一、附近废铜中国前寒武纪非金属矿床分述
1.硼矿床
(1)资源概况
中国硼矿资源较丰富，回收回收硼矿储量(B2O3)约占世界硼矿总储量的电话12%。
按成因类型划分中国现有的西峡硼矿床可分为沉积变质型、变质热液型、金属盐湖沉积型、附近废铜矽卡岩型、回收回收地下卤水型、电话海相沉积型等六种主要硼矿类型。西峡其中，金属沉积变质型和变质热液型硼矿床主要产出在前寒武纪，附近废铜是回收回收中国最主要的，也是电话最有工业价值的硼矿床类型，硼矿储量约占全国总储量的西峡50%以上。前寒武纪硼矿床集中产出在辽宁东部-吉林南部地区的金属辽吉裂谷带内。沿裂谷带从西到东分布有大、中、小等规模不等的硼矿床，断续延伸达200km以上，构成硼矿成矿带。这些矿床主要有：辽宁营口县后仙峪硼矿床、凤城县翁泉沟硼矿床、凤城县二台子硼矿床、宽甸县牛皮扎硼矿床、宽甸县五道岭硼矿床、宽甸县杨木杆硼矿床、宽甸县砖庙沟硼矿床、吉林集安县高台沟硼矿床等。其中凤城县翁泉沟硼矿规模最大，属超大型硼矿床，储量占全区总储量的87.47%(表2-9)。
表2-9前寒武纪硼矿床
前寒武纪硼矿床主要赋存于镁质大理岩中。产出在古元古代辽河群下部层位的里尔峪组白云石大理岩、蛇纹石大理岩中，硼矿体与大理岩产状一致，具有明显的层控特征。矿体产出形态亦受原岩控制，呈大小不等的似层状、扁豆状产于白云质大理岩中或大理岩与其他岩石接触处。厚数米至数十米，长数十米至数百米。
赋矿围岩除大理岩外，主要还有变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩等含硼建造。含矿建造原岩为一套富钠的基性-酸性火山-沉积岩系。研究表明成矿物质来源与古元古代强烈的海底火山喷发有关，矿床属富硼火山沉积岩经受角闪岩相(中压相系)区域变质作用和岩浆热液改造形成。矿体围岩蚀变明显，主要有蛇纹石化、碳酸盐化、金云母化、透闪石化、电气石化等。
前寒武纪沉积变质型硼矿床B2O3平均品位为8.4%。矿石矿物成分复杂，硼酸盐矿物有硼镁石、遂安石、硼镁铁矿；金属矿物有磁铁矿、硫铁矿；非金属矿物有蛇纹石、滑石、水镁石、矽镁石、榍石、磷灰石，以及金云母、透闪石、镁橄榄石、绿泥石等硅酸盐矿物。按矿石中有用矿物成分的不同划分，基本可分为遂安石型、硼镁石型、硼镁铁矿(或硼镁铁矿—稀土元素)型等三种类型。硼镁石型和遂安石型品位相对较高，矿石易选，工业价值较大。如辽宁营口后仙峪、凤城二台子、宽甸杨木杆子和吉林高台沟等硼矿床；硼镁铁矿型品位相对较低，矿石难选，如五道岭子和牛皮扎硼矿床等。
(2)矿床类型与实例
实例1.辽宁营口后仙峪硼矿床(图2-52)赋存于古元古界辽河群里尔峪组蛇纹石大理岩中，该组地层自下而上为花岗岩、阳起石化浅粒岩夹黑云变粒岩和透闪石化浅粒岩、蛇纹石大理岩、黑云变粒岩和电气石变粒岩。矿区构造复杂，后仙峪“翻转”向斜控制着含矿层及矿体的空间分布(张秋生，1984)。该矿床共有6个矿体，呈似层状或透镜状赋存于蛇纹石大理岩中。产状与围岩一致。其中Ⅴ号矿体规模最大，呈似层状产出，该矿体地表出露长度为269m，最大延深为700m，最大厚度为61m，一般厚度在17m左右。储量占全区总储量的75%。其余矿体均为延长百米的小矿体。主要矿石矿物为遂安石、板硼镁石、纤维硼镁石，另有少量柱硼镁石及硼镁铁矿。遂安石是矿区最重要的工业矿物之一，有板状和长柱状两种晶体，晶体粗大，长可达5cm，宽可达3cm，脉石矿物主要为镁橄榄石、蛇纹石，次为金云母、滑石、透闪石、方解石、白云石和菱镁矿。矿石主要为板柱状变晶结构，纤维状变晶结构，交代残余结构，团块状、角砾状、网格状和花斑状构造。矿石类型有硼镁石型、遂安石型和硼镁铁矿型三种。
