Ⅰ 加强低品位镍铜铂族资源的综合利用研究
一、我国镍铜铂族资源现状
对57个铜镍铂岩浆硫化物矿床的资源统计结果,Ni平均品位大于1%矿床有9个,Cu平均品位大于1%仅有4个,亦及在统计的57个主要矿床中,84%属于贫镍矿,92%属于贫铜矿。像煎茶岭、黄山等在储量上属于大型的矿床也都是贫矿。依据总资源量统计分析,我国富镍矿占44.1%,55.9%为贫矿;PGE 的平均品位只有0.796×10-6;伴生Co的品位仅为0.02%。所以我国的铜镍铂族矿产是以贫矿为主。
就是像金川这样一个镍资源量占全国84%(A+B级)的超大型矿床,硫化镍贫矿石约占67%,镍储量约200万吨,也属于贫矿大户。
由此可见,加强综合利用贫矿研究,对于控制有限富矿的消失速度,充分利用宝贵的不可再生的矿产资源具有十分重要的意义。
二、加强低品位镍铜铂族资源的综合利用研究应注意的几方面问题
(一)政策支持
我国镍铜铂族金属低品位资源主要集中在中国西部地区,在实施西部大开发的整体战略中,加大对低品位资源开发的政策支持力度,无疑会促进对这部分低品位资源开发和利用。
可通过改革资源税、资源费等规定,促进对低品位资源的开发。以金川为例,目前金川资源补偿费按矿石销售收入的2%计,资源税按矿石8.4 元/吨计,资源补偿费与资源税重复计税,加大了成本,不利于矿业的发展;资源税按矿石8.4元/吨,而不是按矿石含金属量计算,这样冶炼1吨精镍需要80吨(Ni 品位1.5%)的矿石,而含 Ni 品位0.5%的贫矿就需要300吨,富矿只需要840元资源税,贫矿需要高达2520元,每吨精镍增加成本1680元,加上其它相应的附加费增加的就更多了。这种资源税制不利于贫矿开采,鼓励了采富丢贫,与我国的资源形势非常不适应。建议研究改革不利于矿业发展和促进贫矿开发的税制规定。
另外,镍钴铂族金属的生产是能源消耗的大户,如能应像铝业一样,给镍钴铂族生产以优惠电价,这样也可以提高企业利用低品位资源的积极性。
(二)鼓励支持龙头企业,研发和引进先进技术
鼓励支持像金川这样的龙头企业,研发或引进先进的贫矿采掘、浸出技术,提高贫矿利用效益,降低贫矿利用成本,对于综合利用贫矿资源,会起到很大的推动作用。因为在市场经济下,有雄厚技术支撑和经济实力的企业,才有可能来实现对贫矿资源的综合利用,只有这部分企业在该领域的发展,才能从根本上带动我国企业对贫矿资源的综合利用。
(三)依靠科技进步,进行科技攻关
有效的利用贫矿,先进技术方法和设备是关键。依靠科技进步,进行科技攻关就显得特别重要。这里涉及的科学问题如高效采矿技术和低成本采矿充填技术、贫矿堆浸或原地堆浸技术等。
Ⅱ 什么是铜镍矿
铜矿石和镍矿石都有的矿区。
镍业公司的股票不能买了,有的话,赶快抛出,印尼的镍矿禁止出口了
Ⅳ 甘肃金川铜镍矿床
金川铜镍矿床位于甘肃省金昌市,为世界第二大铜镍矿床,可采矿石几乎占超基性岩体的一半,且含有丰富的铂族元素组分。
一、区域背景
金川矿区位于华北地台西北部阿拉善地块西南缘的龙首山隆起,隆起南接北祁连褶皱系的走廊过渡带,北为地块内部区。
区域重力场呈规模较大的北西向梯级带,自南向北场值增高(图2.1.1)。重力梯级带与龙首山隆起对应(图2.1.2)。相应磁场较复杂,其总体呈带状沿龙首山隆起分布,横向上正、负磁场相间排列,北部和南部为正磁场或呈相对正磁异常,中部磁场降低。
区域地球化学场显示Ni、Co两元素密切相关(因区域岩石样品分析精度低,仅见Ni、Co、Cu、Au4种元素的资料),其高背景区与白家咀子超基性岩带基本符合,异常中心部位多与基性—超基性岩体对应;区域中部Cu元素含量偏高,南、北两侧含量较低;Au元素,除矿区附近含量稍高外,其他地区普遍偏低。
二、成矿环境
1.地层
龙首山隆起出露地层自下而上为:古元古界—太古宇前长城系(龙首山群),中、新元古界长城系、蓟县系、震旦系和寒武系,以及上古生界和中—新生界。其中前长城系龙首山群下部白家咀子组为金川含矿岩体的直接围岩,主要岩性为蛇纹石化大理岩、黑云片麻岩、二云石英片岩和条带状混合岩等。龙首山群上部为塔马子沟组,与白家咀子变质岩系呈不整合或假整合接触。
2.构造
区域构造以NW向、EW向为主,SN向、NE向、NNE向构造亦有显示,含矿岩体受EW向构造与NW向构造带复合部位控制。
3.岩浆岩
