銅街曼家寨露天礦山硫元素的品位分布特征分析

楊濤

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663000）

1 研究的意義

銅街曼家寨礦區(qū)礦石主要為硫化礦，其硫化物類礦物在礦區(qū)廣泛分布，最常見的有黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦和毒砂等[1]。在有色金屬礦石中，硫是最常見的可利用礦物，可作為硫精礦回收。當(dāng)然大量的硫元素存在各類礦石中，也給選礦造成了許多困難，硫元素含量的高低、不同類型的硫化物都會對選礦回收率存在一定影響。同時選礦選出的鋅精礦或其他精礦中也存在一定量的硫元素，精礦在進入冶煉廠冶煉時也需要合理的硫元素配比。因此在礦山生產(chǎn)過程中，提前掌握礦區(qū)硫元素的分布規(guī)律及情況，有助于生產(chǎn)配礦過程中，對含硫礦石的合理配比，從而提高選礦回收率及減少冶煉成本。

2 硫元素的基本特征

硫是一種非金屬化學(xué)元素，化學(xué)符號S，原子序數(shù)16。硫是氧族元素之一，屬周期系ⅥA 族，在元素周期表中位于第三周期。硫是一種非常常見的無為無臭的非金屬，純的硫是黃色的晶體，質(zhì)地柔軟，又稱硫磺[2]。硫的化學(xué)價較多，常見的有-2、0、+4、+6 等。硫在自然界中分布較廣，在地殼中按質(zhì)量計算的含量為0.048%，在自然界中硫的存在形式有游離態(tài)和化合態(tài)。單質(zhì)硫主要存在火山周圍的地域中。

3 硫同位素的地球化學(xué)特性

硫同位素可以示蹤礦床硫的來源，進而可以探討礦床成因。一般認為，硫主要有3 個來源，即幔源硫（δ34S 值在0 左右）、地殼硫及混合硫。本文對礦區(qū)58件硫化物單礦物硫同位素組成進行了分析，并收集文獻中已有29 件樣品的分析結(jié)果，共87 件樣品來討論該礦床的硫同位素組成特征和硫的來源，取得了一些新認識。從分析結(jié)果可以看出，硫同位素組成的變化范圍為-1.3‰～13.3‰（圖1）。都龍錫鋅多金屬礦床的含硫礦物主要為硫化物類礦物，最常見的有黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦和毒砂等，未見重晶石等硫酸鹽礦物，指示熱液中的硫主要以二價形式（H2S）存在。

圖1 銅街曼家寨礦區(qū)硫同位素組成（未包含地層硫）

4 硫元素品位的空間分布特征

分析礦區(qū)硫元素的空間分布特征，可通過3Dmine軟件對礦區(qū)硫化礦進行地質(zhì)建模，將大量樣品化驗信息錄入塊體模型[3]，最終通過3Dmine 軟件進行約束分析。首先圈定含硫礦體的分部平面范圍（從圖2 可以看出，含硫礦體分布和礦區(qū)礦體分布基本一致），然后從高程及南北向進行報量分析。

圖2 銅街曼家寨礦區(qū)各礦種類型與含硫礦體分布對比情況

4.1 高程上的分布特征

通過3Dmine 塊體報告顯示，銅街、曼家寨礦區(qū)從低到高（400～1400m 標高），硫品位呈上升又下降的趨勢，按照50m 一個臺階范圍計算，最高硫平均品位為6.01%，峰值區(qū)域分布于600～950m、1000～1050m 標高區(qū)域，最低值區(qū)域分布于400～450m；其中硫品位大于4%的礦體主要分布在礦區(qū)中部900～1100 平臺，硫品位大于2%的礦體則分布于中部區(qū)域及中部區(qū)域的兩側(cè)，但總體來說中上部品位比中下部品位高（圖3）。

4.2 南北向的分布

因礦區(qū)礦體呈南北走向，礦區(qū)勘探線布置垂直于礦體走向，故勘探線從南向北平行布置，將礦區(qū)礦體劃分為多個塊段。為分析硫元素在礦區(qū)南北向的分布特征，這里我們采用勘探線進行塊段劃分分析。通過3Dmine 塊體報告顯示，銅街、曼家寨礦區(qū)從南向北（5～145 號勘探線），硫品位呈折線波浪起伏趨勢，最高硫平均品位為5.42%，品位波峰值域分布于25～31#勘探線、51～61#勘探線及121～127#勘探線區(qū)域，品位波谷值分布于15～21#勘探線、35～41#勘探線、89～97#勘探線及131～145#勘探線范圍。其中硫品位大于4%的礦體主要分布在礦區(qū)中部（55～71 勘探線）及兩端區(qū)域（南5～11號勘探線、北121～127#勘探線），硫品位2～4%的礦體則主要分布于15～51#勘探線及75～113#勘探線區(qū)域（圖4）。

