西藏甲玛铜多金属矿矽卡岩型矿石中石榴石的综合利用

2012-01-26雷传扬汪雄武苟正彬

中国矿业 2012年2期

雷传扬，汪雄武，苟正彬，张强

(成都理工大学地球科学学院，四川成都 610059)

甲玛铜多金属矿是一个Cu为主，共生Mo和Pb，伴生Zn、Au、Ag等有用组分的多金属和非金属的矿床组合系列。金属矿物主要为黄铜矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、辉钼矿等，非金属矿物主要包括石榴石、透辉石、钙质斜长石、硅灰石等。其中，Cu、Mo属特大型矿床，Pb、Zn、Au、Ag也到达大型矿床规模[1]。目前，仅回收单一金属铜，综合回收Mo、Pb、Zn、Au、Ag工程准备上马。但是，作为采选副产品之一的非金属矿物—石榴石的综合利用问题，一直未得到足够重视，造成环境污染、资源浪费和经济损失。从矿床地质特征方面作为切入点，分析石榴石矿的储量规模、矿石质量特征等，并进一步介绍石榴石的用途及国内外市场需求，希望对该矿床今后开展石榴石的综合利用具有一定的指引意义。

1 矿床地质概况

甲玛铜多金属矿行政归属拉萨市墨竹工卡县甲玛乡和斯布乡管辖，东西长约8～11km，南北宽约6～11km，面积约106km2。从矿区沿简易公路北行21km到川藏公路，西行23km至墨竹工卡县城， 68km到拉萨市。大地构造位置位于西藏冈底斯成矿带中段，区域上主要有驱龙、邦浦、拉抗俄、冲江、厅宫等矿床。该矿集区是冈底斯带重要的斑岩-矽卡岩铜多金属分布区[2]。

区内出露地层主要为被动陆缘期的碎屑-碳酸盐岩系，包括上侏罗统多底沟组(J3d)，下白垩统林布宗组(K1l)以及少量第四系(Q)，林布宗组主要为砂岩和板岩。作为矽卡岩矿体的顶板，多底沟组主要为大理岩化灰岩；作为矽卡岩矿体的底板，第四系仅在牛马塘一带分布。矿区位于NWW向延伸的甲玛-卡军果推覆构造系前部带。该带发育规模较大的复式斜歪-同斜倒转褶皱带，局部残存推覆引起的高位岩体反向滑覆而成的滑覆构造。甲玛矿区位于该带的中部。

区内岩浆活动强烈。火山岩集中分布在墨竹工卡以南的甲玛-班禅牧场-沃卡一带中侏罗统叶巴组地层中，岩石普遍具变质和蚀变现象，具片状构造，原岩矿物全部或部分蚀变为绿泥石、绿帘石、绢云母和碳酸盐矿物；侵入体呈近东西、北西-南东向、近南北向的放射状展布，在近南北向及近东西向呈雁列式分布，为一套浅成侵入岩组合：花岗正长斑岩、二长花岗斑岩、石英二长斑岩、花岗闪长玢岩、石英闪长玢岩、闪长玢岩及辉绿玢岩。

矿床主矿体的分布严格受地层层位的控制，产于上侏罗统多底沟组(J3d)顶部的层矽卡岩中。矿体在平面上呈北西西走向，倾向北北东，整个矿体走向方向长3400m，沿倾向方向延伸大于2000m[3]，呈层状、厚板状、似层状、透镜状。

2 甲玛矿区石榴石的基本特征

2.1 石榴石的分布、产状与规模

非金属矿-石榴石产于块状矽卡岩的下部，即矽卡岩向大理岩过渡部位，并以单矿脉的形式存在于大理岩中。其矿物形状主要呈针状、丝状、鳞片状或纤维状产出，其所组成的集合体常成致密块状。矿体总体走向呈300°，倾角变化较大，地表一般较陡(45°～60°)，深部变缓至30°～15°。

甲玛铜多金属矿是超大型矿床，探明矽卡岩型矿体铜钼铅锌金银均达大型以上规模[1]，而作为矿体夹石的主要非金属矿物石榴石的储量也巨大。矿体夹石，在多数的钻孔中可见到，厚度变化较大，4.21～48.7m，大部分夹石厚都在4～6m之间，平均厚约11.7m。

2.2 矿石结构构造

矽卡岩石榴石为主的矿石结构结构为：自形-半自形粒状结构：石榴石多呈自形、半自形粒状，粒径多数1～20mm之间；矽卡岩石榴石为主的矿石构造为：①块状构造：组成矿石的矿物均匀分布在矿石中。②条带状构造，石榴石矽卡岩中有矽卡岩条带，主要由石榴石、透辉石等组成，为矿石中主要构造形式。

2.3 矿物组成

石榴石是甲玛矿床中主要的矽卡岩矿物，可见石榴石矽卡岩，颜色变化多，以绿色和黄绿色为主，成分以钙铝榴石和钙铁榴石为主[4]。石榴石矽卡岩常呈块状，以石榴石为主，含量高达70%～80%。

