我國巖漿硫化物型鎳礦床伴生礦產(chǎn)綜合勘查評價指標(biāo)探討

肖丹　宋澤友　宋維國

摘? ?要：鎳礦是重要的戰(zhàn)略性金屬礦種之一，我國目前主要開發(fā)利用的鎳礦主要為巖漿硫化物型和風(fēng)化殼硅酸鎳型礦床兩大類。其中巖漿硫化物型鎳礦床無論是在儲量還是開采量上都占有明顯的優(yōu)勢，并且伴生礦產(chǎn)多、綜合利用價值高。通過對我國幾個典型巖漿硫化物型鎳礦床礦石化學(xué)特征、選礦試驗及礦山實際開采利用資料進行分析，總結(jié)了該類型鎳礦床共伴生組分組合特點及共生礦產(chǎn)綜合評價常用方法，并結(jié)合當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟條件及環(huán)境保護要求，對伴生礦產(chǎn)綜合評價指標(biāo)提出了建議。

關(guān)鍵詞： 鎳礦;綜合勘查評價;共伴生礦產(chǎn);巖漿硫化物型

中圖分類號：F407.1? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號：1672-5603（2022）01-48-06

Comprehensive Exploration and Assessment of Magmatic Type of Nickel Sulfide Deposits in China

XIAO Dan SONG Zeyou SONG Weiguo

（1. Hunan Land and Resources Planning Institute， Changsha Hunan 410119; 2.Center for Natural Resources Affairs of Hunan Province， Changsha Hunan 410004）

Abstract： Nickel ore is one of the important strategic metallogenic species. The main development and utilization of nickel ore deposits in China are mainly magmatic sulfide and weather-shell silicate deposits. The magmatic sulfide nickel deposit has obvious advantages in reserves and production， and it has a high value of associated minerals and comprehensive utilization.Through the analysis of the ore chemical characteristics， ore dressing test and actual mining utilization data of several typical magmatic sulfide nickel deposits in China， the combined characteristics of the co-associated components of this type of nickel deposit and the common methods for comprehensive evaluation of symbiotic minerals were summarized. some suggestions for the comprehensive evaluation indexes of associated minerals combined with the current technical and economic conditions and environmental protection requirements were put forward.

Keywords： nickel ore; comprehensive exploration and assessment; coexisting and associated minerals; magmatic sulfide type

礦產(chǎn)資源具有不可再生，地區(qū)分布不平衡以及成分復(fù)雜多樣等特點。同時，大多數(shù)礦床往往都有一個以上的其他礦種與之共生，更多的情況是一個礦體或礦層中除了主要礦產(chǎn)或組分外，尚有其他共生礦或與之伴生的多種組分。2011年2月11日我國正式實施的《礦產(chǎn)資源綜合勘查評價規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）明確了綜合評價的主要內(nèi)容，統(tǒng)一了共（伴）生礦產(chǎn)資源的資源儲量估算的原則和方法，總結(jié)了綜合工業(yè)品位的制定內(nèi)容和應(yīng)用的范圍。

隨著選冶技術(shù)的不斷進步，更多的“非”礦產(chǎn)變?yōu)榈V產(chǎn)資源被利用。因此，有必要繼續(xù)加強對主要金屬礦產(chǎn)共伴生礦產(chǎn)的綜合評價研究。我國鎳礦資源具有共伴生組分多、綜合利用價值高等特點。以我國三大多金屬共生礦之一金川鎳礦為例，該礦床以鎳礦為主，硫化鎳儲量居世界第2位，伴生有銅、鉑、鈷等18種有色和稀有金屬，鎳、鈷產(chǎn)量全國第一，并為中國鉑金屬主要產(chǎn)地[1]。該礦歷來重視共伴生礦產(chǎn)的研究及開發(fā)利用工作，先后開展了多次共生礦綜合利用的全國性科技攻關(guān)，并取得了較大成效。這不僅為國家建成了重要礦產(chǎn)開發(fā)和原材料生產(chǎn)基地，而且也為全國共伴生礦產(chǎn)的合理利用提供了寶貴經(jīng)驗。因此，本文選取金川銅鎳礦、喀拉通克銅鎳礦等國內(nèi)幾個主要的典型硫化物型鎳礦床開展綜合勘查評價示范研究，總結(jié)了鎳礦勘查中需注意的共伴生礦產(chǎn)，探討伴生礦產(chǎn)綜合評價指標(biāo)，為合理開發(fā)、高效利用鎳礦資源提供依據(jù)，以促進鎳礦床綜合勘查評價工作的發(fā)展。

