釩鈦磁鐵礦尾礦資源調查取樣方法比較
——以紅格尾礦庫為例

李瀟雨，朱志敏，周家云 ，劉應冬， 陳超

（1.中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都 610041；2. 中國地質調查局稀土資源應用技術創新中心，四川 成都 610041；3.成都理工大學沉積地質研究院，四川成都 610000）

尾礦是采礦、選礦企業在礦產資源開發過程中，在當時采選技術條件下，對礦石中某一元素或若干元素組分進行分選、回收后，而排放的固體“廢棄料”[1]。由于技術條件的限制，這些廢棄物中還含有一定有價組分，稱之為尾礦[2]。

截至2018 年底，我國尾礦累積堆存量約為207 億t，僅2018 年鐵尾礦產生量約為4.76 億t，占尾礦總產生量的39.31%[3]。攀西地區是中國乃至世界礦產資源最富集的地區之一，也是我國第二大鐵礦區。攀西釩鈦磁鐵礦尾礦屬于典型的多金屬類鐵尾礦，其特點是礦物成分復雜，伴生元素眾多，尾礦中除含有數量可觀的釩、鈦外，還含有值得回收的鈷、鎳、稼、硫等共伴生元素，從價值上看，回收這類鐵尾礦中的伴生元素，已遠遠超過主體金屬一鐵的回收價值。此外，釩鈦磁鐵礦尾礦對生態環境造成的影響及安全等方面的問題也引起了社會各界的高度關注，要消除這些負面影響，進一步推動釩鈦磁鐵礦尾礦的規模開發利用，必須及時開展釩鈦磁鐵礦尾礦資源的調查工作，估算出有價礦物資源儲量情況，繼而進行可行性研究和經濟評價，確定尾礦庫資源是否具有開發利用價值。

1 尾礦庫資源特征

尾礦庫資源的特征是在空間上分布的不均一性，尾礦庫中尾礦沉積規律性差，尾礦顆粒宏觀上具有下粗上細、壩前粗庫尾細的一般特征。

上游式尾礦庫是我國目前普遍采用的方法，據統計我國有色金屬礦山的尾礦庫80%是采用該方法筑壩[4]。上游式尾礦庫（紅格尾礦庫類型）的整個沉積尾礦剖面可以分成粗、中、細若干個沉積區，見下圖[5]。并且由于尾礦粒度、礦漿成分、濃度、流量等變化，使尾礦沉積層出現粗細相間的夾層、互層、交錯、透鏡體、千層餅等現象，結構上表現為不均一性和各向異性。

圖1 尾礦庫沉積剖面Fig. 1 Sediment prof ile of tailings pond

2 尾礦庫調查和取樣方式

尾礦庫調查的目的主要是通過系列手段或措施調查可用的、待回收的資源量及不可回收的尾礦量，為后期尾礦資源的二次開發利用提供依據。尾礦庫調查主要包含兩方面內容，一方面調查尾礦庫內堆存尾礦的容量；另一方面是調查尾礦庫內有益組分的品位或其分布規律[6]，并且為了查明尾礦庫內有益組分的品位和分布規律，還需要查清尾礦的礦物組成、化學成分、礦物粒度、賦存狀態等信息[7]。

尾礦庫調查可分為概查和詳查2 種方法。概查是指以人工開挖方式采集0 ～數米的表淺層尾礦樣，或以洛陽鏟在尾礦庫合理布設勘探孔取樣（品位需二次修正[6]）。詳查則是指通過布設淺鉆工程，獲得尾礦庫不同部位、不同深度（控制不同采礦期）尾礦樣品的調查工作。

無論是尾礦庫堆存量調查還是資源量調查，尾礦庫取樣都是他們的基礎性和關鍵性的工作。由于尾礦庫資源在空間上的不均一性，所以在尾礦資源調查中，必須要兼顧到尾礦庫的中部和底部，選取適宜的尾礦庫的取樣方式對尾礦的資源特征分析和調查結果有著至關重要的作用。

3 紅格尾礦庫調查實例

紅格礦區位于四川省攀枝花市鹽邊縣新九鄉、紅格鎮和涼山州會理縣小黑箐鄉交界一帶，是紅格含釩鈦磁鐵礦基性～超基性巖體的一部份。本次調查的是已經閉庫的紅格礦區喬地箐尾礦庫（下稱老尾礦庫）。

