广西南丹地区有色金属尾砂型人工矿床地质特征及其资源化陈志强宁熊

广西南丹地区有色金属尾砂型人工矿床地质特征及其资源化陈志强宁熊

陈志强宁熊

衢州之源矿业有限公司

摘要：本文主要是分析了广西南丹地区有色金属尾砂型人工矿床地质特征及其资源化，以供参考。

关键词：尾砂矿床；背景；地质特征

一、尾矿资源成矿背景分析

尾矿形成的外部条件

1、选矿能力强，尾砂排放量大

根据自治区政府有关部门2002年8月统计，南丹县境内有选矿企业69家，其中国营6家、国营控股企业1家，余为私营企业。总选矿能力为年处理量730多万吨，总建设规模22340吨/日处理量，按85%排放量计算，日排放尾砂量18989吨，年排放量可达627万吨。

2、开发技术水平不平衡，选矿方法单一，综合利用率低

据调查，早期相当长一段时间，生产厂家均以锡石为主要目的矿物，采用重选提取，其它伴生矿物都留在尾砂之中，这才有“老尾矿富”的说法，60年代前后强调综合利用，开始回收铅、锑、锌等有价元素，70年代选冶的目的矿物增加到3种，即锡石、脆硫锑铅矿、铁闪锌矿，其它有用伴生矿物仍然排放在尾矿之中。同时，由于主要目的矿物锡石采用重选回收宜粗磨，硫化物采用浮选分离需细磨，这一在选别粒度上的矛盾，始终没有彻底解决，至今锡的回收率仍较低，致使细微级锡石仍以“浆矿锡”的形式排放于尾砂之中，其量不少，品位均在1.00%上下，龙泉中心库就是典型例证。

3、由于管理力度不够，人为造成尾矿富化

（1）、坚持矿业开发综合利用方针不够，仅对常规元素锡、铅、锑、锌等进行回收，其它毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿等残余金属硫化物虽然相对富集了，仍排放于尾砂之中，经查明：由于毒砂等主要载金矿物的人工富集，原矿中金品位0.30×10-6富集到尾砂中金品位0.70×10-6，最高达2.94×10-6，同时由于毒砂的相对富集，其As品位可达20%以上。

（2）、对矿山的选矿回收率监督不够，一些选矿企业片面追求眼前利益，简化原设计选矿流程，采富弃贫，致使相当一部分有用资源流入尾矿之中。

（3）、有些生产单位，因回收手段原始，或者人为的因素，把相当一部分中度矿排放于尾矿之中，造成人为的富矿。

二、以龙泉中心库为例的尾砂矿床地质特征

（一）矿体分布、形态、规模、产状与品位

根据本次勘查所取得的主目的矿物锡含量结果，按甲方下达的工业指标，圈出一个矿体，矿体编号为33C—6—1#。

由于选矿厂在不同年代分选来自不同的原矿石，因此，该尾砂矿体可圈出一个年代层，主要分布在坝首至ZK001附近。

矿体形态：受库区地形地貌控制，平面上呈“长角辣椒”形，东

西向展布，垂向上呈“船”形，详见示意图。

龙泉中心库锡多金属尾矿床2线剖面示意图

矿体规模：长轴方向延伸540.00米，坝首最宽150.00米，坝尾最窄处15.00米，平均宽100.00米，坝首最厚29.50米，坝尾厚3—4米，平均厚12.02米，储量估算矿砂量991382吨，规模属小型。

矿体产状：呈不规则层状、似层状产出。

矿体品位：平均品位Sn0.63%、Pb0.98%、Zn1.53%、Sb0.98%、Au0.35×10-6、Ag47×10-6，品位大多分布均匀，品位变化系数平均为45%，但贵金属Au有局部富集地段，品位大于0.7×10-6可独立圈出两个矿块，一个矿块分布于1—4线间，平均品位为0.98×10-6，平均厚度为4.51米，储量估算金金属量为135.88千克，另一矿块分布于ZK802附近，平均品位为0.80×10-6，平均厚度为3.00米，储量估算金金属量为4.61千克，两矿块累计金金属量140.49千克，占整个矿体金金属量的42.5%。

