明资源储量228.2万吨。据中国矿情资料,新疆铜矿资源属中等水平,在西北地区仅次于甘肃。

哈巴河县阿舍勒铜矿铜金属资源储量921932吨,平均含铜品位2.43%,是全国最大的富铜矿,矿体集中,易于开发。喀拉通克铜镍矿一、二、三号矿区保有资源储量26.6万吨。哈密市土屋铜矿金属资源量60余万吨,平均含铜品位0.65%。哈密市黄山东铜镍矿,保有铜金属资源储量19.0万吨。哈密市黄山铜镍矿金属铜保有资源量20.8万吨。富蕴县索库都克铜矿铜金属保有资源量32.57万吨。

新疆铜矿资源特点:①成矿类型多,可分7种类型,包括正岩浆晚期熔离型铜矿、岩浆热液型铜矿、夕卡岩型铜矿、斑岩型铜矿、火山岩型铜矿、层控型铜矿和沉积型铜矿;②分布广,全疆有20多个县(市)均有铜矿上储量表;③共生和伴生多种有益组分,如喀拉通克铜镍矿除含铜镍外,伴生金、银、铂、钯、钴、硫等多种矿产。

总的来说,新疆铜资源富矿多,易于选矿,开发潜力很大。

2.开发利用现状

据《2005年新疆维吾尔自治矿产资源开发利用情况统计报表》,2005年自治区共有生产矿山35个,其中中型矿山1个,小型矿山34个。从业人数1708人,开采矿石量78.45万吨,工业产值58450.95万元。其中喀拉通克铜镍矿设计采、选规模30万吨/年,2004年采矿32.2万吨,选矿28.1万吨。胶结充填法开采,采矿回采率98.51%。选矿回收率:铜90.06%,镍80.48%。矿产品由阜康冶炼厂加工。

小型铜矿精矿一般销售给内地有关企业,主要有喀什地区新鑫伽师铜矿、富蕴县乔夏哈拉金铜矿、鄯善县维权铜矿。采矿回采率65%~85%,铜选矿回收率85%~95%。

(二)自治区“十一五”规划目标及资源配置和供需平衡

1.自治区“十一五”规划目标

据自治区有色金属工业公司“十一五”规划,到2010年,生产金属铜5万吨。

2.资源配置与供需研究

阿舍勒铜锌矿铜金属储量921932吨,矿山设计生产规模132万吨/年,铜品位2.43%,年产铜精粉13万吨,金属铜2.975万吨;喀拉通克铜镍矿一、二号矿体特富矿、富矿矿石保有储量1721万吨,金属铜 26.6万吨,镍 15.6万吨,贫矿矿石储量约3000万吨。该矿三期工程于2005年开建,设计生产规模178万吨/年,年生产金属铜1.5万吨;哈密土屋铜矿金属储量60万吨,设计规模380万吨,年产金属铜1.5万吨。

“十一五”末,上述三矿区年产金属铜59750吨。

二、镍矿

(一)资源及其开发利用现状

1.资源现状

据《截至2005年底新疆维吾尔自治区矿产查明资源储量统计表》,截至2005年底,镍矿产地有7处,查明镍金属资源量96.2万吨,其中,大中型矿床3处,小型矿床4处。新疆镍资源储量次于甘肃省,位居全国第2位。主要矿山有喀拉通克铜镍矿、哈密市黄山东铜镍矿、哈密市黄山铜镍矿。

2001~2006年,新疆地矿局第四地质大队对喀拉通克铜镍矿2号矿体勘探,探明特富矿、富矿矿石资源储量1226万吨,金属铜17.9万吨,镍9.9万吨。一、二号矿体保有矿石资源储量1721万吨,金属铜26.6万吨,镍金属15.6万吨。贫矿约3000万吨。

2.开发现状

据《2005年新疆维吾尔自治矿产资源开发利用情况统计报表》,2005年有生产矿山14个,其中中型矿山2个,其余均为小型矿山。开采矿石 85.82万吨,产值 54814.07万元,利润20141.81万元。其中,喀拉通克铜镍矿已开采16年历史,2005年采出矿石量32.2万吨,选矿28.1万吨,回采率98.51%,选矿回收率80.48%。采用浮选法优选铜,混合浮选出铜镍混合精矿。