1 國內(nèi)外鎳礦資源概況

鎳是一種近似銀白色的金屬，有鐵磁性和延展性，能導(dǎo)電和導(dǎo)熱。鎳主要用來制造不銹鋼和其他抗腐蝕合金，也用作加氫催化劑和用于陶瓷制品、特種化學(xué)器皿等，是一個國家國防工業(yè)和航空工業(yè)不可或缺的戰(zhàn)略物資，近年來被世界多國列為關(guān)鍵性礦產(chǎn)或戰(zhàn)略性礦產(chǎn)[2-5]。

世界鎳礦資源分布極不均衡，主要集中在澳大利亞、巴西、俄羅斯、新喀里多尼亞、古巴、菲律賓、印度尼西亞、南非、中國、加拿大等國，合計占探明基礎(chǔ)儲量90%以上，其中，澳大利亞、巴西、俄羅斯、新喀里多尼亞、古巴、菲律賓占全世界資源儲量的70%以上。印度尼西亞、菲律賓、俄羅斯、新喀里多尼亞、澳大利亞、加拿大是世界主要鎳礦生產(chǎn)國，合計約占全球產(chǎn)量的24%[6]。

根據(jù)《中國礦產(chǎn)資源報告2021》，我國2020年底保有儲量399.64萬t，主要分布在甘肅、青海和新疆，其保有儲量占全國總儲量的比例分別為65%，25%和5%[7]。我國鎳礦資源具有五個主要特點：

一是儲量分布高度集中，主要分布在甘肅金川鎳礦新疆喀拉通克銅鎳礦、青海拉水峽銅鎳礦等;

二是鎳礦主要為硫化銅鎳礦;

三是鎳礦石品位較富;

四是鎳礦的地質(zhì)工作程度較高，一般達到勘探級別;

五是鎳礦地下開采的比重較大。

我國雖是世界上鎳礦資源主要分布國，但是，供需矛盾突出，長期大量依賴進口的局面短期內(nèi)難以得到根本改善。鎳等大宗礦產(chǎn)對外依存度多接近或超過50%的警戒線，受制于人的程度和安全風(fēng)險不斷增大。

2 我國鎳礦主要類型及典型礦床

世界上已知的鎳礦床有3種類型：即銅鎳硫化礦、紅土礦、風(fēng)化殼硅酸鎳礦床，其中紅土型和硅酸鎳礦為氧化礦，其礦床占目前世界鎳總儲量的70%，主要分布在古巴、新喀里多尼亞、印度尼西亞、菲律賓和巴西等國家。其中南太平洋新喀里多尼亞（ New Caledonia） 鎳礦區(qū)是目前世界上規(guī)模最大的紅土鎳礦資源區(qū)，硫化物鎳礦約占30%但由于硫化礦較紅土型鎳礦資源品質(zhì)好，選冶工藝技術(shù)成熟，硫化礦產(chǎn)量約占世界鎳產(chǎn)量的60%，紅土型鎳礦約占40%[8]。

目前，我國開發(fā)利用的鎳礦主要為巖漿硫化物型和風(fēng)化殼硅酸鎳型礦床兩大類。其中巖漿硫化物型鎳礦儲量和開采量上占有明顯的優(yōu)勢，約占全國總量的93%，并且伴生礦產(chǎn)多、綜合利用價值高。典型礦床有甘肅金川銅鎳礦、新疆喀拉通克銅鎳礦、黃山東銅鎳礦。風(fēng)化殼型鎳礦約占總量的5%，礦床數(shù)量也相對較少，以云南墨江鎳礦為代表。湯中立根據(jù)國內(nèi)主要Cu-Ni硫化物礦床的成因，結(jié)合礦床的成礦作用和成礦方式，把我國該類礦床分為巖漿就地熔離礦床和巖漿深部熔離—貫入礦床兩類。后者可進一步細分為單式貫入礦床、復(fù)式貫入礦床、脈沖式貫入礦床、晚期貫入礦床。湯中立等按照含礦巖漿進入現(xiàn)存空間方式或聚集方式的不同，又將小巖體礦床分為4種類型：

