廣西南丹地區有色金屬尾砂型人工礦床地質特征及其資源化

陳志強 寧熊

摘要：本文主要是分析了廣西南丹地區有色金屬尾砂型人工礦床地質特征及其資源化，以供參考。

關鍵詞：尾砂礦床；背景；地質特征

一、尾礦資源成礦背景分析

尾礦形成的外部條件

1、選礦能力強，尾砂排放量大

根據自治區政府有關部門2002年8月統計，南丹縣境內有選礦企業69家，其中國營6家、國營控股企業1家，余為私營企業。總選礦能力為年處理量730多萬噸，總建設規模22340噸/日處理量，按85%排放量計算，日排放尾砂量18989噸，年排放量可達627萬噸。

2、開發技術水平不平衡，選礦方法單一，綜合利用率低

據調查，早期相當長一段時間，生產廠家均以錫石為主要目的礦物，采用重選提取，其它伴生礦物都留在尾砂之中，這才有“老尾礦富”的說法，60年代前后強調綜合利用，開始回收鉛、銻、鋅等有價元素，70年代選冶的目的礦物增加到3種，即錫石、脆硫銻鉛礦、鐵閃鋅礦，其它有用伴生礦物仍然排放在尾礦之中。同時，由于主要目的礦物錫石采用重選回收宜粗磨，硫化物采用浮選分離需細磨，這一在選別粒度上的矛盾，始終沒有徹底解決，至今錫的回收率仍較低，致使細微級錫石仍以“漿礦錫”的形式排放于尾砂之中，其量不少，品位均在1.00% 上下，龍泉中心庫就是典型例證。

3、由于管理力度不夠，人為造成尾礦富化

（1）、堅持礦業開發綜合利用方針不夠，僅對常規元素錫、鉛、銻、鋅等進行回收，其它毒砂、磁黃鐵礦、黃鐵礦等殘余金屬硫化物雖然相對富集了，仍排放于尾砂之中，經查明：由于毒砂等主要載金礦物的人工富集，原礦中金品位0.30×10-6富集到尾砂中金品位0.70×10-6，最高達2.94×10-6，同時由于毒砂的相對富集，其As品位可達20%以上。

（2）、對礦山的選礦回收率監督不夠，一些選礦企業片面追求眼前利益，簡化原設計選礦流程，采富棄貧，致使相當一部分有用資源流入尾礦之中。

（3）、有些生產單位，因回收手段原始，或者人為的因素，把相當一部分中度礦排放于尾礦之中，造成人為的富礦。

二、以龍泉中心庫為例的尾砂礦床地質特征

（一）礦體分布、形態、規模、產狀與品位

龍泉中心庫錫多金屬尾礦床2線剖面示意圖

根據本次勘查所取得的主目的礦物錫含量結果，按甲方下達的工業指標，圈出一個礦體，礦體編號為33C—6—1#。

由于選礦廠在不同年代分選來自不同的原礦石，因此，該尾砂礦體可圈出一個年代層，主要分布在壩首至ZK001附近。

礦體形態：受庫區地形地貌控制，平面上呈“長角辣椒”形，東西向展布，垂向上呈“船”形，詳見示意圖。

礦體規模：長軸方向延伸540.00米，壩首最寬150.00米，壩尾最窄處15.00米，平均寬100.00米，壩首最厚29.50米，壩尾厚3—4米，平均厚12.02米，儲量估算礦砂量991382噸，規模屬小型。

礦體產狀：呈不規則層狀、似層狀產出。

礦體品位：平均品位Sn0.63%、Pb0.98%、Zn1.53%、Sb0.98%、Au0.35×10-6、Ag47×10-6，品位大多分布均勻，品位變化系數平均為45%，但貴金屬Au有局部富集地段，品位大于0.7×10-6可獨立圈出兩個礦塊，一個礦塊分布于1—4線間，平均品位為0.98×10-6，平均厚度為4.51米，儲量估算金金屬量為135.88千克，另一礦塊分布于ZK802附近，平均品位為0.80×10-6，平均厚度為3.00米，儲量估算金金屬量為4.61千克，兩礦塊累計金金屬量140.49千克，占整個礦體金金屬量的42.5%。

（二）礦砂質量

該礦床內礦砂礦砂粒度-0.175—+0.074mm占量45%，-0.074—+0.043mm占量40%，-0.043 mm占量15%。按顆粒級配分為兩種不同的自然礦砂類型：即壩首的中粗粒錫石—硫化物型；壩尾的細微級錫石類型。其礦砂的礦物成分，主要金屬礦物特征，礦物的嵌布關系，礦砂粒度分布特點等均有所差異。故分別描述：