哈密地区内的小矿山矿石主要销往甘肃金川公司。

(二)自治区“十一五”规划及资源配置

1.自治区“十一五”规划目标

据新疆有色金属工业公司“十一五”目标,到2010年,实现生产1万吨金属镍。

2.资源配置

2001~2006年,新疆地矿局第四地质大队对喀拉通克铜镍矿二号矿体进行勘查,共提交特富矿、富矿矿石量1226万吨,铜金属17.9万吨,镍金属9.9万吨,一、二号矿体目前特富矿、富矿保有矿石储量1721万吨,铜金属26.6万吨,镍15.6万吨。贫矿矿石约3000万吨。矿山三期工程于2005年开建,设计采矿规模178万吨,达产后年产金属镍1.12万吨,可实现“十一五”规划生产金属镍1万吨的目标。

三、铅锌矿

(一)资源及其开发利用现状

1.资源现状

新疆铅锌矿资源主要分布在阿勒泰地区和克孜勒苏州。

据《截至2005年底新疆维吾尔自治区矿产查明资源储量统计表》,截至2005年底,铅锌矿产地34处,其中,大型1处,中型4处。铅查明资源储量65.9万吨,锌查明资源储量135.4万吨。新疆探明的铅锌资源储量在全国属偏少的省、自治区。

哈巴河县阿舍勒铜锌矿一号矿体探明锌金属资源储量40.9万吨,锌矿石品位2.78%;富蕴县可可塔勒铅锌矿铅金属保有资源储量27.9万吨,锌54.3万吨;阿图什市霍什布拉克铅锌矿铅保有资源储量7.1万吨,锌15.5万吨;阿克陶县塔木铅锌矿,铅保有资源储量4.0万吨,锌13.2万吨;阿克陶县卡兰古—托克拉克铅锌矿,铅保有资源储量17.6万吨,锌0.5万吨。

2.开发利用现状

据《2005年新疆维吾尔自治矿产资源开发利用情况统计报表》,2005年自治区共有铅锌矿18个,从业人数1203人,生产铅矿石23.66万吨,锌矿石19.28万吨,铅矿产值6670.40万元,锌矿产值2439.19万元。其中,富蕴县可可塔勒铅锌矿生产规模为年采矿石量15万吨,2005年生产铅精粉0.16万吨,锌精粉0.30万吨。

(二)自治区“十一五”规划目标及资源配置

1.铅矿

(1)“十一五”规划目标,到2010年,生产铅精粉2万吨。

(2)资源配置。可可塔勒铅锌矿属大型铅锌矿床,矿山正在技改,以扩大生产规模,2010年年产铅精粉1万吨;霍什布拉克、卡兰古—托克拉克、塔木铅锌矿等矿山扩大生产规模,达到年产铅精粉1万吨。“十一五”末,可实现生产铅精粉2万吨的目标。

2.锌矿

(1)自治区“十一五”规划目标,到2010年,生产锌粉6.5万吨。

(2)资源配置。哈巴河县阿舍勒铜锌矿探明锌金属资源储量40.8万吨,品位2.78%,矿山生产规模132万吨/年,年产品位50%的锌精粉5.58万吨;霍什布拉克铅锌矿等矿山年生产锌精粉1万吨以上。“十一五”末,可实现生产6.5万吨锌精粉的目标。

第三节贵重金属矿产

一、金矿资源及其开发利用现状

(一)资源现状

新疆黄金资源丰富,岩金主要分布在哈密地区、吐鲁番地区、阿勒泰地区、伊犁州、塔城地区。砂金主要分布在阿勒泰市、福海县、若羌县阿尔金山。全疆85个县(市)中有63个县(市)发现黄金,已有36个县(市)生产黄金。