①復(fù)式貫入成礦，如喀拉通克、金川;

②單式貫入，如紅旗嶺3號巖體、紅旗嶺7號巖體;

③中心式貫入成礦：白馬寨;

④反向復(fù)式貫入成礦，如圖拉爾根、夏日哈木礦床[9-10]。孫濤等根據(jù)鎳礦床形成構(gòu)造背景，結(jié)合主要巖漿作用的特點，將其歸為與幔源基性—超基性巖有關(guān)的鎳—銅—鈷—鉑族元素礦床成礦系列類型[3]。

3 我國巖漿硫化物型鎳礦床共伴生組分組合特點

按照鎳礦中有益組分共伴生組合特點，選擇了白家嘴子、喀拉通克、黃山東、赤柏松、拉水峽、煎茶嶺等礦床，進行了有關(guān)方面的資料收集、調(diào)研和分析研究工作。

據(jù)收集的資料可知，巖漿型鎳礦床除銅鎳之外，可供綜合回收利用的有用有益伴生元素達20種（表1）。這些元素，主要是元素周期表中第八族和第一副族過渡元素：鈷、金、銀及鉑族，次為第六族的硫、硒、碲;鉻、鎵、鍺、銦、鉈、錸、鎘等元素質(zhì)量分數(shù)低，回收利用的經(jīng)濟意義相對較小。根據(jù)礦山實際生產(chǎn)回收利用情況，以金川銅鎳礦床二礦區(qū)為例：鉑族、金、銀、鈷、硒、碲等11種主要有用伴生元素，都表現(xiàn)出明顯的親硫性，與銅鎳礦體有密切關(guān)系。一般而言，銅鎳質(zhì)量分數(shù)高，伴生組份質(zhì)量分數(shù)亦高;另一方面，伴生組分在礦體中的分布又有差異，主要表現(xiàn)在3個方面：一是分別富集在不同類型的礦體中，二是在同一礦體中富集部位不同，三是與一定的礦物組合有聯(lián)系。

根據(jù)各礦床共伴生組分組合特點，可將巖漿硫化物型鎳礦礦床分為（鈷）-銅-鎳-PGE型及鐵-金-鎳型（表1）。

（鈷）-銅-鎳-PGE型為巖漿硫化物型鎳礦床主要類型，主要組分銅、鎳常為同體共生，常伴生有鈷、鉑族元素、金、銀、硒、碲、硫等組分，代表性礦床有白家嘴子銅鎳礦、喀拉通克、黃山東銅鎳礦等。

鐵-金-鎳型的礦床特點：與鎳礦共生礦產(chǎn)為鐵、金礦，大部分金、鎳礦體是異體共生，少數(shù)同體共生，代表性礦床有煎茶嶺鎳礦、金廠鎳礦等。

2種組合類型共生礦床評價方式：當(dāng)鎳礦與銅礦同體共生產(chǎn)出時，其勘查評價方法大致可分為3種：

第1種是分別制定銅、鎳工業(yè)指標(biāo)，凡鎳品位符合制定的工業(yè)指標(biāo)時，以鎳為主圈定礦體，并在鎳礦體中計算銅的資源儲量，稱為鎳礦石。否則，按銅的工業(yè)指標(biāo)圈定礦體，并在銅礦體中計算鎳的資源儲量，稱為銅礦石。

