國外低品位銅礦分布與利用技術(shù)現(xiàn)狀

?！∑G，杜曉慧，張百忍

（中國地質(zhì)圖書館，北京 100083）

國外低品位銅礦分布與利用技術(shù)現(xiàn)狀

常艷，杜曉慧，張百忍

（中國地質(zhì)圖書館，北京 100083）

我國是礦產(chǎn)資源大國，但隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國對銅礦的依存度逐年上升，據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，目前已達(dá)70%，因此我國大力提倡綠色礦業(yè)，發(fā)展適宜處理的低品位、難選冶銅礦的提取技術(shù)及礦渣和尾礦的綜合利用，提高銅礦利用率。通過從MRDS、MEG和InfoMine等礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中提取礦床數(shù)據(jù)，對國外低品位銅礦床的分布、可利用情況、礦床類型、開采利用技術(shù)及成礦控制因素等方面開展調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，并選取重要礦床進(jìn)行典型案例分析，為我國低品位銅礦綜合利用提供可借鑒的依據(jù)。

低品位；銅礦；綜合利用

0　引言

銅是我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中相當(dāng)重要的金屬原料，銅礦石多年來一直列于我國礦產(chǎn)資源中的緊缺礦產(chǎn)，每年都需大量進(jìn)口［1］。中國銅礦資源缺乏，具有富礦少、貧礦多、礦床規(guī)模小等特點(diǎn)［2］，無論是礦床類型、儲量還是開發(fā)利用條件、技術(shù)，與世界銅工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比均處于劣勢。因此，開展國外低品位銅礦資源發(fā)展現(xiàn)狀分析調(diào)研，為我國開展相關(guān)工作提供信息支撐和借鑒是一項(xiàng)十分重要的工作。

本文低品位銅礦指礦石中有用組分的品位或主要有用礦物的單位含量在我國現(xiàn)行規(guī)范推薦的最低工業(yè)品位之下、邊界品位之上的銅礦資源。按照我國主要礦產(chǎn)一般工業(yè)指標(biāo)，采用銅品位0.2%～0.5%為界定標(biāo)準(zhǔn)，劃定低品位銅礦。本文以Mineral Resources Data System（MRDS）、MEG和InfoMine礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫作為主要信息來源，對全球低品位銅礦床分布、可利用情況、選礦方法及受控因素等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為我國了解國外低品位銅礦的分布與利用技術(shù)現(xiàn)狀提供基礎(chǔ)資料。

1　國外低品位銅礦的分布

全球銅礦資源分布廣泛，遍及六大洲，有150多個(gè)國家都有銅礦資源，部分國家可采年限達(dá)100 a以上。全球銅礦儲量智利居世界第一，其次為秘魯、澳大利亞、墨西哥、美國、中國、俄羅斯、印度尼西亞、波蘭、贊比亞、哈薩克斯坦和加拿大，上述12個(gè)國家銅儲量合計(jì)占世界總儲量的近90%［3］。

對MRDS數(shù)據(jù)庫中分布的1 712個(gè)銅礦床品位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（圖1），低品位銅礦礦床數(shù)量為502個(gè)，占礦床總量的29.32%；品位介于0.5%～2%的銅礦床數(shù)量為798個(gè)，占總礦床數(shù)量的46.61%；品位大于2%的銅礦床數(shù)量為224個(gè)，占銅礦床總量的13.08%。國外低品位銅礦床主要分布在加拿大、澳大利亞、智利、巴西、玻利維亞、緬甸和保加利亞（表1），這些銅礦床的開采類型為地表開采（152個(gè)，占比34%）、地表/地下開采（61個(gè)，占比14%）和地下開采（233個(gè)，占比52%）3種。

圖1　國外銅礦床品位-數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布圖Fig.1　Statistic distribution of grade and quantity of foreign copper ore deposits

表1　國外低品位銅礦區(qū)域分布情況Tab.1　Distribution of foreign low-grade copper ore deposits

結(jié)合MEG中礦床品位、儲量和資源量數(shù)據(jù)（表2）可知，銅礦儲量為7.96億t，資源量為27.94億t。其中，品位低于0.2%（含0.2%）的礦床有30個(gè)，儲量為0.63億t，資源量為2.90億t；品位介于0.2%～0.5%（含0.5%）之間的礦床有348個(gè)，儲量為3.24億t，資源量為10.43億t；品位介于0.5%～2%（含2%）之間的礦床有600個(gè)，儲量3.62億t，資源量12.72億t；品位介于2%～4%（含4%）的礦床有156個(gè)，儲量為0.3億t，資源量為1.52億t；品位大于4%的礦床有25個(gè)，儲量為0.17億t，資源量為0.37億t。

