矽卡巖型鐵礦床伴生礦產特征及綜合勘查評價指標探討

李成 周旭林趙芳芳周厚祥劉正軍方琴

（1.湖南省煤炭地質勘查院，湖南長沙 410014；2.國土資源評價與利用湖南省重點實驗室，湖南長沙 410007；3.湖南省核工業地質局三〇一大隊，湖南長沙 410000）

0 引言

矽卡巖型鐵礦床是我國主要鐵礦床類型，也是重要富鐵礦類型之一，其伴（共）生組分非常豐富（趙一鳴，2013）。2011 年2 月1 日，我國正式出臺實施《礦產資源綜合勘查評價規范》（GB/T25283-2010，以下簡稱《規范》），該《規范》的實施對我國矽卡巖型鐵礦床伴生礦產的綜合勘查評價提供了良好的指導作用。但是，近年來，隨著勘查開發工作的不斷深入以及選冶技術的不斷進步，越來越多的礦山發現了可以綜合利用的“新”礦產、越來越多的“非” 礦資源變為礦產資源被利用（宋維國等，2018）。因此，有必要加強對礦床中伴生組分的富集規律及綜合評價指標的研究，使《規范》更好地指導礦產資源的綜合勘查評價工作，實現礦產資源合理充分利用。

關于礦產資源的綜合勘查評價，前人的研究主要側重于兩方面，第一種主要在于理論性的提出構建綜合勘查與綜合評價指標體系，重點關注于綜合評價的概念、原則及程序等的闡述（朱億廣，2017）；第二種主要在于針對某些特殊礦產，如煤礦，對其共生的煤層氣、硫鐵礦等的綜合勘查（秦興剛等，2015），進行煤系礦產資源組合分類（曹代勇等，2016；姜杉鈺，2019）。而對于伴生礦產綜合評價指標的研究極少，目前基本屬于空白。

1 矽卡巖型鐵礦床地質特征

矽卡巖型鐵礦床也稱為接觸交代型鐵礦床。礦體主要賦存于酸性-中基性中淺成侵入巖類與碳酸鹽類巖石的接觸帶或其附近，近礦圍巖堿質交代現象顯著（趙一鳴等，1990；翟裕生等，1992）。這類礦床一般都具有典型的矽卡巖礦物組合（鈣鋁-鈣鐵榴石系列、透輝石-鈣鐵輝石系列），在成因和空間分布上，都與矽卡巖有一定的關系（朱訓，1999）。礦體常成群出現，形態復雜，多呈透鏡狀、似層狀、囊狀和不規則狀等，礦石礦物成分較復雜。鐵礦石以塊狀構造為主，次為斑點狀、浸染狀和團塊狀構造。礦床規模大中小均有，成礦時代以中生代為主，是中國主要鐵礦床類型之一，也是目前重要富鐵礦類型之一。其資源儲量約占全國鐵礦床查明資源儲量總量的11%，富礦石占全國已查明富鐵礦石的一半左右（李厚民等，2012）。該類鐵礦常伴生有可綜合利用的銅、鈷、金、銀、鎢、鉛、鋅等；甚至構成鐵銅、鐵銅鉬、鐵硼、鐵錫、鐵金等共（伴）生礦床。

2 矽卡巖型鐵礦床伴生礦產特征

2.1 伴生礦產種類及賦存礦物

根據“重要金屬礦產綜合勘查評價”優選的全國50 余個典型礦床的總結，矽卡巖型鐵礦床含有的共伴生礦產非常豐富，包括：有色金屬Cu、Pb、Zn、Ni、Co、W、Sn、Bi、Mo、Sb，貴金屬Au、Ag、Pt、Pd，稀有金屬Be、Rb，稀土Rh，稀散元素In、Ga、Ge、Cd、Se、Te，化工S、P、B、As 等近30 種。

