山东莱芜垂阳矽卡岩型铁矿尾矿中关键金属钴综合利用评价探讨

钴是高温合金、电池材料、防腐材料、磁性材料等重要原料,广泛应用于航空航天、电子电器、机械制造、汽车、化工农业、陶瓷等领域,在国民经济和社会发展中具有特殊的意义。特别是从移动电子设备,到新能源汽车的动力电池,再到电网储能,钴作为锂电池正极材料——钴酸锂的重要组成,都是不可或缺。因此,钴被世界上众多国家列为21世纪重要的关键战略资源(Gulley et al., 2018)。现今我国是世界上最大的钴资源进口国(95%依靠进口)和消费国(US Geological Survey, 2018),而且钴资源紧缺,保障程度低(蒋少涌等,2019;许德如等,2019)。因此,在复杂的国际政治和经济形势下,摸清我国钴资源的家底,增强我国钴矿资源供应保障程度,对我国国民经济发展和国家安全保障具有重要的战略意义。我国钴矿床类型多样,包括岩浆铜镍硫化物型、红土风化型、沉积砂岩型、热液型(如沉积喷流型、矽卡岩型、斑岩型、IOCG型等)(王辉等,2019;许德如等,2019;卢宜冠等,2020)。然而,与世界上钴矿资源相比,我国钴矿规模小、品位低,大部分钴矿为伴生矿,钴多作为副产品回收利用,主要伴生铜、镍金属产出,其次伴生铜铁矿床。其中,矽卡岩型矿床是我国伴生钴矿的一种重要类型,富钴矽卡岩矿床主要发育在东昆仑地区、长江中下游和冈底斯地区。目前,关键金属元素在自然界的矿物和岩石中赋存状态研究已广泛开展,但在矿山尾矿中的赋存状态和可回收利用性研究则相对薄弱。基于山东省新一轮找矿突破战略行动及鲁西地区矽卡岩型铁矿尾矿综合利用程度低等背景,为有效发挥尾矿二次资源的作用,摸清尾矿中伴生的矿产资源的可利用性,本次选取山东省莱芜垂阳铁矿床开展了尾矿中伴生矿产资源的综合利用评价工作,大致查明垂阳铁矿尾矿中可利用伴生资源类型、赋存状态及推荐选矿工艺。通过铁矿尾矿中伴生矿产资源综合利用评价工作,对提高山东矽卡岩型铁矿床中矿产资源综合利用水平,提升战略性矿产资源安全保障能力,助力山东省新一轮找矿突破战略行动具有重要意义。     

山东莱芜接触交代—热液铁矿矿体形态研究

在对莱芜接触交代铁矿地质特征研究中发现以往地质报告在矿体连接上存在混乱,使矿体形态失真。为便于今后矿体对比和成矿规律的认识,提出了矿体形态分类原则,并以三分法对矿体形态进行分类。指出矿体产状变化是矿体膨胀收缩、分支复合和尖灭再现的结果。根据矿体形态分类指出了找矿方向。不同的矿体形态反映不同的控矿构造,反映不同的矿体规模,反映不同的成矿岩体形态产状。单斜缓倾矿体的成矿岩体是岩床,控矿较小;陡倾矿体和背向斜矿体的成矿岩体是岩盖,控矿较大。     

山东德州超深覆盖区矽卡岩型铁矿找矿标志

正矽卡岩型铁矿是我国重要的富铁矿类型之一,也是我国紧缺的铁矿类型(叶天竺等,2017)。近年来,在山东省德州市超深覆盖区下矽卡岩型铁矿勘查工作取得了重大找矿突破,且在科学研究方面取得了重大进展(郝兴中等,2018a,2020)。本文通过讨论该区铁矿成矿地质背景、地球物理场特征及其蚀变特征,进而总结找矿标志,为该区今后勘查工作提供依据。     

