鄂东南部分金属矿山尾矿三稀金属元素含量基本特征

贺华明

(湖北省地质调查院，湖北 武汉 430034)

鄂东南部分金属矿山尾矿三稀金属元素含量基本特征

贺华明

(湖北省地质调查院，湖北 武汉 430034)

鄂东南金属矿山开采历史悠久,已逐步形成规模较大、保存较好的尾矿库。金属矿山多共伴生三稀金属,且资源综合利用程度不高。通过少量样品分析测试,初步认为鄂东南尾矿中稀有、稀土元素总体含量较低,也没有在精矿中聚集;稀散元素含量较丰富,Ga在尾矿库中含量普遍较高,具综合利用价值,阮家湾尾矿库是潜在最具稀散金属综合利用价值的尾矿库；大部分稀散元素在精矿中聚集,应在冶炼过程中加强对稀散金属的回收。

尾矿；三稀金属；鄂东南

图1 鄂东南部分尾矿库分布图Fig.1 Distribution map of some tailings reservoirs in Southeastern Hubei1.程潮铁矿；2.铁山铁矿；3.鸡冠咀铜金矿；4.铜绿山铜铁矿；5.铜山口铜钼矿；6.白云山铜矿；7.阮家湾铜钼矿；8.李家湾铜矿；9.丰山洞铜矿；10.鸡笼山铜矿。

三稀金属是稀有金属、稀土金属、稀散金属统称。三稀金属用途广泛,它是信息技术、高端装备制造、新材料、新能源等新兴产业所需的功能性、结构性材料。

三稀金属既可形成独立矿床,也常作为共伴生组分存在,而作为共伴生组分出现的三稀资源综合利用程度不高。

鄂东南是湖北省重要金属矿山产地,金属矿山多含铟、铼、硒、碲等稀散金属。金属矿山经多年开采,形成了一批规模较大的尾矿库。为充分利用矿产资源,提高资源的利用率,笔者对程潮铁矿等10座矿山尾矿库进行了初步调查,通过样品分析测试,了解尾矿中三稀金属含量特征。

因尾矿样品仅在尾矿库浅部采集,缺少尾矿库深部样品,且原矿、精矿样品也少,不具广泛性,本文仅供参考。

1 金属矿山尾矿库现状

鄂东南是中国重要的铁铜生产基地,金属矿山开采历史悠久。开采的金属矿山可分为铁矿山、铜矿山、钨铜钼矿山、金矿山和铅锌矿山五类。目前遗存和正在使用的尾矿库多达500余处(含微小尾矿库),其中规模以上尾矿库70座,估算累计库容总量过亿m3。

笔者初步调查了程潮铁矿等10座金属矿山，其分布在鄂州市、黄石市、大冶市、阳新县四县市境内(图1)。概略估算尾矿库库容达大型规模的有3座矿山:程潮铁矿、铁山铁矿、铜山口铜钼矿；中型规模的有4座矿山:鸡冠咀铜金矿、铜绿山铜铁矿、丰山洞铜矿、鸡笼山铜矿；小型规模的有3座矿山:白云山铜矿、阮家湾铜钼矿、李家湾铜矿。

矿山尾矿都有专用尾矿库进行存放,尾矿大多保存完好。少数矿山部分尾矿回填地下采空区,如铜绿山铜铁矿、鸡冠咀铜金矿。

据刘忠明等人文献[1-4],鄂东南金属矿山与有关矿冶研究院所合作,对金属矿山尾矿库的尾矿有用组分进行再选试验的有铜绿山铜铁矿等三座尾矿库,在此基础上,铜绿山和鸡笼山矿分别于1995年和2010年建成了27万t/年的尾矿回收系统和27万t/年的尾矿选厂。2006—2008年鄂东南出现集体和私人尾矿开发热,至少在50座以上尾矿库进行开采,近年偶有私人小规模开采。因受技术水平的制约,尾矿利用均为提取主成矿元素,没有涉及三稀金属,造成了资源浪费。调查的尾矿没有进行大规模的开发利用,总体而言尾矿二次开发利用程度较低。