白家咀子超基性岩带内大小百余个超基性岩体,均呈岩墙、岩脉、透镜体等单斜产出。金川含矿超铁镁质岩体为该超基性岩带中最大的一个,出露面积1.34km2,呈不规则陡倾斜岩墙状产出,倾向SW40°,倾角50°~80°。由于NEE向扭性断裂的影响,岩体被切成四段,分属四个矿区。
Ⅳ 年镍供需形势分析
一、国内外资源状况
(一)世界镍资源状况
根据美国地质调查局的统计,世界镍资源储量近10年总体呈现稳步增长态势,供应保障能力提高。1999~2009年,尽管世界镍矿年产量大幅提高,资源储量却持续增加。2009年,世界镍矿储量7100万吨,同比增长1.4%。以2009年的年产量计算,世界镍资源的静态保障年限为49年。从类型看,世界镍资源主要有红土型矿和硫化物型矿两种,其中以红土型矿为主,约占总量的60%,主要分布在赤道附近的古巴、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、巴西、哥伦比亚和多米尼加等国;硫化物型矿占40%,主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国、南非等国家。此外,在深海特别是在太平洋深海的锰结核中也蕴藏着丰富的镍。
随着新的镍矿床的发现,世界镍资源分布格局发生了改变。澳大利亚镍资源储量从2002年以来一直处于世界第一的位置,2009年以2600万吨的储量依然位于世界储量榜首,是世界镍资源的核心区;新喀里多尼亚、俄罗斯、古巴、巴西及加拿大,这些国家镍储量虽然保持在世界前五的位置,但是占世界比重均降到10%以下;希腊、菲律宾及委内瑞拉的地位得到提升,尤其是委内瑞拉从2002年开始跻身世界镍资源大国行列(表1)。
值得关注的是,2009年世界镍储量为7100万吨,比上年增长100万吨。新增储量主要来自哥伦比亚,该国2008年储量为83万吨,2009年猛增至170万吨,增长了87万吨;与此同时,除了世界镍分布主要国家外,其他国家也陆续发现新的镍矿床,镍储量合计由2008年的220万吨增加至2009年的419万吨,增加了199万吨。
表1 2009年镍矿资源储量分布主要国家
图1 2000~2009年伦敦金属交易所现货镍金属年均价格变化曲线
回顾2009年LME镍价,年初,镍价处于先扬后抑的走势,2月初因中国增加金属战略以及十大产业振兴规划出台的消息而走高,但是到2月底3月初,由于全球不锈钢行业依旧低迷,钢厂减产的消息接踵而至,镍价又开始下降,最低9000美元/吨。年中二、三季度,美元指数大跌,LME镍价开始上冲,突破2万美元/吨。9月美元指数上涨,LME金属价格全线下跌。年底,镍价开始补涨,重回1.9万美元/吨。如果说具有较强金融属性的有色金属较其他行业对全球经济更敏感的话,则镍在有色金属里更是属于指标性品种。
六、结论
国际方面,2008年以来,全球经济增速放缓,不锈钢行业需求低迷,不锈钢行业不景气是导致镍消费量下滑的关键因素。不锈钢生产大约占据了全球镍需求总量的一半。2009年全球镍市场供需依旧过剩。INSG最新数据显示,2009年全球精炼镍产量132万吨,消费量131.5万吨,供需相对平衡。
国内方面,中国不锈钢市场一枝独秀。美国商品研究所(CRU)数据显示,2009年全球不锈钢粗钢产量2483万吨,同比减少6.1%。中国的不锈钢生产却一直快速增长。2009年中国内地产量达到900万吨,增长29%,中国台湾地区产量149万吨,增长15%。中国不锈钢产量占世界总产量的份额从2008年的26%提高到2009年的37%。与此同时,镍价上涨,一季度现货价格8万~9万元/吨,4月份达到12.8万元/吨,于三季度达到最高15万元/吨,年末保持14万元/吨的价格。近十年来我国的镍矿储量几乎没有增加,由于缺少未来可开发的新矿山,几乎不可能大量增加国内原料的供应量。我国将不可避免地面临镍供应长期短缺的局面。
(冯丹丹)
Ⅵ 铜镍矿有什么副产品
重新从网页上找材料,但是上次用的网页找不到了,凭记忆给你答吧。
河南省地矿局地勘一院提交的《唐河县周庵铜镍矿详查地质报告》通过专家评审。该项目显示,唐河县周庵一带发现一处大型镍矿床,矿产资源储量在153 万吨左右,其中镍32.43 万吨、铜12 万吨、伴生金12.87 吨、银588 吨、硫60.63 万吨、三氧化二铬46.53 万吨、钴1.06 万吨、伴生的14 种有益矿产近700 吨。据悉,唐河周庵铜镍矿是河南省目前发现的最大镍矿,其经济价值为1300 多亿元。(这段是网上的)