矽卡岩型铁矿的铁质来源与迁移富集机理探讨

矽卡岩型铁矿是我国最重要的富铁矿类型,其铁质来源及迁移富集机理是目前最核心、也最具争议的问题之一。本文在矽卡岩矿床复杂性和多成因性研究的基础上,对浅部铁质活化、迁移和富集机理进行整理归纳,建立了流程图;分别探讨了不同类矽卡岩型铁矿铁质的最大可能来源,认为与中酸性侵入体有关的该类铁矿,铁质主要源于浅部侵入岩;与酸性侵入体有关的该类铁矿,矿床附近的原始赋铁层位可能提供了大量铁质。但并非所有与酸性岩有关的此类铁床附近都存在赋铁地层,故本文对铁质深部来源的可能性进行了探讨,结合"岩浆矽卡岩-富碱侵入岩对"的概念,提出了全新的深部铁质活化、运移和富集的可能模式,即深部岩浆同化钙质岩石融离出的富铁矿浆上升并运移到浅部侵入岩与碳酸盐岩的接触带附近,与该系统中的热液相遇并反应,热液吸收矿浆中的铁质生成富铁的复合热液,后复合热液在接触带因物理化学条件的剧变而沉淀成矿。     

冀东司家营铁矿尾矿特征及综合利用建议

通过对冀东司家营铁矿尾矿的化学成分、矿物组成、矿物粒度、解离度以及矿物连生关系等测定,分析了该尾矿综合利用的途径,为同类型沉积变质型铁矿(BIF型铁矿)尾矿综合利用提供参考.分析结果表明,司家营铁尾矿属高硅高铁低铝尾矿;矿物组成以石英、阳起石、透辉石和长石为主,含少量赤铁矿、铁白云石、大隅石及云母等矿物;尾矿粒度以细砂...     

山东齐河—禹城矿集区矽卡岩型铁矿成矿规律

山东西北部齐河—禹城矿集区矽卡岩型铁矿找矿工作取得了重大突破。该矿集区发育明显的航磁和重力异常,二者具有同源特征。地球物理异常查证工作显示,该区深部发育矽卡岩型铁矿床,成矿时代为早白垩世,铁矿物质主要来源于闪长岩体。铁矿体为地层、侵入岩和构造三者控矿,即铁矿体赋存于奥陶系（石炭系、二叠系）地层、闪长岩体、地层与岩体接触带附近。勘查表明,总体表现为布格重力异常梯度较陡处、剩余重力异常高值处、磁异常较高处、化极磁异常高值处以及高低电阻率转换带是该矿集区矽卡岩型铁矿的找矿有利地段。     

山西省塔儿山地区矽卡岩型铁矿资源潜力评价

塔儿山地区是山西省重要的铁矿产地,中生代以来广泛而强烈碱性、偏碱性的岩浆侵入活动,在塔儿山地区形成与偏碱性侵入岩有关的铁、铜、金、钼多金属矿床系列与矿床组合,主要类型有矽卡岩型铁矿。根据区域地质条件、成矿规律与典型矿床研究的基础上,总结了矽卡岩型铁矿床的区域预测模型变量,并利用MARS资源评价系统对塔儿山地区进行了成矿预测,圈出了一些重要的找矿远景区,指出了塔儿山地区矽卡岩型铁矿床还具有进一步的找矿潜力。     

邯邢地区矽卡岩型铁矿构造控矿特征及找矿勘探方向

断裂及褶皱构造是邯邢地区矽卡岩型铁矿重要的控矿构造：断裂活动不仅控制与成矿有关的岩浆活动，而且改造了矿体的空间分布；褶皱构造提供了有利的成矿和容矿空间。在分析矿床分布规律的基础上，指出侵入体之间的第四系覆盖区是寻找隐伏矿体的有利靶区，而石炭—二叠系地层分布区则具备深部找矿前景。     