第2種是按等價原則將銅按一定比例折算成鎳計算，如喀拉通克硫化銅鎳礦區(qū)二、三號礦床詳查工業(yè)指標(biāo)Ni為等價單工程平均品位。

第3種是僅制定鎳工業(yè)指標(biāo)，共生銅不單獨設(shè)指標(biāo)，其指標(biāo)按規(guī)范執(zhí)行，如拉水峽銅鎳礦未單獨列出針對共生銅礦的工業(yè)指標(biāo)，其指標(biāo)按對應(yīng)銅礦規(guī)范執(zhí)行。除銅外，一般還可見金、鐵礦與其共生，一般按對應(yīng)單礦種指標(biāo)進行評價，如煎茶嶺鎳礦。

4 巖漿硫化物型鎳礦床伴生礦產(chǎn)綜合勘查評價指標(biāo)

目前已知可作為巖漿硫化鎳礦床的伴生礦產(chǎn)除銅外，主要有鈷、鉑族元素、金、銀、硒、碲、硫、鐵、鉻等。

4.1 典型礦床伴生礦產(chǎn)工業(yè)指標(biāo)及綜合利用情況

根據(jù)收集的典型礦床資料，現(xiàn)有礦山伴生礦產(chǎn)綜合勘查評價方法大致可分為3種：

第1種，按規(guī)范中提供的參照指標(biāo)評價礦床中伴生的有用組分，如金川銅鎳礦、喀拉通克銅鎳礦。

第2種，根據(jù)基本分析或組合分析結(jié)果，單獨制定礦床伴生有用組分的工業(yè)指標(biāo)，如黃山東銅鎳礦、煎茶嶺鎳礦。

第3種，對可能存在的伴生元素進行質(zhì)量分數(shù)測定，根據(jù)實際質(zhì)量分數(shù)估算伴生礦產(chǎn)資源量，按照有多少算多少原則估算，如赤柏松銅鎳礦、拉水峽銅鎳礦。

4.1.1 金川銅鎳礦

礦床為Cu和Ni共生，伴生礦產(chǎn)主要有Co，Au，Ag，（Os，Ru，Rh，Ir），S，Se，Te;各類型礦石中伴生有用元素資源/儲量計算工業(yè)指標(biāo)，按現(xiàn)行DZ/T0214—2002“銅、鉛、鋅、銀、鎳、鉬礦地質(zhì)勘查規(guī)范”確定，S的評價指標(biāo)參照銅礦石中伴生硫的指標(biāo)確定（見表2）。

金川公司選礦采用浮選方法，以選鎳為主，將礦石中的Cu，Co，Pt，Pd，Au和Ag等多種有價金屬大量回收到銅鎳混合精礦中，產(chǎn)出滿足冶煉生產(chǎn)要求的銅鎳混合精礦。目前選礦鎳平均回收率83.68%，銅平均回收率75.80%。礦石中的鈷、鉑、鈀等稀貴金屬分散在大量的鎳銅精礦中，只是作為選鎳副產(chǎn)品進入后序的冶煉系統(tǒng)進行分離回收。

4.1.2 喀拉通克銅鎳礦

礦床為Cu和Ni共生，伴有Co，Au，Ag，Pt，Pd，Se，Te和S等8種有益組分可供綜合利用?？肆蚧~鎳礦區(qū)二、三號礦床詳查工業(yè)指標(biāo)如下表（見表3）。

根據(jù)一號礦床伴生有用組分的回收方案和目前回收情況，以上8種有用組分主要在選礦和初冶的高冰鎳中得以富集，其中Au，Ag，Pt，Pd和Co這5種金屬可在選礦過程中首先考慮部分回收，剩余部分可在冶煉過程中回收。通過回收，給礦山企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟效益，而Se，Te和S等3種組分因受工藝技術(shù)水平及社會市場需求的限制，暫未回收。

4.1.3 黃山東銅鎳礦

礦床為Cu和Ni共生，伴生礦產(chǎn)Co，Au和Ag。17、19 號礦體伴生組分中Au 質(zhì)量分數(shù)為（0.042～0.064）×10，Ag質(zhì)量分數(shù)為 （2.08～3.56）×10，Pt質(zhì)量分數(shù)為（0.02～0.05）×10，Pd質(zhì)量分數(shù)為（0.001～0.009）×10。