记得那天在“浙江商机网”看到上有此矿关于矿渣再利用的招商,招商投资额度2亿人民币,主要是提炼镁的,年产10万吨(记得是这么多)。我也看了唐河的新闻,他确实有开招商会,详细内容没有,只说外省投资很多,占主要份额。不过今天找不到了,商机网里项目太多,有没有站内搜索。
矿渣再提炼后,剩下的就真没什么了,2亿的企业肯定能用的都提炼走了,也就只能烧烧砖,铺铺路了。
我再往你那个链接提交,它显示“对不起!您已回答过该问题,原回答内容正在提交中,请耐心等候”,不是我没回答。
Ⅶ 镍的资源、产量、未来市场需求及保证程度
一、镍资源概况
据美国地质勘探局(USGS)的调查统计(表1-2-1),世界镍储量约为4638万吨。古巴的镍矿储量排第一位,约为1800万吨,其次为俄罗斯660万吨,加拿大620万吨,新喀里多尼亚450万吨,印度尼西亚320万吨,南非250万吨。
表1-2-6 我国镍、铜、铂族元素矿产储量利用情况
前已述及,1992~1998年美国镍金属二次回收量占镍消费量的32%~36%,我国废杂镍回收量每年仅0.2万~0.3万吨(中国有色金属工业年鉴)约占全年镍销量4%~6%。以上未来镍资源保证分析,尚未考虑再生镍的份额,如果考虑再生镍在未来需求量中的份额,那么资源保证会好些。
Ⅷ 甘肃金川铜镍多金属矿综合利用示范工程
该工程需要解决低品位铜镍矿的开发利用、选矿降镁和伴生有用组分的综合利用等技术问题。金川镍矿是世界三大著名的硫化铜镍多金属共生矿床之一,不仅含有数量较大镍、铜,而且还伴生有数量可观钴、铂、钯、金、银、锇、铱、钌、铑、硒、硫等元素。经过40余年的发展和近30年的资源综合利用科技攻关,金川已成为我国最大的镍、钴和铂族金属生产基地。但一方面资源紧张,不能满足企业发展需要。另一方面,大量的低品位镍矿资源由于技术经济原因,仍未得到利用,矿山处于采富保贫状态。开展金川铜镍多金属矿综合利用示范工程,重点突破低品位铜镍矿的开发利用,有效解决选矿除镁问题和伴生有用组分的综合利用,对该矿资源进一步持续利用和类似矿山综合利用具有重要的示范意义。
Ⅸ 甘肃金昌市金川铜镍矿床
一、大地构造位置
金川镍、铜矿床位于前寒武纪早期中朝克拉通西南龙首山隆起带南侧(汤中立等,1987),与北祁连加里东褶皱带相毗邻。
二、矿区地质
(一)地层
龙首山隆起带出露地层主要有古元古界、新元古界、泥盆系、石炭系、二叠系及侏罗系。古元古界呈北西条带状分布,由白家嘴组(
(二)构造
古元古界组成一单斜构造,倾向SW,它们被形成复背斜的新元古界所超覆。上古生界、中生界则形成同斜褶皱。
龙首山隆起带走向EW,西部转为NW向。构造的线性特征十分明显。隆起带两侧为深断裂。断裂倾角60°~70°(图2-2)。平行主断裂的次级断裂亦较发育,隆起带还有一走向NE的平推断层。在金川侵入体中常见此类断层,并切割侵入体。
(三)岩浆岩
本区岩浆活动发育。吕梁期(1700Ma),侵入体为伟晶花岗岩、斜长角闪岩,常呈小透镜体产出,往往被加里东期镁铁质岩脉切穿。含硫化物超镁铁质侵入体是由多次岩浆贯入而成的,形成时代为中元古代1508 Ma±31Ma。加里东期岩浆活动极其普遍,主要的代表性岩石为规模不等的花岗质侵入体,亦可见少量超镁铁岩、基性辉长岩及闪长岩和花岗闪长岩。
图2-1中国岩浆熔离型铜矿床分布图Fig.2-1Distribution plan of liquation-type copper deposits in China
图2-2金川区域地质图Fig.2-2Regional geological map of Jinchuan area
1—第四系;2—中生界-第三系;3—古生界;4—前寒武系;5—龙首山隆起带;6—花岗岩-闪长岩侵入体;7—镁铁-超镁铁侵入岩;8—断裂
1.岩体地质
金川含硫化物超镁铁深成侵入体以100交角侵位于古元古界白家嘴组的变质岩中。侵入体的Nd-Sm同位素年龄为1508Ma±31Ma(汤中立等,1992)。该岩体长6500m,宽数十米到500m不等,其两端均为第四系所覆盖,地表出露长约4500m,出露面积为1.34km2,走向为N50°W,倾向SW,倾角50°~80°,呈不规则脉状展布,它被E—NE向的剪切断裂切割为四个区段,这4个区段从西到东(图2-3)编号为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ矿区。