伴生銅主要賦存于以黃銅礦為主的硫化物中；少部分礦床中伴生銅以自然銅（少量輝銅礦）的形式出現，如山東萊蕪張家洼鐵礦。伴生鈷主要賦存于硫化物中，其中以黃鐵礦、磁黃鐵礦最為常見；少部分礦床中伴生鈷賦存于氧化物中，主要包括磁鐵礦、半假象赤鐵礦、假象赤鐵礦等。伴生錫一般賦存于錫石、錫酸礦（膠態錫）中。鉬的主要賦存礦物為輝鉬礦、鋅為閃鋅礦、鉛為方鉛礦、鉍為輝鉍礦、銻為輝銻礦、砷為毒砂、金為黃銅礦等硫化物、硫為硫化物。

2.2 伴生礦產組合分類

矽卡巖型鐵礦床伴生組分與成礦巖體的酸度存在著密切的聯系，隨著成礦巖體酸度的變化，鐵礦床伴生的金屬元素組合相應發生變化。

基性巖：成礦巖體一般為輝長巖（輝綠巖），這類鐵礦床在我國分布較少，且礦床規模一般不大，代表性礦床有內蒙古阿右旗卡休他他鐵礦床、新疆哈密磁海鐵礦床。此類鐵礦床以磁鐵礦化為主，伴生鈷、金。

中性巖：含礦巖體主要為閃長巖、石英閃長巖，有時有似斑狀閃長巖、閃長玢巖、石英閃長斑巖等。代表性礦床為山東萊蕪市張家洼鐵礦床、湖北大冶鐵山鐵礦床等。此類鐵礦床以磁鐵礦為主，伴（共）生鈷、銅，有時有金、銀。

中酸性巖：成礦巖體為花崗閃長巖類，代表性礦床有陜西洛南縣木龍溝鐵礦床、西藏措勤縣尼雄鐵礦床等。此類鐵礦床以磁鐵礦為主，伴（共）生銅、鉛、鋅，有時有鈷、硼、鉬、硫、磷、金、銀、錳。

酸性巖：成礦巖體為花崗巖類，這類礦床在中國分布很廣泛，代表性礦床有內蒙古克什克騰旗黃崗鐵錫礦床、黑龍江翠宏山鐵多金屬礦床等。此類鐵礦床以磁鐵礦為主，伴（共）生銅、鉛、鋅、鎢、鉬、錫，有時有金、鈷、鎳、錳、鉍、鎘、硼，此外，該類礦床還常含有鎵、鍺等稀散元素。

總體而言，矽卡巖型鐵礦床的伴生組分與侵入巖的酸性程度有直接關系，隨巖漿巖由中偏基性—中性—中偏酸性—酸性變化（即從輝長巖、輝綠巖類→閃長巖、二長巖類→中酸性雜巖體，一直到花崗巖類），礦化組合由單一的鐵礦，漸變為鐵銅鈷、鐵錫鋅、鐵錫鎢鉬等多金屬組合。這與前人提出的與矽卡巖型鐵礦床有關的巖漿巖存在成礦專屬性相吻合（趙一鳴，1991；周振華，2011）。

本文根據矽卡巖型鐵礦床共伴生組分的組合特點，將矽卡巖型鐵礦床分為鐵-銅-硫（鈷）型和鐵-錫（鎢、鉬、鋅）型兩種共伴生組合類型。鐵-銅-硫（鈷）型鐵礦床對應的侵入巖為中性、中偏基性，鐵-錫（鎢、鉬、鋅）型礦床對應的侵入巖為酸性、中偏酸性。鐵-銅-硫（鈷）型鐵礦床的主組分以鐵為主，鐵礦石中伴生銅、硫、鈷、鎳、金、銀等組分，代表性礦床有湖北大冶鐵山鐵礦、山東萊蕪張家洼鐵礦、山東淄博金嶺鐵礦等；鐵-錫（鎢、鉬、鋅）型礦床的主組分除鐵外，常常還含有錫、鎢、鉬、鋅等（常形成鐵多金屬礦床），而伴生組分種類眾多，如銅、鉛、鉍、金、銀、鉑、鈀、鈹、硒、鎵、銦、鎘、鍺、碲、砷、硼等，代表性礦床有內蒙古黃崗錫鐵礦、福建龍巖馬坑鐵礦、黑龍江遜克翠宏山鐵多金屬礦等。