3 石榴石的综合利用

石榴石是一种新型的非金属矿物。由于它具有独特的物化性能和矿物学特性，近年来应用领域不断扩大，产量不断增长，价格不断上升，行业销售收入年年攀升，行业活力逐年上升。甲玛矿床中非金属矿物石榴石的综合利用，有利于节能减排、节约资源、增加矿山经济效益。

3.1 石榴石用途

甲玛石榴石呈大小不等的结晶颗粒，具有硬度适中(6.5～7.5)、熔点高(1170℃～1280℃)、化学稳定性好、无毒、惰性等特点，密度为3.5～4.3g/cm3，折射率为1.714～1.887，颜色不一，以绿色和黄绿色为主，呈油脂光泽，不透明。在工业上可以广泛的应用于喷砂、敷涂磨料、抛光或精磨、水过滤、水力射流切割、修建公路和机场跑道、装饰建筑物外观、精密仪器轴承、钻井泥浆的加重剂，以及橡胶和涂料的新型无机填料和过滤介质用微球等[6]。

3.2 经济效益

在甲玛铜多金属矿矽卡岩型矿石中，石榴石作为主要的脉石矿物组分之一，一部分在采矿过程中作为废石排放至废石场中，其余大部分在选铜过程中与其他脉石矿物堆放一起，作为尾砂被排放至尾矿库中。按现在设计的的矿山生产情况估算，因未进行综合回收，每年将损失石榴石储量约10万t。按石榴石原矿品位75%、选矿回收率60%、石榴石精矿品位80%计算，每年将少回收石榴石精矿5.625万t，按每t价格900元，其价值5062.5万元，年利润在500万元左右。由于综合利用工作滞后，造成企业经济利益的巨大损失，在世界石榴石需求量不断增长的今天，这是十分可惜的。

3.3 环境效益

主要脉石矿物之一的石榴石，作为废石或者尾砂被堆放在尾矿库中，大大增加了尾矿库的负担。当堆放量超过尾矿库的承受压力时，易发生泥石流，形成巨大的地质灾害，危害当地居民的生命财产安全。此外，尾矿库中有大量的有害元素，一旦尾矿库溃坝，这些有害元素就会伴随泥石流而下，从而直接或间接地污染了地表水、地下水和周围农田、土地，并进步污染了农作物，经挥发也污染空气。相反，如果石榴石得到合理的综合利用，不但能够变废为宝，提高矿山矿产资源综合利用程度，还能够减少环境污染。

4 可选性论证及大致流程

根据甲玛铜多金属矿矽卡岩型矿石中石榴石的特征，本文建议甲玛石榴石的选矿流程由手选、筛选、强磁选分离、超细粉碎四道工序组成。

4.1 手选

因混入夹石和围岩，出窿原矿中含有少量废石。为防止废石在破碎过程中产生细小颗粒，降低筛选产物质量，破碎筛选前设置一段手选作业，从原矿中用手挑出直径大于2～3cm的围岩、夹石及其他杂质混入物，使矿石达到人工富集的目的。经手选后矿石送入颚式破碎机进行破碎。

4.2 筛选

矽卡岩型矿石中除石榴石外，还含有硅灰石、及少量的透辉石、钙质斜长石、钾长石、石英等脉石矿物，石榴石与脉石矿物多以一定粒度的块状集合连生体产出。因各矿物硬度不同，机械性质不一，可碎性就不同。矿石破碎时，各矿物集合体被破碎的情形就不一样，有的被破碎成较粗粒子，有的却较细。在采矿爆破过程中，部分石榴石已被爆破成许多较细颗粒。在相同破碎条件下，硅灰石集合体被破碎成较细的颗粒，而石榴石、透辉石、石英破碎后的粒度粗，细粒很少，即硅灰石集合体被选择性破碎，以达到矽卡岩中主要矿物石榴石和硅灰石的有效分离。选择性破碎选用反击式破碎机，破碎后矿石的粒度要求小于5mm。

4.3 强磁选分离

甲玛矽卡岩型石榴石具有弱磁性，因而可通过强磁选与碳酸盐矿物和其他非磁性的硅酸盐矿物分离。选用石榴石矿干式磁选机进行该流程操作，把筛选后粒度小于5mm的矿送入上料斗。矿粒经输送带被送入磁辊分选，由于石榴石矿粒有磁性，立即被强磁场吸附在磁辊上，而脉石矿物由于没有磁性，磁辊的强磁对它不产生吸力，随着磁辊的转动，石榴石矿粒一直被吸在磁辊上。脉石粒在磁辊转到前端位置时，被抛出掉在隔矿板的前面，石榴石矿粒继续被磁辊带到脱磁区时自动掉入选集矿斗，收集为精矿成品。