張志輝，王小利

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第五地質(zhì)大隊，河南 鄭州 450016;2.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450016；3.河南省資源環(huán)境調(diào)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(jié)合力極強，所以在常溫和高溫下強度都很高。它的膨脹系數(shù)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(yīng)，僅溶于硝酸、王水或濃硫酸之中，對大多數(shù)液態(tài)金屬、非金屬熔渣和熔融玻璃亦相當穩(wěn)定。因此，鉬及其合金在冶金、農(nóng)業(yè)、電氣、化工、環(huán)保和宇航等重要部門有著廣泛的應(yīng)用和良好的前景，成為國民經(jīng)濟中一種重要的原料和不可替代的戰(zhàn)略物質(zhì)。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(fā)前景，礦山的開發(fā)建設(shè)將對當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展起到主要作用。

1 區(qū)域地質(zhì)

礦區(qū)位于華北地臺南緣與秦嶺褶皺帶2大構(gòu)造的交疊部位，馬超營斷裂構(gòu)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(qū)域出露地層主要為中元古界長城系熊耳群巖系。斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿巖發(fā)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(qū)內(nèi)均有產(chǎn)出，規(guī)模較大，為區(qū)內(nèi)重要的巖漿活動，與鉬、金礦的形成關(guān)系密切。

區(qū)域上已知的有用礦產(chǎn)為金、鉬、鉛、銅、銀、鈦、鐵、鈮鉭、螢石等。其中金、鉬、鉛礦床多規(guī)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(fā)現(xiàn)較多石英脈型鉬礦。區(qū)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(qū)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?zhí)稖辖鸬V等，主要礦床類型為破碎帶蝕變巖型、爆發(fā)角礫巖型，在該區(qū)尋找金礦床有十分有利的成礦地質(zhì)條件[1-2]。

2 礦體地質(zhì)

2.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)5個礦體，其中Ⅰ1、Ⅰ2礦體位于礦區(qū)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(qū)內(nèi)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(tài)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(shù)81.78%，厚度不穩(wěn)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(shù)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(shù)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(tài)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(jié)構(gòu)簡單無夾石，礦體中有用組分經(jīng)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(qū)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(tài)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(qū)。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(tài)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(tài)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(tài)如圖1所示。

圖1 野外礦體形態(tài)

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石物質(zhì)成分

(1)礦石的礦物成分。礦石的礦物成分較為復(fù)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(qū)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(qū)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(jié)晶程度高者為灰白色，呈隱晶質(zhì)—微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，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(zhì)。因此，與理論值相比(Mo為59.90%、S為40.06%)，該區(qū)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(jié)構(gòu)，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(guī)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(guī)則連生關(guān)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(guān)系，可見與輝鉬礦集合體呈半規(guī)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(jié)構(gòu)、構(gòu)造

(1)礦石結(jié)構(gòu)。根據(jù)礦石中含鉬礦物的粒度大小、結(jié)晶形態(tài)，礦石結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、壓力結(jié)構(gòu)和表生結(jié)構(gòu)，而以前二者為主。其中，以結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的他形晶結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)中的交代溶蝕結(jié)構(gòu)最發(fā)育。

(2)礦石構(gòu)造。礦石構(gòu)造較簡單，以浸染狀構(gòu)造和脈狀構(gòu)造為主，角礫狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)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(gòu)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(qū)內(nèi)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(jié)構(gòu)有半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造有浸染狀、斑雜狀、角礫狀等構(gòu)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(jié)構(gòu)為半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)，構(gòu)造以浸染狀為主，局部有角礫狀構(gòu)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(zhì)來源。據(jù)1984年熊耳山地球化學剖面分析結(jié)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(zhì)豐富。