3 主要伴生礦產在典型礦床中的綜合利用狀況

通過對典型礦床各伴生組分的評價指標、綜合回收途徑、精礦品位及回收率等情況研究，綜合評價各伴生組分的綜合利用狀況（表1）?？傮w而言，矽卡巖型鐵礦床中伴生組分的綜合利用情況較好，伴生銅、鈷、鉬、鋅、金、硫、砷等都實現了綜合回收或部分回收，伴生錫還未實現有效回收，主要是因為錫賦存于錫石、錫酸礦（膠態錫）中，嵌布粒度整體較細，礦石中的微細粒錫石占有率高，非常難以將錫與其他成分分離。

表1 我國典型矽卡巖型鐵礦床主要伴生礦產綜合評價指標及綜合利用情況

續表1

4 伴生礦產綜合勘查評價指標探討

根據典型礦床伴生組分的評價指標、生產回收情況及選礦試驗情況，對比《規范》中伴生礦產的評價參考指標，認為Cu、Sn、S、As 的評價參考指標不甚合理，具體如下。

銅（Cu）：矽卡巖型鐵礦床中伴生銅的綜合回收情況與銅的賦存礦物有較大關系，從目前已知礦床的調查情況看，已綜合回收或選礦試驗可回收的礦床中伴生銅的賦存礦物主要分為以黃銅礦為主的硫化物與自然銅2 大類。原《規范》中伴生銅的評價參考指標為0.1%～0.2%，且特指賦存于硫化物中的含量。從各礦床的實際情況可以看出，賦存于硫化物中的伴生銅的評價參考指標定為0.1%～0.2%是合理的，山東淄博金嶺鐵礦、湖北黃石鐵山鐵礦、內蒙古黃崗鐵錫礦、黑龍江遜克翠宏山鐵多金屬礦等典型礦床中伴生銅的品位在該范圍內，均實現了綜合回收或選礦試驗可回收，回收的銅精礦符合要求，且回收率相對較高。對于以自然銅形式出現的伴生銅，原《規范》并沒有給出相應的評價參考指標，從典型礦床的實際情況看，已有該類型的伴生銅已實現了綜合回收，如山東萊蕪張家洼鐵礦原礦中伴生銅的品位為0.067%～0.093%，仍可以回收到合格的銅精礦，但隨原礦中伴生銅的含量降低，其銅精礦的品位也降低，低于0.05%時，銅精礦中Cu 的品位很難達到13%的要求，故該次研究建議將主要賦存于自然銅中的伴生銅的綜合評價參考指標定為0.05%。

錫（Sn）：錫鐵礦的利用問題（錫與鐵的分離）一直以來都是很大的難題，目前還沒有真正意義上的鐵礦床中伴生的錫被利用，我國目前僅有的一家得到規模開發的鐵錫礦——內蒙古黃崗鐵錫礦中僅僅利用了其中達到共生標準的錫礦部分（呂中海，2009）。原《規范》中伴生錫的評價參考指標為0.1%，且特指“富集在鐵精礦中的錫，當鐵精礦還原焙燒時，錫被揮發，可在煙道中回收或在鐵尾礦中呈錫石單獨礦物的含量”，該表述及評價標準作者認為沒有問題，但是作為《礦產資源綜合勘查評價規范》中的一項規范內容是不合適的。因為《規范》主要是用于礦產資源勘查各階段和礦山地質工作的綜合勘查評價，作為評審、驗收礦產資源勘查成果，估算、核實、評價共生伴生礦產資源儲量，以及礦產資源勘查開發監督的一項技術依據，即主要應用于礦產勘查、資源評價中，當鐵礦床中的伴生元素達到鐵礦石中伴生組分綜合評價參考指標時，要進行綜合評價；而此處提出“富集在鐵精礦中的錫”，明顯屬于礦產選礦及冶煉范疇的內容，不具備指導礦產勘查中的伴生礦產的綜合評價意義。鑒于鐵與錫分離的實際難度以及目前鐵礦中共伴生錫的綜合回收實際情況，作者認為對于鐵礦床中共伴生的錫組分，僅對達到共生標準的錫進行評價，對未達到共生標準（伴生）的錫不設置評價參考指標；同時將“鐵精礦中錫含量達到0.1%時，應當在還原焙燒時在煙道中回收錫”作為鐵精礦冶煉的要求。

