我國巖漿硫化物型鎳礦床伴生礦產綜合勘查評價指標探討

肖丹　宋澤友　宋維國

摘? ?要：鎳礦是重要的戰略性金屬礦種之一，我國目前主要開發利用的鎳礦主要為巖漿硫化物型和風化殼硅酸鎳型礦床兩大類。其中巖漿硫化物型鎳礦床無論是在儲量還是開采量上都占有明顯的優勢，并且伴生礦產多、綜合利用價值高。通過對我國幾個典型巖漿硫化物型鎳礦床礦石化學特征、選礦試驗及礦山實際開采利用資料進行分析，總結了該類型鎳礦床共伴生組分組合特點及共生礦產綜合評價常用方法，并結合當前技術經濟條件及環境保護要求，對伴生礦產綜合評價指標提出了建議。

關鍵詞： 鎳礦;綜合勘查評價;共伴生礦產;巖漿硫化物型

中圖分類號：F407.1? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1672-5603（2022）01-48-06

Comprehensive Exploration and Assessment of Magmatic Type of Nickel Sulfide Deposits in China

XIAO Dan SONG Zeyou SONG Weiguo

（1. Hunan Land and Resources Planning Institute， Changsha Hunan 410119; 2.Center for Natural Resources Affairs of Hunan Province， Changsha Hunan 410004）

Abstract： Nickel ore is one of the important strategic metallogenic species. The main development and utilization of nickel ore deposits in China are mainly magmatic sulfide and weather-shell silicate deposits. The magmatic sulfide nickel deposit has obvious advantages in reserves and production， and it has a high value of associated minerals and comprehensive utilization.Through the analysis of the ore chemical characteristics， ore dressing test and actual mining utilization data of several typical magmatic sulfide nickel deposits in China， the combined characteristics of the co-associated components of this type of nickel deposit and the common methods for comprehensive evaluation of symbiotic minerals were summarized. some suggestions for the comprehensive evaluation indexes of associated minerals combined with the current technical and economic conditions and environmental protection requirements were put forward.

Keywords： nickel ore; comprehensive exploration and assessment; coexisting and associated minerals; magmatic sulfide type

礦產資源具有不可再生，地區分布不平衡以及成分復雜多樣等特點。同時，大多數礦床往往都有一個以上的其他礦種與之共生，更多的情況是一個礦體或礦層中除了主要礦產或組分外，尚有其他共生礦或與之伴生的多種組分。2011年2月11日我國正式實施的《礦產資源綜合勘查評價規范》（以下簡稱《規范》）明確了綜合評價的主要內容，統一了共（伴）生礦產資源的資源儲量估算的原則和方法，總結了綜合工業品位的制定內容和應用的范圍。

隨著選冶技術的不斷進步，更多的“非”礦產變為礦產資源被利用。因此，有必要繼續加強對主要金屬礦產共伴生礦產的綜合評價研究。我國鎳礦資源具有共伴生組分多、綜合利用價值高等特點。以我國三大多金屬共生礦之一金川鎳礦為例，該礦床以鎳礦為主，硫化鎳儲量居世界第2位，伴生有銅、鉑、鈷等18種有色和稀有金屬，鎳、鈷產量全國第一，并為中國鉑金屬主要產地[1]。該礦歷來重視共伴生礦產的研究及開發利用工作，先后開展了多次共生礦綜合利用的全國性科技攻關，并取得了較大成效。這不僅為國家建成了重要礦產開發和原材料生產基地，而且也為全國共伴生礦產的合理利用提供了寶貴經驗。因此，本文選取金川銅鎳礦、喀拉通克銅鎳礦等國內幾個主要的典型硫化物型鎳礦床開展綜合勘查評價示范研究，總結了鎳礦勘查中需注意的共伴生礦產，探討伴生礦產綜合評價指標，為合理開發、高效利用鎳礦資源提供依據，以促進鎳礦床綜合勘查評價工作的發展。

1 國內外鎳礦資源概況

鎳是一種近似銀白色的金屬，有鐵磁性和延展性，能導電和導熱。鎳主要用來制造不銹鋼和其他抗腐蝕合金，也用作加氫催化劑和用于陶瓷制品、特種化學器皿等，是一個國家國防工業和航空工業不可或缺的戰略物資，近年來被世界多國列為關鍵性礦產或戰略性礦產[2-5]。