2 样品采集

样品在程潮铁矿等10座金属矿山尾矿库采集,取样点网度大致在库面均一分布,采用洛阳铲连续取样,取样深度2～4 m,样长2 m，样重2 kg。样品粉碎到200目缩分后,送国家岩矿测试中心采用ICP-MS进行了分析。

3 尾矿中稀土元素含量基本特征

尾矿共分析La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y等16个稀土元素,统计结果见表1。

表1 尾矿中稀土含量统计表Table 1 Statistical table of rare earth content of tailings

尾矿中稀土含量最低57.34×10-6,最高403.72×10-6,均值143.19×10-6,可见稀土含量较低。10个尾矿库相比较,程潮铁矿尾矿库稀土总量最高(403.72×10-6),丰山洞最低(75.97×10-6),相对而言,铁矿尾矿库稀土含量高于铜矿尾矿库稀土含量。LREE含量均值122.06×10-6,HREE含量均值21.13×10-6,轻重稀土含量均值比值5.77,说明以轻稀土为主。

另从极少数原矿和精矿分析样品看,除鸡冠咀矿区原矿稀土含量大于尾矿外,其余都小于尾砂。铜、铁、硫、铅锌精矿中稀土含量均为n×10-5,说明稀土元素没有在精矿中聚集。

4 尾矿中稀有元素含量基本特征

尾矿共分析Li、Be、Rb、Sr、Zr、Nb、Cs、Hf、Ta等9个元素,统计结果见表2。

尾矿中稀有元素总体含量较低。单从数值而言,Sr含量普遍较高,是各个尾矿库最为富集的稀有元素,铜绿山尾矿均值最高,达1 511.67×10-6,各个尾矿库中Sr均值为710.42×10-6。次高稀有元素为Rb、Zr,Rb的变化范围25.42×10-6～210.00×10-6,均值69.34×10-6；Zr的变化范围65.35×10-6～158.00×10-6,均值93.22×10-6。其它6个元素含量较少,Li、Be、Nb、Cs、Hf、Ta均值分别为15.00×10-6、1.64×10-6、7.63×10-6、3.65×10-6、2.40×10-6、0.49×10-6。

表2 尾矿中稀有元素含量表Table 2 Content of rare element of tailings 单位：×10-6

图2 尾矿中稀散元素含量均值对比图Fig.2 Contrast diagram of mean value of scattered elements of tailings

白云山铜矿尾矿库Rb含量最高,其均值为210.00×10-6,可综合回收利用；其它尾矿库中Rb含量也较高,具潜在综合回收价值。

少数原矿和精矿样品分析结果表明,稀有元素没有在精矿中聚集,且原矿稀有金属含量低于尾矿。

5 尾矿中稀散元素含量基本特征

尾矿共分析Se、Te、Ga、Ge、Cd、In、Tl等7个元素,统计结果见表3和图2。

表3 尾矿中稀散元素含量表Table 3 Content of scattered elements of tailings 单位：10-6

稀散元素在尾矿中具有一定含量,各个尾矿库稀散元素聚集差异较大。Ga在阮家湾尾矿中含量最高,均值31.80×10-6,最低是铜山口尾矿,均值为12.09×10-6,各个尾矿库中Ga的平均值为17.44×10-6。 Ge在阮家湾尾矿最为富集(19.40×10-6),其它尾矿库含量少于1个数量级。Se在尾矿中含量较低,均值为2.56×10-6,阮家湾尾矿中含量相对最高(8.86×10-6),但也明显低于原矿,总体而言Se在尾矿中亏损。In在各个尾矿库含量较低,平均值为0.83×10-6,鸡冠咀尾矿含量相对较高(2.70×10-6),各个尾矿库中含量差距不大。Te在阮家湾尾矿含量相对较高(3.67×10-6),其它尾矿含量少于1个数量级。Cd含量较少,各个尾矿库中含量差距不大,均值为0.83×10-6,铜山口尾矿含量相对较高(1.33×10-6)。Tl在尾矿中含量少,均值为0.45×10-6,鸡笼山尾矿含量相对较高(1.00×10-6)。

