香春溝(石英脈型)鉬礦礦體地質特征及礦石選(冶)加工技術性能

張志輝，王小利

(1.河南省有色金屬地質礦產局第五地質大隊，河南 鄭州 450016;2.河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心，河南 鄭州 450016；3.河南省資源環境調查一院，河南 鄭州 450000)

鉬是一種難熔稀有金屬，熔點為2 620 ℃，由于原子間結合力極強，所以在常溫和高溫下強度都很高。它的膨脹系數小，導電率大，導熱性能好。在常溫下不與鹽酸、氫氟酸及堿溶液反應，僅溶于硝酸、王水或濃硫酸之中，對大多數液態金屬、非金屬熔渣和熔融玻璃亦相當穩定。因此，鉬及其合金在冶金、農業、電氣、化工、環保和宇航等重要部門有著廣泛的應用和良好的前景，成為國民經濟中一種重要的原料和不可替代的戰略物質。香春溝鉬礦埋藏淺、易開采，有害組分含量低，市場需求量大，具有一定的開發前景，礦山的開發建設將對當地的經濟發展起到主要作用。

1 區域地質

礦區位于華北地臺南緣與秦嶺褶皺帶2大構造的交疊部位，馬超營斷裂構造帶東部，屬秦嶺多金屬成礦帶東秦嶺鉬成礦帶的一部分。區域出露地層主要為中元古界長城系熊耳群巖系。斷裂構造發育，巖漿巖發育，分屬晉寧期、海西中期和燕山期。其中，燕山期的酸性巖漿巖在區內均有產出，規模較大，為區內重要的巖漿活動，與鉬、金礦的形成關系密切。

區域上已知的有用礦產為金、鉬、鉛、銅、銀、鈦、鐵、鈮鉭、螢石等。其中金、鉬、鉛礦床多規模大，提交有較多儲量。鉛礦床(點)主要分布于德亭川黃水庵至左峪川龍王廟一帶。鉬礦主要分布于東溝、蟹溝、雷門溝等地，雷門溝已查明為一大型鉬礦床，為斑巖型鉬礦。近年來，在香春溝、紙房等地發現較多石英脈型鉬礦。區域上金礦床分布十分廣泛，圍繞花山巖體礦床、礦點密布。已知的大型金礦床有北嶺金礦、前河金礦、廟嶺金礦、祁雨溝金礦、上宮金礦及中小型金礦店房金礦、窯溝金礦等。在牛頭溝地區有寬坪溝金礦，松里溝金礦、陳吳子溝金礦、萑香洼金礦、柿樹底金礦、趙家莊金礦、龍潭溝金礦等，主要礦床類型為破碎帶蝕變巖型、爆發角礫巖型，在該區尋找金礦床有十分有利的成礦地質條件[1-2]。

2 礦體地質

2.1 礦體特征

區內共發現5個礦體，其中Ⅰ1、Ⅰ2礦體位于礦區中部的香春溝—惡水溝溝口帶，賦存于q1石英脈中；Ⅱ1礦體位于Ⅰ號礦體西部、李凹以南，賦存于q2石英脈中；WZ1、WZ2礦體位于q1石英脈上部。

(1)Ⅰ1礦體特征。礦體賦存于q1石英脈中，礦體地表出露較好，由于石英脈風化較弱，地表條帶狀特征明顯。區內長1 100 m。沿傾向長220～280 m，寬20～90 m。礦體出露最高標高+672 m，控制最低標高+110 m，最大垂深562 m。礦體呈似層狀，形態簡單，礦體走向296°，北北東傾，傾角25°～42°，平均傾角30°，屬緩—中等傾斜礦體。礦體走向長1 100 m，傾斜延深342～484 m，斜長480～685 m，礦體厚度1.35～30.73 m，平均厚6.60 m，厚度變化系數81.78%，厚度不穩定。礦體中主要金屬礦物為輝鉬礦、鉬鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦，取樣分析單樣全鉬最高品位0.91%，最低0.009%，礦體鉬平均0.219 1%，品位變化系數68.92%，硫化鉬品位最高0.823%，最低0.006%，礦體鉬平均0.158 5%，品位變化系數84.68%，礦體有用組分鉬分布均勻。

