賀華明

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430034)

鄂東南部分金屬礦山尾礦三稀金屬元素含量基本特征

賀華明

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430034)

鄂東南金屬礦山開(kāi)采歷史悠久,已逐步形成規(guī)模較大、保存較好的尾礦庫(kù)。金屬礦山多共伴生三稀金屬,且資源綜合利用程度不高。通過(guò)少量樣品分析測(cè)試,初步認(rèn)為鄂東南尾礦中稀有、稀土元素總體含量較低,也沒(méi)有在精礦中聚集;稀散元素含量較豐富,Ga在尾礦庫(kù)中含量普遍較高,具綜合利用價(jià)值,阮家灣尾礦庫(kù)是潛在最具稀散金屬綜合利用價(jià)值的尾礦庫(kù)；大部分稀散元素在精礦中聚集,應(yīng)在冶煉過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)稀散金屬的回收。

尾礦；三稀金屬；鄂東南

圖1 鄂東南部分尾礦庫(kù)分布圖Fig.1 Distribution map of some tailings reservoirs in Southeastern Hubei1.程潮鐵礦；2.鐵山鐵礦；3.雞冠咀銅金礦；4.銅綠山銅鐵礦；5.銅山口銅鉬礦；6.白云山銅礦；7.阮家灣銅鉬礦；8.李家灣銅礦；9.豐山洞銅礦；10.雞籠山銅礦。

三稀金屬是稀有金屬、稀土金屬、稀散金屬統(tǒng)稱。三稀金屬用途廣泛,它是信息技術(shù)、高端裝備制造、新材料、新能源等新興產(chǎn)業(yè)所需的功能性、結(jié)構(gòu)性材料。

三稀金屬既可形成獨(dú)立礦床,也常作為共伴生組分存在,而作為共伴生組分出現(xiàn)的三稀資源綜合利用程度不高。

鄂東南是湖北省重要金屬礦山產(chǎn)地,金屬礦山多含銦、錸、硒、碲等稀散金屬。金屬礦山經(jīng)多年開(kāi)采,形成了一批規(guī)模較大的尾礦庫(kù)。為充分利用礦產(chǎn)資源,提高資源的利用率,筆者對(duì)程潮鐵礦等10座礦山尾礦庫(kù)進(jìn)行了初步調(diào)查,通過(guò)樣品分析測(cè)試,了解尾礦中三稀金屬含量特征。

因尾礦樣品僅在尾礦庫(kù)淺部采集,缺少尾礦庫(kù)深部樣品,且原礦、精礦樣品也少,不具廣泛性,本文僅供參考。

1 金屬礦山尾礦庫(kù)現(xiàn)狀

鄂東南是中國(guó)重要的鐵銅生產(chǎn)基地,金屬礦山開(kāi)采歷史悠久。開(kāi)采的金屬礦山可分為鐵礦山、銅礦山、鎢銅鉬礦山、金礦山和鉛鋅礦山五類。目前遺存和正在使用的尾礦庫(kù)多達(dá)500余處(含微小尾礦庫(kù)),其中規(guī)模以上尾礦庫(kù)70座,估算累計(jì)庫(kù)容總量過(guò)億m3。

筆者初步調(diào)查了程潮鐵礦等10座金屬礦山，其分布在鄂州市、黃石市、大冶市、陽(yáng)新縣四縣市境內(nèi)(圖1)。概略估算尾礦庫(kù)庫(kù)容達(dá)大型規(guī)模的有3座礦山:程潮鐵礦、鐵山鐵礦、銅山口銅鉬礦；中型規(guī)模的有4座礦山:雞冠咀銅金礦、銅綠山銅鐵礦、豐山洞銅礦、雞籠山銅礦；小型規(guī)模的有3座礦山:白云山銅礦、阮家灣銅鉬礦、李家灣銅礦。

礦山尾礦都有專用尾礦庫(kù)進(jìn)行存放,尾礦大多保存完好。少數(shù)礦山部分尾礦回填地下采空區(qū),如銅綠山銅鐵礦、雞冠咀銅金礦。

據(jù)劉忠明等人文獻(xiàn)[1-4],鄂東南金屬礦山與有關(guān)礦冶研究院所合作,對(duì)金屬礦山尾礦庫(kù)的尾礦有用組分進(jìn)行再選試驗(yàn)的有銅綠山銅鐵礦等三座尾礦庫(kù),在此基礎(chǔ)上,銅綠山和雞籠山礦分別于1995年和2010年建成了27萬(wàn)t/年的尾礦回收系統(tǒng)和27萬(wàn)t/年的尾礦選廠。2006—2008年鄂東南出現(xiàn)集體和私人尾礦開(kāi)發(fā)熱,至少在50座以上尾礦庫(kù)進(jìn)行開(kāi)采,近年偶有私人小規(guī)模開(kāi)采。因受技術(shù)水平的制約,尾礦利用均為提取主成礦元素,沒(méi)有涉及三稀金屬,造成了資源浪費(fèi)。調(diào)查的尾礦沒(méi)有進(jìn)行大規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用,總體而言尾礦二次開(kāi)發(fā)利用程度較低。

