香春沟(石英脉型)钼矿矿体地质特征及矿石选(冶)加工技术性能

张志辉，王小利

(1.河南省有色金属地质矿产局第五地质大队，河南 郑州 450016;2.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南 郑州 450016；3.河南省资源环境调查一院，河南 郑州 450000)

钼是一种难熔稀有金属，熔点为2 620 ℃，由于原子间结合力极强，所以在常温和高温下强度都很高。它的膨胀系数小，导电率大，导热性能好。在常温下不与盐酸、氢氟酸及碱溶液反应，仅溶于硝酸、王水或浓硫酸之中，对大多数液态金属、非金属熔渣和熔融玻璃亦相当稳定。因此，钼及其合金在冶金、农业、电气、化工、环保和宇航等重要部门有着广泛的应用和良好的前景，成为国民经济中一种重要的原料和不可替代的战略物质。香春沟钼矿埋藏浅、易开采，有害组分含量低，市场需求量大，具有一定的开发前景，矿山的开发建设将对当地的经济发展起到主要作用。

1 区域地质

矿区位于华北地台南缘与秦岭褶皱带2大构造的交叠部位，马超营断裂构造带东部，属秦岭多金属成矿带东秦岭钼成矿带的一部分。区域出露地层主要为中元古界长城系熊耳群岩系。断裂构造发育，岩浆岩发育，分属晋宁期、海西中期和燕山期。其中，燕山期的酸性岩浆岩在区内均有产出，规模较大，为区内重要的岩浆活动，与钼、金矿的形成关系密切。

区域上已知的有用矿产为金、钼、铅、铜、银、钛、铁、铌钽、萤石等。其中金、钼、铅矿床多规模大，提交有较多储量。铅矿床(点)主要分布于德亭川黄水庵至左峪川龙王庙一带。钼矿主要分布于东沟、蟹沟、雷门沟等地，雷门沟已查明为一大型钼矿床，为斑岩型钼矿。近年来，在香春沟、纸房等地发现较多石英脉型钼矿。区域上金矿床分布十分广泛，围绕花山岩体矿床、矿点密布。已知的大型金矿床有北岭金矿、前河金矿、庙岭金矿、祁雨沟金矿、上宫金矿及中小型金矿店房金矿、窑沟金矿等。在牛头沟地区有宽坪沟金矿，松里沟金矿、陈吴子沟金矿、萑香洼金矿、柿树底金矿、赵家庄金矿、龙潭沟金矿等，主要矿床类型为破碎带蚀变岩型、爆发角砾岩型，在该区寻找金矿床有十分有利的成矿地质条件[1-2]。

2 矿体地质

2.1 矿体特征

区内共发现5个矿体，其中Ⅰ1、Ⅰ2矿体位于矿区中部的香春沟—恶水沟沟口带，赋存于q1石英脉中；Ⅱ1矿体位于Ⅰ号矿体西部、李凹以南，赋存于q2石英脉中；WZ1、WZ2矿体位于q1石英脉上部。

(1)Ⅰ1矿体特征。矿体赋存于q1石英脉中，矿体地表出露较好，由于石英脉风化较弱，地表条带状特征明显。区内长1 100 m。沿倾向长220～280 m，宽20～90 m。矿体出露最高标高+672 m，控制最低标高+110 m，最大垂深562 m。矿体呈似层状，形态简单，矿体走向296°，北北东倾，倾角25°～42°，平均倾角30°，属缓—中等倾斜矿体。矿体走向长1 100 m，倾斜延深342～484 m，斜长480～685 m，矿体厚度1.35～30.73 m，平均厚6.60 m，厚度变化系数81.78%，厚度不稳定。矿体中主要金属矿物为辉钼矿、钼铅矿、黄铜矿、黄铁矿，取样分析单样全钼最高品位0.91%，最低0.009%，矿体钼平均0.219 1%，品位变化系数68.92%，硫化钼品位最高0.823%，最低0.006%，矿体钼平均0.158 5%，品位变化系数84.68%，矿体有用组分钼分布均匀。