(2)Ⅰ2礦體特征。Ⅰ2礦體位于Ⅰ1礦體底部，垂直距離為11 m。礦體地表未見露頭。礦體控制最高標高+545 m，控制最低標高+500 m，垂深45 m。礦體呈透鏡狀，形態簡單，礦體走向296°，北北東傾，傾角28°，屬緩傾斜礦體。礦體走向長100 m，傾斜延深80 m。厚度1.27 m。礦體結構簡單無夾石，礦體中有用組分經取樣，平均鉬品位0.101%，有用組分分布均勻。

(3)Ⅱ1礦體特征。Ⅱ1礦體位于勘查區的西部，賦存于q2石英脈中。礦體出露標高為+485～+575 m，垂深90 m。礦體呈似層狀，形態簡單，走向310°，傾向北東，平均傾角43°。礦體東端被F2截切，西端延出礦區。礦體走向長120 m，傾斜延深90 m。厚度2.42～4.07 m，平均厚2.96 m。平均鉬品位0.047 8%～0.072 6%，有用組分分布均勻。

(4)WZ1礦體特征。WZ1礦體位于Ⅰ1礦體上部，垂直距離為28 m。礦體地表未見露頭、礦體控制標高+563～+587 m，垂深24 m。礦體呈透鏡狀，形態簡單，礦體走向296°，北北東傾，傾角26°，屬緩傾斜礦體。礦體走向長100 m，傾斜延深80 m，厚度2.09 m。平均鉬品位0.102 1%，有用組分分布均勻。

(5)WZ2礦體特征。WZ2礦體位于Ⅰ1礦體上部，垂直距離為46 m。礦體地表未見露頭、礦體控制標高+390～+420 m，垂深30 m。礦體呈透鏡狀，形態簡單，礦體走向296°，北北東傾，傾角27°，屬緩傾斜礦體。礦體走向長100 m，傾斜延深80 m。厚度0.89 m。平均鉬品位0.388%，有用組分分布均勻。

野外礦體形態如圖1所示。

圖1 野外礦體形態

2.2 礦石質量

2.2.1 礦石物質成分

(1)礦石的礦物成分。礦石的礦物成分較為復雜，已查明的金屬礦物有14種，脈石礦物有14種(表1)。其中，金屬礦物有硫化物、氧化物、自然元素、碳酸鹽類。脈石礦物以硅酸鹽為主，次為硫酸鹽類、氟化物類及氧化物類。礦區含鉬礦物以輝鉬礦為主，次為鉬鉛礦、鉬華等。

表1 礦石礦物成分及含量

(2)主要礦物特征。①金屬礦物。輝鉬礦：為該礦區最主要的有用礦物，含量約0.3%，呈細鱗片狀集合體(圖2)，粒度細小，粒徑0.001 mm×0.005 mm～0.300 mm×0.100 mm，一般為0.005 mm×0.010 mm～0.020 mm×0.050 mm。反射色為棕色，結晶程度高者為灰白色，呈隱晶質—微晶質結構，集合體大小一般為0.100 mm×0.150 mm～0.400 mm×0.500 mm。少部分呈單片星散狀分布。輝鉬礦能譜分析平均值：Mo為59.21%、S為38.86%，由于輝鉬礦中混入有少量的Si、Fe、Al、O等雜質。因此，與理論值相比(Mo為59.90%、S為40.06%)，該區輝鉬礦中的MoS含量偏低。鉬鉛礦：灰白色，半自形—自形—他形粒狀結構，粒度大小差異懸殊，一般為0.005～0.600 mm。鉬鉛礦常交代輝鉬礦，常從輝鉬礦集合體的邊部或中心交代輝鉬礦，呈不規則狀分布于輝鉬礦集合體的邊部或中心，形成了輝鉬礦與鉬鉛礦的不規則連生關系，個別呈單晶分布于脈石中。②脈石礦物。石英：礦石中主要的脈石礦物。是石英脈型礦石的主要礦物成分，少量分布于硅化英安斑巖型礦石中。長石：礦石中最主要的脈石礦物，英安斑巖型礦石中長石含量65%～80%，石英脈型礦石中長石含量3%～8%。長石種類較多，主要有斜長石、正長石和微斜長石。螢石：呈紫—藍紫色，可分為2期，早期形成的螢石呈自形—半自形粒狀，多為立方體，切面呈方形，粒度較粗，多為0.10～0.25 mm，多與早期粗粒石英共生。晚期螢石呈他形粒狀，粒度0.02～0.10 mm，多呈集合體與細粒石英、重晶石分布在一起。重晶石：呈半自形板狀—他形粒狀，粒度0.1～0.6 mm，與輝鉬礦關系，可見與輝鉬礦集合體呈半規則連生，有的包裹有輝鉬礦集合體。