据《截至2005年底新疆维吾尔自治区矿产查明资源储量统计表》,截至 2005年底,岩金矿产地 44处,查明资源储量92118.6千克,其中,大型矿床1处(阿希金矿),中型矿床2处,小型金矿床41处。阿希金矿矿石保有资源储量763.3万吨,金金属量37.6吨;哈图金矿矿石资源储量量320万吨,金金属量16.58吨;多纳拉萨依、托库孜巴依矿探明资源储量23吨。砂金上矿产资源储量表的矿产地10处,2005年查明资源储量18292千克。

全疆伴生金矿1处(喀拉通克铜镍矿),2005年查明资源储量2949千克。

(二)开发利用现状

1985~1995年是新疆黄金工业大发展时期,黄金产量迅速增加。1999年,黄金产量达21万两,居全国第6位。以后这些年当中,新矿产地发现少,矿山资源逐步枯竭,产量下降。

据《2005年新疆维吾尔自治矿产资源开发利用情况统计报表》,2005年黄金生产矿山102个,其中,大型矿山1个,中型矿山1个,小型矿山100个,生产黄金矿石187.29万吨,产值67181万元,利润5500万元。2005年黄金产量18.33万两,居全国第13位。其中,阿希金矿生产黄金29184两,哈密金矿生产黄金10006两,哈图金矿生产黄金8000两,哈巴河县多拉纳萨依金矿、托库孜巴依金矿生产黄金5928.86两。其余均为小矿山生产,这些小矿山年生产黄金3.8万两。

露天开采回采率90%~99%,地下开采回采率在61%~85%,贫化率 8%~20%。全泥氰化浸出率 90%~95%。浮选回收率85%。

(二)其他贵重金属资源现状

1.银资源现状

据《截至2005年底新疆维吾尔自治区矿产查明资源储量统计表》,截至2005年底,银矿产地7处,查明资源储量838.3千克,均属伴生银矿产,为小型矿床。

2.铂资源现状

据《截至2005年底新疆维吾尔自治区矿产查明资源储量统计表》,截至2005年底,铂矿产1处,查明资源储量2838千克,为喀拉通克铜镍矿伴生矿产,属小型矿床。

3.钯资源现状

据《截至2005年底新疆维吾尔自治区矿产查明资源储量统计表》,截至2005年底,钯矿产1处,查明资源储量1638千克,为喀拉通克铜镍矿伴生矿产,属小型矿床。

二、自治区“十一五”规划及资源配置

(一)自治区“十一五”黄金工业规划

根据自治区黄金工业“十一五”规划,到2010年,生产黄金10吨,即32万两。

(二)黄金资源配置

1.重点矿山资源保证程度

乌鲁木齐望峰金矿保有资源储量1441千克,品位6.62克/吨。哈密金窝子210金矿保有资源储量1083千克,品位5.08克/吨。青河县野马泉金矿,保有资源储量1978千克,品位4.2克/吨。托里县包古图金矿保有资源储量5738千克,品位6克/吨。4个矿山扩大规模后,可产黄金20000两。详见表5-2-2。

表5-2-2重点黄金矿山资源保证程度表

2.建设新矿山

鄯善县喜迎、梧桐南金矿区金金属保有资源量5980千克,品位4.3克/吨,生产规模9万吨/年,年可生产黄金9288两;鄯善县康古尔外围金金属保有资源量1957千克,品位5.28克/吨,生产规模9万吨/年,年可生产黄金11404两;昌吉市萨尔达拉金矿区金金属保有资源量3129千克,品位6.1克/吨,生产规模9万吨/年,年可生产黄金13176两;和丰县阔尔真阔蜡金矿区金金属保有资源量1855千克,品位9.2克/吨,年生产规模9万吨,年产黄金19872两。

