徐國(guó)棟，王 冠，程 江，董隨亮

(成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，四川 成都 610081)

扎西康鉛鋅多金屬礦床是北喜馬拉雅成礦帶中首次發(fā)現(xiàn)的超大型礦床，是在全世界最年輕、最宏大的“藏南拆離系”中找礦取得的重大突破，也是我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)的噴流沉積-熱泉水改造型錳鐵銻鉛鋅銀礦床[1]，自此掀開了北喜馬拉雅金銻多金屬礦產(chǎn)勘查歷史的新篇章，對(duì)于推動(dòng)發(fā)展我國(guó)西藏地區(qū)礦產(chǎn)開發(fā)具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。目前，對(duì)扎西康鉛鋅多金屬礦床的研究多集中于礦床成因、礦床類型和主要控礦因素等方面，并取得了較多的研究成果[2-8]。已有研究表明，扎西康鉛鋅多金屬礦床原生礦石中的礦物種類較多[1]，金屬礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦、輝銻礦、錳鐵碳酸鹽(菱錳礦和菱鐵礦等)、黃鐵礦、毒砂等，非金屬礦物主要有石英、方解石、絹云母等。因此，礦石中除有用組分鉛鋅外還含有大量的伴生有用組分，參照我國(guó)鉛鋅礦伴生有用組分評(píng)價(jià)指標(biāo)[9]，其中銻、銀、銅等已達(dá)到綜合回收利用水平。

錳礦資源是我國(guó)的緊缺資源，每年需要進(jìn)口大量的錳礦石。西藏扎西康鉛鋅多金屬礦床含有較多的鐵錳碳酸鹽(菱錳礦、菱鐵礦等)，可通過查明其中伴生元素錳的賦存狀態(tài)和加強(qiáng)錳的綜合利用，對(duì)于緩解我國(guó)錳礦資源緊缺具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，本文在化學(xué)多元素分析和光學(xué)顯微鏡鏡下鑒定的基礎(chǔ)上，結(jié)合能譜掃描電鏡和X射線衍射分析等技術(shù)手段，對(duì)西藏扎西康鉛鋅礦中伴生元素錳的含量、礦物種類、嵌布和包裹等特性進(jìn)行了研究，為合理利用礦產(chǎn)資源、提高礦床經(jīng)濟(jì)價(jià)值提供參考。

1 礦體及礦石特征

扎西康鉛鋅多金屬礦床礦體的產(chǎn)出嚴(yán)格受控于構(gòu)造破碎帶，以南北向張扭性破碎帶為主，遇破碎帶發(fā)育、交匯、扭張部位礦體變得厚大、穩(wěn)定，品位增高[4]。扎西康礦區(qū)共圈出了8條鉛鋅銻銀礦(化)體，其中Ⅴ鉛鋅礦體為礦區(qū)主礦體，產(chǎn)于礦區(qū)西部，賦存于F7斷裂破碎帶中，礦體嚴(yán)格受斷裂帶控制，礦體呈層狀、似層狀?，F(xiàn)有工程控制礦體長(zhǎng)度1400 m，控制最大控制斜深在0號(hào)勘探線，共850 m；礦體走向近南北向，傾角介于45°～80°之間；礦體斜切圍巖地層產(chǎn)出，與圍巖呈斷層接觸關(guān)系?？氐V斷裂帶的寬度一般介于1～5 m之間，在局部地段，礦體有分支復(fù)合現(xiàn)象。在現(xiàn)有工程控制范圍內(nèi)，礦體基本連續(xù)分布，礦體規(guī)模已達(dá)大型。

礦區(qū)礦體主要由塊狀、條帶狀(脈狀)、浸染狀、角礫狀原生礦石構(gòu)成。礦體近地表局部氧化較強(qiáng)，主要由氧化礦石構(gòu)成，相對(duì)較為破碎。氧化礦中礦石占礦體礦石總量的比例4%左右，原生礦石中礦石礦物種類較多，金屬礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦、輝銻礦、錳鐵碳酸鹽(菱錳礦和菱鐵礦等)、黃鐵礦、毒砂、硫銻鉛礦，其次為黃銅礦、車輪礦、銀黝銅礦、硫銻鉛礦、輝銻鉛礦、方銻礦、硫銻鉛銀礦、斜方砷鐵礦，非金屬礦物主要有石英、方解石、絹云母、綠泥石、鉻云母等。此外，在表生氧化階段還形成了褐鐵礦、銻華、藍(lán)銅礦、孔雀石、鉛釩等礦物。