硫（S）：原《規范》中伴生硫的評價參考指標為2%～4%，且特指賦存于硫化物中的含量。從各礦床的實際情況看，矽卡巖型鐵礦床中伴生硫的含量變化較大，采用2%～4%的指標進行評價的礦床回收伴生硫是沒有問題的；在新疆哈密磁海鐵礦中，伴生硫含量為1.53%，通過連續磨礦—磁選-浮選選礦流程，選出了品位33.11%，回收率70.29%的硫精礦，完全可以回收其中的伴生硫；另外，從環境保護的角度看，鐵礦中的伴生硫應該盡量進行回收，否則容易對環境造成較大破壞，所以，建議將矽卡巖型鐵礦床中伴生硫組分的評價指標降低為1.5%～4%。

砷（As）：原《規范》中并未將砷列為鐵礦床的伴生組分，其評價參考指標也沒有。從礦山的實際生產情況看，有部分礦山已經成功將砷進行了綜合回收，如內蒙古黃崗鐵錫礦，其砷的評價指標為0.2%，通過選鋅尾礦重選-浮選分離后，成功選出了As 品位49.23%，回收率34.11%的砷精礦，而廣東大頂鐵礦中也對砷進行了評價，但由于礦石中平均含砷較低（0.1%），未能進行綜合回收。故建議增加砷為鐵礦的伴生組分，并建議將其評價參考指標定為0.2%。

矽卡巖性鐵礦床中伴生組分Cu、Sn、S、As 的評價指標調整情況見表2。

表2 矽卡巖型鐵礦床中部分伴生組分評價指標調整前后對照

5 結論

（1） 矽卡巖型鐵礦床含有的共伴生礦產豐富，包括Cu、Pb、Zn、Ni、Co、W、Sn、Bi、Mo、Sb、Au、Ag、Pt、Pd、Be、Rb、稀土、In、Ga、Ge、Cd、Se、Te、S、P、B、As 等近30 種。伴生組分的賦存礦物以硫化物為主，有少部分為氧化物、自然銅等，錫主要賦存于錫石、錫酸礦（膠態錫）中。

（2） 矽卡巖型鐵礦床的伴生組分與侵入巖的酸性程度有直接關系，可將矽卡巖型鐵礦床分為鐵-銅-硫（鈷）型和鐵-錫（鎢、鉬、鋅）型兩種共伴生礦產組合類型，鐵-銅-硫（鈷）型鐵礦床常伴生銅、硫、鈷、鎳、金、銀等組分；鐵-錫（鎢、鉬、鋅）型礦床常伴生錫、鎢、鉬、鋅、鉛、鉍、鉑、鈀、鈹、硒、鎵、銦、鎘、鍺、碲、砷、硼等。

（3） 建議調整銅、硫2 種伴生礦產的評價參考指標，增加砷的評價參考指標，刪除錫的評價參考指標，即保持賦存于硫化物中的伴生銅的評價參考指標為0.1%～0.2%，將主要賦存于自然銅中的伴生銅的綜合評價參考指標定為0.05%；硫由2%～4%調整為1.5%～4%；增加砷為矽卡巖型鐵礦床的伴生組分，且建議將其評價參考指標定為0.2%；刪除伴生錫的評價指標。