钨矿脉伴生组分矿化情况及银的赋存状态
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发布时间：2022-04-23 17:50
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时间：2023-10-11 18:37
本次开展了石人嶂-梅子窝矿区伴生组分的研究，研究区域既选择在平行矿体走向方向的沿脉中采样，也有横切矿体剖面的穿脉中采样，同时确保矿体在垂深方向自上而下对比研究。石人嶂矿区主要有+598m、+550m、+500m、+450m、+410m、+380m、+340m等中段，结合矿山实际生产情况与需求开展钨矿脉的伴生银矿化特征研究，我们选择了340m中段的11#、14#、17#，410m中段的11#、14#、17#，550m中段的3#、4#、14#矿脉和部分钻孔岩心，以及梅子窝矿区的640m中段的59#、2#、12#、18#，680m中段的59#、2#、12#、18#，720m中段的2#、18#矿脉共计两矿区6中段9条矿脉进行系统采样分析。石人嶂矿区的采样位置见图7-18。另外还选择了石人嶂钨矿选厂破碎后运送皮带上的一个矿石大样(SZ7)，人工手选丢弃的废石大样(SZ19)，选矿中选出硫化物样(SZ4)，还有选矿的尾砂样(SZ6)、选矿副产物硫砷铁矿等等，力争从矿体的整体和生产流程全过程对银的含量分布情况作一个较为全面的了解，尽量确保采样具有代表性。
图7-18 石人嶂钨矿区采样点分布位置图
伴生银研究所用的高级显微镜为德国莱卡公司生产，型号为DM-RXP;扫描电镜为日本电子株式会社生产，型号为JEOL6380LV;能谱仪为英国牛津公司生产，型号为X-Sight;X射线衍射仪为荷兰帕纳科生产，型号为X’PertPRO。
一、伴生银矿化富集规律
1.伴生银矿化强度
本次研究在坑道内共采集121件块样进行分析(表7-7)，统计结果(表7-8)表明，Ag平均含量58.928×10-6，其中＞1×10-6的共有69件，占所测样品总数的57%以上，含钨矿脉22件，云英岩10件，变质岩2件，花岗岩4件;按Ag品位分布看，在1×10-6～10×10-6有35件，10×10-6～100×10-6有26件，100×10-6～1000×10-6有5件，＞1000×10-6有3件(最高2584.7×10-6)，表明Ag矿化强度大，多数样品达到国家规范可利用伴生有用组分所要求的银含量标准(1×10-6)##。
表7-7 石人嶂、梅子窝钨矿多元素分析结果表
续表
续表
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表7-8 石人嶂-梅子窝钨矿伴生Ag含量统计表(10-6)
测试单位:合肥石油化探研究所。
对各成矿元素进行相关系数分析，结果(表7-9)表明，Ag与W、S和Sn的相关系数分别为0.222、0.275和0.351。显示Ag与这3个元素分别具有正相关关系(临界值γ0.90=0.2108)，特别Ag与主元素W呈正相关，预示银矿化与钨矿化具有较密切的关系，Ag元素是主矿元素W的主要伴生组分，有利于综合回收，甚至有可能形成伴生银矿床。
表7-9 石人嶂-梅子窝钨矿元素相关关系表
注:临界值γ0.90=0.2108。
2.不同岩类银含量分布特征
通过原始数据统计(表7-10)可知，各类岩性的银矿化强度普遍很高，尤其在钨矿脉、云英岩中Ag的含量很高，其中，在钨矿脉中Ag的含量最高，最大2584.7×10-6，平均58.928×10-6;云英岩中Ag含量最高也达1008.2×10-6，平均值更高，达到162.842×10-6;近矿花岗岩含银最高也有90×10-6，平均13.028×10-6。由此可知，云英岩平均含银量最高，达到了独立银矿床的要求，其次是钨矿脉，达到了伴生矿床的要求，而且Ag含量与主矿元素W的相关系数也大于临界值，并且两者之间成正相关关系，说明在采矿中的伴生银具有明显的开采价值。