2 礦石的礦物類型和化學(xué)成分

對(duì)鉛鋅礦樣品所磨制的光片進(jìn)行詳細(xì)的光學(xué)顯微鏡鑒定，以確定礦石主要礦物的類型和特征，查明錳礦物的存在形式。光學(xué)顯微鏡下觀察表明扎西康鉛鋅多金屬礦床主要的金屬礦物有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、菱錳礦、菱鐵礦、毒砂、硫銻鉛礦等。

對(duì)鉛鋅礦石進(jìn)行化學(xué)成分分析，確定樣品中錳元素及其相關(guān)元素準(zhǔn)確含量，為伴生元素錳的賦存狀態(tài)研究提供依據(jù)。采用四酸分解(鹽酸-硝酸-高氯酸-氫氟酸)電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(美國(guó)ThermoFisher公司)對(duì)樣品中的Pb、Zn、Fe、Mn進(jìn)行定量分析(108件樣品，取平均值)。分析結(jié)果表明，原生礦石中的主要成礦元素Pb和Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為6.00%和4.00%，屬于較高品位的鉛鋅礦；伴生元素Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.36%，與Mn具有相關(guān)性的Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.52%，表明該鉛鋅礦床含有較多的鐵錳碳酸鹽，伴生元素Mn具有較高的含量，具有綜合利用的價(jià)值。

3 錳在原礦中的賦存狀態(tài)特征

對(duì)鉛鋅礦樣制片后采用Hitachi S-4800型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(日本日立公司)進(jìn)行光片鑒定，以確定伴生元素Mn的礦物組成類型、礦物粒徑大小、嵌布和包裹等特性。掃描電鏡工作條件為：加速電壓20 kV，提取電壓4.9 kV，發(fā)射電流10 μA，工作距離15 mm，高倍放大模式，背散射電子接收探頭，聚光鏡電流5 μA，物鏡光柵100 μm。掃描電鏡結(jié)果表明，伴生元素Mn主要是以獨(dú)立的菱錳礦和鐵菱錳礦形式存在，其次以類質(zhì)同象形式賦存于菱鐵礦和菱鋅礦中。

3.1 菱錳礦和鐵菱錳礦

菱錳礦屬于碳酸鹽類礦物，晶體屬三方晶系，呈菱面體狀，晶面彎曲。扎西康鉛鋅多金屬礦床礦石中的菱錳礦主要為隱晶膠狀結(jié)構(gòu)，團(tuán)塊狀、塊狀、網(wǎng)狀構(gòu)造，粒徑大小不一，從幾個(gè)微米到幾個(gè)毫米不等。通過掃描電鏡觀察分析，菱錳礦主要呈塊狀和星散狀分布，位于石英、黃鐵礦、閃鋅礦和毒砂礦的粒間、邊部及空隙間(圖1a)。菱錳礦的元素分析結(jié)果為：Mn 45.98%，C 10.36%，O 40.51%，還含有少量Fe、Ca或Zn等元素。

Mn和Fe具有相似的晶體化學(xué)特征，因此Fe經(jīng)常會(huì)取代Mn形成變種的鐵菱錳礦，同樣位于石英、黃鐵礦、閃鋅礦和毒砂礦的粒間、邊部及空隙間(圖1b)。鐵菱錳礦的元素分析結(jié)果為：Mn 26.98%，C 9.96%，O 40.23%，F(xiàn)e 20.09%，還含有少量Ca、Zn、S等元素。通過對(duì)扎西康鉛鋅多金屬礦床礦石(108件樣品)中的Mn和Fe相關(guān)性分析(圖2)，相關(guān)系數(shù)R=0.608，Mn和Fe相關(guān)性明顯，表明扎西康鉛鋅礦石中的Mn主要以鐵菱錳礦的形式存在。