湖北金山店矽卡岩型铁矿田硫同位素特征及其地质意义

矿集区或矿田尺度硫同位素的空间分布特征研究不仅具有重要的理论意义,而且对找矿实践具有重要的指示作用。本文对金山店矿田范围内的矽卡岩型铁矿床开展了系统的硫同位素研究工作,发现该矿田内矽卡岩型铁矿床中的黄铁矿(+15. 1‰~+25. 6‰)、硬石膏(+24. 9‰~+31. 5‰)和石膏(+27. 5‰~+30. 4‰)均具有富集重硫同位素的特征,明显不同于岩浆热液矿床中这些矿物的δ~(34)S值组成特征,且硬石膏和石膏的δ~(34)S值与三叠系嘉陵江组地层中沉积石膏的δ34S值较为接近,暗示金山店矿田内矽卡岩型铁矿中的硫可能主要来自于含膏盐地层。含膏盐地层广泛参与了金山店矿田中矽卡岩型铁矿的成矿作用,对成矿作用产生了重要的影响:大量硫酸根(SO_4~(2-))的还原过程可以将成矿体系中的Fe~(2+)氧化成Fe~(3+),导致大量磁铁矿的形成;含膏盐地层与流体作用形成大量的盐溶角砾岩,有利于加速成矿流体与围岩之间的水岩作用,并提供容矿空间。系统的对比研究发现,大冶地区的矽卡岩型铁矿和矽卡岩型铁铜矿的赋矿地层、热液硬石膏/石膏规模和硫同位素值组成均存在明显的差异,暗示这些矿床的成矿围岩存在显著的差异。鄂东矿集区尺度的硫同位素等值线所揭示的空间变化规律具有重要的找矿指示作用:在天青石矿区(如狮子立山)或附近可能具有寻找大冶式矽卡岩型铁矿床或铁铜矿床的潜力,而在硬石膏/石膏发育的矽卡岩型铁矿区(如金山店铁矿田和程潮铁矿)或附近则具有寻找狮子立山式热液天青石矿床的潜力。     

玢岩型铁矿床尾矿中磷、稀土战略性矿产资源调查与综合利用研究:以安徽凹山矿田为例

玢岩型铁矿床是铁矿石的重要来源,其除了赋存巨量铁矿资源外,还以产出大量磷灰石为特征,伴生大量的磷、稀土、钒等资源。20世纪,矿业开发大多只回收主要矿种铁,对伴生资源的评价和综合利用较少。文章以凹山玢岩型铁矿田尾矿库为研究对象,开展伴生资源调查评价和综合利用示范研究。通过系统钻探采样、矿物组合分析、元素赋存状态和综合利用实验等研究,文章揭示出尾矿库中经济矿物为磷灰石,可综合利用资源为磷和稀土,并估算尾矿库中磷储量超过115万t、稀土5万t,社会和经济效益巨大,可作为范例进一步研究并推广应用。     

安徽庐枞盆地龙桥铁矿床中钴的赋存状态和空间分布规律

中国东部的长江中下游、莱芜、邯邢和临汾等矿集区中发育大量的矽卡岩型铁矿床,其中普遍伴生钴,部分矿床估算伴生钴资源量大于1万t,达到中型钴矿床的规模。已有研究表明,中国东部富钴矽卡岩型铁矿床的成矿时代相同,成矿特征相似,均为中国东部130Ma大规模成矿作用的产物,反映较大规模的铁钴成矿作用受统一的动力学背景控制。钴与其他伴生组分一样,其工业价值主要不取决于矿石中钴的含量,而取决于钴的赋存状态,因此开展矽卡岩型铁矿床中钴的赋存状态和分布规律研究具有重要的理论和实践意义。龙桥矽卡岩型铁矿床位于长江中下游成矿带,是目前发现的成矿带内伴生钴含量最高的矿床。矿床主矿体长1000m,成矿岩体位于矿体中部,黄铁矿分布范围广,距离岩体中心不同距离均有分布,是研究矽卡岩型铁矿床中钴赋存状态和空间分布规律的理想对象。本次研究在龙桥铁矿床勘探巷道-370m平面自西向东采集了9件含黄铁矿样品,黄铁矿主要呈浸染状-细脉状交代磁铁矿。研究表明,龙桥铁矿床中钴主要赋存在黄铁矿和磁铁矿中,其次为独立钴矿物(主要为辉砷钴矿)。黄铁矿的LA-ICP-MS微区微量元素分析结果表明,龙桥黄铁矿中Co(0.019×10~(-6)～5639×10~(-6))、Ni(0.025×10~(-6)～5798×10~(-6))和As(0.46×10~(-6)～14526×10~(-6))的含量均具有较大的变化范围,黄铁矿总体上具有边缘富钴、核部贫钴的特征,黄铁矿边部的钴含量是核部的100～1000倍。通过对LA-ICP-MS测试数据以及时间分辨率剖面的逐一对比,推测Co主要以类质同象形式替代Fe进入黄铁矿晶格。由于钴在黄铁矿中分布极不均匀,不同空间位置采集的黄铁矿样品中Co含量平均值和变化范围没有明显规律。本文通过类比,提出中国东部矽卡岩型铁矿床中钴矿物可能是普遍存在的,但以前受限于分析测试手段未能发现;如何在选矿过程中分离富集钴矿物和富钴黄铁矿,是矽卡岩型铁矿床硫精粉中钴回收利用的关键。     