表7-10 石人嶂-梅子窝钨矿各类岩石银含量统计表
测试单位:合肥石油化探研究所。
3.银矿化在纵向上的变化规律
分别将石人嶂钨矿区的340m中段、410m中段、550m中段所有矿脉样品的Ag元素含量进行平均统计(表7-11)发现，Ag元素的平均品位在550m中段最高，达到130.87g/t，到410m中段则降低为30.26g/t，到340m中段又升高到119.43g/t。
表7-11 石人嶂钨矿各中段Ag含量统计表
注:银品位单位为g/t“/”下的数字为统计样品数。
4.刻槽取样分析
为了进一步了解伴生银的矿化强度，我们特意选择了3条矿体，垂直矿体方向进行刻槽取样11件(每件刻槽样长1m，刻槽样类型包括钨矿脉及矿脉两侧的云英岩和蚀变花岗岩)。通过刻槽样分析，其中有10件样品的Ag品位达到5.02～91.01g/t(另一件0.74g/t)，11件样平均24.25g/t，达到综合利用价值，预示存在伴生Ag矿体的可能。此外，对矿山选厂选出的硫化物样进行分析，含Ag高达2732g/t，充分说明伴生银完全具有综合利用价值。
如果考虑单条矿脉的变化情况，3、4号脉和11号脉具有降低趋势，而14号脉和17号脉则有上升趋势。如前所述，石人嶂钨矿脉具有“五层楼”矿化叠加现象，两期“五层楼”钨矿脉叠加在一起，使矿化情况变得十分复杂。而Ag元素作为主矿元素W的主要伴生组分，很可能也有这种叠加情况存在，预示由340m中段往深部，Ag的矿化富集具有进一步增强的趋势。
通过绘制等值线图(图7-19)，发现Cu、Sn和Ag异常吻合性较好，说明这3元素之间具有很好的成矿相关性。研究3元素在横向和纵向上的品位变化规律(图7-20)，发现在纵向上的相关性和整合性要比横向上的明显。
5.含银矿物特征
(1)含银矿物种类
为查找本矿床的银矿物，首先对含银量高的样品磨制光片进行镜下显微鉴定，由于银矿物具有反射色为灰白色，反射率中等，硬度低，粒度细等特征，它与斜方辉铋铅矿、辉铅铋矿、硫铋锑铅矿、斜方硫铋铅矿等矿物的镜下特征差异不大，我们对大量的光片进行仔细观察与鉴定，研究结果均未发现独立银矿物。为了慎重考虑，我们又用扫描电子显微镜对一些可能含有银矿物的含铋矿物、方铅矿等含量较高的光片进行细致地面扫描，终于发现了两种银矿物(表7-12)。
分析结果表明，按含银量的大小依次为碲银矿、银硫铋矿，但从目前的研究来看，本矿床独立银矿物的种类、数量偏少，大量的银主要分布在含银矿物中，对云英岩、钨矿脉中的铋矿物进行了较为系统的研究后发现，本矿床中含量较多的铅铋硫盐矿物是辉铋矿、斜方辉铋铅矿及自然铋，其中斜方辉铋铅矿普遍含一定量的银，含银量在1%～9%之间(表7-13)，银含量从高至低的铅铋硫盐矿物依次为辉铅铋矿(7.44%)、硫铋锑铅矿(5.51%)、钨矿脉中的斜方辉铋铅矿(4.25%)、云英岩中的斜方辉铋铅矿(3.69%)、斜方硫铋铅矿(3.00%)。而辉铋矿、自然铋均不含银(或含银量较低，在仪器的检测下限)，其他少量的铋矿物如辉铅铋矿、硫铋锑铅矿、斜方硫铋铅矿均含一定量的银，但矿物量少。对于较广泛分布的含银矿物斜方辉铋铅矿，对其赋存在不同标高、矿体和岩性分别进行分析和统计(表7-14)，由表可看出，340中段赋存于钨矿脉的斜方辉铋铅矿含银1.39%～6.72%，平均3.56%;赋存于云英岩的斜方辉铋铅矿含银1.02%～8.14%，平均4.25%，赋存于云英岩中比钨矿脉中的含银量高些。450中段赋存于云英岩的斜方辉铋铅矿含银0.43%～2.05%，平均0.97%，含银量很低。550中段赋存于钨矿脉的斜方辉铋铅矿含银1.59%～6.37%，平均2.72%;而赋存于钨矿脉+板岩的斜方辉铋铅矿含银6.61%～8.32%，平均7.54%。从以上可看出，斜方辉铋铅矿的含银量在标高、岩性等方面的变化无规律，这可能受形成时热液局部含银量的多少决定。这些含银矿物的银变化较大，尤其是斜方辉铋铅矿，时高时低，变化无规律，其他含银矿物变化有无规律还需作进一步的研究。本矿床银主要是以含银矿物为主，尤其是含银斜方辉铋铅矿分布广泛，时常与黑钨矿交替共生，或以浸染状分布于钨矿脉或云英岩中，对回收非常有利。