从现有资料初步认为:Ga在尾矿库中含量普遍较高,具综合利用价值。阮家湾尾矿Ga、Ge、Te、Se均值分别为31.80×10-6、19.40×10-6、3.67×10-6、8.86×10-6,是稀散元素含量较高,种类较多,潜在最具综合利用价值的尾矿库。

图3 鸡冠咀矿区原矿、精矿、尾矿稀散元素含量对比图Fig.3 Contrast diagram of content of scattered elements of raw ores,concentrates and tailings

经对鸡冠咀矿区原矿、精矿、尾矿样品稀散元素含量统计(尾矿为6个样品均值,其它为单个样品,图3),初步认为稀散元素在选矿过程中已大部分聚集在精矿中,富集较显著的有Se、Te、Tl、Cd，一般富集的有In、Ge,最不明显是Ga,因此尾矿中Ga含量较高。三个精矿样相比较,稀散元素在铁精矿中聚集不明显。由此可见,精矿在冶炼过程中要重视稀散元素的回收。

6 结语

(1) 鄂东南地区尾矿库多达500余处,其中规模以上尾矿库70座,初步调查金属矿山尾矿库10座,调查的尾矿库保护较好,尾矿二次开发利用程度较低。

(2) 尾矿中稀土含量较低,各个尾矿库均值变化范围75.97×10-6～403.72×10-6,以轻稀土为主。稀土元素没有在精矿中聚集。

(3) 尾矿中稀有金属总体含量较低。Rb在尾矿中含量较高,具潜在综合回收价值。少数原矿和精矿分析结果表明,稀有元素没有在精矿中聚集,且原矿稀有元素含量低于尾矿。

(4) 各个尾矿库稀散金属聚集差异较大。Ga在尾矿库中含量普遍较高,具综合利用价值,阮家湾尾矿库是潜在最具稀散金属综合利用价值的尾矿库。初步认为稀散元素在选矿过程中已大部分聚集在精矿中,精矿在冶炼过程中要重视稀散元素的回收。

[1] 刘忠明,等.鄂东南金属矿山尾矿堆积现状及其基本特征[J].矿冶，2009,18(1):5-9.

[2] 刘忠明,等.鄂东南金属矿山尾矿综合利用初步研究[J].资源环境与工程，2012,26(2):185-189.

[3] 刘忠明,等.鄂东南金属矿山尾矿资源调查及保护、开发利用建议[J].资源环境与工程，2009,23(4):473-476.

[4] 刘忠明,等.鄂东南金属矿山尾矿物质成份初步研究[J].矿冶，2010,19(1):7-12.

(责任编辑：于继红)

Basic Characteristics of Content of Three Rare Metal Elements of Some Metal Mine Tailings in Southeastern Hubei

HE Huaming
(HubeiGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034)

Metal mine in southeast Hubei with a long history,has been gradually formed a larger scale,better preservation of tailings. Metal mine is associated with three rare metals,and comprehensive utilization of resources is not high degree. By a small amount of sample analysis test,the author preliminary thinks content of rare elements and rare earth elements is generally low,also not assembled in concentrate. Content of scattered elements is rich.Tailings reservoir in Ruanjiawan is greatest potential tailings reservoir about comprehensive utilization of scattered metal. It should strengthen the rare metal recovery in smelting process because of most of the scattered elements gathered in the concentrate.

tailings;three rare metals;Southeastern Hubei

2014-08-11；改回日期：2014-10-22

贺华明(1962-)，男，高级工程师，地质调查专业，从事地质工作。E-mail:673806192@qq.com

TD926.4; TD865

A

1671-1211(2015)01-0020-04

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20141224.0950.002.html 数字出版日期:2014-12-24 09:50