(2)Ⅰ2矿体特征。Ⅰ2矿体位于Ⅰ1矿体底部，垂直距离为11 m。矿体地表未见露头。矿体控制最高标高+545 m，控制最低标高+500 m，垂深45 m。矿体呈透镜状，形态简单，矿体走向296°，北北东倾，倾角28°，属缓倾斜矿体。矿体走向长100 m，倾斜延深80 m。厚度1.27 m。矿体结构简单无夹石，矿体中有用组分经取样，平均钼品位0.101%，有用组分分布均匀。

(3)Ⅱ1矿体特征。Ⅱ1矿体位于勘查区的西部，赋存于q2石英脉中。矿体出露标高为+485～+575 m，垂深90 m。矿体呈似层状，形态简单，走向310°，倾向北东，平均倾角43°。矿体东端被F2截切，西端延出矿区。矿体走向长120 m，倾斜延深90 m。厚度2.42～4.07 m，平均厚2.96 m。平均钼品位0.047 8%～0.072 6%，有用组分分布均匀。

(4)WZ1矿体特征。WZ1矿体位于Ⅰ1矿体上部，垂直距离为28 m。矿体地表未见露头、矿体控制标高+563～+587 m，垂深24 m。矿体呈透镜状，形态简单，矿体走向296°，北北东倾，倾角26°，属缓倾斜矿体。矿体走向长100 m，倾斜延深80 m，厚度2.09 m。平均钼品位0.102 1%，有用组分分布均匀。

(5)WZ2矿体特征。WZ2矿体位于Ⅰ1矿体上部，垂直距离为46 m。矿体地表未见露头、矿体控制标高+390～+420 m，垂深30 m。矿体呈透镜状，形态简单，矿体走向296°，北北东倾，倾角27°，属缓倾斜矿体。矿体走向长100 m，倾斜延深80 m。厚度0.89 m。平均钼品位0.388%，有用组分分布均匀。

野外矿体形态如图1所示。

图1 野外矿体形态

2.2 矿石质量

2.2.1 矿石物质成分

(1)矿石的矿物成分。矿石的矿物成分较为复杂，已查明的金属矿物有14种，脉石矿物有14种(表1)。其中，金属矿物有硫化物、氧化物、自然元素、碳酸盐类。脉石矿物以硅酸盐为主，次为硫酸盐类、氟化物类及氧化物类。矿区含钼矿物以辉钼矿为主，次为钼铅矿、钼华等。

表1 矿石矿物成分及含量

(2)主要矿物特征。①金属矿物。辉钼矿：为该矿区最主要的有用矿物，含量约0.3%，呈细鳞片状集合体(图2)，粒度细小，粒径0.001 mm×0.005 mm～0.300 mm×0.100 mm，一般为0.005 mm×0.010 mm～0.020 mm×0.050 mm。反射色为棕色，结晶程度高者为灰白色，呈隐晶质—微晶质结构，集合体大小一般为0.100 mm×0.150 mm～0.400 mm×0.500 mm。少部分呈单片星散状分布。辉钼矿能谱分析平均值：Mo为59.21%、S为38.86%，由于辉钼矿中混入有少量的Si、Fe、Al、O等杂质。因此，与理论值相比(Mo为59.90%、S为40.06%)，该区辉钼矿中的MoS含量偏低。钼铅矿：灰白色，半自形—自形—他形粒状结构，粒度大小差异悬殊，一般为0.005～0.600 mm。钼铅矿常交代辉钼矿，常从辉钼矿集合体的边部或中心交代辉钼矿，呈不规则状分布于辉钼矿集合体的边部或中心，形成了辉钼矿与钼铅矿的不规则连生关系，个别呈单晶分布于脉石中。②脉石矿物。石英：矿石中主要的脉石矿物。是石英脉型矿石的主要矿物成分，少量分布于硅化英安斑岩型矿石中。长石：矿石中最主要的脉石矿物，英安斑岩型矿石中长石含量65%～80%，石英脉型矿石中长石含量3%～8%。长石种类较多，主要有斜长石、正长石和微斜长石。萤石：呈紫—蓝紫色，可分为2期，早期形成的萤石呈自形—半自形粒状，多为立方体，切面呈方形，粒度较粗，多为0.10～0.25 mm，多与早期粗粒石英共生。晚期萤石呈他形粒状，粒度0.02～0.10 mm，多呈集合体与细粒石英、重晶石分布在一起。重晶石：呈半自形板状—他形粒状，粒度0.1～0.6 mm，与辉钼矿关系，可见与辉钼矿集合体呈半规则连生，有的包裹有辉钼矿集合体。