根據(jù)1987年提交的《新疆哈密黃山東銅鎳礦區(qū)初查—詳查地質(zhì)報告》，儲量計算采用的工業(yè)指標(biāo)中Cu和Co作為鎳礦體中的伴生元素，規(guī)定其最低伴生品位：Cu 不低于0.10%，Co 不低于0.01%。單獨圈定的銅塊段，其工業(yè)指標(biāo)與鎳相同。而2002年提交的礦山儲量核實報告則根據(jù)DZ/T 0214—2002“銅、鉛、鋅、銀、鎳、鈷礦地質(zhì)勘查規(guī)范”中的一般工業(yè)指標(biāo)，確定綜合評價指標(biāo)為：Co不低于0.01%，Au 不低于0.05×10，Ag 不低于1×10。

礦山含銅0.327%、含鎳0.47%原礦石，采用一粗二掃四精的浮選流程，鎳精礦中含鎳5.84%，回收率為 84.16%，其中含銅0.57%;銅精礦中含銅27.78%，回收率為75.2%，其中含鎳 0.28%;尾礦中鎳品位0.078%，回收率為15.3%，銅品位0.044%，回收率為12.7%。

4.1.4 煎茶嶺鎳礦

礦床主要為Ni，F(xiàn)e和Au共生，伴生礦產(chǎn)主要是Co和Pt。礦石成分總的特點是：鎳質(zhì)量分數(shù)低，銅質(zhì)量分數(shù)更低，而鈷質(zhì)量分數(shù)相對較高，全礦床平均鎳、鈷比值為26.04，礦石為含鈷硫化鎳貧礦，其中1/3為富鎳礦石?！蛾兾魇÷躁柨h煎茶嶺鎳礦床地質(zhì)詳查報告》采用工業(yè)指標(biāo)見表4。

據(jù)選礦試驗結(jié)果，煎茶嶺鎳礦硫化鎳型礦石應(yīng)用階段磨礦階段選別的浮選工藝時，加工技術(shù)性能良好，鎳精礦中鎳與Co，Pt和Cu分別比原礦富集6.6，6.67，10和8.5倍，選礦后可回收原礦中84.55%的Ni和91.16%的伴生Co以及Pt。

4.1.5 赤柏松硫化銅鎳礦

礦床為Cu和Ni共生，伴生有益元素Co，Se，Te，Pt，Pd，Au，Ag和S。Co主要根據(jù)簡項分析和部分組合分析結(jié)果確定，S，Se和Te根據(jù)組合分析結(jié)果確定?？紤]到鈷元素大部分按單項工程簡項分析結(jié)果計算儲量，其儲量級別與相應(yīng)主金屬儲量級別是一致的。對于硫、硒、碲等元素因研究程度尚低，其儲量級別屬C2級。

經(jīng)選礦試驗，原礦中質(zhì)量分數(shù)如下：Cu為 0.52%，Ni為 0.67%，Co為 0.017%，Se為 8.92×10-6，Te為 0.34×10-6，S為 2.46%。選礦回收率如下：Ni為 79.71%，Cu 為78.06%，Co為 71.52%，Se為 67.71%，Te為 6.69%，S 為88.73%。屬易選礦石，伴生元素Co，Se和S大部分富集到鎳精礦中，Te則隨脈石流失到尾礦中。

4.1.6 拉水峽銅鎳礦

在鎳礦體中，對伴生元素銅、鈷按組合分析結(jié)果，按實際計算。

選礦流程為一粗一精三掃閉路流程，當(dāng)原礦含鎳2.5 %時，可得銅鎳混合精礦含鎳5.5%、含銅1.1%、鎳回收率為89.7%、銅回收率為92.24 %。最終產(chǎn)品銅鎳混合精礦粉委托金川公司加工，電解鎳、銅金屬一次性買斷，其余伴生元素鈷、鈾、金、銀被金川公司冶煉提取利用。