（二）矿砂质量

该矿床内矿砂矿砂粒度-0.175—+0.074mm占量45%，-0.074—+0.043mm占量40%，-0.043mm占量15%。按颗粒级配分为两种不同的自然矿砂类型：即坝首的中粗粒锡石—硫化物型；坝尾的细微级锡石类型。其矿砂的矿物成分，主要金属矿物特征，矿物的嵌布关系，矿砂粒度分布特点等均有所差异。故分别描述：

1、中粗粒锡石—硫化物矿砂（主要分布于坝首1—6线间）

灰色、微带褐色含砾细砂，松散砂状不等粒结构，砾石2—10mm不等，砾石为硅质岩和灰岩，水份15%。

矿砂的矿物成分主要金属矿物有磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、铁闪锌矿、脆硫锑铅矿、锡石等，以上合计占量的30%；主要脉石矿物有石英、方解石、绢云母、电气石、钾长石、萤石。

2、细微级锡石类型（主要分布于8—10线之间）

灰色含砾细砂，砾石为硅质岩和灰岩，松散砂状不等粒结构，含泥质团块。水份15%。

矿砂的矿物成分：主要金属矿物有：磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、铁闪锌矿、脆硫锑铅矿、锡石等，约占矿砂含量的20%；主要脉石矿物：石英、方解石、绢云母、电气石、钾长石、萤石。

矿物的嵌布关系：以单体为主，少量铁闪锌矿与磁黄铁矿，黄铁矿与脆硫锑铅矿连生，少量铁闪锌矿中见有乳滴状磁黄铁矿。

有用元素的赋存状态：主要目的矿物锡以锡石（SnO2）单体存在，以锡石存在的Sn占94.4%，锡石纯矿物化学分析含Sn76.77%—77.30%，理论含Sn78.77%；共生元素铅、锑及伴生元素银赋存于脆硫锑铅（4PbS·FeS·3Sb2S3）中，含Pb37.63%、Sb36.40%、Ag947.7×10-6，分布率分别占96.95%、97.30%和83.40%。

根据V100#矿体选矿试验资料，共生元素锌及稀有分散元素铟、镉赋存于铁闪锌矿中，铁闪锌矿中的Zn分布率占98.58%、共生存在的In、Cd分布率分别占86.61%、97.63%。。

V105#矿体伴生元素金的主要载体矿物分别为：毒砂，产率31.12%，单体矿物含Au14.80×10-6；铁闪锌矿，产率23.24%，单体矿物含Au7.10×10-6；磁黄铁矿产率12.42%，单体矿物含Au2.00×10-6。

（三）矿砂类型和品位分布情况

1、矿砂类型

按自然类型分：主要以矿物组分、矿砂的颗粒级配划分为中粗粒锡石—硫化物型及细微级锡石类型。空间分布情况如下：

中粗粒锡石—硫化物型矿砂在平面上主要分布于坝首至6线之间，垂向上主要分于地表至455米标高段，为最主要的矿砂类型；细微级锡石类型在平面上主要分布于6线以东至坝尾，该矿段由矿体顶板至矿体底板均为细微级锡石类型矿砂，2线至6线455米标高以下至矿体底板所赋存的矿砂亦为该类型矿砂。细微级锡石类型矿砂量占整个矿砂量40%左右。原始坝基至1线ZK001附近，455米标高以下至库底储存的矿砂为原五一矿选厂分选大福楼矿区锡、锌矿所排放的尾砂，该类型矿砂颗粒较粗，锌品位低，占整个矿砂量的10%左右。

按工业类型分：划分为氧化矿砂和原尾矿砂。其中氧化矿砂分布于矿体的表层，厚0.3—0.6米，次生变化主要表现为磁黄铁矿、黄铁矿的褐铁矿化，矿砂颜色呈暗红褐色或黑褐色，固结程度较高，在坝首表现更为强烈，但该类型矿砂所占比例很少。

2、矿砂各主要有用元素品位分布情况

矿砂Sn元素品位的主要分布区间为0.30%—0.40%、0.40%—0.50%、>1.00%三个区间，分别占总比例的22.3%、22.7%、20.6%；Pb元素品位的主要分布区间为0.50%—1.00%、1.00%—1.50%二个区间，分别占总比例的43.8%、20.6%；Zn元素品位的主要分布区间为1.00%—1.50%、1.50%—2.00%二个区间，分别占总比例的39.1%、27.8%；Sb元素品位的主要分布区间为0.50%—1.00%、1.00%—1.50%二个区间，分别占总比例的54.5%、19.7%；Au元素品位的主要分布区间为0.10×10-6—0.20×10-6、>0.60×10-6二个区间，分别占总比例的47.2%、16.3%；Ag元素品位的主要分布区间为25×10-6—50×10-6、50×10-6—75×10-6二个区间，分别占总比例的62.2%、35.2%。