表2　全球銅礦資源量、礦床數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.2　Statistic of resources and quantity of w orld copper ore deposits

2　國外低品位銅礦可利用情況

根據(jù)我國工業(yè)要求手冊，0.2%＜銅品位≤0.5%的為低品位銅礦。由表2可知，國外低品位礦床數(shù)量占30.28%，但儲量占44.75%，資源量占41.74%，具有一定的開發(fā)潛力。這些銅礦資源是否得到了有效的開發(fā)利用，還需要對開發(fā)利用情況開展進(jìn)一步研究。

通過國外低品位銅礦床的開發(fā)情況（圖2）可知，低品位銅礦床中，大部分礦床處于已利用開采階段，還有一部分處于可行性研究和預(yù)可行性研究階段。不同開發(fā)利用狀態(tài)礦床儲量和資源量占比結(jié)果（表3）表明，已利用開采階段的礦床數(shù)量占64.84%，儲量和資源量分別占總儲量和總資源量的41.68%和52.98%，無論是礦床數(shù)量，還是儲量和資源量，占比均較高。

通過剔除中國數(shù)據(jù)前后對比（圖2，表3）可以看出，對整個(gè)統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律沒有造成趨勢性影響。

圖2　低品位銅礦床開發(fā)數(shù)量現(xiàn)狀Fig.2　Development situation of low-grade copper ore deposits

低品位銅礦資源量占全球總資源量的41.74%，其中大部分資源量都是可開采狀態(tài)，由此可知，國外低品位銅礦的利用程度較高。

表3　不同開發(fā)利用狀態(tài)的銅礦床儲量、資源量占比Tab.3　Ratio of reserves and resources of copper ore deposits in different development situation（%）

3　國外低品位銅礦礦床類型

國外低品位銅礦的主要礦床類型有斑巖型銅礦、火山成因的塊狀硫化物銅礦、細(xì)脈浸染型銅礦及矽卡巖型銅礦等，其中斑巖型銅礦和火山成因的塊狀硫化物銅礦為主要成礦類型，分別占入庫統(tǒng)計(jì)礦床數(shù)量的56.8%和9.9%；此外，對成因分析可知，礦床形成的影響因素有巖漿熱液作用、變質(zhì)作用和次生作用，其中，巖漿熱液作用占統(tǒng)計(jì)數(shù)量的77.1%，是低品位銅礦的主要成因類型。

“斑巖銅礦”最早出自20世紀(jì)初美國西南部（亞利桑那州和新墨西哥州）的斑巖銅礦帶，其原意是指產(chǎn)于強(qiáng)烈絹云母和石英化中酸性斑巖里的細(xì)脈浸染型銅礦。由于該類礦床的礦化并非都產(chǎn)于斑巖體內(nèi)，目前多數(shù)學(xué)者考慮其礦床名字的連貫性、完整性，將全部或部分礦體產(chǎn)于中酸性（斑）巖體（部分礦體產(chǎn)于圍巖中）的銅礦床稱之為斑巖型銅礦［4］。

雖然斑巖型銅礦品位低，但礦化均勻，以其規(guī)模大、埋藏淺、易開采而成為主要的銅礦床類型（約占全球銅儲量的50%）。在時(shí)間分布上，斑巖型銅礦形成時(shí)代主要集中在中—新生代，其次是古生代。在空間分布上，主要集中在3條大的成礦帶上：環(huán)太平洋成礦帶、特提斯—喜馬拉雅成礦帶和古亞洲成礦帶（即中亞成礦帶）［4］。

目前國內(nèi)外研究學(xué)者普遍認(rèn)為，斑巖型銅礦的主要成因類型是巖漿熱液作用。斑巖型銅礦和斑巖鉬礦、斑巖錫礦、斑巖鐵礦一樣，成礦過程中都要有水、礦化劑和成礦金屬的加入，還要有促使其活化遷移的熱源和驅(qū)動力。熱源一般靠地下巖漿和熱流體，驅(qū)動力除了熱源外，構(gòu)造活動和脈動也是重要因素［5-6］。

4　低品位銅礦利用技術(shù)

本文將MRDS、MEG和InfoMine入庫的低品位銅礦床中利用技術(shù)數(shù)據(jù)提取出來，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，剔除掉破碎、磨碎、半自磨、球磨等加工流程數(shù)據(jù)后，得到國外低品位銅礦利用技術(shù)占比數(shù)據(jù)（表4）。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，國外低品位銅礦利用技術(shù)中，浮選和溶劑萃取仍是礦石加工選礦利用的主流，堆浸在內(nèi)的濕法冶金僅次于傳統(tǒng)方法，在礦石加工利用中的占比也逐步增大。浮選、溶劑萃取、堆浸和濕法冶金占統(tǒng)計(jì)總量比例高達(dá)92.49%。