图2-52辽宁营口后仙峪硼矿床地质图
1—花岗岩；2—黑云变粒岩；3—已蚀变的大理岩；4—硼矿体；5—电气石变粒岩夹黑云母变粒岩；6—电气石伟晶岩；7—闪长岩；8—煌斑岩；9—闪长玢岩；10—晚期中细粒花岗岩；11—第四系
图2-53翁泉沟硼铁矿区地质图
(据中国矿床编委会，1994，有修改)
实例2.辽宁凤城翁泉沟铁硼矿床(图2-53)，为变质沉积再造型硼矿床。矿床位于华北陆块辽吉裂谷翁泉沟向斜内。矿区地层为古元古界辽河群里尔峪组，蛇纹石大理岩和夹在金云透闪岩中的蛇纹岩。金云蛇纹岩为含矿层。矿区内断层规模较大，中酸性岩脉较发育。矿区分上下两层矿，九个矿体。矿体呈似层状、透镜状。长约 3000m，宽约1500m。最大延深600m，一般厚度30～50m，厚度变化较大。I号矿体规模最大，储量占全区的90%。矿石类型主要为硼镁铁矿-磁铁矿型。矿石B2O3含量，最高22.68%，一般4%～10%。矿石矿物主要为硼铁矿、硼镁铁矿，次为硼镁石、遂安石、晶质铀矿。脉石矿物为蛇纹石、硅镁石、金云母等。主要为变晶、交代残余结构，条带状、块状、斑杂状构造。
2.石墨矿床
(1)资源概况
石墨是中国的优势矿产之一，资源丰富，天然石墨储量居世界第一位。已知矿产地100多处，分布在20个省(区)，已探明储量的矿床51个，其中晶质石墨矿床37个(大中型约占76%)，储量占68%。晶质石墨矿物多产于前寒武纪中—深变质岩层中，储量1.5亿多吨。储量最多的省是黑龙江省，其储量约占全国的晶质石墨储量70%以上，其次是内蒙古、山东、河南和四川等四省(区)(表2-10)。
表2-10前寒武纪主要石墨矿床
(2)矿产资源基本特征
我国石墨资源分布虽广泛，但储量相对集中于几个主要成矿区(图2-54)。这与中国大地构造演化规律相关。我国石墨矿床主要为区域变质型矿床。此类矿床多产于前寒武纪中深变质片岩、片麻岩岩层中。区域变质作用形成的晶质石墨矿床赋存于陆块或褶皱带隆起区的变质地质体中。在佳木斯微陆块、华北陆块东缘、北缘及秦岭造山带北缘等形成主要成矿区。因此，黑龙江、山东、内蒙古、山西及河南集中了晶质石墨储量的90%以上。区域变质石墨的成矿期，可从新太古代延续到早寒武世。产于新太古代的内蒙古什报气，新太古代—古元古代中的有山西大同市弘赐堡，内蒙古兴和县黄土窑，古元古代的黑龙江萝北县云山、鸡西市柳毛、勃利县佛岭，山东平度县刘戈庄、莱西县南墅，河南西峡县横岭、镇平县小岔沟，湖北宜昌县三岔垭，云南牟定县戎街、元阳县宗皮寨等矿床。
图2-54中国前寒武纪石墨矿床分布示意图
中国前寒武纪石墨矿床成矿期以古元古代为主。一般产于古老深变质岩系中的矿床，虽然矿石品位较低，但石墨化程度较高，鳞片较大，质优易选。
(3)典型矿床
黑龙江省柳毛石墨矿床位于佳木斯微陆块南部、八面通台凸东端、密敦断裂之北西侧。矿床赋存于古元古界麻山岩群西麻山岩组地层中，该组地层总厚达3566m。石墨矿体呈层状、似层状和扁豆状、透镜状，矿石品位9%～10%。矿床分大西沟、站前和朗家沟三个矿段，石墨伴生有铀、钒、钛等。