（四）尾砂矿床成因分析及特点

尾砂矿床的形成受控于入选原矿特性（矿源背景）和选矿工艺（外部条件）两个方面。龙泉中心库锡多金属尾砂矿床主要由龙泉中心选厂分选来自大厂矿田V100#、V105#脉锡多金属原矿及大福楼锡、锌矿所排放废砂人工堆积而成。

1、尾砂矿床赋存于地表，为单一独立矿床，呈松散砂状，无盖层，单元结构，为地表资源；

2、矿床形态受控于库区地形地貌条件；矿床规模受控于库容量和选厂排放的尾砂总量；矿床呈层状、似层状产出。

3、矿砂矿物成分、有用元素的含量和种类受控于选厂分选原矿的矿石类型和品位、选厂所分选的矿种、选矿方法和工艺流程及回收率。原矿底蕴大，尾矿品位高；一般矿山越老，选矿技术越落后，尾矿品位越高；经分选的矿种其含量有所降低外，其它未经分选的矿种相反有第二次富集作用，其含量相对升高。如伴生元素金品位普遍升高；矿砂粒度受控于选厂的选冶技术条件，矿砂粒度一般介于60目—325目；矿砂粒度分布及品位的空间分布规律受控于尾砂排放方式，龙泉中心库尾砂主要为上游排放，因而有较系统的流向和沉积环境，由西向东即由坝首向坝尾，尾矿砂颗粒由粗变细，锡品位由低变高。

矿砂的岩石化学类型：按主要组成矿物的组合搭配情况，为长英岩型尾矿，化学组成上具有富铁、多钙、少镁钛、钾钠低的特点。

三、关于尾矿资源化问题

尾矿作为二次资源在世界有限的一次资源日趋减少的今天尤其显得宝贵。我国经过近十多年对资源的“疯狂”开采，有色金属矿山的资源危机日显突出，不少矿山已进入了中晚期开采，开采成本越来越高，为尾矿的资源化提供了契机。

南丹地区经过两年持续的矿业秩序整顿，资源开采的无序状况得到了根本的转变，矿业结构调整正在进行；但我们必须看到，目前南丹有几十家选厂还在停产，严重影响了地方经济的发展，我们认为：如果能把南丹的尾砂资源依法进行统一的管理，把它作为二次资源进行再回收，完全可以带动南丹矿业经济的发展。

为了从尾矿中综合回收锡及其它有价元素，南丹县国土局组织了中南冶金地质研究所和武汉理工大学长城机械制造厂等单位进行联合攻关，针对本区难选类型的矿砂—细微级锡石类型矿砂进行了初步的选矿试验，已经取得了可喜的成果，半工业试验正在进行中。

根据本次试验，结细微级的锡石的回收采用的选矿方法为：风力分级选矿、磁选、化学选矿。

1、风力分级选矿：通过风选试验可知，风选可提高原锡品位40%左右（由Sn0.68%提高到Sn0.94%-1.00%），而Sn的回收率可达97%-99%，锡石损失极微。集尘产品含锡品位提高警惕10%以上，Sn回收率为98%。表明风力选别方法可富集部分产品，对锡石有一定的分选富集作用。该风选作业的建立可为下段选别作业减少锡的流失，提高锡石的回收率均为有利。

2、磁选及化学选矿：探索试验进行了磁选的场强考查，目的是排除铁的硫化物对锡石提高品位的影响，结果表明磁选有利于提高锡石的品位，但磁场强度不宜过高，否则会影响锡石的回收率；细微级的锡石的选矿技术一直是个技术难关，由于粒度过细锡石表面特性复杂，常规的选矿方法难以奏效，经过本次化学选矿探索试验可知，化学选矿有富集作用，为后续试验提供了思路。