Ⅲ号矿区的侵入体相对于I号矿区的侵入体被F2断层向SW方向错开达900多米,其上被40~50m厚的第四系沉积物覆盖。该侵入体长500多米,东部较宽,向西尖灭。东端部分延深至600m以下尖灭,西端延深约200m呈楔型尖灭。该侵入体倾向南,倾角60°~70°。
Ⅰ号矿区侵入体出露长约1500m,西宽东窄。西端宽达320m,东端宽约20m。向下延深大于700m。倾角较陡(70°~80°),倾向SW。
Ⅱ号矿区侵入体的长度大于3000m,东部被第四系覆盖,向西逐渐变宽,在F17附近宽度最大,达530m,再朝西,又变窄。该侵入体走向约N50°W,倾角50°~60°,倾向SW,东部倾角变缓。
Ⅳ号矿区侵入体位于全矿区最东端,长1300m,除西端位于混合岩之下外,其余均被第四系覆盖,覆盖厚度50~140m。侵入体的走向发生强烈偏转,为N80°W,倾角50°~60°,倾向SW。侵入体形态呈不规则透镜状,东部向下分叉并尖灭。最宽>230m,向下延伸达400~600m。综上所述,金川侵入体形态受包围它的断层的性质控制。在剪切断层控制作用明显地段,侵入体向下延伸较深,且呈平板状(图2-3b);在张性断裂发育地段,侵入体向下延伸不深,横剖面上呈漏斗状(图2-3c)。在剪切作用发育地段,岩浆分异不明显;而在张性断裂发育地段,岩浆分异作用则十分明显,各岩相均较发育。
图2-3金川侵入体平面(a)及剖面(b、c)地质图Fig.2-3Geological plan(a)and section(b,c)of Jinchuan intrusive bodv
1—第四系;2—元古宇;3—二辉橄榄岩;4—斜长二辉橄榄岩;5—橄榄二辉岩;6—二辉岩;7—浸染状矿石;8—网状富矿;9—氧化矿石;10—交代状矿石;11—块状硫化矿石;12—悬挂式浸染状矿石;13—岩浆岩岩相接触界线;14—不同阶段岩相接触界线;15—断层
2.侵入体侵入阶段和岩石类型
金川含Cu-Ni硫化物岩体是一个复式侵入体,可分为三个侵入期次。
第一期为细-中粒二辉橄榄岩和橄榄二辉岩,主要产于Ⅰ、Ⅲ矿区侵入体的中、上部(西南侧),朝东南逐渐变窄,中止于F16。第二期为中-粗粒超镁铁岩分布于Ⅰ、Ⅲ矿区侵入体之中、下部,向东南逐渐变宽,成为Ⅱ、Ⅳ矿区侵入体的主岩相。第三期为中粒纯橄岩,主要产于Ⅰ、Ⅱ矿区侵入体之下部。
各期次岩体较基性的部分产于岩相中心,向外基性程度逐渐降低(图2-3)。同一期次内各岩类之间的接触界线是逐渐过渡的,而不同期次之间的接触界线则是突变的。较早期次的侵入体已经蚀变或强烈破碎,有些接触带往往被晚期岩脉所充填。
金川各类岩石的主要造岩矿物为:橄榄石、单斜辉石、斜方辉石及斜长石。橄榄石一般为半自形-自形短柱状,但当其被其他矿物颗粒包裹时,则呈浑圆状,一般Fo77%~90%,极少部分Fo91%~94%。斜方辉石主要呈他形晶产出,半自形晶少见,En80%~87.3%,成分相当于古铜辉石。在二辉岩中斜方辉石为紫苏辉石,En76.5%,斜方辉石含量少于单斜辉石。
所有岩石均已蚀变,橄榄石一般蚀变为蛇纹石和纤蛇纹石,蚀变矿物一般沿裂隙分布,在强蚀变地段则被叶蛇纹石所代替。古铜辉石常蚀变为绢石。单斜辉石一般蚀变为纤闪石和透闪石,呈单斜辉石假象出现,但其被蚀变为绿泥石时,其原来单斜辉石的结构则变得模糊不清。斜长石一般被葡萄石取代。纯橄岩蚀变较强的地方出现菱镁矿、方解石和绿泥石。
3.侵入岩的化学成分
金川侵入岩的平均化学成分相当于二辉橄榄岩的成分(表2-1),其中的Mg、Fe、Ni、Cr含量及w(Mg)/w(Fe)值(3.02~2.2)随岩石基性程度的降低而有规律的减少。Fe2+和Fe3+的含量成反比,Fe3+与蚀变强度有关。Si、Ca、Al、Na、K含量与Mg、Fe含量呈反比关系。Na2O含量一般<0.5%,但在一些含斜长石的岩石二辉岩或橄榄二辉岩中却>1%,w(K2O)<w(Na2O。K2O含量在约2%的样品里>0.3%。在极个别样品中,其含量>1%。含Ni硫化物超镁铁岩中的Cr含量低于那些无矿的同类岩石,这反映Cr3+对单斜辉石有亲合倾向。Cr含量较低的原因可能是与其在岩石晚期蚀变阶段铬尖晶石中的Cr被Fe置换迁出形成磁铁矿有关。