1、中粗粒錫石—硫化物礦砂（主要分布于壩首1— 6線間）

灰色、微帶褐色含礫細砂，松散砂狀不等粒結構，礫石2—10mm不等，礫石為硅質巖和灰巖，水份15%。

礦砂的礦物成分主要金屬礦物有磁黃鐵礦、黃鐵礦、毒砂、鐵閃鋅礦、脆硫銻鉛礦、錫石等，以上合計占量的30%；主要脈石礦物有石英、方解石、絹云母、電氣石、鉀長石、螢石。

2、細微級錫石類型（主要分布于8—10線之間）

灰色含礫細砂，礫石為硅質巖和灰巖，松散砂狀不等粒結構，含泥質團塊。水份15%。

礦砂的礦物成分：主要金屬礦物有：磁黃鐵礦、黃鐵礦、毒砂、鐵閃鋅礦、脆硫銻鉛礦、錫石等，約占礦砂含量的20%；主要脈石礦物：石英、方解石、絹云母、電氣石、鉀長石、螢石。

礦物的嵌布關系：以單體為主，少量鐵閃鋅礦與磁黃鐵礦，黃鐵礦與脆硫銻鉛礦連生，少量鐵閃鋅礦中見有乳滴狀磁黃鐵礦。

有用元素的賦存狀態：主要目的礦物錫以錫石（SnO2）單體存在，以錫石存在的Sn占94.4%，錫石純礦物化學分析含Sn76.77%—77.30%，理論含Sn78.77%；共生元素鉛、銻及伴生元素銀賦存于脆硫銻鉛（4PbS·FeS·3Sb2S3）中，含Pb37.63%、Sb36.40%、Ag947.7×10-6，分布率分別占96.95%、97.30%和83.40%。

根據V100#礦體選礦試驗資料，共生元素鋅及稀有分散元素銦、鎘賦存于鐵閃鋅礦中，鐵閃鋅礦中的Zn分布率占98.58%、共生存在的In、Cd分布率分別占86.61%、97.63%。。

V105#礦體伴生元素金的主要載體礦物分別為：毒砂，產率31.12%，單體礦物含Au14.80×10-6；鐵閃鋅礦，產率23.24%，單體礦物含Au7.10×10-6；磁黃鐵礦產率12.42%，單體礦物含Au2.00×10-6。

（三）礦砂類型和品位分布情況

1、礦砂類型

按自然類型分：主要以礦物組分、礦砂的顆粒級配劃分為中粗粒錫石—硫化物型及細微級錫石類型。空間分布情況如下：

中粗粒錫石—硫化物型礦砂在平面上主要分布于壩首至6線之間，垂向上主要分于地表至455米標高段，為最主要的礦砂類型；細微級錫石類型在平面上主要分布于6線以東至壩尾，該礦段由礦體頂板至礦體底板均為細微級錫石類型礦砂，2線至6線455米標高以下至礦體底板所賦存的礦砂亦為該類型礦砂。細微級錫石類型礦砂量占整個礦砂量40%左右。原始壩基至1線ZK001附近，455米標高以下至庫底儲存的礦砂為原五一礦選廠分選大福樓礦區錫、鋅礦所排放的尾砂，該類型礦砂顆粒較粗，鋅品位低，占整個礦砂量的10%左右。

按工業類型分：劃分為氧化礦砂和原尾礦砂。其中氧化礦砂分布于礦體的表層，厚0.3—0.6米，次生變化主要表現為磁黃鐵礦、黃鐵礦的褐鐵礦化，礦砂顏色呈暗紅褐色或黑褐色，固結程度較高，在壩首表現更為強烈，但該類型礦砂所占比例很少。

2、礦砂各主要有用元素品位分布情況

礦砂Sn元素品位的主要分布區間為0.30%—0.40%、0.40%—0.50%、>1.00%三個區間，分別占總比例的22.3%、22.7%、20.6%；Pb元素品位的主要分布區間為0.50%—1.00%、1.00%—1.50%二個區間，分別占總比例的43.8%、20.6%；Zn元素品位的主要分布區間為1.00%—1.50%、1.50%—2.00%二個區間，分別占總比例的39.1%、27.8%；Sb元素品位的主要分布區間為0.50%—1.00%、1.00%—1.50%二個區間，分別占總比例的54.5%、19.7%；Au元素品位的主要分布區間為0.10×10-6—0.20×10-6、>0.60×10-6二個區間，分別占總比例的47.2%、16.3%；Ag元素品位的主要分布區間為25×10-6—50×10-6、50×10-6—75×10-6二個區間，分別占總比例的62.2%、35.2%。