世界鎳礦資源分布極不均衡，主要集中在澳大利亞、巴西、俄羅斯、新喀里多尼亞、古巴、菲律賓、印度尼西亞、南非、中國、加拿大等國，合計占探明基礎儲量90%以上，其中，澳大利亞、巴西、俄羅斯、新喀里多尼亞、古巴、菲律賓占全世界資源儲量的70%以上。印度尼西亞、菲律賓、俄羅斯、新喀里多尼亞、澳大利亞、加拿大是世界主要鎳礦生產國，合計約占全球產量的24%[6]。

根據《中國礦產資源報告2021》，我國2020年底保有儲量399.64萬t，主要分布在甘肅、青海和新疆，其保有儲量占全國總儲量的比例分別為65%，25%和5%[7]。我國鎳礦資源具有五個主要特點：

一是儲量分布高度集中，主要分布在甘肅金川鎳礦新疆喀拉通克銅鎳礦、青海拉水峽銅鎳礦等;

二是鎳礦主要為硫化銅鎳礦;

三是鎳礦石品位較富;

四是鎳礦的地質工作程度較高，一般達到勘探級別;

五是鎳礦地下開采的比重較大。

我國雖是世界上鎳礦資源主要分布國，但是，供需矛盾突出，長期大量依賴進口的局面短期內難以得到根本改善。鎳等大宗礦產對外依存度多接近或超過50%的警戒線，受制于人的程度和安全風險不斷增大。

2 我國鎳礦主要類型及典型礦床

世界上已知的鎳礦床有3種類型：即銅鎳硫化礦、紅土礦、風化殼硅酸鎳礦床，其中紅土型和硅酸鎳礦為氧化礦，其礦床占目前世界鎳總儲量的70%，主要分布在古巴、新喀里多尼亞、印度尼西亞、菲律賓和巴西等國家。其中南太平洋新喀里多尼亞（ New Caledonia） 鎳礦區是目前世界上規模最大的紅土鎳礦資源區，硫化物鎳礦約占30%但由于硫化礦較紅土型鎳礦資源品質好，選冶工藝技術成熟，硫化礦產量約占世界鎳產量的60%，紅土型鎳礦約占40%[8]。

目前，我國開發利用的鎳礦主要為巖漿硫化物型和風化殼硅酸鎳型礦床兩大類。其中巖漿硫化物型鎳礦儲量和開采量上占有明顯的優勢，約占全國總量的93%，并且伴生礦產多、綜合利用價值高。典型礦床有甘肅金川銅鎳礦、新疆喀拉通克銅鎳礦、黃山東銅鎳礦。風化殼型鎳礦約占總量的5%，礦床數量也相對較少，以云南墨江鎳礦為代表。湯中立根據國內主要Cu-Ni硫化物礦床的成因，結合礦床的成礦作用和成礦方式，把我國該類礦床分為巖漿就地熔離礦床和巖漿深部熔離—貫入礦床兩類。后者可進一步細分為單式貫入礦床、復式貫入礦床、脈沖式貫入礦床、晚期貫入礦床。湯中立等按照含礦巖漿進入現存空間方式或聚集方式的不同，又將小巖體礦床分為4種類型：

①復式貫入成礦，如喀拉通克、金川;

②單式貫入，如紅旗嶺3號巖體、紅旗嶺7號巖體;

③中心式貫入成礦：白馬寨;

④反向復式貫入成礦，如圖拉爾根、夏日哈木礦床[9-10]。孫濤等根據鎳礦床形成構造背景，結合主要巖漿作用的特點，將其歸為與幔源基性—超基性巖有關的鎳—銅—鈷—鉑族元素礦床成礦系列類型[3]。

