| 大吉山矿田综合开发序列研究 |
大吉山钨矿开采历史悠久,建国以来,经过历次地质勘探和大规模机械化开采,对矿床的解剖不断深入。矿床地质研究、物质组份查定、矿床工艺地质填图等工作较为详尽,矿田成岩成矿演化系列和多元共生组合模式的研究成果,在我们面前展示出资源得天独厚,种类繁多,而在时间、空间上有序富集的前景。它为矿山地质、采矿、选矿乃至冶炼工作者不断地提出新课题:即随着开采工作的不断进行,对地质特征特别是物质组份不断变异的开采对象,不失时机地查明、研究和规划设计新的开发利用方案;从而形成一个矿床综合开发系列,使资源逐步得到经济合理地回收,对脉状钨矿床是具有重大意义的。
一 矿区地质概况及成岩成矿演化系列大吉山钨矿位于南岭东西复杂构造带东段中部,区域性北东向构造与东西向构造相交部位。矿区出露地层为寒武系中上统砂板岩和泥盆系中下统桂头群砂砾岩。区内强烈的燕山早期岩浆活动伴随着广泛的成矿作用,成矿期黑云母花岗岩——二云母花岗岩——白云母花岗岩三种花岗岩类,在岩石学特征、岩石化学成份、地球化学参数,微量元素含量和岩石化学特征数值等方面具连续演变特征。矿区与成矿关的构造主要是断裂构造,矿区东西两侧北东向压扭性断裂为控制成矿的主干断裂。
矿区含钨石英脉矿床,共有工业矿脉百余条,主要矿脉走向270°~310°,倾向北东,倾角60°~81°, 构成北、中、南三个密集脉组。此外,在中、南组范围内,尚有数条走向北东、向西倾斜的“十字脉”。主要具有工业意义的矿物为黑钨矿、白钨矿、辉钼矿、辉铋矿和绿柱石,石英脉赋存的深度、富集标高及矿物组合,受矿区深部花岗岩矿床隆起形态控制。花岗岩隆起峰的中组赋存深度和富集标高浅,隆起倾伏部位的南、北组则深。花岗岩浸染型钨矿床,赋存于脉钨矿床中组矿化带西部,岩体顶部标髙480米。含矿细粒白云母花岗岩体,为中心厚向四周倾斜变薄的不整合小岩盖,岩体最大厚度近60米,主要工业矿物为黑钨矿、白钨矿、绿柱石、似晶石、硅铍石、铌钽铁矿、细晶石、钽易解石。从岩体顶盘至底板具有明显分带现象,即顶部石英壳似伟晶岩带,中部细粒白云母花岗岩主体及底部构造角砾岩。
研究结果表明,两类钨矿床为同一母岩分异演化不同阶段的产物,但前者为岩浆期后高温热液裂隙充填型矿床,后者为岩浆晚期结晶分异——交代型矿床。
根据黑云母花岗岩——二云母花岗岩——白云母花岗岩一含钨石英脉的连续演变特征,和矿区黑云母花岗岩具有较高的成矿元素丰度,说明黑云母花岗岩为成矿母岩。黑云母花岗岩的稀土矿化,目前在矿区表现为经表生作用形成的风化壳离子吸附型稀土矿床。矿区深部隐伏的二云母花岗岩是从成矿母岩到白云母花岗岩矿体演化过程中的产物。白云母的出现及铌的矿化富集是黑云母花岗岩进一步分异演化及碱质交代的结果。白云母花尚岩体是二云母花岗岩分异演化至高级阶段的含矿岩浆,在构造作用下再次向上侵位而成,钽、铌、钨、铍矿化是在相对封闭条件下,岩浆晚期热液交代——分异作用的结果。含钨石英脉切过含矿的白云母花岗岩至二云母尖灭,它是深部二云母花岗岩进入岩浆期后的含矿热液,在相对开放的条件下,沿上部构造裂隙充填而成。
上述成矿机制表明,伴随成矿母岩在时间和空间上的演化,形成一个连续演变的成岩成矿系列和多元共生模型:
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椐迄今为止的研究程度,对大吉山矿田成岩成矿系列中单元的划分及其物质组份特性,简达如下:
(一)含钨石英脉矿床中、上部绿柱石石英相——黑钨石英相,经查定共出现元素39种以上,其中除主产钨以外Bi、Mo、Cu是应该回收的伴生有价金属。锆在一200目有明显富集,如国家需要,也应考虑回收。Nb、Ta、Sc主要赋存于黑钨矿中,Ag (以及Te和T1)主要赋存于铋矿物和方铅矿中,Cd主要赋存于闪锌矿中,可能在冶炼中得以综合利用。
(二)含钨石英脉矿床深部微斜长石石英相对显示该单元物质组份特征的中组417——367中段两个组合试样分析研究,主要有价元素有Bi、W、Cu、Mo、Ag、Cd,其中Bi的含量分别为0.33%和0.278%,WO8为0.03%和0.15%,Cu为0.035%和0.0507%,MO为O.O11和0.017%,Ag为59g/T和39.19g/T。镜下鉴定,除银未发现独立矿物外,其他绝大多数呈独立矿物存在。经摇床和重液处理后,上述主要有价元素得到富集,铋的含量可达5 —6%, 银的含量最高达1043g/T, 最低也有552g/T, 而且镉也有富集,最髙达0.129%,均可达综合利用指标要求。
