江西省黎川县坊坪稀土矿勘测工程主要工艺研究

2021-11-30许星海

中国金属通报 2021年22期

关键词：稀土矿钻头勘测

许星海

（江西省自然资源测绘与监测院，江西南昌 330009）

稀土矿是可熔炼出稀土元素的矿，需要严格做好找矿工作，确定稀土矿的位置，对其进行有效勘测，为其提供良好的矿体开采条件。本文对江西省黎川县坊坪稀土矿勘测工艺进行研究，勘测过程需要充分结合地质特征，制定有效的勘测方案，以保障稀土矿勘测顺利进行。

1 江西省黎川县坊坪矿区地质特征

1.1 地质构造

在地层方面，矿区由大量花岗岩组成，分布于山坡、河床等处，增加了稀土矿的开采难度。在构造方面，由断裂构造组成，由石英进行填充，构造带宽为1m～3m，同时存在带宽为1m～6m的硅化破碎带。破碎带与围岩之间具有明显分界，使得断裂结构更加清晰。从断面结构上看，具有较多的擦痕，断裂倾角在59°～65°之间。岩石粒状不均，颜色为灰色或红色，具有高岭土化和萤石矿化的特征，在矿区中位于岩浆岩地带[1]。

1.2 矿床特征

矿体位于硅化破碎带，矿石组分为CaF2、SiO2等，矿体厚度在0.5m～3.2m之间。矿石结构为破碎胶结结构，构成了多样化的矿床结构。矿石具有多种结构，包括梳状、粒状等，具有丰富的矿石结构类型。在矿石构造方面，一种常见的构造为块状构造，一般由萤石晶体聚集而成，主要分布于矿体上部，少量分布于其它部位。另一种常见的构造为条带状结构，主要由石英、萤石构成，分布于矿体两侧。

1.3 矿石类型

矿石类型主要分为两种：一种为石英-萤石型，具有晶状、压碎状等结构。在颜色方面，以绿色、乳白色为主，分布在矿脉中部。另一种为纯萤石型，多以结晶状存在，纯萤石呈现为绿色。萤石主要由CaF2冷却结晶形成，冷却后的岩浆中含有氟，经过化学反应后形成CaF2，进而促进萤石的形成。

2 稀土矿勘测工程主要工艺分析

2.1 构建矿体三维模型

为更好地反映矿体的分布情况，需要为矿体构建三维模型，便于对矿体的空间分布状况进行了解，对稀土矿进行有效探查。矿体三维模型基于TIN模型进行实现，并且需要通过面模型来划分矿体边界，使矿体具有良好的边界特征，保障模型能更好地对稀土矿特征进行描述，使模型与稀土矿的真实情况相符。通过三维模型可对稀土矿的内部属性进行表达，使矿体资源能得到有效模拟，并且有助于对矿体储量的评估[2]。

2.2 稀土矿量估算

稀土矿量的估算方法较多，其中常见估算方法为克里金法，采用一种加权估算的方式，提高矿量分析的准确性。克里金法估算流程如下：首先，需要根据空间点构建区域变量，提高数据与空间结构的相关性，完成矿体环境信息的构建。选择稀土矿的空间点为P（xu，xv，xw），围绕空间点对矿体进行区域化处理，对矿体的空间区域进行规定，得到区域变量Z(x)＝Z（xu，xv，xw），进而完成区域化变量的构建。其次，需要进行平稳假设，构建矿化带的具体位置，引入矿化带的高度h，使Z（x）与Z（x＋h）具有相关性，提高矿化带结构的清晰性。最后，基于空间的结构性构建变异函数，对变异函数进行拟合，使稀土矿分布情况能够更加准确。变异模型求取方法为r（x，h）＝Var[Z(x)－Z(x＋h)]，可反映稀土矿的空间分布特征。

2.3 矿区成矿预测

矿区成矿组成较为复杂，需要做好成矿预测工作，获取稀土矿的确切信息。矿区成矿预测流程如下：首先，需要遵守一定预测准则，提高成矿预测的准确性，具体内容如下：第一，就矿找矿。当发现稀土矿后，可沿着矿脉走向继续勘测，往往能发现更多的矿脉。第二，控矿要素分析。通过正长岩及断裂构造对稀土矿空间分布进行分析，使成矿空间位置能得到准确地分析。第三，类比推断。围绕放射源进行勘测，将其作为稀土矿的预测标志。可根据不同的岩石特征确定地质超矿标志，对于正长岩类，稀土含量一般在300ppm以上，因而可将正长岩作为稀土矿的标准，以此来对稀土矿进行探查。同时，还可将放射性作为标志，放射性越强，说明存在稀土矿的可能性越大，需要对放射性来源进行勘探。最后，对成矿预测区进行圈定，确定稀土矿的整体分布情况，对矿区形成有效地预测。

2.4 新式洛阳铲的应用

新式洛阳铲由铜头、镀锌水管等结构构成，重量通常在10kg～15kg之间，主要用于浅层稀土矿勘测，对矿体情况进行判断。新式洛阳铲使用时，需以两人为一组，采用垂直掘进的形式对勘测区域进行钻孔。对于技术较高的施工人员，日钻孔量通常为3～4个，深度在70m左右。通过新式洛阳铲可对风化层进行揭露，了解矿体的具体风化情况，有助于对风化层进行分析，进而确定矿体的延伸与走向。新式洛阳铲具有良好适用性，可应对钻机无法进入的环境，尤其是粘土类风化物，能有效对其进行勘测，便于矿体取样。而且，新式洛阳铲的勘测成本较低，有助于勘测成本的控制，保障勘测过程的高效性[3]。