图7-19 石人嶂Cu、Sn、Ag元素含量等值线图
表7-12 石人嶂钨矿银矿物扫描电子显微镜能谱分析结果一览表
测试单位:桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室。元素含量单位:%。
图7-20 石人嶂不同中段、矿脉Cu、Sn、Ag品位变化曲线图
表7-13 石人嶂钨矿含银矿物扫描电子显微镜能谱分析结果一览表
续表
测试单位:桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室。元素含量单位:%。
在研究中还发现许多目前还无法命名的银矿物及含银的矿物，在同一个矿物颗粒的不同部位，成分变化也很大，银的分布也不均一，但都在Pb-Bi-Ag-S体系中，只是各元素的含量在变化。斜方辉铋铅矿、辉铅铋矿、硫锑铋铅矿和斜方硫铋铅矿中，普遍含一定量的银，而辉铋矿、自然铋基本不含银。硫化物如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿基本不含银，砷化物毒砂不含银，有些矿物如铜蓝、方铅矿等有时含一定量的银。
(2)银矿物的嵌布特征
含银铋铅硫盐矿物:在石人嶂钨，含铋铅硫盐矿物是最常见的含银矿物，它们在钨矿脉、云英岩中以他形晶、半自形晶呈细脉状、浸染状产出，或与黑钨矿、硫化物交生在一起，主要以斜方辉铋铅矿为主，少量的辉铅铋矿、斜方硫铋铅矿、硫铋锑铅矿等，还有不含银的辉铋矿、自然铋。
银硫铋矿:反射色白色，正交偏光下非均质性强，反射率与方铅矿相当，分布于斜方辉铋铅矿中，围绕于自然碲周围。
碲银矿:灰白色，具双反射，非均质性强，粒度较细，3μm左右，不规则粒状为主，分布于方铅矿和闪锌矿粒间。
(3)银的赋存状态研究
初步研究得知，本矿床银的存在形式主要有两种:一是呈类质同象或固溶体状态存在，在对铅铋硫盐矿物(斜方辉铋铅矿)进行电子显微镜面扫描中发现，银在斜方辉铋铅矿中的面扫描图中点分布密集，表明银与铋铅的关系非常密切，在铋矿物中银的分布均较高，局部形成铋铅硫银矿物的微细出溶体混合物，其组分变化极大，属于Pb-Bi-Ag-S多元体系中的一些矿物，局部点集中但与周围无明显的界线，推断银应是以类质同象形式与铅、铋两种元素互换晶格，局部形成固溶体析出。另一种是独立银矿物。银在面分布扫描电镜图中呈密集的亮点，明显高于周围的矿物，特别在方铅矿与闪锌矿的矿物粒间，形成碲银矿。
表7-14 石人嶂钨矿斜方辉铋铅矿能谱分析一览表
测试单位:桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室。元素含量单位:%。
为了了解矿山选矿过程中银的流失情况，对从选厂所收集到的部分单矿物和选矿样品进行了银的分析(表7-15)。从表中可看出，石英是分布最为广泛的脉石，其含银量为156g/t，矿石中的其他金属矿物含银量如白钨矿(271g/t)，辉钼矿(364g/t)，锡石(200g/t)，萤石(462g/t)，可见这些矿物的含银量均很低。对于矿山的选矿样，其含银量为7791g/t，丢弃废石大样则为2298g/t，两者相差近3倍多，可见银在分布上具普遍性，对于选矿中选出的硫化物、毒砂和尾矿坝尾砂进行银分析，银含量分别200.8g/t、2.754g/t、2.098g/t，银含量与丢弃废石基本一致，说明银在选矿过程中未产生富集，主要流失在硫化物、毒砂和尾矿中，特别是大量产出的尾砂中。
表7-15 石人嶂钨矿单矿物及矿样银含量分析结果表
分析单位:桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室。