(2)巖漿活動與成礦作用。該區(qū)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(huán)狀分布。據(jù)此認為，巖體對鉬礦的形成起了重要的控制作用。區(qū)域資料表明，花山巖體成巖時代為燕山晚期。本區(qū)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(qū)沒有發(fā)現(xiàn)大規(guī)模熱液活動的證據(jù)，說明鉬成礦介質(zhì)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(zhì)來源于巖體，并可能在巖漿期后熱液中富集。

(3)構(gòu)造對礦體的控制。該區(qū)不同方向的斷裂構(gòu)造十分發(fā)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(fā)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(gòu)造破碎帶及發(fā)育程度。

2.4.2 找礦標志

(1)構(gòu)造—巖漿巖標志。石英脈型鉬礦床受構(gòu)造蝕變巖帶控制，且與燕山期巖漿活動有關(guān)。區(qū)域性斷裂構(gòu)造控制區(qū)域成礦帶的展布，而其旁側(cè)的次級斷裂、分支斷裂則控制礦床(點)的形成，尤其是斷裂構(gòu)造的交匯部位對成礦最為有利。巖漿活動是內(nèi)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(qū)域上大部分內(nèi)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(nèi)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(guān)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(guān)系最為密切。

(3)氧化帶標志。與鉬礦化有關(guān)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(huán)境的產(chǎn)物，在地表條件下不穩(wěn)定，常在含礦地質(zhì)體上形成黃褐色的氧化帶，尤其是鉬礦化關(guān)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?？捎行У厝Χㄕ业V靶區(qū)，土壤測量化探異?？芍甘居幸欢ㄒ?guī)模的礦脈位置。尤其是二級異?？纱_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(zhì)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(shù)性能

3.1 礦石性質(zhì)

3.1.1 礦石化學成分

(1)礦石光譜半定量分析結(jié)果見表2。

表2 光譜半定量分析結(jié)果

(2)礦石多元素分析結(jié)果見表3。

表3 原礦多元素分析結(jié)果

3.1.2 原礦物相分析

(1)原礦鉬物相分析結(jié)果見表4。

表4 原礦鉬物相分析結(jié)果

(2)原礦鉛物相分析結(jié)果見表5。

表5 原礦鉛物相分析結(jié)果

3.1.3 原礦性質(zhì)

(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(jié)構(gòu)，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(guān)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(guān)系不如上述各礦石密切，但因礦石部分氧化，產(chǎn)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(shù)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(diào)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǎn)品，為此進行了各相關(guān)藥劑的探討試驗。②流程結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)試驗。全混合試驗流程在粗選條件試驗的基礎(chǔ)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(jié)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(xù)下降，這一現(xiàn)象與礦石性質(zhì)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(guān)系復(fù)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(fù)雜，而且混合浮選流程在粗選段的目的是盡量為與鉬有關(guān)系的礦物創(chuàng)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(zhì)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(jié)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(jié)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(jié)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(yè)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(chǎn)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(jié)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(chǎn)品的光譜半定量分析

最終產(chǎn)品的光譜半定量分析結(jié)果見表6。

表6 最終產(chǎn)品的光譜半定量分析結(jié)果

4.3 最終產(chǎn)品鉬物相分析

最終產(chǎn)品鉬物相分析結(jié)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(guān)系復(fù)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(yōu)先選鉬流程等3方案進行了探討試驗和可行性論證，經(jīng)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(diào)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(jīng)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(zhì)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(chǎn)品檢查可知，鉬精礦中含有一定量的有價金屬和有害雜質(zhì)，應(yīng)進一步查明和研究。

表7 最終產(chǎn)品鉬物相分析結(jié)果

5 結(jié)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(zhì)沿構(gòu)造通道經(jīng)一系列的復(fù)雜物理、化學作用局部富積形成的，且該礦床受構(gòu)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(tài)，回收利用的工藝流程、選別指標、采選礦經(jīng)濟效益等。研究認為，該礦區(qū)礦石可以實現(xiàn)經(jīng)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(yōu)先浮選流程試驗，最終推薦流程為完全混合浮選流程。