圖2 輝鉬礦光片

2.2.2 礦石結構、構造

(1)礦石結構。根據礦石中含鉬礦物的粒度大小、結晶形態，礦石結構可分為結晶結構、交代結構、壓力結構和表生結構，而以前二者為主。其中，以結晶結構中的他形晶結構和交代結構中的交代溶蝕結構最發育。

(2)礦石構造。礦石構造較簡單，以浸染狀構造和脈狀構造為主，角礫狀構造、斑雜狀構造僅局部見到。輝鉬礦、鉬鉛礦等金屬礦物集合體在礦石中呈致密塊狀的斑塊或團塊，組成斑雜狀構造。

2.3 礦石類型

按含礦巖石類型不同，礦石自然類型可分為2種類型(圖3)。

圖3 礦石自然類型

(1)石英脈型鉬礦石：是區內主要礦石類型。石英脈型鉬礦石中具強輝鉬礦化、黃銅礦化、黃鐵礦化，細—微粒狀輝鉬礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦呈細脈浸染狀分布于脈石礦物中，金屬礦物含量8%～12%，礦石鉬品位一般0.20%～2.74%。脈石礦物以石英、重晶石、螢石、鉀長石等為主。礦石結構有半自形—他形粒狀結構、包含結構、交代溶蝕結構，礦石構造有浸染狀、斑雜狀、角礫狀等構造[3-5]。

(2)英安斑巖型鉬礦石：主要分布于礦體邊部。金屬礦物主要有輝鉬礦、鉬鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦等，含量5%～7%。脈石礦物主要有長石、石英、絹云母、長石、綠泥石、綠簾石等，結構為半自形—他形粒狀結構、交代溶蝕結構、交代殘余結構，構造以浸染狀為主，局部有角礫狀構造。

2.4 礦床成因及找礦標志

2.4.1 成礦控制因素

(1)礦源層和成礦物質來源。據1984年熊耳山地球化學剖面分析結果，鉬元素在巖石中的豐度值為：許山組安山巖1.25×10-6，是克拉克值的1.26倍；雞蛋坪組英安斑巖1.40×10-6，是克拉克值的1.56倍，反映熊耳群火山巖含礦物質豐富。

(2)巖漿活動與成礦作用。該區巖漿活動強烈，巖漿巖分布廣泛，鉬礦床圍繞燕山期花山巖體呈環狀分布。據此認為，巖體對鉬礦的形成起了重要的控制作用。區域資料表明，花山巖體成巖時代為燕山晚期。本區鉬礦成礦時代，也屬晚燕山期；并略晚于巖體形成時間。且燕山期以后本區沒有發現大規模熱液活動的證據，說明鉬成礦介質主要來自巖漿期后熱液。燕山期花崗巖中鉬含量1.73×10-6，是地殼克拉克值1.92倍。表明部分成礦物質來源于巖體，并可能在巖漿期后熱液中富集。

(3)構造對礦體的控制。該區不同方向的斷裂構造十分發育，為含礦熱液提供了充足的運移通道和儲礦場所。鉬元素在斷裂帶中遷移，并在一定的物理化學條件發生變化時在有利場所富集成礦。說明本礦床最主要的控礦因素之一是構造破碎帶及發育程度。

2.4.2 找礦標志

(1)構造—巖漿巖標志。石英脈型鉬礦床受構造蝕變巖帶控制，且與燕山期巖漿活動有關。區域性斷裂構造控制區域成礦帶的展布，而其旁側的次級斷裂、分支斷裂則控制礦床(點)的形成，尤其是斷裂構造的交匯部位對成礦最為有利。巖漿活動是內生礦床成礦的重要條件之一，即使隱伏巖體也同樣有利于成礦。在區域上大部分內生礦床(點)均圍繞燕山期花山花崗巖巖體分布。因此，燕山花崗巖的存在是尋找內生礦床的重要標志。

(2)圍巖蝕變標志。與鉬及多金屬礦化有關的圍巖蝕變，主要是硅化、絹云母化、鉀長石化、重晶石化、碳酸鹽化等。其中，硅化、鉀化、絹云母化與鉬礦化關系最為密切。

(3)氧化帶標志。與鉬礦化有關的礦化主要是黃鐵礦化、黃銅礦化、方鉛礦化等多金屬硫化物，它們均為還原環境的產物，在地表條件下不穩定，常在含礦地質體上形成黃褐色的氧化帶，尤其是鉬礦化關系最密切的黃鐵礦化，表生條件下氧化成褐鐵礦而成鐵帽存在，是間接找鉬的重要標志。