3 我國巖漿硫化物型鎳礦床共伴生組分組合特點

按照鎳礦中有益組分共伴生組合特點，選擇了白家嘴子、喀拉通克、黃山東、赤柏松、拉水峽、煎茶嶺等礦床，進行了有關方面的資料收集、調研和分析研究工作。

據收集的資料可知，巖漿型鎳礦床除銅鎳之外，可供綜合回收利用的有用有益伴生元素達20種（表1）。這些元素，主要是元素周期表中第八族和第一副族過渡元素：鈷、金、銀及鉑族，次為第六族的硫、硒、碲;鉻、鎵、鍺、銦、鉈、錸、鎘等元素質量分數低，回收利用的經濟意義相對較小。根據礦山實際生產回收利用情況，以金川銅鎳礦床二礦區為例：鉑族、金、銀、鈷、硒、碲等11種主要有用伴生元素，都表現出明顯的親硫性，與銅鎳礦體有密切關系。一般而言，銅鎳質量分數高，伴生組份質量分數亦高;另一方面，伴生組分在礦體中的分布又有差異，主要表現在3個方面：一是分別富集在不同類型的礦體中，二是在同一礦體中富集部位不同，三是與一定的礦物組合有聯系。

根據各礦床共伴生組分組合特點，可將巖漿硫化物型鎳礦礦床分為（鈷）-銅-鎳-PGE型及鐵-金-鎳型（表1）。

（鈷）-銅-鎳-PGE型為巖漿硫化物型鎳礦床主要類型，主要組分銅、鎳常為同體共生，常伴生有鈷、鉑族元素、金、銀、硒、碲、硫等組分，代表性礦床有白家嘴子銅鎳礦、喀拉通克、黃山東銅鎳礦等。

鐵-金-鎳型的礦床特點：與鎳礦共生礦產為鐵、金礦，大部分金、鎳礦體是異體共生，少數同體共生，代表性礦床有煎茶嶺鎳礦、金廠鎳礦等。

2種組合類型共生礦床評價方式：當鎳礦與銅礦同體共生產出時，其勘查評價方法大致可分為3種：

第1種是分別制定銅、鎳工業指標，凡鎳品位符合制定的工業指標時，以鎳為主圈定礦體，并在鎳礦體中計算銅的資源儲量，稱為鎳礦石。否則，按銅的工業指標圈定礦體，并在銅礦體中計算鎳的資源儲量，稱為銅礦石。

第2種是按等價原則將銅按一定比例折算成鎳計算，如喀拉通克硫化銅鎳礦區二、三號礦床詳查工業指標Ni為等價單工程平均品位。

第3種是僅制定鎳工業指標，共生銅不單獨設指標，其指標按規范執行，如拉水峽銅鎳礦未單獨列出針對共生銅礦的工業指標，其指標按對應銅礦規范執行。除銅外，一般還可見金、鐵礦與其共生，一般按對應單礦種指標進行評價，如煎茶嶺鎳礦。

4 巖漿硫化物型鎳礦床伴生礦產綜合勘查評價指標

目前已知可作為巖漿硫化鎳礦床的伴生礦產除銅外，主要有鈷、鉑族元素、金、銀、硒、碲、硫、鐵、鉻等。

4.1 典型礦床伴生礦產工業指標及綜合利用情況

根據收集的典型礦床資料，現有礦山伴生礦產綜合勘查評價方法大致可分為3種：

第1種，按規范中提供的參照指標評價礦床中伴生的有用組分，如金川銅鎳礦、喀拉通克銅鎳礦。

第2種，根據基本分析或組合分析結果，單獨制定礦床伴生有用組分的工業指標，如黃山東銅鎳礦、煎茶嶺鎳礦。

第3種，對可能存在的伴生元素進行質量分數測定，根據實際質量分數估算伴生礦產資源量，按照有多少算多少原則估算，如赤柏松銅鎳礦、拉水峽銅鎳礦。

4.1.1 金川銅鎳礦

礦床為Cu和Ni共生，伴生礦產主要有Co，Au，Ag，（Os，Ru，Rh，Ir），S，Se，Te;各類型礦石中伴生有用元素資源/儲量計算工業指標，按現行DZ/T0214—2002“銅、鉛、鋅、銀、鎳、鉬礦地質勘查規范”確定，S的評價指標參照銅礦石中伴生硫的指標確定（見表2）。