鲁西地区接触交代（矽卡岩）型铁矿成矿机制——以济南地区为例

鲁西地区接触交代（矽卡岩）型铁矿主要分布在沂沭断裂带西侧鲁中隆起区济南、莱芜、金岭、潘店等地。济南地区铁矿资源丰富,亦是鲁西四大接触交代型铁矿成矿区之一。铁矿床形成于中生代燕山晚期中偏基性侵入杂岩与奥陶纪马家沟群碳酸盐岩的接触带上。济南地区杂岩体受齐广断裂控制,铁矿体在空间上严格受接触带的控制。通过岩石学、岩石化学、地球化学等分析,结合精细锆石LIMS U-Pb测年,发现济南地区中生代侵入杂岩形成时代约为130 Ma,属早白垩世燕山晚期,岩石类型具有同源岩浆演化特征;岩浆活动过程中有早期壳源物质参与,原始母岩浆来源于上地幔与下地壳,是在源区与早期拆沉的下地壳物质混合熔融所形成的产物。鲁西地区中生代燕山晚期侵入杂岩体源岩及围岩为铁矿提供铁质及矿化剂并提供热动力条件,各类构造为矿液运移提供通道及容（储）矿空间,接触交代变质为成矿提供动力条件,从而在该地区形成接触交代（矽卡岩）型铁矿。     

基于冀东金厂峪金矿尾矿综合利用的矿物特征

金属尾矿具有污染环境和资源再利用的双重特点。从综合利用的角度, 对冀东金厂峪金矿尾矿化学成分、矿物组成, 以及矿物粒度、解离度等进行了测试分析, 以寻求适合该尾矿综合利用的途径。分析结果表明: 金厂峪金矿尾矿属低铁高铝高硅尾矿; 矿物组成以石英和长石为主, 含少量的白云石、云母、方铅矿等矿物; 尾矿粒度以细砂为主; 尾矿中石英含量大于30%, 与其他矿物连生关系简单。综合利用建议: ①制备高纯度二氧化硅; ②制备生产烧结砖等建筑材料; ③制备微晶玻璃、釉面材料等高附加值产品; ④制备环保材料、土壤改良剂、矿物肥料等产品; ⑤作为井下充填材料。     

山东大张矽卡岩型铁矿床中铁的富集机制 ——来自流体包裹体和氢、氧同位素的证据

大张铁矿是鲁西地区近年来新发现的一个重要的矽卡岩型矿床.矿体主要赋存于石英二长闪长岩与奥陶系马家沟组灰岩接触带及其附近.根据脉体穿插关系和交代蚀变特征,将大张矽卡岩型铁矿床成矿过程划分为矽卡岩阶段、氧化物阶段、硫化物阶段和碳酸盐阶段.通过对透辉石、绿帘石、石英和方解石等透明矿物显微观察发现,大张铁矿中流体包裹体类型主要...     