2 樣品采集

樣品在程潮鐵礦等10座金屬礦山尾礦庫(kù)采集,取樣點(diǎn)網(wǎng)度大致在庫(kù)面均一分布,采用洛陽(yáng)鏟連續(xù)取樣,取樣深度2～4 m,樣長(zhǎng)2 m，樣重2 kg。樣品粉碎到200目縮分后,送國(guó)家?guī)r礦測(cè)試中心采用ICP-MS進(jìn)行了分析。

3 尾礦中稀土元素含量基本特征

尾礦共分析La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y等16個(gè)稀土元素,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 尾礦中稀土含量統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of rare earth content of tailings

尾礦中稀土含量最低57.34×10-6,最高403.72×10-6,均值143.19×10-6,可見(jiàn)稀土含量較低。10個(gè)尾礦庫(kù)相比較,程潮鐵礦尾礦庫(kù)稀土總量最高(403.72×10-6),豐山洞最低(75.97×10-6),相對(duì)而言,鐵礦尾礦庫(kù)稀土含量高于銅礦尾礦庫(kù)稀土含量。LREE含量均值122.06×10-6,HREE含量均值21.13×10-6,輕重稀土含量均值比值5.77,說(shuō)明以輕稀土為主。

另從極少數(shù)原礦和精礦分析樣品看,除雞冠咀礦區(qū)原礦稀土含量大于尾礦外,其余都小于尾砂。銅、鐵、硫、鉛鋅精礦中稀土含量均為n×10-5,說(shuō)明稀土元素沒(méi)有在精礦中聚集。

4 尾礦中稀有元素含量基本特征

尾礦共分析Li、Be、Rb、Sr、Zr、Nb、Cs、Hf、Ta等9個(gè)元素,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

尾礦中稀有元素總體含量較低。單從數(shù)值而言,Sr含量普遍較高,是各個(gè)尾礦庫(kù)最為富集的稀有元素,銅綠山尾礦均值最高,達(dá)1 511.67×10-6,各個(gè)尾礦庫(kù)中Sr均值為710.42×10-6。次高稀有元素為Rb、Zr,Rb的變化范圍25.42×10-6～210.00×10-6,均值69.34×10-6；Zr的變化范圍65.35×10-6～158.00×10-6,均值93.22×10-6。其它6個(gè)元素含量較少,Li、Be、Nb、Cs、Hf、Ta均值分別為15.00×10-6、1.64×10-6、7.63×10-6、3.65×10-6、2.40×10-6、0.49×10-6。

表2 尾礦中稀有元素含量表Table 2 Content of rare element of tailings 單位：×10-6

圖2 尾礦中稀散元素含量均值對(duì)比圖Fig.2 Contrast diagram of mean value of scattered elements of tailings

白云山銅礦尾礦庫(kù)Rb含量最高,其均值為210.00×10-6,可綜合回收利用；其它尾礦庫(kù)中Rb含量也較高,具潛在綜合回收價(jià)值。

少數(shù)原礦和精礦樣品分析結(jié)果表明,稀有元素沒(méi)有在精礦中聚集,且原礦稀有金屬含量低于尾礦。

5 尾礦中稀散元素含量基本特征

尾礦共分析Se、Te、Ga、Ge、Cd、In、Tl等7個(gè)元素,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3和圖2。

表3 尾礦中稀散元素含量表Table 3 Content of scattered elements of tailings 單位：10-6

稀散元素在尾礦中具有一定含量,各個(gè)尾礦庫(kù)稀散元素聚集差異較大。Ga在阮家灣尾礦中含量最高,均值31.80×10-6,最低是銅山口尾礦,均值為12.09×10-6,各個(gè)尾礦庫(kù)中Ga的平均值為17.44×10-6。 Ge在阮家灣尾礦最為富集(19.40×10-6),其它尾礦庫(kù)含量少于1個(gè)數(shù)量級(jí)。Se在尾礦中含量較低,均值為2.56×10-6,阮家灣尾礦中含量相對(duì)最高(8.86×10-6),但也明顯低于原礦,總體而言Se在尾礦中虧損。In在各個(gè)尾礦庫(kù)含量較低,平均值為0.83×10-6,雞冠咀尾礦含量相對(duì)較高(2.70×10-6),各個(gè)尾礦庫(kù)中含量差距不大。Te在阮家灣尾礦含量相對(duì)較高(3.67×10-6),其它尾礦含量少于1個(gè)數(shù)量級(jí)。Cd含量較少,各個(gè)尾礦庫(kù)中含量差距不大,均值為0.83×10-6,銅山口尾礦含量相對(duì)較高(1.33×10-6)。Tl在尾礦中含量少,均值為0.45×10-6,雞籠山尾礦含量相對(duì)較高(1.00×10-6)。

