利用遥感调查和监测湘西花垣铅锌矿山尾矿资源研究

李 琨

(湖南省自然资源事务中心，湖南 长沙 410002)

1 概 况

1.1 研究背景

尾矿资源包括矿山废石和尾砂。在矿产开采的不同历史时期，受选矿技术和设备条件的限制，或选矿工艺的原因，造成选矿回收率低，使部分通过技术改造、设备更新后还可以回收的有用组分成了尾矿。加强矿山尾矿资源的综合治理和利用，可避免经济损失、人员伤亡和严重的社会影响，得到了各级政府部门的高度重视与民众的热点关注[1-2]。

湖南省是全国十大矿业省份之一，被誉为“有色金属之乡”。据不完全统计，湖南省共有尾矿堆3 368处，总堆存量约8.1亿吨，占地面积3 571.03公顷，目前仍以每年1 000万吨的速度增加。

湖南省矿山尾矿资源的综合利用整体水平较低，急需加强尾矿资源的勘查和综合利用研究，这在全国同类尾矿资源的整体利用中也将具有广阔的应用前景。

1.2 目的意义

探索出一种高效提取尾矿中有用组分的途径，实现尾矿资源综合利用的重大突破，不但可以减少直至消除尾矿坝建设和维修费用及环境治理费用，获得间接的经济效益，而且从开发利用本身可以获得显著的经济效益，同时减少尾砂库、废石堆的存在对矿山环境的污染和潜在的地质灾害威胁，获得间接的生态效益[3-4]。

金属矿山的尾矿中，有用组分多，赋存量大，用途广，潜在经济价值大[5]。如湘南柿竹园钨锡铋钼多金属矿有大型尾矿库2座，总堆存量500万吨以上，尾矿中有用组分有钨、锡、铋、钼等主矿种和镓、铟等矿产，含量及综合利用价值有待调查；新田岭多金属矿有大型尾矿库1座，库容300万吨以上，迄今镓没有综合利用，矿床中镓储量为2 396吨，潜在价值约140亿元。

尾矿的大量堆存不仅占用大量土地，浪费了资源，而且对环境造成巨大破坏，甚至造成严重的地质灾害[6]。如1985年郴州柿竹园矿发生大规模矿山尾砂废石流，长11 km，固体物质总输移量达5 500万立方米，致死49人，直接经济损失1 748万元；1997年花垣李梅锌矿尾矿坝坍塌，造成50亩良田被摧毁。

2 技术路线

2.1 尾矿资源信息提取

利用高分辨率的遥感影像，采用室内人机交互式解译的方法，提取尾矿库位置、面积、数量等相关信息。同时，通过矿权和附近开采点情况，初步判断该尾矿库的矿种、占地类型、分布情况等。通过收集资料和解译内容，利用ArcGIS软件编制矿区尾矿资源综合利用分布图[7]。

2.2 野外实地验证

完成室内初步解译后，野外实地逐宗验证室内解译内容的准确性，进一步确定尾矿库涉及矿种、开发利用现状，以及通过查阅相关资料调查了解该尾矿库的尾矿赋存量、有用组分和综合利用情况。

2.3 综合分析与评价

选择尾矿资源较丰富的花垣铅锌矿区为试点工作区，重点调查尾砂库和废石堆的数量、分布情况、涉及矿种和面积，通过DEM数据分析预计尾砂库的库容；同时，通过野外验证、钻探取样、实验室样品化验分析，进一步明确尾矿资源的有用组分含量，通过询问调查了解该尾矿库的尾矿赋存和综合利用情况；最终，对示范区内尾矿资源的分布利用情况进行综合分析与评价[8-9]。

3 示范区遥感调查与监测情况

3.1 示范区概况

花垣铅锌矿区境内铅锌矿资源丰富，开采历史悠久，区内以铅锌储量达150万吨的李梅矿而闻名国内，矿田自北至南分为李梅、芭茅寨、土地坪、鱼塘寨、老虎冲5个矿区9个矿段，目前矿田开发强度较大，有大小矿山13个。