以上4个矿山建成后,到2010年可生产黄金40000两。

3.积极发展和支持其他形式的企业开采黄金,2005年这类矿山企业70多个,到2010年黄金可产黄金150000两

综上所述,到2010年,自治区可生产黄金328304两。

第四节稀有金属

一、资源及其开发利用现状

(一)资源现状

新疆稀有金属矿产丰富,有铍、锂、钽、铌、铷、铯、锶、锆等8种。据《截至2005年底新疆维吾尔自治区矿产查明资源储量统计表》,铍探明资源储量居全国第一位,铯第五位,锂第6位,钽第9位,铌第10位。主要分布在阿勒泰市、富蕴县、福海县和青河县。阿勒泰地区锂矿资源储量63087吨,其中可可托海一矿保有资源储量16621吨。阿勒泰地区铍矿保有资源储量140288吨,其中,可可托海一矿71240吨。

(二)生产现状

据《2005年新疆维吾尔自治矿产资源开发利用情况统计报表》,2005年自治区共有稀有金属矿山10个,其中,国有矿山2个。新疆有色金属工业(集团)公司可可托海一矿,从业人数806人,生产锂精粉4000吨,产值1133.60万元;铍精矿800吨,钽铌矿19吨,产值398.00万元。该矿所选锂矿石为已闭坑3号脉采出堆放的矿石,矿石含氧化锂品位0.35%,氧化铍0.06%,选矿回收率分别为32.8%、25%,选矿难度大。

二、自治区“十一五”规划及资源配置

(一)锂矿

1.自治区“十一五”规划指标

据自治区有色金属工业公司“十一五”规划,到2010年,锂盐生产量1万吨。

2.资源配置

实践表明,每生产1万吨锂盐需8万吨锂精粉,2005年生产锂精粉4000吨,按照该水平计算,缺口7.6万吨锂精粉。可可托海一矿Li2 O保有资源储量16621吨,2005年仅生产0.4万吨Li2 O;富蕴县柯鲁木特112号矿山开采条件恶劣,难以开采;新建福海县库卡拉盖锂矿、柯鲁木特117号锂矿困难大。根据规划,2010年完成生产1万吨锂盐所需锂精粉只能靠进口及内地购进7.6万吨。

(二)铍矿

1.自治区“十一五”规划目标

到2010年,年生产铍精矿1000吨。

2.资源配置

2005年可可托海一矿选矿厂生产800吨铍精矿,可可托海一矿铍(BeO)资源储量71240吨,较丰富,有利于扩大选矿规模。“十一五”末,可实现年生产0.1万吨铍精矿的目标。

三、金属矿选矿奥秘

(一)金属矿选矿的定义和作用

1.选矿的定义

选矿最早英文解释为 Ore Dressing或 concentration,意为矿砂富集。随后延伸为矿物处理,英文为 Mining process。选矿是利用矿物的物理或物理化学性质的差异,借助不同的方法,将有用矿物同无用的矿物分离,把彼此共生的有用矿物尽可能地分离并富集成单独的精矿,排除对冶炼和其他加工过程有害的杂质,提高选矿产品质量,以便充分、合理、经济地利用矿产资源。

矿物是在地壳中由于自然的物理化学作用或生物作用,所产生的自然元素和自然化合物,如金、银、铜自然元素和黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等自然化合物。这些元素和化合物都具有各自的物理性质,如粒度、形状、颜色、光泽、密度、摩擦系数、磁性、电性、放射性、表面润泽性等。这些不同的性质为不同的选矿方法提供了依据。

2.选矿的作用和地位

自然界蕴藏着极为丰富的矿产资源,但是,除少数富矿外,一般含量都较低,例如,很多铁矿石含铁只有 20%~ 30%;铜矿石含铜小于 0.5%;铅锌矿石中铅锌的含量不到 5%;铍矿石氧化铍含量 0.05%~ 0.1%;这样的矿石直接冶炼,极不经济。一般冶金对矿石的含量有一定的要求。如铁矿石中铁的含量最低不得低于 45%;铜矿石中铜的含量最低不得低于 12%;铅矿石含铅不得小于 40%;锌矿石含锌不得小于 40%;氧化铍含量不小于 8%。对于采出的矿石在冶炼之前,必须经过选矿工艺,将主要金属矿物的含量富集几倍、几十倍乃至几百倍才能满足冶炼工艺的要求。