对选矿中选出的大量毒砂(矿山称之为硫砷铁矿)，对其进行X射线衍射谱图分析(图7-21)，对所得谱图进行国际标准卡查询(表7-16)得知，本矿物除大部分为毒砂外，还含有少量的石英、黄铁矿、硒银矿、黄铜矿、粒碲银矿、砷硫银矿，推测其含银量较高可能是有这部分银矿物所致。从选矿流程来看，银主要流失在尾矿中，因此可在去硫阶段进行有用硫化物的收集，并对硫化物进行银的采选，减少银矿物丢失在尾砂中。
图7-21 石人嶂毒砂X射线衍射分析谱图(测试者:朱文凤，桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室(2008))
表7-16 石人嶂毒砂X射线衍射分析矿物表
测试者:朱文凤，桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室(2008)。
(4)矿石的筛分分析
将矿石大样破碎后，用不锈钢网筛来进行筛分，目的是研究在破碎后矿石在不同粒级中的百分含量及各种有用元素在不同粒级中的流向，粒级采用＞60目、60～80目、80～120目、120～160目、160～200目和＜200目共6个粒级。同时将W、Bi两个主元素一并列于表中，便于将伴生元素与主元素的对比。对从选厂生产过程所取的选矿样进行筛分分析，结果表明(表7-17)，在破碎中矿物在＞60目的占有率最大，为44.04%，其次为＜200目，为21.42%，其余按占有率由大到小为由粗到细的顺序:60～80目→80～120目→120～160目，分别为13.61%、13.41%、5.71%、1.80%。
表7-17 石人嶂钨矿选矿样筛分分析结果表
分析单位:桂林矿产地质研究院(2008)，合计栏中的品位为选矿大样的分析结果。
由表7-17可见，选矿样含银为7.791g/t，含量虽然较低，但也达到了规范对伴生组分的要求。筛分分析结果，在各粒级中的含银量相差不大，未有在哪个粒级中出现明显富集现象。同样，WO3的含量在各个粒级也基本没有变化，在＞60目的样品中，银和钨占有率占40%左右，铋的占有率也将近30%，说明它们均是以矿物态形式产出。而铋含量由粗到细有逐渐增高的趋势，在＜200目的样品占有率近40%，可能是铋矿物粒度较细，在细粒中产生富集所致。在＜200目银和钨占有率20%多，说明在目前的选矿工艺中流失量比较大。
研究表明，选矿过程人工手选丢弃的块样部分含有较多的硫化物，我们收集了一个大样进行筛分分析(表7-18)。从表可看出，在破碎中矿物在＞60目的占有率最大，为42.15%，其次为＜200目，为21.13%，其余按占有率由大到小为由粗到细的顺序:60～80目→80～120目→120～160目，分别为16.10%、13.18%、5.53%、1.71%。
表7-18 石人嶂钨矿丢弃废石的筛分分析结果表
分析单位:桂林矿产地质研究院(2008)，合计栏中的品位为丢弃废石大样的分析结果。
丢弃废石样含银含铋量较选矿样低，而钨的含量差别不大，由此说明人工去贫矿的效果不太理想。银含量和铋含量均有由粗到细明显增高的趋势，可能是铋矿物粒度较细，而银含量与铋矿物关系密切，从而都能够在细粒中产生富集。钨在＞60目中的占有率约40%，在＜200目中约占20%，而银和铋在＞60目中的占有率将近30%，＜200目近40%，说明两者富集的粒度明显不同。
二、其他伴生组分矿化情况
1.Mo、Cu、Sn矿化情况
统计结果(表7-19)显示，除了银矿化强度大以外，Mo品位在50×10-6～100×10-6有7件，＞100×10-6有16件(最高达到1477×10-6)，23件样平均为412.9×10-6(超过国家规范可利用伴生钼品位100×10-6标准，占19%)。Cu品位在100×10-6～500×10-6有12件，＞500×10-6有9件(最高达到2757.6×10-6)，21件样平均为575.9×10-6(超过国家规范可利用伴生铜品位500×10-6标准，占17.36%)。Sn品位在150×10-6～300×10-6有10件，＞300×10-6有3件(最高达到752×10-6)，13件样平均为275.7×10-6(接近国家规范可利用伴生锡品位300×10-6标准，占10.74%)。