圖1 菱錳礦和鐵菱錳礦的掃描電鏡照片

圖2 鉛鋅礦中鐵和錳含量的相關(guān)性

3.2 菱鐵礦和菱鋅礦

菱鐵礦和菱鋅礦晶體同為三方晶系碳酸鹽礦物，經(jīng)常有Mn、Mg等元素以類質(zhì)同象形式混入。通過掃描電鏡觀察分析，菱鐵礦主要呈塊狀分布，位于閃鋅礦和方鉛礦的粒間、邊部及空隙間(圖3a)。菱鐵礦的元素分析結(jié)果為：Fe 32.56%，Mn 14.98%，C 10.06%，O 41.01%，還含有少量Ca和Mg等元素。菱鋅礦主要嵌布在黃鐵礦、鐵菱錳礦和白鉛礦的粒間、周圍及空隙間(圖3b)。菱鋅礦的元素分析結(jié)果為：Mn 7.38%，Zn 38.55，C 9.06%，O 37.51%，還含有部分Ca、Mg、Fe、S等元素。

圖3 菱鐵礦和菱鋅礦的掃描電鏡照片

4 錳在尾礦中的賦存狀態(tài)特征

對(duì)西藏扎西康鉛鋅礦中伴生元素Mn的賦存狀態(tài)研究表明，該鉛鋅礦石中含有大量伴生錳礦物，主要以菱錳礦和鐵菱錳礦形式存在，Mn的平均含量達(dá)到4.36%，具有良好的綜合應(yīng)用前景。

為更加經(jīng)濟(jì)、高效地綜合利用鉛鋅礦中的伴生元素Mn，應(yīng)首先查明Mn在鉛鋅礦選冶過程中的分布情況。鉛鋅原生礦石經(jīng)過選冶，主要產(chǎn)物有鉛精礦、鋅精礦和尾礦渣，而Mn可能進(jìn)入其中的某種或多種產(chǎn)物中。因此，本文采用四酸分解(鹽酸-硝酸-高氯酸-氫氟酸)電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對(duì)扎西康鉛鋅多金屬礦床鉛鋅原生礦石(108件)、鉛精礦(10件)、鋅精礦(10件)和尾礦(10件)樣品中Pb、Zn、Fe、Mn進(jìn)行定量分析，結(jié)果見表1(取平均值)。由表1可知，伴生元素Mn在鉛鋅原生礦石、鉛精礦、鋅精礦和尾礦中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.36%、0.51%、0.95%和5.36%，表明伴生有用組分Mn很少一部分進(jìn)入鉛精礦和鋅精礦中，而絕大部分進(jìn)入尾礦。

表1 鉛鋅原生礦石、鉛精礦、鋅精礦和尾礦中多元素分析結(jié)果

為進(jìn)一步確定Mn在鉛鋅礦尾礦中的賦存狀態(tài)，采用X’Pert pro型X射線衍射分析儀(荷蘭帕納科公司)對(duì)鉛鋅礦尾礦樣品進(jìn)行分析。X射線衍射分析的工作條件為：Cu靶，工作電壓40 kV，工作電流40 mA，2θ角掃描范圍為5°～80°，連續(xù)掃描方式。X射線衍射分析圖譜見圖4，通過儀器自帶軟件譜峰查詢結(jié)果見表2，從X射線衍射分析結(jié)果可以看出，扎西康鉛鋅礦石經(jīng)過選冶后產(chǎn)生的尾礦中主要含有石英，其次為黃鐵礦、毒砂和菱錳礦等礦物，而伴生有用元素Mn在尾礦中仍主要以菱錳礦形式存在，與原生礦石相比其存在形式未發(fā)生改變。