表2-1金川侵入体岩石成分(wB/%)Table 2-1Lithologic composition of Jinchuan intrusive body(wB/%)
注:LOI——烧失量;m/f=Mg2+原子数/[(Fe3+Fe2++Mn2+)原子数]
三、矿床地质特征
(一)矿体和矿石类型
金川矿床已知有24、1、2号三个主矿体(图2-4),其Cu-Ni金属储量占整个矿床的90%以上,其余矿体储量不足10%。
金川矿床的矿石可划分为三种类型,与之对应的矿化作用为:岩浆、气成热液和热液作用。岩浆型矿石根据其离熔作用(不混熔硫化物分离)发生的地点及侵位的次序可划分为三种类型:就地熔离型矿石、深部熔离贯入型矿石及晚期贯入型矿石。气成-热液矿化主要形成接触交代矿石。纯热液型矿石主要叠加于深部熔离-贯入矿体之上,个别叠加于就地熔离矿体之上。
1.就地岩浆熔离矿石(主要为浸染状硫化物矿石)
这类矿石在金川矿床中具第二位,为有经济价值的矿石类型,呈透镜状遍布侵入体各个部分所有相带中,其长可达几百米,厚为1m至数十米,沿矿体的走向、倾向有分支复合现象,沿矿体倾向分支现象更为明显。较大矿体一般产于较富橄榄石的二辉橄榄岩中,位于侵入体中、下部。
矿石主要为浸染硫化物型。矿体中部硫化物最富,从矿体到围岩硫化物逐渐减少。主要硫化矿物是磁黄铁矿、镍黄铁矿及黄铜矿,其比率是:5.9:5.6∶1。其他硫化矿物为方黄铜矿、马基诺矿、墨铜矿。上述硫化矿物呈不规则布丁状,一般粒径约1~3mm,均匀地充填于硅酸盐矿物如橄榄石和辉石的空隙里。在矿体较下部边缘中可见由晚期阶段热液作用所形成的斑杂状矿石,这些矿石矿物以其集合体块度变化大(0.1~10cm)为特征。矿体上部镍黄铁矿和磁黄铁矿大多已被蚀变为紫硫镍矿和白铁矿、黄铁矿,但保留有残余结构。
图2-4金川矿床主矿体纵、横断面示意图Fig.2-4Sketch of longitudinal and cross section of main ore body in Jinchuan deposit
1—混合岩;2—大理岩;3—斜长角闪岩;4—二辉橄榄岩;5—斜长二辉橄榄岩;6—橄榄二辉岩;7—星点状矿石:8—海绵陨铁状矿石;9—块状矿石;10—岩相界线;11—主矿体编号
2.深部岩浆熔离-贯入矿石(主要形成网状硫化物矿石)
这种矿石最重要,由其组成的矿体规模大,厚几十米至几百米,长几百米至几千米,主要产于侵入体之深部或者说是底部(图2-4)。有几个矿体位于岩体上盘,而有一两个矿体贯入到侵入体下盘。矿体形态通常呈平板状、透镜状,但也有些呈似脉状,矿体会突然变薄或变厚,分支现象更为常见。
矿体倾角时而陡于侵入体,时而又缓于侵入体,穿插于先形成侵入体的各岩相中。矿体分布不受早期分异相分布的控制。
矿体规模和位置与侵入体的分异程度和规模无关。含硫化物的岩石是纯橄岩。由岩体中部向边部,其辉石含量有所增加。硫化物集合体大小约1~6mm,充填于硅酸盐矿物的间隙里,形成网状矿石,其含量可占纯橄岩的12%~15%。局部动力和热液作用使得硫化物呈似片麻状、绒毛状、星云状构造。此类矿石的结构和矿物组合基本与就地岩浆熔离矿体相同,有发育良好的乳浊状、似火焰状、格子状、文象状和薄层状结构,它们均是离熔作用的产物。由交代作用形成的网状结构、环带结构较为常见。主要金属矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿,其比例是4.8∶2.6∶1。在一些矿带里,Pt、Pd、Au、Ag较为富集,含量大于1×10-6。这样的矿带厚可达几十米,长几百米,向下延伸达100m。
富矿带的主要特征是:构造裂隙比较发育,矿石结构、构造及矿物组合变化较大;矿石结构既可见到网状结构,也可见到交代网状结构(矿化物呈叶片状)以及似片麻状、星云状或似云状构造;硫化物一般表现出交代熔蚀结构、残留结构;硅酸盐矿物一般被强烈蚀变为蛇纹石、碳酸盐和滑石,形成纤蛇纹石-滑石-菱镁矿集合体。