河北中关矽卡岩铁矿床钴元素分布规律与沉淀机制研究及意义

河北中关铁矿是“邯邢式”矽卡岩铁矿的代表矿床,本文将中关铁矿床成矿过程划分为5个阶段：干矽卡岩阶段、湿矽卡岩阶段、氧化物阶段、铁铜硫化物阶段和铅锌硫化物阶段。对湿矽卡岩阶段、氧化物阶段和铁铜硫化物阶段的金属矿物（包括黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿等）开展电子探针测试,并且对这三个成矿阶段的代表性磁铁矿进行LA-ICP-MS微量元素测试,旨在查明中关铁矿床中Co的赋存状态以及在矿床不同成矿阶段的分布规律,探讨Co元素迁移演化-沉淀机制。研究结果表明,Co主要以类质同象的形式存在于黄铁矿中。不同成矿阶段的Co元素分布不均匀,氧化物阶段黄铁矿和磁铁矿中的Co含量最高,分别为0.12%~1.39%、41×10-6~76×10-6;铁铜硫化物阶段黄铁矿大量出现,且Co含量相对较高,为BDL~0.45%,同时期条带状磁铁矿为32×10-6~71×10-6,故此阶段为Co元素最主要的富集阶段。湿矽卡岩阶段为较高温、弱氧化条件,氧化物阶段温度逐渐降低,氧逸度增加,Co可能主要以CoCl42?形式络合迁移;铁铜硫化物阶段温度进一步降低,但还原性增加,Co可能主要以CoCl42?和Co(HS)+形式络合迁移。温度降低以及氧化还原条件的变化可能是控制Co沉淀的重要因素。     

鲁西莱芜三岔河矽卡岩型铁金矿床岩体成因：锆石U-Pb年代学和岩石地球化学证据

【研究目的】莱芜三岔河矿床是鲁西地区首次发现的矽卡岩型铁金矿床（不含铜）,以往研究相对薄弱,本文旨在对成矿岩体形成时代、源区性质、岩石成因和构造背景进行讨论。【研究方法】本文开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年、岩体主微量测试工作。【研究结果】结果显示辉石闪长岩侵位年龄为（138.4±1.2）Ma,属早白垩世。辉石闪长岩里特曼指数σ=2.20～2.54,为钙碱性岩石;辉石闪长岩具高Mg^#、富Na特征,Sc、Cr、Co、Ni含量较高,表明其具有幔源岩浆的属性;富集轻稀土元素（LREE）,亏损重稀土元素（HREE）,Eu异常不明显,富集大离子亲石元素（Cs、Ba、Sr）,亏损高场强元素（Nb、Ta、Zr）,暗示有地壳物质的涉入。【研究结论】三岔河辉石闪长岩可能起源于受华北克拉通古老地壳物质改造的富集岩石圈地幔的部分熔融,形成于岩石圈减薄的强烈伸展构造背景,可能与太平洋板块俯冲后撤引起的伸展构造环境有关。     

我国铅锌尾矿综合利用研究现状及其开发利用意义

我国铅锌浮选尾矿堆存量大,综合利用率低,存在环境污染风险与安全隐患。为推动铅锌尾矿开发利用的技术进步与实践生产,本文系统梳理我国铅锌尾矿资源化利用的研究进展,概述尾矿再选利用与尾矿再加工利用制备水泥、砖、微晶玻璃和胶凝材料等综合利用方法和途径,并重点比较两种方法的优缺点,尾矿再选利用可对其中有价金属提取富集,但成本较高且工艺复杂,且再选后仍存在大量尾矿。而铅锌尾矿中含有硅(Si)、钙(Ca)、铝(Al)和铁(Fe)等氧化矿物可替代黏土、页岩和水泥等原材料通过再加工制备高附加产值的材料,可实现对铅锌尾矿的大量消纳且成本低廉。提出建议提前做好矿区尾矿经济价值评价,以加强对铅锌尾矿的绿色再加工利用,以期实现对矿山尾矿的资源化、无害化和减量化利用。