山东南墅石墨矿床位于华北陆块胶北隆起南缘，矿床赋存于古元古界荆山群陡崖组地层中。矿体为层状、似层状，产状与围岩一致，多呈东西走向，陡-中等倾角。南墅石墨矿床可分成三个矿区，即家庄矿区，岳石矿区和北墅矿区。南墅石墨矿石墨质量最好、鳞片大，石墨鳞片一般为0.4～2mm。最大6mm，伴生有金红石和硫铁矿。
3.菱镁矿
(1)资源概况
中国菱镁矿资源丰富，但分布不均。前寒武纪晶质菱镁矿矿床是最重要的矿床类型，大部分集中在辽宁省，仅辽东菱镁矿储量即占全国的三分之二以上。另外，在山东、甘肃、河北及四川等地也有晶质菱镁矿床产出。这些矿床都产在元古宙白云质大理岩或白云岩中，与白云质沉积建造密切相关。隐晶质菱镁矿矿床大多产于蛇纹石化超基性岩及其风化壳中。中国从前寒武纪到第三纪均有超基性岩发育，其中又以前寒武纪、加里东期和海西期的超基性岩为多。在陕、甘、内蒙古一带的超基性岩体中已发现有隐晶质菱镁矿矿床。
我国探明菱镁矿产地24处，矿石保有储量近30亿吨。
(2)矿产资源基本特征
中国菱镁矿的产量主要集中在辽宁一带，全国有8个省(区)查明有菱镁矿储量，其中辽宁就占了总量的64.7%，其次为山东、内蒙古占10%。主要有辽宁海城、青山怀、铧子峪、圣水寺、小圣水寺和山东莱州优游山等菱镁矿床(图2-55)，(表2-11)。
表2-11前寒武纪主要菱镁矿床
图2-55海城-大石桥滑石-菱镁矿矿带区域地质略图
(据朱国林，1982)
1—第四系；2—石英岩、泥质板岩；3—云母片岩、千枚岩(盖县组)；4—白云石大理岩(含矿层)；5—石榴矽线石白云母片岩夹条带状白云石大理岩；6—深灰色千枚岩，条带状大理岩；7—变粒岩、白云二长片麻岩，石英二云母片岩；8—菱镁矿矿体；9—滑石矿体；10—元古宙花岗岩类；11—燕山期花岗岩；12—元古宙变质角闪辉长岩；13—中、基性岩脉；14—地质界线；15—渐变地质界线；16—不整合地质界线；17—混合交代地质界线；18—侵入地质界线；19—断层；20—岩层产状
(3)主要的菱镁矿床的地质成矿特征
1)辽宁海城铧子峪菱镁矿矿床：该矿床是中国超大型菱镁矿床之一，累计探明菱镁矿近8亿吨。矿床产于古元古代辽河群变质岩层中段钙镁碳酸盐组的下部。矿床下盘围岩为黑云母片岩，上盘为厚层状白云岩，矿层之间则夹有千枚岩和白云岩层，矿床共分6层菱镁矿体，全长3000余米，其中以第三层矿体质量最好，成层状或似层状产出。
2)辽宁营口县青山怀菱镁矿床：矿床产于古元古代辽河群中部钙镁碳酸盐岩组硅质白云岩中。矿层上下盘多与硅质白云岩直接接触，部分与千枚岩接触，矿层中有大量的几毫米至几米宽的白云石脉，这些白云石脉对矿石质量影响极大。矿体有两层，下层矿矿体，长1750m，厚100m，为主要矿体。不同地段矿石品级变化较大。
3)山东掖县优游山菱镁矿：菱镁矿床产于古元古界粉子山群大理岩组中，主要岩石为大理岩、绿泥石滑石片岩、云母片岩、白云岩、菱镁矿等。矿体呈层状，共有五个矿层，其中第三层最重要，长1200m，厚0～80m。矿石为洁净之菱镁矿，粗、中、细粒结构均有，但以粗粒为主。
4.滑石
(1)资源概况
中国已知滑石矿产分布在15个省(市)，滑石矿石保有储量2.3亿多吨，仅次于前苏联。储量最多的省是江西省，占全国总储量的30%。其次是辽宁、山东、青海和广西。这五个省(区)滑石储量之和占全国的95.5%。目前探明滑石产地39处，其中19个大、中型矿区的合计储量占全国总储量98%，储量最大的矿区是江西省广丰县溪滩(为黑色滑石)，其储量占全国的28%(表2-12)。