表4　國外低品位銅礦利用技術(shù)占比Tab.4　Statistics of utilization technology for foreign low-grade copper ore deposits

5　低品位銅礦床成礦控制因素

本次統(tǒng)計(jì)的低品位銅礦床中，有83個(gè)礦床有成礦控制因素分析數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)得出，主控因素主要有4類（表5），分別受斷層、層位、巖體及裂隙等因素控制。本文從數(shù)據(jù)庫中篩選出幾個(gè)典型的低品位銅礦床進(jìn)行分析，通過分析認(rèn)為，巖體是銅礦床的主要控制因素，而構(gòu)造對巖漿演化和成礦具有明顯影響。

表5　低品位銅礦成礦控制因素Tab.5　Controlling factors of low-grade copper ore deposits

5.1菲律賓阿特拉斯銅礦

菲律賓群島出露石炭系至第四系火山沉積巖。石炭系—侏羅系主要由砂巖、砂礫巖等沉積巖組成；白堊系—古新統(tǒng)由深海、半深海沉積巖及玄武巖、安山巖組成；古新統(tǒng)—上新統(tǒng)為玄武巖、安山巖、火山碎屑巖及海相碎屑沉積巖；上新統(tǒng)—更新統(tǒng)主要由安山巖、玄武巖、英安熔巖和流紋英安熔巖、碎屑巖及沉積巖組成［7］。

菲律賓受太平洋板塊向西俯沖的影響，發(fā)育一系列N、NW、NNW向的弧形構(gòu)造。其中，呂宋島中央—馬斯巴特—萊特—棉蘭老島圣阿古斯丁角的弧形左行走滑斷層幾乎貫穿整個(gè)菲律賓，對菲律賓侵入巖、火山巖及礦產(chǎn)的分布起到重要的控制作用。

菲律賓巖漿活動強(qiáng)烈，形成眾多的超基性、基性、中性及酸性系列侵入巖。菲律賓斑巖銅、金成礦帶以銅（金）礦床為主，鉛鋅礦次之，北起呂宋島中科迪勒拉山脈，南至馬德雷山脈、萊特山脈，全長大于1 000 km，由北向南逐漸變寬，為菲律賓主要金屬成礦帶，分布大量的銅（金）礦床，其中呂宋島中科迪勒拉山脈、西內(nèi)格羅斯南部和宿務(wù)島中部是本帶斑巖型銅礦的密集區(qū)，其控礦因素主要有以下3個(gè)方面。

（1）構(gòu)造控礦。受區(qū)域斷裂及火山活動的共同作用，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造線方向以NE向?yàn)橹鳎倭繛榻麰W向及NWW向。與成礦關(guān)系最為密切的斷裂為NE向，是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)巖導(dǎo)礦構(gòu)造，控制著本區(qū)地層、巖漿巖和銅礦化帶的展布，為成礦作用提供了通道。礦床的產(chǎn)出部位多受兩組或多組斷裂構(gòu)造的控制（比加礦床位于NE向和近NW向兩個(gè)構(gòu)造交匯處附近），礦化帶中受裂隙控制的各種熱液脈體十分發(fā)育，富礦體的產(chǎn)出明顯受構(gòu)造裂隙控制（盧托潘礦床礦化富集受NE、NW及EW向3組相互交叉的斷裂以及NW向“馬尾”構(gòu)造的控制）。

（2）巖漿巖控礦。區(qū)內(nèi)的巖漿活動主要為古新世的中性閃長巖，侵入巖體的上升入侵為銅、金元素的活化、遷移和富集提供了充足的熱源和礦源。

（3）白堊系火山碎屑巖控礦。古新世閃長巖體侵入作用萃取了火山碎屑巖中的含礦物質(zhì)，經(jīng)遷移、富集、沉淀而成礦。白堊系火山碎屑巖是該區(qū)礦床的主要圍巖，也是成礦的主要場所?？ㄩT礦床70%的礦化分布于火山碎屑巖中，盧托潘礦床為50%，比加礦床為30%。因此，白堊系火山碎屑巖為礦床的形成提供了礦源和場所，是該區(qū)斑巖型成礦的最有利圍巖。

5.2智利丘基卡馬塔銅礦

丘基卡馬塔斑巖銅-鉬礦山位于智利Antolagasta東北大約240 km處。丘基卡馬塔礦床礦石的富集取決于許多因素，首先應(yīng)歸結(jié)于作為巖漿源的巖基已有銅的強(qiáng)烈富集；其次，西部斷裂有很大意義，因?yàn)樗B結(jié)了礦床與巖漿源，同時(shí)促使含礦溶液向上運(yùn)動而達(dá)到巖基的穹隆部位；再次，相互交替的硅化與角礫化過程對于成礦沉積地段的形成也有重要的作用；最后，在降水的作用下銅受到淋蝕并再沉積［8］。