3、关于粗粒锡石——硫化物型矿砂的选矿回收技术，主要参照原矿的“重—磁—浮—重”流程；本区沙坪选矿厂回收尾矿的工艺，尾矿的选别，采用浮—磁—重联合流程，分别选锡精矿、高铅锑精矿、锌精矿。

金矿的选冶方法引进中国科学院金属研究所《含砷难浸浮选金精矿常温常压强碱浸预处理—氰化提金新工艺》。

4、非金属资源的综合利用：尾矿中有80%以上的非金属矿产资源，因本次地质评价工作重点是有色金属资源，工作中我们按照尾矿整体利用资源化，治理尾矿环境污染，变废为宝的方向进行相关的探索。

①全县包括龙泉中心库在内的尾矿在提取再利用有价组分后，亦可称为复合型矿物原料，部分可做为充填料用。据调查大厂地区有500万立方米采空区，其中，巴力—龙头山V100#矿体自地表到一79m相对有800米高程巨大采空区，至少有250万立方米空间区，已列为国家级特大事故隐患区。其次在—79米——181水平V105#矿体采空区有100万立方米，铜坑矿采空区有150万立方米，尾砂需要上千万吨、需要上亿的资金解决充填问题。如能借鉴甘肃金川有色金属公司采用“全尾砂胶结充填采空区”工艺，就地取材，能降低成本，对消除安全隐患、减少环境污染，逐步实现无尾矿，绿色矿业工程具有重大意义。

②浆矿锡”尾砂可做水泥原料

根据研究资料，铅锌尾矿中当尾矿CaO含量较高而MgO较低时，则用作水泥原料，具体要求为：当尾砂的矿物成分主要是石英、方解石组成，钙硅比CaO/SiO2＞0.50—0.70，其中CaO＞18—25%，Ａl2O3＞5%，MgO＜3%，S＜1.50—3%时，可烧制低标水泥，当CaO含量小于18%时，而CaO/SiO2小于0.5时可采用外配石灰或加石灰石以调节生料中CaO含量，满足上述要求。

尾矿中Fe2O3是水泥的有益成分，适量的Fe2O3能降低烧制温度，而MgO、TiO2、K2O、Na2O是水泥原料的有害成分，其含量控制在Mg＜3%、TiO2＜3%、K2O+Na＜4%、S＜1%。对照上述要求，龙泉中心库“将矿锡”尾矿化学组分具有富铁、多钙、少镁、钛、钾钠低特点基本上达到上述要求，值得进一步开展研究和试验，如广东凡口铅锌矿利用尾矿生厂600#水泥。

③通过全区包括龙泉中心库在内的脉石矿物查定表明，含萤石普遍，已有个体户再回收，现通过尾矿二次选矿，肯定富化，故值得重视，能否纳入整体综合利用范围中，需进一步调查。

四、几点建议

一、尾矿属于非传统矿产资源，作为二次资源，其潜在的价值非常突出，应当对全国现有的有色金属矿山的尾矿资源进行全面的调查，摸清尾矿的资源量（有用组分、分布特点、含矿品位、有用组分储量）、类型、质量，并进行相应的经济技术评价。大力推进尾矿的综合利用研究，在一次资源严重短缺的形势下，把尾矿作为二次资源开发利用，保征矿产资源的持续供给，解决矿产资源的危机问题，可以说尾矿的综合利用是矿业持续发展的必然选择；同时在管理上应把尾矿资源真正当成地表矿产资源纳入法制化、规范化管理轨道。

二、尾矿的污染现状和安全隐患、如泥石流等地质灾害是有目共睹的，因此研究尾矿的二次综合利用的同时，尾矿的利用要以资源化、无害化和整体利用为原则，走出一条资源开发与环境保护相适调的路子——“绿色矿业”之路，立足长远，应着手进行无尾矿工艺的研究，实现无尾排放；我们在龙泉中心库开展地质评价工作时，对尾矿的综合利用进行了分析，查阅了大量的文献资料，对再选后剩余部分，提出了利用方案。

三、尾矿的综合利用是一个系统的工程，不是单一那一家的事，其涉及面很广，在权属上有国营和民营之分，在行业内涉及到地质、采矿、选矿、冶炼，在行业外有化工、建材、建筑，在地方上涉及到安全、环保、农业、林业诸方面，因此，只有按照国家《矿产资源法》的要求，由主管部门实行统一规划、统一协调，开展尾矿资源的综合利用工作。