花垣铅锌矿产于寒武纪下统清虚洞组(∈1q)下段上部的第三、四亚段，其中第三亚段又称藻灰岩亚段，为本区主要容矿层位。

选定湘西花垣铅锌矿区为本次试点示范区，示范区拐点坐标是：E109°12′44″，N28°34′34″；E109°27′59″，N28°34′56″；E109°28′30″，N28°17′34″；E109°13′16″，N28°17′12″，遥感调查与监测示范区面积为799 km2。

3.2 尾矿资源遥感调查与监测

利用花垣铅锌矿区尾矿资源综合利用分布图，历时1个星期，对花垣铅锌矿区内的尾矿资源进行了实地核查。

经核查后结果显示，示范区内有尾砂库59座、矿山废石堆190处(表1)，涉及矿种主要为铅锌矿、锰矿等，占地总面积达到1 123.35公顷，主要分布在龙潭镇、团结镇、猫儿乡、民乐镇等，尾矿资源中有用组分为铅、锌、锰、铜、硫、石英、萤石等矿产，总堆存量上千万吨，尾矿资源潜在经济价值大。

表1 花垣铅锌矿区尾矿资源总体情况统计表

3.2.1 尾砂库

示范区内，尾砂库主要是地下开采的铅锌矿经浮选法选矿后形成的尾砂，共有尾砂库59座，主要分布在龙潭镇、猫儿乡、团结镇，尾砂库占地总面积459.7公顷，预计库容量达68 318 748.89 m3，有用的主要组分为铅、锌、铜、硫、石英、萤石等，潜在利用价值大。

3.2.2 矿山废石堆

示范区内，矿山废石堆主要是由地下开采铅锌矿、锰矿等矿产资源而堆积的废弃矿石，共有废石堆190处(表2)，主要分布在龙潭镇、猫儿乡、团结镇、民乐镇、排吾镇、两河乡等，废石堆占地总面积663.65公顷，总堆存量上千万吨，有用的主要矿产组分为铅、锌、锰、石英等，潜在价值非常大。

图1 野外实地核查照片(尾砂库)

表2 花垣铅锌矿区矿山废石堆调查情况统计表

3.3 尾矿资源有用组分分析

通过对花垣铅锌矿区尾矿资源样品的矿物组成进行成分化验分析，该区内尾矿资源主要由石英、方解石、粘土矿物、萤石以及少量闪锌矿、方铅矿组成，所占重量百分比如表3所示。

表3 花垣县李梅铅锌矿尾矿资源的矿物构成

3.4 尾矿资源综合利用现状

花垣铅锌矿区内的尾矿资源包括矿山废石堆和尾砂库，矿山固体废弃物堆存量大面广，所蕴藏的有用组分比较丰富，特别是尾砂库中的有用组分更是储量丰富、价值可观。

目前，花垣铅锌矿区内的尾矿资源还只是处于被废弃堆放的状态，无人对其进行综合开发利用，因此我们必须加强尾矿资源的勘查和综合利用研究，这在全国同类尾矿资源的整体利用中也将具有广阔的应用前景。

4 结语

湘西花垣铅锌矿区内经调查发现，尾矿资源有矿山废石堆和尾砂库两种，涉及开采的主要矿种为铅锌矿、锰矿，堆存量大面广。通过对尾矿样品化验分析，示范区内尾矿资源中有用矿物包括石英、萤石、闪锌矿、方铅矿等，具有可观的利用价值，潜在的经济、生态效益巨大。

通过2011年的试点工作，探索出一套相对成熟的尾矿资源利用遥感调查与监测的技术路线。在今后可陆续增加尾矿资源调查监测工作区，最终覆盖全省绝大部分尾矿资源丰富的矿山区域，实现尾矿资源重新再利用新的突破，创造出更大的经济效益和生态效益。