图2 辉钼矿光片

2.2.2 矿石结构、构造

(1)矿石结构。根据矿石中含钼矿物的粒度大小、结晶形态，矿石结构可分为结晶结构、交代结构、压力结构和表生结构，而以前二者为主。其中，以结晶结构中的他形晶结构和交代结构中的交代溶蚀结构最发育。

(2)矿石构造。矿石构造较简单，以浸染状构造和脉状构造为主，角砾状构造、斑杂状构造仅局部见到。辉钼矿、钼铅矿等金属矿物集合体在矿石中呈致密块状的斑块或团块，组成斑杂状构造。

2.3 矿石类型

按含矿岩石类型不同，矿石自然类型可分为2种类型(图3)。

图3 矿石自然类型

(1)石英脉型钼矿石：是区内主要矿石类型。石英脉型钼矿石中具强辉钼矿化、黄铜矿化、黄铁矿化，细—微粒状辉钼矿、黄铁矿、磁黄铁矿呈细脉浸染状分布于脉石矿物中，金属矿物含量8%～12%，矿石钼品位一般0.20%～2.74%。脉石矿物以石英、重晶石、萤石、钾长石等为主。矿石结构有半自形—他形粒状结构、包含结构、交代溶蚀结构，矿石构造有浸染状、斑杂状、角砾状等构造[3-5]。

(2)英安斑岩型钼矿石：主要分布于矿体边部。金属矿物主要有辉钼矿、钼铅矿、黄铜矿、黄铁矿等，含量5%～7%。脉石矿物主要有长石、石英、绢云母、长石、绿泥石、绿帘石等，结构为半自形—他形粒状结构、交代溶蚀结构、交代残余结构，构造以浸染状为主，局部有角砾状构造。

2.4 矿床成因及找矿标志

2.4.1 成矿控制因素

(1)矿源层和成矿物质来源。据1984年熊耳山地球化学剖面分析结果，钼元素在岩石中的丰度值为：许山组安山岩1.25×10-6，是克拉克值的1.26倍；鸡蛋坪组英安斑岩1.40×10-6，是克拉克值的1.56倍，反映熊耳群火山岩含矿物质丰富。

(2)岩浆活动与成矿作用。该区岩浆活动强烈，岩浆岩分布广泛，钼矿床围绕燕山期花山岩体呈环状分布。据此认为，岩体对钼矿的形成起了重要的控制作用。区域资料表明，花山岩体成岩时代为燕山晚期。本区钼矿成矿时代，也属晚燕山期；并略晚于岩体形成时间。且燕山期以后本区没有发现大规模热液活动的证据，说明钼成矿介质主要来自岩浆期后热液。燕山期花岗岩中钼含量1.73×10-6，是地壳克拉克值1.92倍。表明部分成矿物质来源于岩体，并可能在岩浆期后热液中富集。

(3)构造对矿体的控制。该区不同方向的断裂构造十分发育，为含矿热液提供了充足的运移通道和储矿场所。钼元素在断裂带中迁移，并在一定的物理化学条件发生变化时在有利场所富集成矿。说明本矿床最主要的控矿因素之一是构造破碎带及发育程度。

2.4.2 找矿标志

(1)构造—岩浆岩标志。石英脉型钼矿床受构造蚀变岩带控制，且与燕山期岩浆活动有关。区域性断裂构造控制区域成矿带的展布，而其旁侧的次级断裂、分支断裂则控制矿床(点)的形成，尤其是断裂构造的交汇部位对成矿最为有利。岩浆活动是内生矿床成矿的重要条件之一，即使隐伏岩体也同样有利于成矿。在区域上大部分内生矿床(点)均围绕燕山期花山花岗岩岩体分布。因此，燕山花岗岩的存在是寻找内生矿床的重要标志。