4.2 伴生礦產(chǎn)綜合勘查評價指標(biāo)探討

通過對典型礦床有用組分賦存狀態(tài)、分布富集規(guī)律及工業(yè)利用情況研究，認為選礦過程中除了回收銅、鎳等主要組分外，還可綜合回收硫化物礦石中硫等有益組分，如金川銅鎳礦（W（S）>1%）、喀拉通克銅鎳礦定義伴生硫的綜合評價指標(biāo)[W（S）>2%]，計算了伴生硫的資源儲量，并在實際生產(chǎn)時進行了綜合回收，因此，本次建議增加硫的綜合評價指標(biāo)，建議指標(biāo)1%。

在鎳礦床中，銅多與鎳礦同體共生，評價時常作為主要組分按綜合評價指標(biāo)或?qū)?yīng)單獨礦種工業(yè)指標(biāo)進行評價，但部分礦床銅達不到共生礦評價要求，但經(jīng)選冶試驗或礦山實際生產(chǎn)證實可以綜合利用，此時可作為鎳礦的伴生組分進行評價，如新疆黃山東銅鎳礦規(guī)定銅最低伴生品位為0.10%。因此，本次推薦表增加伴生銅的綜合評價指標(biāo)。

目前已有鎳礦床成功回收利用鐵，如煎茶嶺鎳礦，建議增加鐵指標(biāo)為10%或磁性鐵3%～6%。

增加非金屬礦產(chǎn)：蛇紋巖、滑石及石棉，如煎茶嶺鎳礦已成功綜合利用蛇紋巖及石棉。

調(diào)整后鎳礦石中伴生組分綜合評價參考指標(biāo)見表5。

5 結(jié)論

巖漿硫化物型鎳礦床除主要組分銅鎳之外，還有可供綜合回收利用的有用有益伴生元素主要是鈷、金、銀及鉑族，次為硫、硒、碲;根據(jù)共伴生組分組合特點可分為（鈷）—銅—鎳—PGE型及鐵—金—鎳型。（鈷）—銅—鎳—PGE型為巖漿型鎳礦床主要類型，主要組分銅、鎳常為同體共生，常伴生有鈷、鉑族元素、金、銀、硒、碲、硫等組分。鐵—金—鎳型：與鎳礦共生礦產(chǎn)為鐵、金礦，大部分金、鎳礦體是異體共生，少數(shù)同體共生。

當(dāng)鎳礦與銅礦同體共生產(chǎn)出時，其勘查評價方法大致可分為3種：第1種是分別制定銅、鎳工業(yè)指標(biāo)，凡鎳品位符合制定的工業(yè)指標(biāo)時，以鎳為主圈定礦體，并在鎳礦體中計算銅的資源儲量，稱為鎳礦石。否則，按銅的工業(yè)指標(biāo)圈定礦體，并在銅礦體中計算鎳的資源儲量，稱為銅礦石。第2種是按等價原則將銅按一定比例折算成鎳計算。第3種是僅制定鎳工業(yè)指標(biāo)，共生銅不單獨設(shè)指標(biāo)，其指標(biāo)按規(guī)范執(zhí)行。除銅外一般還可見金、鐵礦與其共生，一般按對應(yīng)單礦種指標(biāo)進行評價。

目前已知可作為鎳礦床的伴生礦產(chǎn)除銅外，主要有鈷、鉑族元素、金、銀、硒、碲、硫及鐵、鉻等。伴生礦產(chǎn)綜合勘查評價方法大致可分為3種：第1種，按規(guī)范中提供的參照指標(biāo)評價礦床中伴生的有用組分。第2種，根據(jù)基本分析或組合分析結(jié)果，單獨制定礦床伴生有用組分的工業(yè)指標(biāo)。第3種，對可能存在的伴生元素進行質(zhì)量分數(shù)測定，根據(jù)實際質(zhì)量分數(shù)估算伴生礦產(chǎn)資源量，按照有多少算多少的原則估算。

根據(jù)對典型礦床有用組分賦存狀態(tài)、分布富集規(guī)律及工業(yè)利用情況的研究，銅鎳及主要伴生有益組分常賦存于硫化物中，在回收利用這些有益組分的同時，可同時回收硫、銅，本次建議增加伴生硫、銅的綜合評價指標(biāo)。同時，增加非金屬礦產(chǎn)蛇紋巖、滑石及石棉的綜合評價指標(biāo)。

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