圖4 鉛鋅尾礦的X射線衍射分析圖譜

表2 鉛鋅尾礦X射線衍射分析結(jié)果

通過上述研究表明，扎西康鉛鋅礦石經(jīng)過選冶后，絕大部分伴生元素Mn主要以菱錳礦形式進(jìn)入尾礦中。因此，本文提出，對(duì)扎西康鉛鋅尾礦中的Mn進(jìn)行綜合回收利用，可通過研究有效的選礦工藝(強(qiáng)磁選工藝)從鉛鋅尾礦中回收Mn[10]，不需要采礦、破碎、磨礦等過程，大量節(jié)約了能耗，回收了有用資源，大大減少了排入尾礦壩的尾礦量。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以西藏扎西康鉛鋅礦中的伴生元素Mn為研究對(duì)象，采用化學(xué)多元素分析、光學(xué)顯微鏡鏡下鑒定、X射線衍射分析和能譜掃描電鏡分析等技術(shù)手段對(duì)Mn的賦存狀態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)研究。研究表明，扎西康鉛鋅多金屬礦中的伴生元素Mn的含量較高，平均達(dá)到4.36%，具有綜合利用的價(jià)值；伴生元素Mn主要以獨(dú)立的鐵菱錳礦和菱錳礦形式存在，嵌布在石英、黃鐵礦、閃鋅礦和毒砂的粒間、邊部及空隙間，其次以類質(zhì)同象形式賦存于菱鐵礦和菱鋅礦中。礦石經(jīng)過選冶后，絕大部分的伴生元素Mn主要以菱錳礦形式進(jìn)入尾礦中，含量達(dá)到5.36%。結(jié)合Mn在鉛鋅尾礦中的賦存狀態(tài)特征，可以通過研究有效的選礦工藝(強(qiáng)磁選工藝)對(duì)伴生元素Mn進(jìn)行綜合回收利用。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 鄭有業(yè)，劉敏院，孫祥，原恩會(huì)，田立明.西藏扎西康銻多金屬礦床類型、發(fā)現(xiàn)過程及意義[J].地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012,37(5)：1003-1014.

[2] 梁維，鄭遠(yuǎn)川，楊竹森，李振清，劉英超.藏南扎西康鉛鋅鉛鋅銀銻多金屬礦多期多階段成礦特征及其指示意義[J].巖石礦物學(xué)雜志，2014,33(1)：64-78.

[3] 林彬，唐菊興，鄭文寶，冷秋鋒，王藝云.西藏扎西康鋅多金屬礦床地質(zhì)特征及銀的賦存狀態(tài)研究[J].礦床地質(zhì)，2013,32(5)：899-914.

[4] 王藝云，唐菊興，鄭文寶，林彬，冷秋鋒.西藏隆子縣扎西康鋅多金屬礦產(chǎn)礦石組構(gòu)研究及成因探討[J].地球?qū)W報(bào)，2012,33(4)：681-692.

[5] 劉玉生，鄧江紅，何明華，原恩惠，劉敏院.藏南扎西康鉛鋅銻銀多金屬礦產(chǎn)地質(zhì)特征及找礦方向[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010,30(1)：13-19.

[6] 孟詳金，楊竹森，戚學(xué)祥，侯增謙，李振清.藏南扎西康銻多金屬礦硅-氧-氫同位素組成及其對(duì)成礦構(gòu)造控影響[J].巖石學(xué)報(bào)，2008,24(7)：1649-1655.

[7] 王曉曼，李及秋，張學(xué)良，趙延朋.西藏扎西康鉛鋅銻多金屬礦地質(zhì)特征及礦床成因探討[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2011,25(4)：273-279.

[8] 朱黎寬，顧雪祥，李關(guān)清，章永梅，程文斌，卞孝東.藏南扎西康鉛鋅銻多金屬礦床流體包裹體研究及地質(zhì)意義[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2012,26(3)：453-463.

[9] 巖石礦物分析編委會(huì)編著.巖石礦物分析(第四版 第三分冊(cè))[M].北京：地質(zhì)出版社，2011：55.

[10] 李亮，袁啟東，王炬.從鉛鋅礦尾礦中回收錳的工藝研究[J].礦業(yè)快報(bào)，2008(475)：20-22.