四川鹽邊縣紅格釩鈦磁鐵礦礦石礦物及化學(xué)成分分布特征

胡 毅，冉啟瑜，張明勝

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局106地質(zhì)隊(duì)，成都 611130)

1 礦床簡(jiǎn)要特征

紅格基性—超基性層狀雜巖體主要侵位于震旦系上統(tǒng)燈影組灰?guī)r，礦床以斷裂為界分為南北礦區(qū)，含礦巖體具明顯相帶特征，自上而下分為輝長(zhǎng)巖相帶(ν)、輝石巖相帶(φ)、橄輝巖相帶(σφ)，組成各個(gè)巖相帶的巖石自上而下巖性呈逐漸過渡關(guān)系，因而顯示出明顯的韻律式變化。各巖相帶中礦體呈層狀、似層狀、條帶狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與巖體產(chǎn)狀一致?？傮w來(lái)看：輝長(zhǎng)巖相帶礦化較差，礦體主要集中在中、下部，且礦石TFe(全鐵，即鐵元素的總含量)品位相對(duì)較低，上部基本不含工業(yè)礦體；輝石巖相帶礦化最好，夾石率最小，礦石TFe品位相對(duì)較高，尤其是相帶的上部和下部更為突出，而相帶中部TFe品位相對(duì)較低；橄輝巖相帶其礦化程度居于上述二相帶之間，其特點(diǎn)是，相帶中之夾石、TFe品位較低的礦石和TFe品位較高的礦石，常呈互層或條帶狀產(chǎn)出(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局106地質(zhì)隊(duì)，1991)。

2 礦石礦物組成

主要為鐵鈦氧化物和硅酸鹽礦物，此外還含少量硫、砷、銻化物、磷酸鹽礦物。這些礦物以不同種類、含量、產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)構(gòu)造組合成不同的礦石和夾石類型(羅金華等，2005)。

2.1 礦石礦物

主要礦物為氧化物及硫化物、砷化物和銻化物。

2.1.1 氧化物

氧化物是礦石的重要組成部份，以鈦磁鐵礦、鈦鐵礦為主，還有少量的鎂鐵尖晶石、鉻尖晶石及鈦鉻鐵礦，原生的鐵鈦氧化物不同程度發(fā)生變化而生成少量的次生鐵鈦氧化物如鈦磁赤鐵礦、赤鐵礦、金紅石、鈣鈦石、白鈦礦等。

2.1.2 硫砷銻礦物

2.1.3 鉑族礦物

就整個(gè)含礦基性—超基性巖體看，鉑族元素含量是低的，但通過大量人工重砂證實(shí)，鉑族礦物突出富集在硫化物礦物中，輝石巖相帶底部硫化物富集帶和橄輝巖相帶底部硫化物富集帶均為鉑族元素礦物富集帶。

2.2 脈石礦物

主要礦物有單斜輝石、橄欖石、斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母、鎂鐵尖晶石以及它們的次生蝕變礦物蛇紋石、透輝石、次透輝石、次閃石、綠簾石、榍石、碳酸鹽等。

2.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

2.3.1 礦石結(jié)構(gòu)

可分為早期巖漿階段、晚期巖漿階段、巖漿期后階段三個(gè)時(shí)期形成，以前兩個(gè)階段生成的結(jié)構(gòu)構(gòu)造為主。礦區(qū)內(nèi)礦石結(jié)構(gòu)以嵌晶(包含)結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)、填隙狀隕鐵結(jié)構(gòu)、半自形—他形粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)為主。

圖1 紅格礦區(qū)礦石顯微結(jié)構(gòu)構(gòu)造

Fig.1 Microstructure of ore in hongge mining area

2.3.2 礦石構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)常見礦石構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造。此外還有流斑狀、斑雜狀和流狀構(gòu)造，以浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造為主。

3 礦石化學(xué)成分特征

3.1 礦石化學(xué)成分含量及變化

根據(jù)ZK11003鉆孔多元素分析成果和組合分析成果可知，礦石的主要有用組分為：TFe、TiO2、V2O5、Cr2O3、Ca、MnO、Co、Ni、Cu、S和P2O5，主要巖組分為：SiO2、Al2O3、MgO、CaO等。

3.1.1 礦石中TFe、TiO2的含量變化

按礦體單工程統(tǒng)計(jì)，可大體了解TFe、TiO2的含量變化和分布富集情況：輝長(zhǎng)巖相帶底部和輝石巖相帶及橄輝巖相帶是主要含礦層位，輝石巖相帶TFe和TiO2含量最高，TiO2含量一般9%以上。

在空間分布上，礦石TFe、TiO2的含量沿礦體走向上變化不大，品位變化系數(shù)(變化程度指標(biāo))一般30%左右，屬均勻分布；沿垂直方向上變化屬較均勻，反映含礦母巖巖漿分異造成的礦化差異(圖2)。