(4)化探和重砂異常標志。以鉬為主的分散流化探異常可有效地圈定找礦靶區，土壤測量化探異常可指示有一定規模的礦脈位置。尤其是二級異常可確切地指示礦體的位置。因此，化探異常是直接與間接找鉬的重要標志之一。自然重砂異常是地表淺部含鉬地質體的直接反映，亦是十分重要的直接找礦標志。

(5)民采點及古采遺跡標志。民采礦點及古采礦遺跡、選礦遺跡是最直接的找礦標志。

3 礦石選(冶)加工技術性能

3.1 礦石性質

3.1.1 礦石化學成分

(1)礦石光譜半定量分析結果見表2。

表2 光譜半定量分析結果

(2)礦石多元素分析結果見表3。

表3 原礦多元素分析結果

3.1.2 原礦物相分析

(1)原礦鉬物相分析結果見表4。

表4 原礦鉬物相分析結果

(2)原礦鉛物相分析結果見表5。

表5 原礦鉛物相分析結果

3.1.3 原礦性質

(1)礦石中的主要回收元素為鉬，鉛夠綜合回收的標準，其中鉬的氧化率32%，鉛的氧化率達到50%以上。

(2)礦石中的主要非金屬礦物有石英、鉀長石、重晶石，其次是鈮金紅石、獨居石、綠簾石、絹云母、高嶺石等；主要金屬礦物有黃鐵礦、方鉛礦，其次有閃鋅礦、黃銅礦黝銅礦、斑銅礦、銅蘭、褐鐵礦等；鉬的主要礦物是輝鉬礦，次為鉬鉛礦、鉬華。

(3)硫化鉬礦物主要呈隱晶—微晶結構，粒度特別細，粒度一般為0.005 0 mm×0.010 0 mm～0.020 mm×0.050 mm與典型的輝鉬礦相比可浮性較差。因此，與其他硫化礦物的可浮性相差要小一些，會給浮選分離帶來一定困難。

(4)鉬的礦物與細粒方鉛礦、紅鉛礦、鈮金紅石、鈮—鉛氧化物、獨居石、銅藍、褐鐵礦等關系密切，有的相互包裹，難于解離或需要特別細磨才能解離。

(5)礦石中有少量硫化鉬礦物呈微細粒鱗片狀包裹于石英中，在磨礦中細度不夠時其將隨著石英進入尾礦。

(6)礦石中含有5%～6%的黃鐵礦，粒度較粗，其與鉬礦物的關系不如上述各礦石密切，但因礦石部分氧化，產生次生銅礦物，可活化其中的黃鐵礦，使其變得易浮，與其他硫化礦分離也存在一定困難。

(7)粒度篩析表明，在磨礦細度-200目85%時，鉬在細粒級中有一定富集，但粗粒級的鉬品位不能低到作為尾礦而丟棄，而且對粗粒級進行進一步磨礦的意義也不大。

3.2 礦石選(冶)加工技術性能

鉬鉛混合浮選試驗分為完全混合和混合粗選—精選鉬鉛分離2種流程進行。

(1)粗選試驗。對不同磨礦細度條件下的各種調整劑、抑制劑、活化劑的用量、組合、添加地點及方式進行的探討試驗表明：磨礦細度宜在-200目85%～90%，硫化鈉對鉬礦石有明顯的活化作用，巰基乙酸鈉對黃鐵礦有明顯的抑制作用。

(2)精選、掃選及流程結構試驗。①精選藥劑種類探討試驗。精選硫化物抑制劑種類探討試驗：在粗選條件試驗階段，確定了鉬、鉛混合浮選的條件，混合浮選所得粗精礦在精選段有2種流程結構需要進行試驗工作，一是完全混合得鉬鉛混合精礦的精選試驗，即在精選段盡量抑制脈石和黃鐵礦，進一步提高鉬、鉛混合精礦的品位；另一個則是將粗精礦在精選段進行鉬、鉛分離，欲得到一個合格鉬精礦和一個鉬、鉛混合產品，為此進行了各相關藥劑的探討試驗。②流程結構試驗。在精選藥劑探討試驗中進行藥劑的選擇，進行了精選段的完全混合流程和精選段的鉬、鉛分離流程的結構試驗。全混合試驗流程在粗選條件試驗的基礎上，精選采用巰基乙酸鈉作抑制劑。由2種不同流程的試驗結果可知：混合浮選—鉬、鉛分離流程，在鉬品位為20%，回收率均不足20%，要進一步提高品位，回收率會繼續下降，這一現象與礦石性質相一致，主要原因是鉬的集合體含鉬不高，而且與其他礦物的嵌布關系復雜，既不能粗磨，也不宜細磨。