通过选矿手段为冶炼提供“精料”,减少冶炼的物料量,大大提高冶炼的技术经济指标。在选矿过程中大量的废石被排除,减少了炉渣量,一方面减低了能耗和运输成本,同时也相应地减少了炉渣中的金属损失,大大提高了冶炼的回收率。例如,某冶炼厂将铜精矿含量提高1%,每年可多生产粗铜 3135吨。某钢铁公司将铁精矿含量提高 1%,高炉产量提高 3%,节约石灰石 4%~ 5%,减少炉渣量 1.8%~ 2%。目前,我国要求入炉炼铁磁铁矿含量在 65%以上,如果铁精矿含量达到 68%以上,可以采用直接炼钢工艺,大大简化冶炼流程。

通过选矿工艺可以减少冶炼原料中有害元素的危害,变害为利,综合回收金属资源。自然界中的矿石往往含有多种有用成分,例如,铜、铅、锌等有色金属往往共生或伴生于同一矿床中;铁既有单一的铁矿石,也有铁-铜、铁-硫、钒钛铁等共生矿石。冶炼过程中对原料中某些共生或伴生元素,常视为有害杂质。例如,炼铜的原料中含铅、锌都是有害杂质。炼铁原料中含硫、磷和其他有色金属都是有害杂质。但将这些杂质提前通过选矿工艺使之分离分别富集后,分别冶炼,变害为利。

选矿也作为冶炼工艺中的一个中间过程,用以提高选矿、冶炼两个过程的总的经济效益。例如,我国金川有色金属公司冶炼厂现有的生产流程是将铜-镍混合精矿用电炉熔炼、转炉吹炼,产出高冰镍,经过缓冷后,再破碎磨矿,用浮选法获得铜精矿和镍精矿,用磁选法得到合金。此后分别进入各自的冶炼系统提取金属铜、镍和贵金属。

选矿是冶金、化工、建材等工业部门必不可少的极其重要的一环。选矿技术的发展,大大地扩大了工业原料基地,从而使那些以前因为含量太低或成分复杂而不能在工业上应用的矿床变为有用矿床。

近 20多年来,随着科学技术和经济建设的迅猛发展,对矿产资源的需求量与日俱增,矿产资源开采量翻番,周期愈来愈短,易采易选的单一富矿愈来愈少,嵌布粒度细、含量低的难选复合矿的开采量愈来愈大,对矿产品加工过程中的环保要求越来越高,这些都需要通过选矿方法来解决。

(二)选矿方法

目前常用的选矿方法主要是重选、浮选、磁选和化学选矿,除此而外还有电选、手选、摩擦选矿、光电选矿、放射性选矿等。

重力选矿法(简称重选法),是根据矿物密度的不同及其在介质(水、空气、重介质等)中具有不同的沉降速度进行分选的方法,它是最古老的选矿方法之一。这种方法广泛地用来选别煤炭和含有铂、金、钨、锡和其他重矿物的矿石。此外,铁矿石、锰矿石、稀有金属矿、非金属矿石和部分有色金属矿石也采用重选法进行选别。

磁选法,是根据矿物磁性的不同进行分选的方法。它主要用于选别铁、锰等黑色金属矿石和稀有金属矿石。

浮游选矿法(简称浮选法),是根据矿物表面的润泽性的不同选别矿物的方法。目前浮选法应用最广,特别是细粒浸染的矿石用浮选处理效果显著。对于复杂多金属矿石的选别,浮选是一种最有效的方法。目前绝大多数矿石可用以浮选处理。

化学选矿法,基于矿物和矿物组分的化学性质的差异,利用化学方法改变矿物组成,然后用相应方法使目的组分富集的矿物加工工艺。目前对氧化矿石的处理效果非常明显,也是处理和综合利用某些贫、细、杂等难选矿物原料的有效方法之一。