2.5 勘测样本检验

获取勘测样本后，需要通过定性分析的方式对稀土矿样本进行判断，对稀土含量进行检测，对矿区价值进行评估。定性分析可用于离子吸附型稀土矿的检验，具体检测方法如下：首先，对离子进行析出处理。常见的浸取液有NaCl、NaOH等，将稀土投入到溶液中后可将稀土元素析出，析出过程为离子交换反应。其次，对稀土矿物进行沉淀处理，可在其中加入10%的草酸溶液，使稀土元素与草酸根结合形成沉淀。最后，对沉淀物中稀土元素的含量进行检测，得出样本中稀土元素的含量。假设稀土元素为RE，在离子交换反应后，以RE3+离子形式存在，与草酸反应后，将会形成沉淀物，化学式为RE2(C2O4)3·nH2O。样本检验是确定稀土元素含量的关键，需要严格做好定性分析工作，保障稀土矿勘测的价值。

2.6 平面控制测量

在稀土矿勘测过程中，需要做好平面测量工作，基于GPS技术对测量点进行定位，保证平面测量的精准性。在平面控制测量中需要注意以下几点：第一，需要对GPS控制网络进行组建，在关键位置进行标石埋设，进而确定稀土矿分布区域的坐标点，对稀土矿分布情况进行分析。第二，需要做好外业观测工作，并做好精度控制工作，静态基线控制误差为5mm±1ppm，保障外业观测的精准程度。第三，需要做好平差计算工作，对静态GPS数据进行处理，采用GPSADJ4.0软件进行分析，使平面误差得到有效限制。第四，需要对GPS网精度进行控制，将误差控制在标准水平，其中闭合误差控制在3.9ppm以下，使GPS网能得到准确布置，使平面能够得到准确测量。

2.7 地形测量

在稀土矿勘测过程中，需要采取有效的地形测量措施，创建完善的地形条件，确定稀土矿所处的地形环境。地形测量过程中需要注意以下几点：第一，地形数据采用全站仪进行测量，标准精度需要控制为2mm+3ppm，保障全站仪能得到正确应用，保障地形测量的合格率。第二，在地图比例尺方面，基本等高距需要控制为5m，使地形具有良好的测量条件，保证测量过程能顺利进行。第三，需要做好地形图的高程调整工作，根据观测情况对高程进行校正，将拟合度控制在±30mm以内，使地形图更加准确，进而完成稀土矿地形图的绘制工作[4]。

2.8 找矿技术应用

多数的稀土矿往往深埋于地下，需要通过找矿技术进行勘测，确定稀土矿的质量，同时可对稀土矿的分布情况进行判断。常见找矿技术的勘测应用如下。

2.8.1 定向钻探技术

当稀土矿深度较深时，需要采用定向钻探技术进行找矿，通过钻探来确定矿产的位置。应用定向钻探技术可应对复杂的地质结构，对地质的深部进行准确勘探，并且具有较高的勘探效率。在定向勘测过程中，需做好钻进方向的控制工作，钻进偏差不能超过1°，并且需要时刻做好钻进校正工作，表面钻头发生倾斜，偏离预定的钻进方向，导致钻头无法到达指定钻进位置。在钻进过程中，需要做好钻速的控制工作，当遇到松软地质时，需要加大钻进速度，防止钻头被土质粘连。当遇到坚硬土质时，需要降低钻进速度，保证钻进的同时避免对钻头造成损伤。

2.8.2 岩芯钻探技术

岩心钻探技术是一种重要的钻探方式，并且钻探工艺较为成熟。在钻头方面，采用了圆柱状钻头，可有效降低钻进时岩石的阻力，并且可降低钻头的损伤，对岩石进行有效钻进。使用岩心钻探技术时，需要注意以下几点：首先，需要合理选择钻进设备，一般采用液压动力钻，满足钻进的动力需求，克服岩石阻力作用，保证钻进过程的进行。其次，需要注重设备的保养工作，钻探一段时间后，需要进行停机操作，使机械的疲惫状态得到缓解，使其能实现正常工作。最后，需要注重液动冲击器的应用，提高岩心钻探的效率，钻进速度可达到1.2m/h，实现良好的岩心钻进量。钻进过程中对冲击器的损伤较大，需要注意零件的更换与维护，避免反复进行提钻操作。

2.8.3 金刚石绳索钻芯技术

金刚石绳索钻芯技术是一项新兴的技术，具有显著的钻芯效果，进而对稀土矿进行取样。该技术采用金刚石绳索作为钻头，具有较强的抗压、抗磨能力，可有效地提高钻进速度，降低钻头的损伤程度。该技术可实现连续钻进，由于不易发生损坏，能减少提钻次数，并且具有较高的使用寿命。该技术可满足深钻孔的要求，能够满足1000m的深钻需求。在钻进过程中，需要注意钻具组合形式的应用，为扩大钻孔量，可将钻杆、钻头、绳索进行综合运用。通过这种方式，可有效地增加钻孔量，对大量的稀土样本进行采集，保证取样效率。

2.8.4 X荧光及低频电磁技术

在稀土矿勘测过程中，可采用发射X射线的方式对稀土矿进行预测，实现深部找矿。当X光照射矿物时，将会产生一定波长，通过对波长进行检测实现对稀土矿的判断，确定稀土矿的含量情况。X光机可随着钻头送进地下深处，就地对矿石进行检验，判断其是否为稀土矿石。而且，通过X荧光勘探技术可对矿产范围进行确定，进而确定稀土矿的实际分布情况，进而绘制出准确的矿产分布图，为稀土矿的开采工作进行准备。另外，还可采用低频电磁技术实现找矿，该技术的识别率较高，但应用范围较小。同时，该技术需要基于Fraser进行处理，对测量数据进行分析，进而确定稀土矿的分布和方位。