利用遙感調查和監測湘西花垣鉛鋅礦山尾礦資源研究

李 琨

(湖南省自然資源事務中心，湖南 長沙 410002)

1 概 況

1.1 研究背景

尾礦資源包括礦山廢石和尾砂。在礦產開采的不同歷史時期，受選礦技術和設備條件的限制，或選礦工藝的原因，造成選礦回收率低，使部分通過技術改造、設備更新后還可以回收的有用組分成了尾礦。加強礦山尾礦資源的綜合治理和利用，可避免經濟損失、人員傷亡和嚴重的社會影響，得到了各級政府部門的高度重視與民眾的熱點關注[1-2]。

湖南省是全國十大礦業省份之一，被譽為“有色金屬之鄉”。據不完全統計，湖南省共有尾礦堆3 368處，總堆存量約8.1億噸，占地面積3 571.03公頃，目前仍以每年1 000萬噸的速度增加。

湖南省礦山尾礦資源的綜合利用整體水平較低，急需加強尾礦資源的勘查和綜合利用研究，這在全國同類尾礦資源的整體利用中也將具有廣闊的應用前景。

1.2 目的意義

探索出一種高效提取尾礦中有用組分的途徑，實現尾礦資源綜合利用的重大突破，不但可以減少直至消除尾礦壩建設和維修費用及環境治理費用，獲得間接的經濟效益，而且從開發利用本身可以獲得顯著的經濟效益，同時減少尾砂庫、廢石堆的存在對礦山環境的污染和潛在的地質災害威脅，獲得間接的生態效益[3-4]。

金屬礦山的尾礦中，有用組分多，賦存量大，用途廣，潛在經濟價值大[5]。如湘南柿竹園鎢錫鉍鉬多金屬礦有大型尾礦庫2座，總堆存量500萬噸以上，尾礦中有用組分有鎢、錫、鉍、鉬等主礦種和鎵、銦等礦產，含量及綜合利用價值有待調查；新田嶺多金屬礦有大型尾礦庫1座，庫容300萬噸以上，迄今鎵沒有綜合利用，礦床中鎵儲量為2 396噸，潛在價值約140億元。

尾礦的大量堆存不僅占用大量土地，浪費了資源，而且對環境造成巨大破壞，甚至造成嚴重的地質災害[6]。如1985年郴州柿竹園礦發生大規模礦山尾砂廢石流，長11 km，固體物質總輸移量達5 500萬立方米，致死49人，直接經濟損失1 748萬元；1997年花垣李梅鋅礦尾礦壩坍塌，造成50畝良田被摧毀。

2 技術路線

2.1 尾礦資源信息提取

利用高分辨率的遙感影像，采用室內人機交互式解譯的方法，提取尾礦庫位置、面積、數量等相關信息。同時，通過礦權和附近開采點情況，初步判斷該尾礦庫的礦種、占地類型、分布情況等。通過收集資料和解譯內容，利用ArcGIS軟件編制礦區尾礦資源綜合利用分布圖[7]。

2.2 野外實地驗證

完成室內初步解譯后，野外實地逐宗驗證室內解譯內容的準確性，進一步確定尾礦庫涉及礦種、開發利用現狀，以及通過查閱相關資料調查了解該尾礦庫的尾礦賦存量、有用組分和綜合利用情況。

2.3 綜合分析與評價

選擇尾礦資源較豐富的花垣鉛鋅礦區為試點工作區，重點調查尾砂庫和廢石堆的數量、分布情況、涉及礦種和面積，通過DEM數據分析預計尾砂庫的庫容；同時，通過野外驗證、鉆探取樣、實驗室樣品化驗分析，進一步明確尾礦資源的有用組分含量，通過詢問調查了解該尾礦庫的尾礦賦存和綜合利用情況；最終，對示范區內尾礦資源的分布利用情況進行綜合分析與評價[8-9]。

3 示范區遙感調查與監測情況

3.1 示范區概況

花垣鉛鋅礦區境內鉛鋅礦資源豐富，開采歷史悠久，區內以鉛鋅儲量達150萬噸的李梅礦而聞名國內，礦田自北至南分為李梅、芭茅寨、土地坪、魚塘寨、老虎沖5個礦區9個礦段，目前礦田開發強度較大，有大小礦山13個。