电选法是根据矿物电性的不同来进行选别的方法。

手选法是根据矿物颜色和光泽的不同来进行选别的方法。

摩擦选矿是利用矿物摩擦系数的不同对矿物进行分选的方法。

光电选矿是利用矿物反射光的强度不同对矿物进行选别的方法。

放射性选矿是利用矿物天然放射性和人工放射性对矿物进行选别的方法。

(三)选矿过程

选矿是一个连续的生产过程,由一系列连续的作业组成,表示矿石连续加工的工艺过程为选矿流程(图 6-7-1)。

矿石的选矿处理过程是在选矿厂里完成的。不论选矿厂的规模大小(小型选矿厂日处理矿石几十吨,大型选矿厂日处理矿石量高达数万吨以上),但无论工艺和设备如何复杂,一般都包括以下三个最基本的过程。

选别前的准备作业:一般矿石从采矿场采出的矿石粒度都较大,必须经过破碎和筛分、磨矿和分级,使有用矿物与脉石矿物、有用矿物和无用矿物相互分开,达到单体分离,为分选作业做准备。

选别作业:这是选矿过程的关键作业(或称主要作业)。它根据矿物的不同性质,采用不同的选矿方法,如浮选法、重选法、磁选法等。

产品处理作业:主要包括精矿脱水和尾矿处理。精矿脱水通常由浓缩、过滤、干燥三个阶段。尾矿处理通常包括尾矿的储存和尾水的处理。

有的选矿厂根据矿石性质和分选的需要,在选别作业前设有洗矿,预先抛废(即在较粗的粒度下预先排出部分废石)以及物理、化学与处理等作业,如赤铁矿的磁化焙烧等作业。

(四)选矿技术在新疆矿山的应用

新疆应用选矿技术可追溯到古代,新疆远在 300年前,就在阿勒泰地区的各个沟内利用金的比重大的特点,从砂金矿中淘洗黄金,这就是重选的原始雏形。但在新中国成立之前,新疆没有一处正规的选矿厂,全部都是采用人工方式手选和手淘,生产效率极其低下,只能处理比重差异大的砂金矿和根据颜色手选出黑钨矿石。新中国成立后,新疆选矿技术有了长足的发展,磁选技术应用于铁矿山,建成年处理量 80万吨的磁选矿厂,为钢铁企业源源不断地提供高品质的铁精粉。浮选应用于铅锌矿、铜矿、金矿山,先后建成康苏铅锌浮选厂、喀拉通克铜镍浮选厂、哈图金浮选厂,促进了新疆有色工业的发展。重选、浮选、磁选联合应用于新疆北部阿勒泰地区的稀有金属矿山,为我国的早期国防建设提供所需的锂、铍、钽、铌等稀有金属资源。以下是目前新疆有代表性的选矿厂。

1.康苏铅锌矿浮选选矿

康苏选矿厂是新疆第一座机械化浮选厂,1952年开始建设,设计生产规模为 250吨/天,1954年投产。该厂是由前苏联专家参与指导设计,前期主要处理喀什地区沙里塔什的方铅矿和闪锌矿,1961年开始处理乌拉根氧化铅锌矿。康苏选厂最初投产时是采用苏联专家设计的流程和药剂制度进行浮选,流程采用氰化物与硫酸锌作闪锌矿的抑制剂,以苏打作 pH值的调整剂,并添加了少量的硫化钠,先将铅矿优先选出后,再将锌矿物选出。该流程没有取得较好的经济指标,大部分锌矿被选入铅矿中。后经过我国工程技术人员和苏联专家的共同努力,通过几次技术改造,在流程结构、技术参数和生产管理方面进行了革新和改进。将部分德国式的浮选机改成苏式米哈诺贝尔 5A型充气量大的浮选机,使用水力旋流器代替螺旋分级机,加强了中矿再磨循环,增加了锌浮选时间,降低了锌浮选矿浆碱度,合理控制破碎粒度和钢球装入量,严格贯彻技术操作规程和技术监督等。使各项指标得到稳步提升。铅回收率由 71%提高到 90%,锌回收率由 13%提高到 41%。其选矿过程见浮选工艺流程图(图 6-7-2)。