金川公司選礦采用浮選方法，以選鎳為主，將礦石中的Cu，Co，Pt，Pd，Au和Ag等多種有價金屬大量回收到銅鎳混合精礦中，產出滿足冶煉生產要求的銅鎳混合精礦。目前選礦鎳平均回收率83.68%，銅平均回收率75.80%。礦石中的鈷、鉑、鈀等稀貴金屬分散在大量的鎳銅精礦中，只是作為選鎳副產品進入后序的冶煉系統進行分離回收。

4.1.2 喀拉通克銅鎳礦

礦床為Cu和Ni共生，伴有Co，Au，Ag，Pt，Pd，Se，Te和S等8種有益組分可供綜合利用。喀拉通克硫化銅鎳礦區二、三號礦床詳查工業指標如下表（見表3）。

根據一號礦床伴生有用組分的回收方案和目前回收情況，以上8種有用組分主要在選礦和初冶的高冰鎳中得以富集，其中Au，Ag，Pt，Pd和Co這5種金屬可在選礦過程中首先考慮部分回收，剩余部分可在冶煉過程中回收。通過回收，給礦山企業帶來了一定的經濟效益，而Se，Te和S等3種組分因受工藝技術水平及社會市場需求的限制，暫未回收。

4.1.3 黃山東銅鎳礦

礦床為Cu和Ni共生，伴生礦產Co，Au和Ag。17、19 號礦體伴生組分中Au 質量分數為（0.042～0.064）×10，Ag質量分數為 （2.08～3.56）×10，Pt質量分數為（0.02～0.05）×10，Pd質量分數為（0.001～0.009）×10。

根據1987年提交的《新疆哈密黃山東銅鎳礦區初查—詳查地質報告》，儲量計算采用的工業指標中Cu和Co作為鎳礦體中的伴生元素，規定其最低伴生品位：Cu 不低于0.10%，Co 不低于0.01%。單獨圈定的銅塊段，其工業指標與鎳相同。而2002年提交的礦山儲量核實報告則根據DZ/T 0214—2002“銅、鉛、鋅、銀、鎳、鈷礦地質勘查規范”中的一般工業指標，確定綜合評價指標為：Co不低于0.01%，Au 不低于0.05×10，Ag 不低于1×10。

礦山含銅0.327%、含鎳0.47%原礦石，采用一粗二掃四精的浮選流程，鎳精礦中含鎳5.84%，回收率為 84.16%，其中含銅0.57%;銅精礦中含銅27.78%，回收率為75.2%，其中含鎳 0.28%;尾礦中鎳品位0.078%，回收率為15.3%，銅品位0.044%，回收率為12.7%。

4.1.4 煎茶嶺鎳礦

礦床主要為Ni，Fe和Au共生，伴生礦產主要是Co和Pt。礦石成分總的特點是：鎳質量分數低，銅質量分數更低，而鈷質量分數相對較高，全礦床平均鎳、鈷比值為26.04，礦石為含鈷硫化鎳貧礦，其中1/3為富鎳礦石。《陜西省略陽縣煎茶嶺鎳礦床地質詳查報告》采用工業指標見表4。

據選礦試驗結果，煎茶嶺鎳礦硫化鎳型礦石應用階段磨礦階段選別的浮選工藝時，加工技術性能良好，鎳精礦中鎳與Co，Pt和Cu分別比原礦富集6.6，6.67，10和8.5倍，選礦后可回收原礦中84.55%的Ni和91.16%的伴生Co以及Pt。

4.1.5 赤柏松硫化銅鎳礦

礦床為Cu和Ni共生，伴生有益元素Co，Se，Te，Pt，Pd，Au，Ag和S。Co主要根據簡項分析和部分組合分析結果確定，S，Se和Te根據組合分析結果確定。考慮到鈷元素大部分按單項工程簡項分析結果計算儲量，其儲量級別與相應主金屬儲量級別是一致的。對于硫、硒、碲等元素因研究程度尚低，其儲量級別屬C2級。

經選礦試驗，原礦中質量分數如下：Cu為 0.52%，Ni為 0.67%，Co為 0.017%，Se為 8.92×10-6，Te為 0.34×10-6，S為 2.46%。選礦回收率如下：Ni為 79.71%，Cu 為78.06%，Co為 71.52%，Se為 67.71%，Te為 6.69%，S 為88.73%。屬易選礦石，伴生元素Co，Se和S大部分富集到鎳精礦中，Te則隨脈石流失到尾礦中。