圖2 紅格礦區(qū)ZK11003鉆孔TFe/TiO2沿厚度方向變化散點(diǎn)圖

各個(gè)礦體中，礦石中的TiO2都是隨礦石TFe含量的增高而增高的(圖3)，但TFe與TiO2相對(duì)含量的高低又是與含礦母巖的基性程度有關(guān)的，一般來(lái)說，TFe的相對(duì)含量與母巖的基性程度同增減，而TiO2的相對(duì)含量則與母巖基性程度的增減相反(圖2)，因此TFe、TiO2的相對(duì)含量是隨含礦母巖的基性程度而變化的。

圖3 紅格礦區(qū)ZK11003鉆孔TFe、TiO2品位變化散點(diǎn)圖

3.1.2 礦石中其它伴生組分的含量變化

紅格鐵礦各元素的分布富集規(guī)律性強(qiáng)，而且在不同的含礦層和空間都比較穩(wěn)定，V2O5、Co、Ga、MnO等，與礦石的TFe的關(guān)系密切，它們的含量高低直接受礦石TFe含量的控制(圖4、圖5、圖6)；TFe與V2O5的比值特別是V2O5與TFe呈二元直線相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)較大，更接近正比關(guān)系，它說明V2O5主要受礦石TFe控制。在選礦流程中，相關(guān)元素將主要進(jìn)入鐵精礦，為進(jìn)一步富集回收利用提供可能。

圖4 ZK11003樣品TFe與V2O5品位散點(diǎn)圖

圖5 ZK11003樣品TFe與Co品位散點(diǎn)圖

圖6 ZK11003樣品TFe與Ga品位散點(diǎn)圖

與礦石TFe含量關(guān)系不密切的元素，包括：Cr2O3、Ni、Cu、S、Sc和Pt族元素等，它們的富集情況，除輝長(zhǎng)巖相帶Co>Ni外，其它各相帶均是Ni>Co，S、P在輝長(zhǎng)巖相帶明顯高于深部相帶，遞減趨勢(shì)明顯，其它元素隨巖石基性程度增加含量有不同程度增加，Cr2O3、Sc增加趨勢(shì)明顯；各伴生元素沿厚度方向較為一致的起伏變化，也反映巖相帶韻律分異造成內(nèi)部基性程度的變化。各伴生元素含量在基性與超基性巖相帶礦體有不同變化，而在各相帶內(nèi)部變化基本一致，反映巖相帶基性程度對(duì)伴生元素含量控制明顯，從空間上看，北礦區(qū)橄輝巖相帶礦體Cr2O3、Ni、Cu、Co含量相對(duì)最高。其它元素的含量變化沒有明顯的差異，如V2O5、Cr2O3、Ga絕大部分賦存在鈦磁鐵礦中，Co、Ni、Cu主要集中在硫化物精礦中；Pt族和Se、Te絕大部分富集在硫化物中(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局106地質(zhì)隊(duì)2018)。

3.2 元素賦存狀態(tài)

根據(jù)本次勘查所分析102件鐵物相成果，結(jié)合原有資料通過計(jì)算人工重砂樣品成果，得出主要有益組分在鈦磁鐵礦和鈦鐵礦、硫化物和脈石礦物中的分配關(guān)系。

3.2.1 鐵(TFe)

圖7 礦區(qū)物相樣TFe與mFe品位散點(diǎn)圖

圖8 礦區(qū)物相樣SFe/Fe與TFe品位散點(diǎn)圖

圖9 礦區(qū)物相樣SiFe/Fe與TFe品位散點(diǎn)圖

3.2.2 鈦(TiO2)

脈石礦物的TiO2分配值以直線方程隨礦石品級(jí)的增高而降低。硫化物中幾乎不含TiO2。

3.2.3 釩

值得提出的是：到目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)含釩的獨(dú)立礦物。礦石中的V2O5主要是以類質(zhì)同象的形式存在于鈦磁鐵礦中。

3.2.4 鉻(Cr2O3)

礦石中的Cr2O3主要分布在鈦磁鐵礦中，分配率占90%，其他礦物含鉻甚低，且主要是在脈石礦物中。鈦磁鐵礦中的Cr2O3是隨礦石品級(jí)和基性程度的增高而增高，在二級(jí)品礦石中分配率低，約80%左右。鈦磁鐵礦中的Cr2O3亦表現(xiàn)出韻律性變化，上部較低，下部逐漸增高(張建廷等，2005)。

3.2.5 鈷(Co)鎳(Ni)銅(Cu)