铜矿物特别是方黄铜矿,在富矿带中明显增加,甚至可达硫化物总量一半以上,这些富矿带正如图2-4所表明的那样,富集了包括Cu在内的Pt、Pd、Au、Ag、Se等元素,上述这些元素主要以砷化物、自然元素、金属混合物、碲化物、铋化物、锑化物形式存在于主矿物里。Co主要以固溶体形式存在于镍矿物中,w(Ni)/w(Co)值为41,Ni-辉砷钴矿与Fe-Ni-辉砷钴矿一般很少见到。Se往往在硫化物中替代S。
3.晚期贯入矿石(主要形成块状硫化物矿石)
这类矿石位于侵入岩最深部位的深部熔离-贯入矿体底部或其与围岩接触带。矿体通常以不规则状透镜体或脉体群形式出现,长约几米至几百米,厚数十厘米至20m,狭缩—膨胀变化突然。块状硫化物是这类矿石的主要类型,矿体边部或末端有时出现次块状、角砾状矿石。角砾成分包括原生网状结构矿石、辉绿岩及其他围岩。块状硫化矿石的脉石矿物含量不超过2%,主要以绿泥石集合体为代表。矿石的金属矿物是磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、紫硫镍矿及少量磁铁矿、赤铁矿、硫铁铜钾矿。磁黄铁矿(黄铁矿)、镍硫化物和黄铜矿三者间含量之比为4.3∶1∶1。这种类型矿石中镍硫化物含量比其他类型矿石低。它们是在岩浆晚期温度较低的环境中形成的。
4.接触交代矿石
这类矿石部分产于侵入体上盘或围岩的捕虏体里,但主要产于侵入体之下盘。规模较大的矿体长约几百米、厚几米至几十米,呈层状、透镜状或者似囊状紧靠含硫化物侵入体,或与围岩整合产出。矿体主要由稀疏浸染状—稠密浸染状、网状矿石组成。侵入体附近Ni含量最高,远离侵入体,Ni含量降低。Cu与Ni情况相反。矿石中的主要硫化矿物为磁黄铁矿(+黄铁矿)、镍黄铁矿(+紫硫镍矿)及黄铜矿(+方黄铜矿、墨铜矿),它们之间的含量比为1.2:0.7∶1。磁铁矿和赤铁矿<1%,马基诺矿很少出现。硫化矿物呈半自形或他形,罕见条纹交代结构、交代假象结构以及出溶结构。围岩经过交代作用,也可形成矿体。这些围岩包括大理岩、片麻岩及斜长角闪岩。大理岩常蚀变为含钙铝榴石的透辉岩、透闪岩及绿泥片岩。蚀变作用主要围绕矿体的外侧分布。
(二)矿石成分
1.矿石矿物成分
主要金属矿物有磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、方黄铜矿、马基诺矿、墨铜矿、紫硫镍铁矿等,以及自然金、银、自然铂及多种上述元素合金,各类碲化物、铋、锑、砷化物类矿物,铬尖晶石类矿物。脉石矿物主要有贵橄榄石、古铜辉石、顽火辉石、透辉石、蛇纹石、拉长石等。
2.矿石化学成分
金川矿床中,矿体占整个侵入体总体积的43%。整个侵入体平均含Ni 0.42%、Cu 0.23%、S 1.74%。
金川矿床各类矿石中w(Ni)/w(Cu)值为0.61~2.97,平均1.29。块状矿石中w(Ni)/w(Cu)值最高。热液矿石比值最低为0.61。
金川矿区中铂族元素平均含量较高。各矿区铂含量平均(0.05~0.64)×10-6,且铂、钯含量高于锇铱钌铑,其比值为2.0~7.45,在斑杂状矿石中极个别样品铂高达81.67×10-6(李文渊,1996)。
(三)矿石结构构造
金川铜镍矿矿石结构、构造多样。岩浆就地熔离矿体,矿石结构以半自形至他形粒状结构为主,次为交代结构、交代残余结构;矿石以稀疏浸染状构造为主。岩浆深部熔离-贯入矿体矿石为半自形、他形粒状结构、乳浊状结构、格状结构、交代结构、叶片状结构。矿石以海绵晶秩构造为主,局部有星云状和云雾状构造。晚期贯入矿体矿石结构以半自形粒状结构为主。矿石常见构造为块状构造。其他类型矿石前已叙及不赘。
(四)围岩蚀变特征
岩浆期形成的矿体主要受自变质及后期热液作用影响而常发生见蛇纹石化、碳酸盐化、滑石化。接触交代型及热液叠加型矿体中局部出现夕卡岩化、绿泥石化。围岩为大理岩时,常见钙铝榴石、透辉石、透闪石岩。
(五)物化探异常特征
金川岩体所处的构造岩浆带上,有一个明显的重力梯度密集带,重力梯度值达25mg/km,该岩浆岩带磁场强度(△T)一般为200~400nT,最大值700nT。在铜镍矿体上激电异常明显,ηs值一般大于5%,最高可达12%。
含矿岩体地表具明显土壤化探异常,内、中、外分带明显,以Cu、Ni、Cr三元素为主,并伴有Co、Sr等元素异常。
四、成矿条件
(一)同位素特征