4.1.6 拉水峽銅鎳礦

在鎳礦體中，對伴生元素銅、鈷按組合分析結果，按實際計算。

選礦流程為一粗一精三掃閉路流程，當原礦含鎳2.5 %時，可得銅鎳混合精礦含鎳5.5%、含銅1.1%、鎳回收率為89.7%、銅回收率為92.24 %。最終產品銅鎳混合精礦粉委托金川公司加工，電解鎳、銅金屬一次性買斷，其余伴生元素鈷、鈾、金、銀被金川公司冶煉提取利用。

4.2 伴生礦產綜合勘查評價指標探討

通過對典型礦床有用組分賦存狀態、分布富集規律及工業利用情況研究，認為選礦過程中除了回收銅、鎳等主要組分外，還可綜合回收硫化物礦石中硫等有益組分，如金川銅鎳礦（W（S）>1%）、喀拉通克銅鎳礦定義伴生硫的綜合評價指標[W（S）>2%]，計算了伴生硫的資源儲量，并在實際生產時進行了綜合回收，因此，本次建議增加硫的綜合評價指標，建議指標1%。

在鎳礦床中，銅多與鎳礦同體共生，評價時常作為主要組分按綜合評價指標或對應單獨礦種工業指標進行評價，但部分礦床銅達不到共生礦評價要求，但經選冶試驗或礦山實際生產證實可以綜合利用，此時可作為鎳礦的伴生組分進行評價，如新疆黃山東銅鎳礦規定銅最低伴生品位為0.10%。因此，本次推薦表增加伴生銅的綜合評價指標。

目前已有鎳礦床成功回收利用鐵，如煎茶嶺鎳礦，建議增加鐵指標為10%或磁性鐵3%～6%。

增加非金屬礦產：蛇紋巖、滑石及石棉，如煎茶嶺鎳礦已成功綜合利用蛇紋巖及石棉。

調整后鎳礦石中伴生組分綜合評價參考指標見表5。

5 結論

巖漿硫化物型鎳礦床除主要組分銅鎳之外，還有可供綜合回收利用的有用有益伴生元素主要是鈷、金、銀及鉑族，次為硫、硒、碲;根據共伴生組分組合特點可分為（鈷）—銅—鎳—PGE型及鐵—金—鎳型。（鈷）—銅—鎳—PGE型為巖漿型鎳礦床主要類型，主要組分銅、鎳常為同體共生，常伴生有鈷、鉑族元素、金、銀、硒、碲、硫等組分。鐵—金—鎳型：與鎳礦共生礦產為鐵、金礦，大部分金、鎳礦體是異體共生，少數同體共生。

當鎳礦與銅礦同體共生產出時，其勘查評價方法大致可分為3種：第1種是分別制定銅、鎳工業指標，凡鎳品位符合制定的工業指標時，以鎳為主圈定礦體，并在鎳礦體中計算銅的資源儲量，稱為鎳礦石。否則，按銅的工業指標圈定礦體，并在銅礦體中計算鎳的資源儲量，稱為銅礦石。第2種是按等價原則將銅按一定比例折算成鎳計算。第3種是僅制定鎳工業指標，共生銅不單獨設指標，其指標按規范執行。除銅外一般還可見金、鐵礦與其共生，一般按對應單礦種指標進行評價。

目前已知可作為鎳礦床的伴生礦產除銅外，主要有鈷、鉑族元素、金、銀、硒、碲、硫及鐵、鉻等。伴生礦產綜合勘查評價方法大致可分為3種：第1種，按規范中提供的參照指標評價礦床中伴生的有用組分。第2種，根據基本分析或組合分析結果，單獨制定礦床伴生有用組分的工業指標。第3種，對可能存在的伴生元素進行質量分數測定，根據實際質量分數估算伴生礦產資源量，按照有多少算多少的原則估算。

根據對典型礦床有用組分賦存狀態、分布富集規律及工業利用情況的研究，銅鎳及主要伴生有益組分常賦存于硫化物中，在回收利用這些有益組分的同時，可同時回收硫、銅，本次建議增加伴生硫、銅的綜合評價指標。同時，增加非金屬礦產蛇紋巖、滑石及石棉的綜合評價指標。

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