從現(xiàn)有資料初步認(rèn)為:Ga在尾礦庫(kù)中含量普遍較高,具綜合利用價(jià)值。阮家灣尾礦Ga、Ge、Te、Se均值分別為31.80×10-6、19.40×10-6、3.67×10-6、8.86×10-6,是稀散元素含量較高,種類較多,潛在最具綜合利用價(jià)值的尾礦庫(kù)。

圖3 雞冠咀礦區(qū)原礦、精礦、尾礦稀散元素含量對(duì)比圖Fig.3 Contrast diagram of content of scattered elements of raw ores,concentrates and tailings

經(jīng)對(duì)雞冠咀礦區(qū)原礦、精礦、尾礦樣品稀散元素含量統(tǒng)計(jì)(尾礦為6個(gè)樣品均值,其它為單個(gè)樣品,圖3),初步認(rèn)為稀散元素在選礦過(guò)程中已大部分聚集在精礦中,富集較顯著的有Se、Te、Tl、Cd，一般富集的有In、Ge,最不明顯是Ga,因此尾礦中Ga含量較高。三個(gè)精礦樣相比較,稀散元素在鐵精礦中聚集不明顯。由此可見(jiàn),精礦在冶煉過(guò)程中要重視稀散元素的回收。

6 結(jié)語(yǔ)

(1) 鄂東南地區(qū)尾礦庫(kù)多達(dá)500余處,其中規(guī)模以上尾礦庫(kù)70座,初步調(diào)查金屬礦山尾礦庫(kù)10座,調(diào)查的尾礦庫(kù)保護(hù)較好,尾礦二次開(kāi)發(fā)利用程度較低。

(2) 尾礦中稀土含量較低,各個(gè)尾礦庫(kù)均值變化范圍75.97×10-6～403.72×10-6,以輕稀土為主。稀土元素沒(méi)有在精礦中聚集。

(3) 尾礦中稀有金屬總體含量較低。Rb在尾礦中含量較高,具潛在綜合回收價(jià)值。少數(shù)原礦和精礦分析結(jié)果表明,稀有元素沒(méi)有在精礦中聚集,且原礦稀有元素含量低于尾礦。

(4) 各個(gè)尾礦庫(kù)稀散金屬聚集差異較大。Ga在尾礦庫(kù)中含量普遍較高,具綜合利用價(jià)值,阮家灣尾礦庫(kù)是潛在最具稀散金屬綜合利用價(jià)值的尾礦庫(kù)。初步認(rèn)為稀散元素在選礦過(guò)程中已大部分聚集在精礦中,精礦在冶煉過(guò)程中要重視稀散元素的回收。

[1] 劉忠明,等.鄂東南金屬礦山尾礦堆積現(xiàn)狀及其基本特征[J].礦冶，2009,18(1):5-9.

[2] 劉忠明,等.鄂東南金屬礦山尾礦綜合利用初步研究[J].資源環(huán)境與工程，2012,26(2):185-189.

[3] 劉忠明,等.鄂東南金屬礦山尾礦資源調(diào)查及保護(hù)、開(kāi)發(fā)利用建議[J].資源環(huán)境與工程，2009,23(4):473-476.

[4] 劉忠明,等.鄂東南金屬礦山尾礦物質(zhì)成份初步研究[J].礦冶，2010,19(1):7-12.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Basic Characteristics of Content of Three Rare Metal Elements of Some Metal Mine Tailings in Southeastern Hubei

HE Huaming
(HubeiGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034)

Metal mine in southeast Hubei with a long history,has been gradually formed a larger scale,better preservation of tailings. Metal mine is associated with three rare metals,and comprehensive utilization of resources is not high degree. By a small amount of sample analysis test,the author preliminary thinks content of rare elements and rare earth elements is generally low,also not assembled in concentrate. Content of scattered elements is rich.Tailings reservoir in Ruanjiawan is greatest potential tailings reservoir about comprehensive utilization of scattered metal. It should strengthen the rare metal recovery in smelting process because of most of the scattered elements gathered in the concentrate.

tailings;three rare metals;Southeastern Hubei

2014-08-11；改回日期：2014-10-22

賀華明(1962-)，男，高級(jí)工程師，地質(zhì)調(diào)查專業(yè)，從事地質(zhì)工作。E-mail:673806192@qq.com

TD926.4; TD865

A

1671-1211(2015)01-0020-04

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20141224.0950.002.html 數(shù)字出版日期:2014-12-24 09:50