表2-12前寒武纪主要滑石矿床
(2)矿产资源基本特征
我国的前寒武纪滑石矿床主要分为两种成因类型。
1)碳酸盐岩型：此类矿床分布广，储量大，占全国总储量的55%，矿石多属于低铝低铁质的块滑石型和碳酸盐-滑石型。矿石中滑石含量一般在50%～70%以上，很少含透闪石等石棉状矿物，白度为80～92，经手选的滑石产品质量优良。此类滑石矿床为区域变质热液交代型矿床，产于含镁质碳酸盐岩地层中。矿床的成矿时代为元古宙(吕梁期)，包括辽宁和山东的该类矿床，如辽宁海城范家堡子、本溪连山关，吉林浑江遥林，山东掖县优游山、栖霞李博士夼、平度芝坊，广西龙胜等。尤以古元古代白云质大理岩中的滑石矿储量多(约占全国总储量的50%)、质量好。矿床成矿作用集中在向斜构造内侧，矿体呈巨大的似层状或透镜状，围岩为菱镁矿大理岩、结晶白云岩或白云大理岩，矿体产状与围岩一致。
海城范家堡子滑石矿床位于华北陆块北缘东段辽吉裂谷中复向斜北翼，矿区内地层属古元古界辽河群大石桥组第二和第三岩段。滑石矿床的围岩为含石英菱镁矿大理岩层，矿区共有六个滑石矿体，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体是主矿体。矿床成因类型为富镁碳酸盐岩中温热液交代型矿床。矿体走向近东西，倾向北北西，地层倾角54°～87°，深部变缓28°～45°，其中Ⅱ、Ⅲ号矿体为中、大型，呈大透镜状或大扁豆状，有分叉复合现象。矿体连续，厚度变化稳定，主要组分分布均匀，构造简单(刘绍斌等，1992)。
广西龙胜鸡爪-古坪滑石矿床(图2-56)产于新元古代板溪群合桐组白云质大理岩内。矿床顶板是白云质大理岩，底板是细碧角斑岩。矿床沿北东向走向断层展布，矿带长20km以上，被一组北西向断层切割成大小不等的断块。在断块中最大的矿体长1000m，宽280m，厚140m，呈巨大的似层状、透镜状分布；小矿体均呈大小不等的透镜体，沿断裂方向断续分布。矿石矿物成分简单，99%为滑石，含少量金红石、绿泥石；围岩蚀变以透闪石化、绿泥石化为主。矿体产状与围岩一致。矿石质量好，均为Ⅰ、Ⅱ级品。(刘绍斌等，1992)。
2)沉积-成岩型：为中国近几年新发现的一种类型，主要分布于江西、湖南、四川等省，储量约占全国的28%，如江西广丰县溪滩、乐平县牯牛岭、湖南石门县枫相坡(东山峰)。含矿层位属震旦系上统灯影组中、底部。以江西广丰县溪滩为例：矿体围岩顶板为夹鲕状白云质灰岩底板为假鲕状硅质岩、硅质灰岩和粘土白云质灰岩，与矿层为连续沉积。矿石为以硅钙质为主的黑色滑石。
图2-56广西龙胜鸡爪矿区8号勘探线地质剖面图
(据国家建材局广西地质队)
1—板溪群拱洞组千枚岩、变质砂岩；2—板溪群合桐组白云石大理岩；3—板溪群合桐组枕状细碧岩；4—滑石矿体；5—断层
在河北滦平县太古宇片麻岩中还发现有花岗岩化热液交代滑石矿床。
5.磷矿床
(1)资源概况
中国前寒武纪磷矿资源比较丰富，其保有储量约占全国磷矿总量的69.71%。(表2-13)前寒武纪磷矿床的分布比较广泛(图2-57)，但以西南地区储量为最多，质量最佳，其次为中南地区。主要大型-超大型磷矿床集中分布在贵州开阳地区、瓮福地区、湖北的宜昌地区、胡集地区、保康地区和江苏连云港地区等六个区域。其中超大型矿床有湖北荆襄、湘鄂、白果坪，贵州开阳、瓮福等5处，大型矿床有内蒙古布龙土，湖北白竹、丁家河、晓峰，贵州用沙坝-牛赶村、小坝-英坪，四川唐坊等7处。