（四）尾砂礦床成因分析及特點

尾砂礦床的形成受控于入選原礦特性（礦源背景）和選礦工藝（外部條件）兩個方面。龍泉中心庫錫多金屬尾砂礦床主要由龍泉中心選廠分選來自大廠礦田V100#、V105#脈錫多金屬原礦及大福樓錫、鋅礦所排放廢砂人工堆積而成。

1、尾砂礦床賦存于地表，為單一獨立礦床，呈松散砂狀，無蓋層，單元結構，為地表資源；

2、礦床形態受控于庫區地形地貌條件；礦床規模受控于庫容量和選廠排放的尾砂總量；礦床呈層狀、似層狀產出。

3、礦砂礦物成分、有用元素的含量和種類受控于選廠分選原礦的礦石類型和品位、選廠所分選的礦種、選礦方法和工藝流程及回收率。原礦底蘊大，尾礦品位高；一般礦山越老，選礦技術越落后，尾礦品位越高；經分選的礦種其含量有所降低外，其它未經分選的礦種相反有第二次富集作用，其含量相對升高。如伴生元素金品位普遍升高；礦砂粒度受控于選廠的選冶技術條件，礦砂粒度一般介于60目—325目；礦砂粒度分布及品位的空間分布規律受控于尾砂排放方式，龍泉中心庫尾砂主要為上游排放，因而有較系統的流向和沉積環境，由西向東即由壩首向壩尾，尾礦砂顆粒由粗變細，錫品位由低變高。

礦砂的巖石化學類型：按主要組成礦物的組合搭配情況，為長英巖型尾礦，化學組成上具有富鐵、多鈣、少鎂鈦、鉀鈉低的特點。

三、關于尾礦資源化問題

尾礦作為二次資源在世界有限的一次資源日趨減少的今天尤其顯得寶貴。我國經過近十多年對資源的“瘋狂”開采，有色金屬礦山的資源危機日顯突出，不少礦山已進入了中晚期開采，開采成本越來越高，為尾礦的資源化提供了契機。

南丹地區經過兩年持續的礦業秩序整頓，資源開采的無序狀況得到了根本的轉變，礦業結構調整正在進行；但我們必須看到，目前南丹有幾十家選廠還在停產，嚴重影響了地方經濟的發展，我們認為：如果能把南丹的尾砂資源依法進行統一的管理，把它作為二次資源進行再回收，完全可以帶動南丹礦業經濟的發展。

為了從尾礦中綜合回收錫及其它有價元素，南丹縣國土局組織了中南冶金地質研究所和武漢理工大學長城機械制造廠等單位進行聯合攻關，針對本區難選類型的礦砂—細微級錫石類型礦砂進行了初步的選礦試驗，已經取得了可喜的成果，半工業試驗正在進行中。

根據本次試驗，結細微級的錫石的回收采用的選礦方法為：風力分級選礦、磁選、化學選礦。

1、風力分級選礦：通過風選試驗可知，風選可提高原錫品位40%左右（由Sn0.68%提高到Sn0.94%-1.00%），而Sn的回收率可達97%-99%，錫石損失極微。集塵產品含錫品位提高警惕10%以上，Sn回收率為 98%。表明風力選別方法可富集部分產品，對錫石有一定的分選富集作用。該風選作業的建立可為下段選別作業減少錫的流失，提高錫石的回收率均為有利。

2、磁選及化學選礦：探索試驗進行了磁選的場強考查，目的是排除鐵的硫化物對錫石提高品位的影響，結果表明磁選有利于提高錫石的品位，但磁場強度不宜過高，否則會影響錫石的回收率；細微級的錫石的選礦技術一直是個技術難關，由于粒度過細錫石表面特性復雜，常規的選礦方法難以奏效，經過本次化學選礦探索試驗可知，化學選礦有富集作用，為后續試驗提供了思路。