3.1 取樣點設計

3.1.1 概查取樣點設計

根據老尾礦庫壩頂面的形狀和幾何尺寸，在壩頂面中間沿縱線方向布設1 條取樣線，按25 m的間距取樣，共布設了4 個采樣點（點7 ～ 10）。取樣孔孔深為0.5 ～1 m，同一取樣孔的尾礦樣攪拌均勻后采集一個符合化驗要求的樣品。

3.1.2 詳查取樣點設計

鑒于尾礦元素和礦物組成與尾礦庫類型和排砂口位置密切有關，排砂口一般位于壩體上。紅格老尾礦庫屬于比較典型的山谷型尾礦庫，山谷型尾礦庫為單面筑壩，不同時期排砂口位置及排砂方向較為一致，其元素在橫向上有明顯的分異現象。

根據老尾礦庫的特點，布設了一條平行于尾礦壩的剖面以控制整座尾礦庫組成的空間變化，在該平行剖面上的每一級子壩設置一個鉆孔，共設置了3 個淺鉆孔(ZK01,ZK02,ZK03)，鉆孔點距30 m。

圖2 紅格老尾礦庫取樣位置Fig. 2 Sampling location of Hongge old tailings pond

3.2 尾礦資源特征分析結果

3.2.1 概查樣品資源特征分析結果

采用工藝礦物學分析手段，查明紅格尾礦庫內有益組分的品位和分布規律，概查樣品的資源特征分析結果見表1。

表1 概查樣品礦物組分和粒度變化情況Table 1 Overview of the mineral composition and particle size variation of the samples

從表1 可以看出，概查樣品的礦物組分在橫向上有一定的分異，近排砂口的7、8 號樣鈦鐵礦含量較遠端的9、10 號樣品少2%～4%，而顆粒粒度在橫向上則變化不大。

3.2.2 詳查樣品資源特征分析結果

鉆孔詳查樣品的資源特征分析結果見表2 ～ 4。

表2 鉆孔ZK01 主要礦物含量和粒度變化情況Table 2 Changes of main mineral content and particle size of ZK01

表3 鉆孔ZK02 主要礦物含量和粒度變化情況Table 4 Changes of main mineral content and particle size of ZK02

表4 鉆孔ZK03 主要礦物含量和粒度變化情況Table 4 Changes of main mineral content and particle size of ZK03

從3 個鉆孔的粒度分析結果可以看出，隨鉆井深度的變化，樣品的粒度發生了幾次規律性的變化，縱向上出現了粗細相間的互層，可能是由于尾礦粒度、礦漿成分、濃度、流量等變化，使尾礦沉積層在結構上表現出不均一性和各向異性。而礦物組分的變化也吻合這一特性，從礦物含量、粒度隨鉆井深度變化曲線圖中可以看出，隨粒度的變化，鈦鐵礦含量也發生相應的協變，兩者呈正相關關系。

4 結 語

從紅格老尾礦庫的采樣分析結果來看，尾礦庫的取樣方式對尾礦的資源特征分析有著至關重要的作用。平面上概查取樣雖然礦物成分和粒度變化均不大，但是在縱向上詳查鉆孔取樣時，礦物成分和粒度卻呈現多期次規律性變化—這是因為尾礦庫中尾礦沉積規律性差，尾礦顆粒宏觀上具有下粗上細、壩前粗庫尾細的一般特征，但是，由于尾礦粒度、礦漿成分、濃度、流量等變化，使尾礦沉積層出現粗細相間的夾層、互層、交錯、透鏡體、千層餅等現象[8]，所以使得鉆井樣品在縱向上表現出不均一性和多期次性。

由于尾礦資源特征在空間分布的不均一性，因此不能在尾礦庫中簡單的取幾個概查樣品，而要兼顧到尾礦庫中部和底部。鑒于此，在項目經費允許的前提下，尾礦取樣方式適宜采取詳查鉆探取樣，鉆探點的間距根據尾礦庫的大小設定。同一個鉆孔，取樣點的垂距依情況而定。取樣點的數量要兼顧工作量，成本等因素，并遵循在不減少取樣點的情況下能基本反映尾礦資源空間分布特征的原則。