可见,大吉山含钨石英脉矿床深部,虽钨品位较低,但Bi的含量较高,而且Bi、W、Mo、Cu、Ag、Cd皆能重选富集。由于大吉山含钨石英脉矿床中组矿脉在417—367米标高已显示深部物质组份特征,于相同标高范围内的南、北组矿脉仍为中上部物质组份特征,故可考虑将中组矿石与南北组矿石合理配矿,同时综合回收Bi、W、Mo、Cu、Ag、Cd等有价元素。
(三)细粒白云母花岗岩体经研究矿石中含35种矿物,原矿化学分析含WO30.22%,BeO0.047%, Ta2O50.0l4%, Nb2O50.085%, Mo0.01,Bi0.008%。矿石中钨矿物60%是黑钨,40%是白钨,铍矿物95%是绿柱石,钽铌矿物是钽锯铁矿,45%是细晶石,5%是钽易解石,矿均呈细粒嵌,钨矿物一般在0.1~0.08mm,铍矿物0.5~0.2mm,钽铌矿物0.08~0.06mm,钽铌元素60%呈矿物存在,40%分散在石英、长石、黑钨矿中,由于含量低、粒度细、矿物组成复杂,钽铌分散率大,因而造成矿石难选。实验证明,采用选(重—磁—浮)冶联合流程,较合理地解决了花岗岩型矿体贫、细、杂、散,W、Be、Ta、Nb的难选多金属回收问题,据目前国内外钽铌市场情况,以山矿开釆中段的下降,该矿床开发利用的工业试验可行性研究以及采选方案设计等工作的进行,迫在眉睫。
(四)矿区深部其他含矿岩体品位较低,埋藏较深,目前无工业价值,但岩体规模大,有用元素品种多,储量较大,钽铌钨铍均有独立矿物存在,有的岩体部分地段BeO平均品位可达0.04%初步查定近70%的BeO形成独立矿物,今后可根据国家需要,矿山生产技术水平发展;进一步评价勘探。
(五)五里亭花岗岩风化壳稀土矿床通过系统勘探,据1596个样品计算,TR平均品位0.074%, 最髙0.23%,最低0.018%,稀土的轻重比为79.5: 20, 具有镨、钕、铕三个分量的峰值,铕的平均配分含量为1.099%, 最高可达1.183%,属富铕轻稀土矿床,已开发利甩有数年之久。
矿区深部的二云母花岗岩体和更深的黑云母花岗岩体及其矿化情况;有待今后进一步查明。
三 综合开发序列的划分大吉山矿范围内,在成因上有密切“亲缘”关系的各类矿床,在成矿时间上紧密相随,空间上密切共生,纵向整体排列上由浅至深有序分布,有的相互重迭交叉。由上而下,由远到近的开采顺序,可大体按阶段性划分为以下三个综合开发序列:
1.历史—现在,脉钨中上部W、Bi、Mo、Be—地表黑云母花岗岩风化壳TR;
2.正在进行—即将开始的:脉钨中上部W、Bi、Mo、Be—地表黑云母花岗岩风化壳TR—脉钨下部(中组矿脉417—367)Bi、W、Mo、Cu、Ag、Cd—细粒白云母花岗岩Ta、Nb、W、Be;
3.未来可能的《深部其他细粒白云母花岗岩W、Be、Ta、Nb—白云母花岗岩Nb、TR—黑云母花岗岩TR。
四 结语1.大吉山矿不仅是钨矿、稀土矿、还将是一个钽钽矿; 且综合回收Bi、Mo、Be、Cu、Fb,Zn、Ag、Cd等多利有色、稀有、稀散和贵金属,以及玻璃建材原枓。
2.大吉山矿要变单一产品为主的生产经营管理模式为多项产品的多元化生产经营管理模式;矿山的矿产品开发,要变“一业为主”为“多种经营”, 矿山地质工作要由单一性为主的勘查变为综合性勘查,要特别注意矿区深部物质组份变异的工艺地质填图,为采选冶及时提供可靠资料, 有价元素的选别工艺要由单一的物理选矿变为化学选矿一冶炼联合工艺流程,以便充分发挥得天独厚的资源优势,大幅度地提高矿山劳动生产率和经济效益。
3.大吉山矿的实例充分说明,钨矿山综合利用大有文章可做,科技人员大有英雄用武之地。热切希望矿山、科研、设计、教学各界有志之士,都来为之献计献策,依靠科学和技术,使钨矿山焕发出青春。
借此机会向为大吉山矿产资源开发利用做过大量工作的各界同志们一并表示敬意!
主要参考资料(略)
1988, Vol. 2