3、關于粗粒錫石——硫化物型礦砂的選礦回收技術，主要參照原礦的“重—磁—浮—重”流程；本區沙坪選礦廠回收尾礦的工藝，尾礦的選別，采用浮—磁—重聯合流程，分別選錫精礦、高鉛銻精礦、鋅精礦。

金礦的選冶方法引進中國科學院金屬研究所《含砷難浸浮選金精礦常溫常壓強堿浸預處理—氰化提金新工藝》。

4、非金屬資源的綜合利用：尾礦中有80%以上的非金屬礦產資源，因本次地質評價工作重點是有色金屬資源，工作中我們按照尾礦整體利用資源化，治理尾礦環境污染，變廢為寶的方向進行相關的探索。

①全縣包括龍泉中心庫在內的尾礦在提取再利用有價組分后，亦可稱為復合型礦物原料，部分可做為充填料用。據調查大廠地區有500萬立方米采空區，其中，巴力—龍頭山V100#礦體自地表到一79m相對有800米高程巨大采空區，至少有250萬立方米空間區，已列為國家級特大事故隱患區。其次在—79米——181水平V105#礦體采空區有100萬立方米，銅坑礦采空區有150萬立方米，尾砂需要上千萬噸、需要上億的資金解決充填問題。如能借鑒甘肅金川有色金屬公司采用“全尾砂膠結充填采空區”工藝，就地取材，能降低成本，對消除安全隱患、減少環境污染，逐步實現無尾礦，綠色礦業工程具有重大意義。

②漿礦錫”尾砂可做水泥原料

根據研究資料，鉛鋅尾礦中當尾礦CaO含量較高而MgO較低時，則用作水泥原料，具體要求為：當尾砂的礦物成分主要是石英、方解石組成，鈣硅比CaO/SiO2>0.50—0.70，其中CaO>18—25%，Al2O3>5%，MgO<3%，S<1.50—3%時，可燒制低標水泥，當CaO含量小于18%時，而CaO/SiO2小于0.5時可采用外配石灰或加石灰石以調節生料中CaO含量，滿足上述要求。

尾礦中Fe2O3是水泥的有益成分，適量的Fe2O3能降低燒制溫度，而MgO、TiO2、K2O、Na2O是水泥原料的有害成分，其含量控制在Mg<3%、TiO2<3%、K2O+ Na<4%、S<1%。對照上述要求，龍泉中心庫“將礦錫”尾礦化學組分具有富鐵、多鈣、少鎂、鈦、鉀鈉低特點基本上達到上述要求，值得進一步開展研究和試驗，如廣東凡口鉛鋅礦利用尾礦生廠600#水泥。

③通過全區包括龍泉中心庫在內的脈石礦物查定表明，含螢石普遍，已有個體戶再回收，現通過尾礦二次選礦，肯定富化，故值得重視，能否納入整體綜合利用范圍中，需進一步調查。

四、幾點建議

一、尾礦屬于非傳統礦產資源，作為二次資源，其潛在的價值非常突出，應當對全國現有的有色金屬礦山的尾礦資源進行全面的調查，摸清尾礦的資源量（有用組分、分布特點、含礦品位、有用組分儲量）、類型、質量，并進行相應的經濟技術評價。大力推進尾礦的綜合利用研究，在一次資源嚴重短缺的形勢下，把尾礦作為二次資源開發利用，保征礦產資源的持續供給，解決礦產資源的危機問題，可以說尾礦的綜合利用是礦業持續發展的必然選擇；同時在管理上應把尾礦資源真正當成地表礦產資源納入法制化、規范化管理軌道。

二、尾礦的污染現狀和安全隱患、如泥石流等地質災害是有目共睹的，因此研究尾礦的二次綜合利用的同時，尾礦的利用要以資源化、無害化和整體利用為原則，走出一條資源開發與環境保護相適調的路子——“綠色礦業”之路，立足長遠，應著手進行無尾礦工藝的研究，實現無尾排放；我們在龍泉中心庫開展地質評價工作時，對尾礦的綜合利用進行了分析，查閱了大量的文獻資料，對再選后剩余部分，提出了利用方案。

三、尾礦的綜合利用是一個系統的工程，不是單一那一家的事，其涉及面很廣，在權屬上有國營和民營之分，在行業內涉及到地質、采礦、選礦、冶煉，在行業外有化工、建材、建筑，在地方上涉及到安全、環保、農業、林業諸方面，因此，只有按照國家《礦產資源法》的要求，由主管部門實行統一規劃、統一協調，開展尾礦資源的綜合利用工作。