中国内生磷灰石矿床主要分布于北方的华北陆块。成矿时代多为元古宙，主要分布在辽宁、河北、山西、山东等省，有一些储量已达超大型规模的变质成因磷矿床，但因其品位低，难开采，尚未利用。此外，在新疆、内蒙古及黑龙江也分布有少许磷矿床。
(2)矿产资源基本特征
中国前寒武纪磷矿成因与世界上相一致，大致可分为以沉积为主的沉积磷块岩矿床、内生成因的磷灰石矿床和沉积变质成因的磷灰岩矿床三种类型。
1)沉积磷块岩矿床：中国前寒武纪沉积磷块岩矿床的成磷时代主要为震旦纪。矿床主要赋存在震旦系陡山沱组，这类矿床为稳定海相沉积型。具有矿层厚、品位高、储量大、层位稳定的特点。因为扬子陆块成矿环境相对稳定，成矿时间从新元古代一直延续到早寒武世。
磷矿床集中产出在扬子陆块西部、秦岭褶皱带之南，分布于陕西、湖北、湖南、贵州、四川等省，其中黔中聚磷区和鄂西聚磷区为两个主要磷矿生产基地。
鄂西聚磷区，扬子陆块东南缘中西段内。成磷时代为震旦纪陡山沱期。含磷岩系主要由白云岩、磷块岩、粘土岩等岩石组成，矿层产于粘土岩之上和白云岩之下的过渡部位，成层状、似层状产出，主要可分为上、下两矿层。主要矿石矿物为胶磷矿，常呈隐晶胶状，矿石类型以硅钙质磷块岩为主，P2O5平均品位大于20%。该聚磷区内的荆襄、湘鄂、白果坪等磷矿床均为超大型磷矿产地。该区探明储量的矿床约60个，储量约占全国总储量的20%。
表2-13前寒武纪主要磷矿床
黔中盆地位于贵州的开阳-瓮安一带，成磷时代为震旦纪陡山沱期，属于扬子陆块中的黔中台地北东缘的台盆凹地，分布面积达2万多平方公里。陡山沱期含磷岩系，主要为碳酸盐岩、磷块岩及粘土岩；多含磷质叠层是。主要可分为上下两个工业矿层，上矿层延伸稳定，多呈倾斜至缓倾斜产出，厚13～33m，P2O5平均品位约25%，矿石以胶磷矿为主。该成磷盆地已有探明储量的矿区约50个，保有储量十数亿吨，其中开阳、瓮福两个超大型磷矿产地以富矿多、品位高而闻名。
图2-57中国前寒武纪磷矿床分布示意图
2)沉积变质磷灰岩矿床：该类矿床主要由海相火山沉积的磷块岩经区域变质作用而形成，时代为新元古代。主要分布在江苏、安徽、湖北等省。含磷岩系从苏北经安徽肥东、宿松至湖北黄梅、大悟，构成大致呈北东-南西向断续分布的苏皖鄂成矿带。湖北大悟黄麦岭磷矿是该类型最具代表性磷矿的矿床。
湖北大悟黄麦岭磷矿产于新元古代，矿体呈层状，可分上下两层，矿层厚度可达40余米；原生带磷矿石含P2O5在10%左右，而在风化带中含量增值16%；矿石易选，并有伴生硫可综合回收利用。
3)内生磷灰石矿床：内生磷灰石矿床大多赋存在基性片麻岩、基性-超基性岩及碱性岩中。我国磷灰石矿床主要分布在河北、辽宁、山东、山西等省，属华北陆块范围。产出层位的时代多为元古宙，已探明储量的产地共有二十余处。内生磷灰石矿床在储量规模和矿床数量上均远不如磷块岩矿床，但由于该类矿床具有易选、综合利用价值高等特点，因而仍是磷的重要来源之一。其中最主要的有河北矾山磷灰石矿床(图2-58)。
图2-58河北矾山磷铁矿区纵剖面图
(据冶金516队、北京大学地质系，1980)
1—黄土；2—砂砾层；3—含砾亚粘土层；4—辉石岩；5—黑云母辉石岩；6—矿体及编号；7—磁铁矿磷灰石岩；8—矿体；9—斑杂状正长黑云辉石岩(似伟晶岩)；10—似粗面状正长辉石岩；11—云斑状正长辉石岩