表7-19 石人嶂-钨矿各类岩性Mo、Cu、Sn含量统计表
测试单位:合肥石油化探研究所(2007)。含量单位:10-6。
对不同类型岩性统计结果(表7-19)显示，Mo、Cu、Sn元素的含量也较高，其中在钨矿脉、云英岩、花岗岩中都达到了工业品位，在变质岩中略低。说明在成矿阶段热液所带来的成矿物质是相当丰富的，有利于形成伴生矿床。其中，就平均值而言，Cu和Sn在云英岩中富集程度最高，其次是花岗岩，当然最大值发育在钨矿脉中。而贵金属Ag元素在钨矿脉中富集程度最高，云英岩次之，花岗岩最弱。
2.石人嶂钨矿区发现晶质铀矿
通过对石人嶂钨矿区的矿石光片镜下观察，发现云英岩、花岗岩和钨矿脉中均存在有完好的晶质铀矿晶体，并得到扫描电子显微镜能谱分析确认(表7-20，图7-22)。晶质铀矿常常与黄铁矿共生，或与黄铁矿成连晶体，或被不规则状的黄铁矿包围，还与磁铁矿、独居石、磷忆矿等副矿物共生。
表7-20 石人嶂钨矿床晶质铀矿扫描电子显微镜能谱分析结果
测试者:朱文凤，桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室(2008)。含量单位:%。
图7-22 石人嶂石英脉中(左，被黄铁矿环绕成环边结构)和云英岩(右)中的晶质铀矿(扫描电子显微镜二次电子像)
根据晶质铀矿常常与黄铁矿共生的特点，按照硫化物矿物相平衡原理，黄铁矿要在491°C以下才能生成，高于491°C时，硫将呈蒸气相，不能结合生成黄铁矿。显然这个温度(491°C)要比岩浆温度(＞650°C)要低得多，推测晶质铀矿的形成温度属于高温气成热液范围。
粗略统计发现，晶质铀矿的丰度与白云母化的强度有一定关系。花岗岩中的黑云母被蚀变为白云母时，含铀副矿物已基本消失。这些副矿物所含的铀被释放出来进入热液中，经过较短距离搬运，在适宜条件下聚积形成晶质铀矿。根据石人嶂钨矿区的晶质铀矿测试数据(见表7-20)，发现晶质铀矿的铀含量在云英岩中含量都高于石英脉和花岗岩，也证明晶质铀矿与白云母化程度有一定的关系，为以后寻找晶质铀矿提供了有利的找矿线索。
3.伴生组分的潜在经济价值估算
根据矿山资源潜力调查，目前石人嶂钨矿区保有矿石量37万t，依据2008年的矿产品价格，计算Ag、Cu、Mo等伴生组分的潜在经济价值。计算公式:
潜在经济价值=保有矿石量×矿石体重×可综合利用的比例×可综合利用样品的平均品位×回收率×市场价格
钨矿山各元素的回收率见表7-21，市场价格见表7-22。
表7-21 石人嶂钨矿床伴生银、锡、铜、钼的平均品位及回收率
注:根据《广东矿产资源开发利用情况》(韦新远，2004)综合整理。
表7-22 银、锡、铜、钼等金属2008年5月市场价格
注:引自上海物贸中心有色金属交易市场(2008.5.14)资料整理(网址http://www.511535.cn/)。
各个伴生矿的潜在经济价值计算过程如下:
GAg=370176×2.61×58.82%×131.21×10-6×84.11%×2140000=134215331.25(元)
GSn=370176×2.61×1.9%×423×10-6×64.60%×70483.88=353557.15(元)
GCu=370176×2.61×9.8%×1217.7×10-6×30.82%×50508.83=1794766.49(元)
GMo=370176×2.61×13.73%×687.14×10-6×40%×72201.77=2632496.10(元)
伴生组分合计潜在经济价值:
G=GAg+GSn+GCu+GMo=138996150.84(元)
通过以上计算可知，在当前技术和市场经济条件下，矿区伴生组分可产生的潜在经济价值:银13421.5万元，锡35.4万元，铜179.5万元，钼263.2万元，总计潜在经济价值接近13900万元。因此提高矿产的综合利用率显得相当重要，其中银的潜在价值最大(占96.56%)，开发利用价值很高，应该作为下一步研究的重点。