Co、Ni、Cu主要分布在硫化物中，分配率一般占50%以上；鈦磁鐵礦和脈石礦物次之；鈦鐵礦所占比例最少，除Co以外，Ni、Cu分配率均在5%以下。

3.2.6 鉑族元素(Pt、Pd、Os、Ir、Ku、Rh)和硒碲(Se、Te)

鉑族元素在硫化物中的含量，有明顯的富集規(guī)律。其它的礦物相中含量甚微，小于0.01g/t)。

Pt、Os、Ir在重砂中發(fā)現(xiàn)過獨(dú)立礦物砷鉑礦、硫鋨釕礦，含量是很少的，說明Pt族元素主要是以類質(zhì)同象賦存在硫化物精礦中。

Se、Te是以類質(zhì)同象賦存在硫化物精礦中，全礦區(qū)平均含量分別為：0.004 4%，0.000 5%。

3.2.7 鎵(Ga)鈧(Sc)錳(MnO)

Sc主要賦存于脈石礦物中，但鈦鐵礦中也有相當(dāng)含量，鈦磁鐵礦含量最低，分配率脈石礦物最高達(dá)80%，脈石礦物中鈧的含量與分配率隨基性程度增高而增高，鈦鐵礦15%左右，鈦磁鐵礦5%左右，全礦區(qū)平均含量為27 g/t。

MnO主要分散在鈦磁鐵礦、鈦鐵礦和脈石礦物之中，各約占三分之一，不同的礦石品級(jí)所占的比例不相同：在Fe2(低品位鐵礦)中，以脈石礦物的MnO分配率最大(46%)；在Fe1(工業(yè)品位鐵礦)中以鈦磁鐵礦的MnO分配率最大(60%)。

3.3 礦石有害元素賦存狀態(tài)

3.3.1 磷主要賦存于磷灰石中

4 伴生有益組分綜合評(píng)價(jià)

紅格釩鈦磁鐵礦是以鐵為主，伴生的釩鈦、鉻、鈧、鎵、鈷、鎳、銅和鉑族等多種有益礦產(chǎn)，是伴生有益元素種類多、儲(chǔ)量大、品位較高的綜合性特大型多金屬礦床。其中釩鈦賦存在鈦磁鐵礦和鈦鐵礦中，在生產(chǎn)中已綜合利用，鈷、鎳、銅可在硫化物中富集回收，鈧可在冶煉中富集回收，其它伴生元素如鉻、鎵和鉑族元素達(dá)不到綜合利用指標(biāo)，暫不能利用。

礦石中以鈦磁鐵礦、粒狀鈦鐵礦、硫化物三類工業(yè)礦物為主，且這三類礦物都是富含多種有益元素可供綜合利用的礦物原料。其中鈦磁鐵礦是鐵、鈦、釩、鉻、鎵的主要工業(yè)礦物，也含微量鈷、鎳、銅、鈧；粒狀鈦鐵礦是鈦的主要工業(yè)礦物，其次是鐵，有微量鈷、鎳、銅、鈧；硫化物是回收鈷、鎳、銅的主要對(duì)象，礦石中已發(fā)現(xiàn)20-30種硫化物，其中以磁黃鐵礦、黃鐵礦為主，鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦、輝鈷礦、紅砷鎳礦等少量，此外還發(fā)現(xiàn)有微量鉑族元素。硫化物中的Co、Ni、Cu、S、Se、Te及鉑族元素等多種有益組分都有回收價(jià)值(劉亞川等，2014)。

通過對(duì)礦體伴生的釩鈦、硫、磷、鉻、鈷、鎳、銅進(jìn)行了綜合勘查評(píng)價(jià)，釩鈦和部分鉻可達(dá)到綜合評(píng)價(jià)最低參考指標(biāo)，釩鈦?zhàn)鳛殍F礦綜合圈定指標(biāo)，不單獨(dú)圈定礦體，按鐵礦礦體估算伴生元素礦物資源量，礦體中除硫、銅規(guī)模達(dá)中型外，磷、鉻、鈷、鎳、鈧可達(dá)大型規(guī)模。

礦石中各種元素的相對(duì)含量以及含量的波動(dòng)幅度，都與礦石TFe、巖性和巖石組合有著規(guī)律性的聯(lián)系；如磷主要在輝長(zhǎng)巖型礦石中富集，鉻主要在超基性巖(主要是橄輝巖)型礦石中富集且與TFe品位正相關(guān)，鈷主要在輝石巖型礦石富集，鈧主要在超基性巖型礦石中富集。硫含量按巖性基性程度增加而遞減，與鈷、鎳、銅含量不相關(guān)，這是由輝長(zhǎng)巖型礦石較其他類型礦石中含硫鐵礦更多引起的。

總體上說，紅格釩鈦磁鐵礦的礦石選冶性能良好，現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，對(duì)紅格鐵礦進(jìn)行綜合利用是可行的，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。