5.3菲律賓Com val銅金礦

菲律賓境內(nèi)的Comval銅金礦位于棉蘭老島（民答那峨島）康波斯特拉谷?。–ompostela Valley）的Camanlangan，距菲律賓共和國達(dá)沃市（Davao）東北方向90 km。銅和金的成礦作用和矽卡巖型變質(zhì)作用有關(guān)，特點(diǎn)是發(fā)育磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、石榴石和綠簾石［8］。

Comval銅-金礦床中發(fā)現(xiàn)的礦床類型主要有2種：斑巖型銅-金礦床和淺成熱液成因的金-銀礦床。Comval銅-金礦形成的控制因素主要有以下2個(gè)方面。

（1）構(gòu)造控礦。該成礦帶的發(fā)育歸因于沿著菲律賓斷裂帶的復(fù)活活動，導(dǎo)致形成近于平行的斷層系統(tǒng)和八字形斷層，控制閃長巖和花崗閃長巖侵入巖體的侵位以及相關(guān)的玢巖和銅金成礦作用。

（2）巖漿巖控礦。成礦作用形成的磁鐵礦和黃銅礦透鏡體的分布局限在不同厚度和強(qiáng)度的矽卡巖型變質(zhì)作用形成的暈圈內(nèi)，并有火山巖夾層。

6　結(jié)論

本文通過對MRDS、MEG、InfoMine 3個(gè)主要的大型礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中的礦床數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)檢、人工檢索和大量的人工篩選，對國外低品位銅礦分布、可利用情況、礦床類型、礦床成因、利用技術(shù)和控礦因素進(jìn)行了全面的統(tǒng)計(jì)。通過以上數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，國外低品位銅礦主要分布在加拿大、澳大利亞、智利、巴西、玻利維亞、緬甸和保加利亞，礦床主要以地下開采為主；礦床類型主要為斑巖型銅礦，其次為火山成因的塊狀硫化物銅礦、細(xì)脈浸染型銅礦、矽卡巖型銅礦，這些礦床主要是在巖漿熱液作用下形成；國外低品位銅礦利用技術(shù)中，浮選和溶劑萃取仍是礦石加工選礦利用的主流，堆浸在內(nèi)的濕法冶金僅次于傳統(tǒng)方法，在礦石加工利用中的占比也逐步增大；礦床形成主要受巖體、構(gòu)造等因素影響。

通過國內(nèi)外對比認(rèn)為，單純從礦產(chǎn)資源和加工技術(shù)來看，我國的工藝水平處于國際第一梯隊(duì)，這是我國資源特點(diǎn)決定的，也是中國礦業(yè)工作者共同努力的結(jié)果。但是從裝備和自動化程度上看，我國與發(fā)達(dá)國家相比還存在很大的差距，這也是礦業(yè)全行業(yè)生產(chǎn)率低、能耗高、消耗大、加工成本高、經(jīng)濟(jì)效益不好的原因之一。希望通過本文對國外低品位銅礦的分布和發(fā)展現(xiàn)狀的對比分析，促使我國能夠重視銅礦的綜合利用，加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，提高選冶技術(shù)、設(shè)備研發(fā)能力和自動化程度，為我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供保障。

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（責(zé)任編輯：劉永權(quán)）

Reviews of distribution and utilization technology of international low-grade copper ore deposits

CHANG Yan，DU Xiaohui，ZHANG Bairen
（National Geological Library，Beijing 100083，China）

China is a country with rich mineral resources and the demand of copper resources in China increased substantially with the rapid economy development.According to the statistics from customs，China's copper import volume has reached to 70%of copper consumption.So Chinese government intent to promote the green mining industry，develop the copper extractive technique of low-grade and refractory ore and utilize tailings to improve the utilization rate of copper.According to the data from MRDS，MEG and InfoMine database，we analyzed the distribution，utilization，deposit types，exploitation technology and mineralization controlling factors of low-grade copper ore deposits.Several importantmineral depositswere selected as typical case study.Thiswork can provide some referential basis for utilization of low-grade copper ore.

low-grade；copper ore；comprehensive utilization

P618.41；P617

A

2095-8706（2016）03-0062-05

2016-03-11；

2016-04-26。

中國地質(zhì)調(diào)查局“我國低品位、難選冶礦產(chǎn)可利用性評價(jià)（編號：1212011220806）”項(xiàng)目資助。

常艷（1982—），女，工程師，主要從事情報(bào)研究工作。Email：changyan1008@163.com。