花垣鉛鋅礦產于寒武紀下統清虛洞組(∈1q)下段上部的第三、四亞段，其中第三亞段又稱藻灰巖亞段，為本區主要容礦層位。

選定湘西花垣鉛鋅礦區為本次試點示范區，示范區拐點坐標是：E109°12′44″，N28°34′34″；E109°27′59″，N28°34′56″；E109°28′30″，N28°17′34″；E109°13′16″，N28°17′12″，遙感調查與監測示范區面積為799 km2。

3.2 尾礦資源遙感調查與監測

利用花垣鉛鋅礦區尾礦資源綜合利用分布圖，歷時1個星期，對花垣鉛鋅礦區內的尾礦資源進行了實地核查。

經核查后結果顯示，示范區內有尾砂庫59座、礦山廢石堆190處(表1)，涉及礦種主要為鉛鋅礦、錳礦等，占地總面積達到1 123.35公頃，主要分布在龍潭鎮、團結鎮、貓兒鄉、民樂鎮等，尾礦資源中有用組分為鉛、鋅、錳、銅、硫、石英、螢石等礦產，總堆存量上千萬噸，尾礦資源潛在經濟價值大。

表1 花垣鉛鋅礦區尾礦資源總體情況統計表

3.2.1 尾砂庫

示范區內，尾砂庫主要是地下開采的鉛鋅礦經浮選法選礦后形成的尾砂，共有尾砂庫59座，主要分布在龍潭鎮、貓兒鄉、團結鎮，尾砂庫占地總面積459.7公頃，預計庫容量達68 318 748.89 m3，有用的主要組分為鉛、鋅、銅、硫、石英、螢石等，潛在利用價值大。

3.2.2 礦山廢石堆

示范區內，礦山廢石堆主要是由地下開采鉛鋅礦、錳礦等礦產資源而堆積的廢棄礦石，共有廢石堆190處(表2)，主要分布在龍潭鎮、貓兒鄉、團結鎮、民樂鎮、排吾鎮、兩河鄉等，廢石堆占地總面積663.65公頃，總堆存量上千萬噸，有用的主要礦產組分為鉛、鋅、錳、石英等，潛在價值非常大。

圖1 野外實地核查照片(尾砂庫)

表2 花垣鉛鋅礦區礦山廢石堆調查情況統計表

3.3 尾礦資源有用組分分析

通過對花垣鉛鋅礦區尾礦資源樣品的礦物組成進行成分化驗分析，該區內尾礦資源主要由石英、方解石、粘土礦物、螢石以及少量閃鋅礦、方鉛礦組成，所占重量百分比如表3所示。

表3 花垣縣李梅鉛鋅礦尾礦資源的礦物構成

3.4 尾礦資源綜合利用現狀

花垣鉛鋅礦區內的尾礦資源包括礦山廢石堆和尾砂庫，礦山固體廢棄物堆存量大面廣，所蘊藏的有用組分比較豐富，特別是尾砂庫中的有用組分更是儲量豐富、價值可觀。

目前，花垣鉛鋅礦區內的尾礦資源還只是處于被廢棄堆放的狀態，無人對其進行綜合開發利用，因此我們必須加強尾礦資源的勘查和綜合利用研究，這在全國同類尾礦資源的整體利用中也將具有廣闊的應用前景。

4 結語

湘西花垣鉛鋅礦區內經調查發現，尾礦資源有礦山廢石堆和尾砂庫兩種，涉及開采的主要礦種為鉛鋅礦、錳礦，堆存量大面廣。通過對尾礦樣品化驗分析，示范區內尾礦資源中有用礦物包括石英、螢石、閃鋅礦、方鉛礦等，具有可觀的利用價值，潛在的經濟、生態效益巨大。

通過2011年的試點工作，探索出一套相對成熟的尾礦資源利用遙感調查與監測的技術路線。在今后可陸續增加尾礦資源調查監測工作區，最終覆蓋全省絕大部分尾礦資源豐富的礦山區域，實現尾礦資源重新再利用新的突破，創造出更大的經濟效益和生態效益。