2.新疆八一钢铁厂磁铁矿浮磁选选矿

新疆八一钢铁选矿厂与 1989年建成投产,设计处理能力 80万吨/年,主要处理高硫磁铁矿。矿石由矿山采出后,运输到选矿厂,经两段破碎一段磨矿后,矿浆进入浮-磁车间。选出的硫精矿销售给新疆境内的一些化工厂和化肥厂,铁精矿供球团和烧结使用。尾矿浓缩后,用水隔泵输送至尾矿库,晾干后,一部分尾矿成为八钢西域水泥厂铁质校正原料。新疆八一钢铁厂简易浮磁选流程图(图 6-7-3)。

3.喀拉通克铜镍矿浮选选矿

喀拉通克铜镍矿是新疆目前最大的铜镍生产基地,矿山一期为采冶工程,采出的特富矿块直接进入鼓风炉熔炼成低冰镍,经过几年的生产特富矿逐渐减少。为充分利用矿产资源,在二期改造中增加了优先选铜-铜镍混合浮选流程,日处理原矿 900吨。

原矿直接从采场经竖井提升到地面,通过窄轨输送到原矿仓,原矿仓的矿石经群式给矿机由带式输送机送至中间矿仓。经重型板式给矿机、带式输送机,送至自磨机进行一段磨矿,自磨机排矿给入与格子型球磨机闭路的高堰式双螺旋分级机,进行二段磨矿。分级机溢流经砂泵扬送至水力旋流器组,沉砂进入溢流型球磨机,进行三段磨矿。三段磨矿排矿与第一段分级机溢流合并,经砂泵扬送至水力旋流器组,旋流器溢流,自流至浮选厂房的搅拌槽内,加药后进入浮选作业。浮选采用一次铜粗选、一次铜精选、一次铜镍混合浮选、一次铜镍扫选、三次铜镍精选后,产出铜精矿、铜镍混合精矿及尾矿,分别送至脱水厂房。铜精矿、铜镍混合精矿经过脱水后分别送入铜精矿库和冶炼厂原料库。浮选尾矿经高效浓密机脱水后,用泵杨送至采矿场充填站,作为充填原料。喀拉通克铜镍矿简易选矿工艺流程图(图 6-7-4)。

4.哈图金矿黄金混汞-浮选选矿

哈图矿区是新疆历史上有名的岩金产地,早在乾隆年间便开始开采,主要采用的是土法重选法,将采出的矿石用石碾盘碾碎,通过淘洗的方式回收比重大的金粒。大量的细粒金无法回收,致使许多淘金者亏损严重。

1983年通过实验研究,采用“混汞—浮选—部分焙烧—氰化”原则流程,哈图金矿建成了新疆第一座现代化的黄金生产矿山,日处理原矿 100吨。1986年通过改进破碎工艺,新增 100吨/天的浮选系列,使产能达到 200吨/天。哈图金矿混汞浮选工艺流程图(图 6-7-5)。

原矿由采厂通过汽车运到原矿仓,原矿经颚式破碎机进行一段破碎。然后经皮带运输机运到圆锥破碎机,进行二段破碎,破碎产物由圆振筛筛分后,筛下矿物由皮带运输机运送至粉矿仓,筛上矿物返回圆锥破碎机再破。粉矿仓经给矿机和皮带运输机送至格子型球磨机磨矿,磨矿排矿自流通过镀银铜板(俗称汞板)进行混汞作业,通过汞板表面粘附的汞吸附单体解理的金形成汞齐,通过冶炼回收部分黄金。矿浆经过汞板后,用高堰式螺旋分级机,溢流进入浮选工序,返砂进入球磨机再磨。浮选工序采用一次粗选、二次精选、一次扫选流程选的浮选精矿。浮选精矿脱水经过焙烧和进行冶炼后得到金锭。