(3)精選條件試驗。精選條件試驗是針對完全混合浮選試驗流程進行的。①再磨細度試驗。因為本礦石的目的礦物與其他礦物嵌布粒度復雜，而且混合浮選流程在粗選段的目的是盡量為與鉬有關系的礦物創造上浮的條件。因此，在粗精礦中存在大量連生體，通過再磨能不能有效提高精礦品位，是需要研究的問題。通過再磨，雖然精礦鉬品位可以達到20%左右，但回收率僅為10%左右，這與原礦性質中以集合體為主、不宜再磨的特點相一致。因此，確定不采用再磨工藝。②精選巰基乙酸鈉用量試驗。在此次試驗中，每段精選中巰基乙酸鈉用量是相同的。試驗結果表明：隨巰基乙酸鈉用量增加，精礦鉬品位呈上升趨勢，當大于5 g/t時，回收率呈下降趨勢，因此，確定精選各段采用巰基乙酸鈉的用量均為6 g/t進行下一步試驗。③精選水玻璃用量試驗。在前述脈石抑制劑探討試驗中，曾進行了水玻璃作抑制劑的試驗。結果表明，水玻璃加在粗選會降低粗選回收率，但在精選少量使用可提高精礦鉬品位。因此本組試驗對其具體用量進行了考查，試驗結果表明：隨著水玻璃用量的增加，精礦鉬品位呈上升趨勢，在用量大時回收率開始下降，由此認為2～3 g/t的水玻璃用量最為適宜。

(4)開路試驗。開路試驗流程如圖4所示。

圖4 開路試驗流程

4 礦石工業利用性能評價

對完全混合閉路試驗流程一的鉬精礦進行了部分元素分析，并對流程一的所有產品進行了光譜半定量分析和物相分析。

4.1 鉬精礦部分元素分析

鉬精礦部分元素分析結果如下：元素Mo、Pb、Cu、Zn、As的含量分別為13.21%、15.37%、0.52%、0.65%、0.010 44%。

4.2 最終產品的光譜半定量分析

最終產品的光譜半定量分析結果見表6。

表6 最終產品的光譜半定量分析結果

4.3 最終產品鉬物相分析

最終產品鉬物相分析結果見表7。由上述可知：礦石中主要非金屬礦物為石英、鉀長石、重晶石等；主要金屬礦物為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黝銅礦、銅蘭等。鉬的主要礦物是輝鉬礦，次為鉬鉛礦、鉬華等，輝鉬礦主要呈細鱗片狀集合體，粒度微細，集合體的鉬含量很低，而且與其他礦物嵌布關系復雜，可浮性與典型的輝鉬礦相比較差。試驗對鉬鉛全混合流程、混合浮選—鉬鉛分離流程、優先選鉬流程等3方案進行了探討試驗和可行性論證，經比較后認為：限于該礦石的特殊性，采用完全混合流程相對適宜。試驗最終采用磨礦細度-200目85%用碳酸鈉作調整劑，硫化鈉作活化劑，巰基乙酸鈉作抑制劑，柴油作捕收劑，經一次粗選、二次掃選、四次精選，獲得鉬品位13.21%，回收率61.26%的試驗指標。因原礦性質所致，鉬含量僅13.21%，由巖礦鑒定對集合體的能譜分析和最終產品檢查可知，鉬精礦中含有一定量的有價金屬和有害雜質，應進一步查明和研究。

表7 最終產品鉬物相分析結果

5 結語

香春溝(石英脈型)鉬礦形成是在巖漿作用下，活化了的地層中的成礦物質沿構造通道經一系列的復雜物理、化學作用局部富積形成的，且該礦床受構造控制。通過開展流程試驗，查明了主要目的元素鉬的賦存狀態，回收利用的工藝流程、選別指標、采選礦經濟效益等。研究認為，該礦區礦石可以實現經濟選礦回收。試驗采用2個方案：完全混合浮選流程試驗和優先浮選流程試驗，最終推薦流程為完全混合浮選流程。