矿床中不同期次各类矿石中硫同位素δ34S为1.06‰~2.53‰,与陨石硫接近。硫可能来自上地幔。
岩体的87Sr/86Sr较高为0.702547~0.711761,有的投点落在大陆壳演化线上,说明岩浆可能有地壳锶污染。143Nd/144Nd为(0.511800±10)~(0.512064±12),接近或大于球粒陨石,说明岩浆源发生过局部熔融。
金川岩体Sm-Nd等时线法测年为1508Ma±31Ma。
(二)成矿物理化学条件
据造岩矿物理论估算、造岩矿物熔融试验、熔融包体等方法测定:橄榄石液相线温度为1400℃,固相线温度为1200℃;辉石、斜长石在1100℃开始晶出。岩浆就位深度为10~15km,岩浆房深度在30km以下。硫化物初始熔离温度为1400~1500℃,硫化物呈单硫化物固溶体晶出温度为1000℃,到600℃以下发生固溶体分解,热液叠加作用发生在414~488℃左右。
五、矿床成因模式
(一)成矿阶段
含硫化物岩浆上升和贯入可分为4个连续阶段,即:硅酸盐岩浆阶段;含硫化物岩浆阶段;富硫化物岩浆阶段和硫化物熔融阶段。各阶段有如下特征:
第一阶段的硅酸盐岩浆仅形成少量由稀疏浸染状硫化物组成的矿体,呈小的悬挂凸镜体,位于侵入体西段的中、上部(图2-3b)。
第二阶段,含硫化物岩浆形成由稀疏浸染状硫化物组成的厚层状和凸镜状矿体,位于侵入体之中下部(图2-3c),其Ni、Cu储量占矿段储量的10%。
第三阶段的富硫化物岩浆贯入后,形成网状结构矿体,它呈大的凸镜体位于侵入体下侧(图2-3b、图2-3c),其Ni、Cu储量占矿段储量的85%。
第四阶段,硫化物熔体主要贯入到具网状结构矿体的底部裂隙里或其最底部(图2-3c),仅个别情况下,硫化物熔融体可贯入到其顶部、上盘或下盘。此类矿体呈脉状、透镜状、囊状,由块状硫化物组成,其Ni-Cu储量占矿段总储量的1%。
另外,在靠近侵入体底部和上部接触带的围岩里,以及侵入体的围岩捕虏体里,可见到接触交代矿体,它占矿段Ni-Cu储量的1%~2%。还可见到热液叠加型矿体,产于原生网状结构矿体,尤其是稀疏浸染型矿体里,此类矿体一般以富Cu、Pt、Pa、Au、Ag和Se为特征。
各类矿体的w(Cu)/w(Cu+Ni)、w(Pt)/w(Pt+Pd)值如表2-2。
表2-2金川矿石类型有关元素含量比值Table 2-2Content ratio schele of some elements of ore in Jinchuan deposit
(二)综合模式
以目前所获的金川矿床地质和成分特征为基础,提出下列成因模式:
含铁超基性岩浆起源于地幔,上侵于地壳大于10km处(图2-5a)的岩浆房里,原始岩浆的体积比现在的侵入体的体积至少大3倍。
图2-5金川镍铜矿床成因模式Fig.2-5Metallogenic model of Jinchuan Ni-Cu deposit
1—硅酸盐岩浆;2—含硫化物岩浆;3—富硫化物岩浆;4—硫化物熔融体;5—接触交代矿化;6—热液叠加矿化
地幔岩浆在上升到地壳中的岩浆房里后,在1700~1400℃范围内,不混溶流化物熔融体发生分离作用,橄榄石发生结晶分异作用(图2-5b)。熔离后的硫化物熔体聚集,在重力作用下,下沉于岩浆房底部,而大量的橄榄石也结晶。并沉淀于硫化物熔融体之上,继之而来的岩浆中继续分离出来的硫化物熔融体又沉淀于橄榄石晶体之间,从而形成网状结构矿石层。一些硫化物微滴分离更晚,从而停滞悬浮于岩浆体之上部。这样,一个无矿岩浆—含硫化物岩浆—富硫化物岩浆—硫化物熔融体(下降系列)的分层模式便在岩浆房中形成。
当岩浆房的温度在1400~1200℃期间,仅橄榄石继续结晶,硫化物保持其熔融状态,在脉动式构造应力驱动下,无矿岩浆—含硫化物岩浆—富硫化物岩浆—硫化物熔融体依次上升(图2-5c),侵位于地壳10~15km处,形成现存的矿体和岩石。下地壳岩浆房上部的岩浆上侵到一处或多处位置。接着,上述的无矿岩浆—含硫化物岩浆—富硫化物岩浆及硫化物熔融体呈脉支式依次上侵到前面未固化的侵入体的位置。每次脉动式上侵都是沿早先形成的岩体下侧进行的,因为是该位置代表了一软弱带,利于岩浆上侵。