5.可可托海稀有金属矿重、磁、电、浮联合选矿

可可托海以稀有金属储量大,品种多而闻名中外,铍、锂、钽、铌、铷、铯、锆、铪等稀有元素在许多矿带中均有不同程度的分布,因而造成选矿上的复杂性和难度。经过众多科技人员 10年的反复实验研究,从手工选矿到单一矿物选矿,发展到最后的重磁浮联合选矿流程,分选出锂精矿、铍精矿、钽铌精矿,突破了这一世界性的难题,促进了选矿技术的发展。

1953年,为回收绿柱石和钽铌矿在 3号矿脉小露天采场东北角兴建了一座简易的 30多米长的手选室,改善了手选的工作环境,提高了手选效率。另外,在 3号矿脉尾矿堆附近兴建了一座 20吨/天的钽铌重选厂,采用对滚一段破碎、跳汰、摇床、溜槽进行重选,回收钽铌矿。1957~ 1958年,将手选筛下的尾矿,用方螺旋溜槽进行富集,每年产出的氧化锂精矿接近万吨。

1963年,经过科研院所近 8年的选矿试验研究,国家计委批准兴建 750吨/天的选矿厂(“87- 66”机选厂),综合回收氧化锂精矿和钽铌精矿。选厂工艺流程简图(图 6-7-6)。根据可可托海矿伟晶岩体分带开采的特点,选厂采用三个系统分别对三种类型的矿石(铍矿石、锂矿石、钽铌矿石)进行选别。采用联合选矿工艺综合回收矿石中的锂铍钽铌矿物。先利用重力-磁法-电磁法选矿,从原矿含量只有 0.01%~ 0.02%(Ta、Nb)203的原矿中选50%以上的(Ta、Nb)203钽铌精矿,然后再用碱法锂铍优先浮选,先优浮选锂再选铍。

可可托海选厂选矿工艺的不断改进,使我国花岗伟晶岩类型矿石钽铌、锂、铍选矿工艺水平进入世界先进行列。

6.选矿技术的发展方向

在美国、日本、德国等国家对选矿技术的发展非常重视,选矿技术的不断进步和创新,促进了这些国家矿产资源的开发和综合利用沿着可持续发展前进。在矿物破碎方面,美国开发了超细破碎机和高压对滚机,降低球磨机入料粒度,节约了能耗。同时在不断研究外加电场、激光、微波、超声、高频振荡、等离子处理矿石对粉碎和分选的影响。在矿物分选方面,已经或正在研究“多种力场”联合作用的分选设备,并不断将高技术引入选矿工程领域,诸如将超导技术引入磁选,将电化学及控制技术引入浮选等。在选矿工艺管理方面,将工艺控制过程自动化,并将“专家控制系统”与“最优适时控制”相结合,以达到根据矿石性质调整控制参数,使选矿生产工艺流程全过程保持最优状态。

随着我国国民经济的快速发展,对矿产品的需求不断增长,选矿工程技术面临着资源、能源、环保的严峻挑战和发展机遇。以下领域的技术创新将是今后选矿的发展方向:

一是研究开发高效预选设备、高效节能新型破磨与分选设备,以及固液分离新技术与装备,大幅降低矿石粉碎固液分离过程的能耗。

二是研究各种能场的预处理对矿物粉碎和分选行为的影响,开发利用各种能场的预处理新技术,以提高粉碎效率和分选精度。

三是开发高效分选设备、高效无毒的新药剂,重点研究复合力场分选新设备、多种成分协同作用的新药剂以及处理贫、细、杂难选矿石的综合分选新技术。

四是在矿石综合利用研究中,开发无废清洁生产工艺,加强尾矿中矿物的分离、提纯、超细、改性的研究,使其成为市场需要的产品,为矿物物料工业向矿物材料工业转化提供新技术。

五是大力将高新技术引进矿物工程领域,重点开展矿物生物工程技术、电化学调控和电化学控制浮选技术、过程自动寻优技术,以及高技术改造传统产业的新技术研究。

六是加强基础理论与选矿技术相结合的新型边缘科学研究,促进新一代矿物分选理论体系的形成,并派生出新兴的矿物分选和提纯技术。

参考资料:搅拌浸出/高压浸出