圖4 銅街曼家寨礦區(qū)硫品位在礦區(qū)各塊段范圍（南北向）分布情況

5 硫元素在不同類型礦石、礦物中的分布特征

銅街曼家寨礦區(qū)的礦石，按照經(jīng)濟類型劃分，分為工業(yè)礦、低品位礦、廢石資源3 類；按照礦種類型劃分，主要分為錫礦、鋅礦、銅礦、錫銅礦、錫鋅礦、錫鋅銅礦、鋅銅礦7 個礦種；按照礦物類型劃分，含硫礦物主要分為磁黃鐵礦、黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、鐵閃鋅礦、銅蘭及方鉛礦。本次研究則按照以上3 種礦石類型的劃分方式，對不同經(jīng)濟類型、不同礦種、不同礦物進行硫品位分布情況分析。

5.1 硫在不同經(jīng)濟類型礦石中的品位分布

為直觀的從圖上看出硫元素在不同經(jīng)濟類型礦石中的分布情況，這里我們采用3Dmine 軟件對礦體進行約束及著色處理（圖5）。從圖5 中可以看出硫元素的分布范圍與不同經(jīng)濟類型礦體的分布范圍一致，隨著經(jīng)濟類型指標的降低，硫元素的分布點也對應(yīng)減少。

圖5 S 元素在各類型礦種中的分布情況

利用3Dmine 軟件分別對礦區(qū)工業(yè)礦、低品位礦及廢石資源進行塊體報量（表1），得出礦區(qū)工業(yè)礦含硫為4.96%，低品位礦含硫為1.09%，廢石資源含硫為0.53%，隨著礦石經(jīng)濟指標的降低，伴生硫元素也隨之降低，即伴生硫元素與礦石主元素品位成正相關(guān)關(guān)系。

表1 不同經(jīng)濟類型伴生組分硫含量

5.2 硫在不同礦種中的品位分布

硫作為礦區(qū)的伴生組分，在礦體中呈不均勻分布，其含量高低與礦石中金屬礦物組合有關(guān)，與礦種類型關(guān)系甚為密切，與礦體所處空間位置毫無關(guān)系[4]。據(jù)歷次勘探時期工業(yè)礦石組合多元素分析結(jié)果統(tǒng)計（表2），不同礦種類型硫含量差異很大，均不同程度具有綜合回收利用價值，作為礦體伴生組分估算其資源量，其在不同礦石類型中的含量和分布特征如表1 所示。硫普遍分布于7 種礦石類型中，以錫礦石類型中含量最低，平均1.05%，鋅錫銅礦石類型中含量最高，為10.06%，礦石中有效硫含量高低取決于黃鐵礦、磁黃鐵礦含量多少。

表2 不同礦種類型伴生組分硫含量表

5.3 硫硫在不同礦物中的品位分布

銅街曼家寨礦區(qū)硫元素化合態(tài)的主要礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、鐵閃鋅礦、銅蘭及方鉛礦。通過對礦區(qū)以上7 種礦物進行取樣及化驗分析，硫元素在黃鐵礦中的含量最高（51.19%），在方鉛礦中的含量最低（約20%）。不同礦物含量如表3 所示。

表3 不同礦物硫含量

6 結(jié)語

硫元素作為銅街曼家寨礦區(qū)的伴生元素，研究礦區(qū)硫元素的品位分布情況，需要大量的取樣實驗數(shù)據(jù)。本文主要通過利用以往地質(zhì)資料及3Dmine 礦體建模成果，對礦區(qū)硫元素的品位分布情況進行分析，充分利用了“大數(shù)據(jù)”分析準確、可靠及快捷的優(yōu)勢[5]。

通過本次研究主要得出以下8 點重要結(jié)論：①礦區(qū)硫元素的分布基本與礦區(qū)礦體分布范圍一致，主要原因是由于礦區(qū)礦體多為硫化礦，硫化礦硫元素賦存的主要載體；②硫同位素組成的變化范圍為-1.3‰～13.3‰；③硫元素品位在礦區(qū)高程上的分布呈中間高，兩端低的現(xiàn)象，其中中上部品位高于下部品位；④硫元素品位在南北向的分布呈，中間及南北端（兩端）高的，但最高值出現(xiàn)在中間與南端夾持帶中；⑤硫元素的分布范圍與不同經(jīng)濟類型礦體的分布范圍一致，隨著經(jīng)濟類型指標的降低，硫元素的分布點也對應(yīng)減少；⑥隨著礦石經(jīng)濟指標的降低，伴生硫元素也隨之降低，即伴生硫元素與礦石主元素品位成正相關(guān)關(guān)系；⑦礦區(qū)鋅錫銅礦中的硫品位，高于其他礦種中的硫品位；⑧硫元素在黃鐵礦中的含量最高（51.19%），在方鉛礦中的含量最低（約20%）。