无矿岩浆和含硫化物岩浆在低于1200℃条件下继续就地结晶(Kudo和Weil,1970;Hakli和Wright,1967;中国科学院地球化学研究所,1981),依次形成古铜辉石、顽火辉石、拉长石,深部带上来的稀疏的硫化物微滴以及被封存于橄榄石间的或晚期结晶矿物间的就地熔离形成的硫化物微滴,在悬挂式板状矿体里形成稀疏浸染状矿石。
上述4种熔体侵位后,其中的挥发分随着温度降低以及结晶作用的断续进行而增加,最终挥发分聚集,导致自变质作用发生。原生的橄榄石和辉石被蚀变,形成蚀变矿物集合体,包括蛇纹石、角闪石及绿泥石。硫化物通过渗滤-扩散作用以及交代作用,侵入到围岩以及接触带附近围岩捕虏体中(图2-5d)。受影响的围岩(主要是碳酸盐岩)被混染交代形成夕卡岩包括透闪石、绿泥石、少量钙铝榴石、硅镁石和其他接触交代矿物。上述接触交代作用进行温度可能为600~480℃。因为矿石成分来自于侵入岩中的硫化物,故未发现岩浆矿石与接触交代矿石中硫化矿物集合体间的差别,只是后者铜矿物的比例较高。随着挥发分的进一步聚集,挥发流体中成矿成分的比例有所增加。在构造应力的驱动下,这种高挥发分的流体贯入到网状矿体及浸染状矿体里的局部构造软弱带中(图2-5c),形成具有热液叠加特征的矿体。此种热液成矿作用可使原生的网状矿石变为毡状、星云状矿石,也可使稀疏浸染状矿石变为斑杂状矿石。它也使得硅酸盐矿物发生强烈的蛇纹石化。铜矿物特别是方黄铜矿的比例相对于总的硫化矿物增加了约一半,而且这类矿体里的Pt、Pd、Au、Ag及Se的相对丰度也显著增加。其中Pt、Pd是以砷化物、碲铋化物、碲化物的形式产出,而Au、Ag是以显微和微细粒(0.076mm)自然金和银金固溶体形式存在。硒主要是以硫化物中硫的替代物形式出现。总之,该矿化阶段是以热液叠加为特征的,这主要表现为岩浆硫化物矿石中的Cu、Pt、Pd、Au、Ag和Se明显富集,该阶段的矿石里磁黄铁矿和黄铜矿的平衡温度为189~339℃。
含矿侵入体就位时代为1500Ma。成矿后,该区经历了漫长而复杂的地质演化过程,表现为明显的地壳隆起和剥蚀。到第四纪,大多数已知含硫化物侵入体已暴露于地表,侵入体西部矿体较浅,暴露部位遭受氧化作用,在镍铜硫化物矿床上形成氧化带,而东部的侵入体中的矿体从未暴露过,它们的最大埋深达300m。
Ⅹ 铜、镍矿的电化学溶解能力及提取模拟实验研究
铜、镍矿石能否产生电化学溶解?其电化学溶解能力有多大?能否形成强的电化学异常?我们已查阅许多资料,前人在铜、镍矿电化学溶解方面没有作过详细的研究,在锑矿、金矿方面有类似的文章报道。为解决这一成晕机制问题,在吉林红旗岭矿区采集6块铜、镍矿标本,在实验室做了铜、镍矿电化学溶解及成晕机制的模拟试验。将一块(长12cm、宽8cm、厚6cm)铜、镍矿标本,放在1个4000mL的烧杯中,分别加入2000mL去离子水,采用炭棒作阴、阳极,通入220V、400mA电流(图4-18),当电流接通后,浸在水中的标本即为一个电解池,电流通过阳极从溶液进入标本A端,而从B端流出进入溶液,A端相当于电解池阴极,B端为阳极。铜、镍矿标本在人工电场的作用下,很快产生了电化学溶解,电解出的Cu2+、Ni2+、Co2+离子不断进入到溶液中,随电解时间的加长,溶液中的Cu2+、Ni2+、Co2+离子含量逐渐增高,表4-5说明铜、镍矿不但能产生电化学溶解,而且电化学溶解能力很强。
图4 17 江苏安基山铜矿7线地电提取异常剖面图
(据费锡铨,1992)
图4-18 铜镍电解池电化学溶解
表4-5 铜、镍矿标本的电化学溶解测试数据表
在模拟试验中,可清楚地观测到铜、镍矿体产生电化学溶解的宏观现象,当电解到18h,在阴极附近标本的A端,可明显地看到生成的浅蓝色絮状沉淀物——Cu2+、Ni2+、Co2+,在阳极附近标本的B端,可明显地看到生成的浅黄色状沉淀物——S2-。随着电解时间的增长,在阴极附近标本A端的浅蓝色絮状沉淀物——Cu2+、Ni2+、Co2+和阳极附近标本的B端的浅黄色状沉淀物——S2-,也越增越多。这一宏观现象进一步阐明了铜、镍矿标本在电解池内确实产生了强烈的电化学溶解作用。
在实验室所做的铜、镍矿电化学溶解的试验结果,充分说明在自然电场或人工电场的作用下,能使铜、镍矿产生电化学溶解,所电离的Cu2+、Ni2+、Co2+金属及其他一些阳离子在外电场的作用下,源源不断进入到所设置的“元素接收器”中的积累起来,通过测试“元素接收器”中的积累量,可以达到指示寻找隐伏铜、镍矿的目的。