河北涿鹿矾山铁磷矿是我国北方内生磷灰石矿床中品位较高、选矿效果好的唯一大型内生磷矿。矿体产于偏碱性超基性-碱性杂岩体内，属晚期岩浆矿床，杂岩体呈椭球形侵入中元古代蓟县纪雾迷山组，面积超过20平方公里；矿体形态呈似层状，连续完整，厚度较大。矿石类型主要可分为黑云母辉石岩型、磁铁辉石岩型、磷灰石型和正长黑云辉石岩型；矿石矿物主要为磷灰石及磁铁矿，脉石矿物主要有次透辉石、黑云母及正长石；矿区内P2O5平均品位大于11%，全铁含量13%左右。
我国前寒武纪磷矿资源在总体上具有以下几个特点：①矿床类型齐全，但以沉积磷块岩矿床为主。②产磷时代较多，以震旦纪(部分矿床延续到早寒武纪梅树村期)为主。③矿石品位较低，以贫矿为主。全国磷矿P2O5平均品位为16.8%；四分之三左右的储量，品位在12%～24%之间。④难采矿多。我国磷矿床大部分成矿时代较早，尤其是北方地区，演化作用强，矿石胶结致密坚硬，且许多矿体呈倾斜，给矿山开采带来了一些列技术难题。⑤难选矿多，易选矿少。磷矿中大部分为中低品位的矿石，且以胶磷矿为主。这类矿石颗粒细微、嵌布紧密，属世界上至今尚未解决选矿问题的难选矿石。
从总体上看，我国磷矿资源分布极不平衡，探明储量南多北少，大型磷矿产地及富矿高度集中在中南部地区。
6.硫铁矿
硫铁矿通常指黄铁矿、白铁矿和磁黄铁矿三种含硫矿物。前寒武纪硫铁矿床的矿石储量约为全国总储量的15%以上。其中超大型矿床3个，特大型矿床1个(表2-14)。
表2-14前寒武纪主要硫铁矿床
前寒武纪硫铁矿矿床类型主要包括沉积变质型和多金属型两种硫铁矿矿床类型。
沉积变质硫铁矿矿床产于沉积变质岩系中，呈层状、似层状、透镜状。矿石矿物以黄铁矿为主，脉石矿物以石英为主。代表性矿床有广东大降坪矿床、辽宁大荒沟、六块地矿床等。
多金属型硫铁矿矿床产在中酸性侵入岩、火山沉积碎屑岩、碳酸盐岩、变质岩中。矿体多为似层状、透镜状。矿石矿物主要为黄铁矿，常伴生有Pb、Zn、Cu等多金属矿产。典型矿床有：内蒙古炭窑口、甲生盘矿床，浙江绍兴西裘矿床等。
广东大降坪矿床为沉积变质型硫铁矿矿床，硫铁矿储量1.93亿吨，属超大型硫铁矿床。该矿床的地质特征叙述见第五章。
7.蛭石
我国前寒武纪蛭石矿床类型较多。目前以位于塔里木陆块北缘库鲁克塔克地块中且干布拉克蛭石矿床最为著名，是超大型矿床。蛭石矿床产于超镁铁岩-碳酸岩杂岩体内。该杂岩体包括有超镁铁岩、碱性岩和岩浆碳酸岩，为多期次侵入形成。岩体侵入同位素年龄为900～862Ma(何国琦等，1994)，属晋宁期。含矿岩体围岩为古元古代兴地塔格群。蛭石矿主要分布在蛇纹岩和黑云母次透辉岩中。矿带长3100m，平均宽400m，平均深度20m，最深50m。探明矿物储量达1839万吨，且富矿占总储量86%。在杂岩体的黑云母次透辉岩中，个别在碳酸岩中还产出磷灰石矿，规模达大型。
8.毒重石
毒重石又名碳酸钡矿，一般不易单独富集成矿。在重晶石矿床中有时有毒重石共生。据目前所知，四川城口巴山毒重石矿床是一个超大型矿床。含矿建造为海相硅质岩泥岩建造，矿体产在震旦系灯影组硅质岩、含碳质硅质板岩内。矿床成因类型为热水沉积型。
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。
参考资料:溶剂萃取