(2)围岩蚀变标志。与钼及多金属矿化有关的围岩蚀变，主要是硅化、绢云母化、钾长石化、重晶石化、碳酸盐化等。其中，硅化、钾化、绢云母化与钼矿化关系最为密切。

(3)氧化带标志。与钼矿化有关的矿化主要是黄铁矿化、黄铜矿化、方铅矿化等多金属硫化物，它们均为还原环境的产物，在地表条件下不稳定，常在含矿地质体上形成黄褐色的氧化带，尤其是钼矿化关系最密切的黄铁矿化，表生条件下氧化成褐铁矿而成铁帽存在，是间接找钼的重要标志。

(4)化探和重砂异常标志。以钼为主的分散流化探异常可有效地圈定找矿靶区，土壤测量化探异常可指示有一定规模的矿脉位置。尤其是二级异常可确切地指示矿体的位置。因此，化探异常是直接与间接找钼的重要标志之一。自然重砂异常是地表浅部含钼地质体的直接反映，亦是十分重要的直接找矿标志。

(5)民采点及古采遗迹标志。民采矿点及古采矿遗迹、选矿遗迹是最直接的找矿标志。

3 矿石选(冶)加工技术性能

3.1 矿石性质

3.1.1 矿石化学成分

(1)矿石光谱半定量分析结果见表2。

表2 光谱半定量分析结果

(2)矿石多元素分析结果见表3。

表3 原矿多元素分析结果

3.1.2 原矿物相分析

(1)原矿钼物相分析结果见表4。

表4 原矿钼物相分析结果

(2)原矿铅物相分析结果见表5。

表5 原矿铅物相分析结果

3.1.3 原矿性质

(1)矿石中的主要回收元素为钼，铅够综合回收的标准，其中钼的氧化率32%，铅的氧化率达到50%以上。

(2)矿石中的主要非金属矿物有石英、钾长石、重晶石，其次是铌金红石、独居石、绿帘石、绢云母、高岭石等；主要金属矿物有黄铁矿、方铅矿，其次有闪锌矿、黄铜矿黝铜矿、斑铜矿、铜兰、褐铁矿等；钼的主要矿物是辉钼矿，次为钼铅矿、钼华。

(3)硫化钼矿物主要呈隐晶—微晶结构，粒度特别细，粒度一般为0.005 0 mm×0.010 0 mm～0.020 mm×0.050 mm与典型的辉钼矿相比可浮性较差。因此，与其他硫化矿物的可浮性相差要小一些，会给浮选分离带来一定困难。

(4)钼的矿物与细粒方铅矿、红铅矿、铌金红石、铌—铅氧化物、独居石、铜蓝、褐铁矿等关系密切，有的相互包裹，难于解离或需要特别细磨才能解离。

(5)矿石中有少量硫化钼矿物呈微细粒鳞片状包裹于石英中，在磨矿中细度不够时其将随着石英进入尾矿。

(6)矿石中含有5%～6%的黄铁矿，粒度较粗，其与钼矿物的关系不如上述各矿石密切，但因矿石部分氧化，产生次生铜矿物，可活化其中的黄铁矿，使其变得易浮，与其他硫化矿分离也存在一定困难。

(7)粒度筛析表明，在磨矿细度-200目85%时，钼在细粒级中有一定富集，但粗粒级的钼品位不能低到作为尾矿而丢弃，而且对粗粒级进行进一步磨矿的意义也不大。

3.2 矿石选(冶)加工技术性能

钼铅混合浮选试验分为完全混合和混合粗选—精选钼铅分离2种流程进行。

(1)粗选试验。对不同磨矿细度条件下的各种调整剂、抑制剂、活化剂的用量、组合、添加地点及方式进行的探讨试验表明：磨矿细度宜在-200目85%～90%，硫化钠对钼矿石有明显的活化作用，巯基乙酸钠对黄铁矿有明显的抑制作用。

(2)精选、扫选及流程结构试验。①精选药剂种类探讨试验。精选硫化物抑制剂种类探讨试验：在粗选条件试验阶段，确定了钼、铅混合浮选的条件，混合浮选所得粗精矿在精选段有2种流程结构需要进行试验工作，一是完全混合得钼铅混合精矿的精选试验，即在精选段尽量抑制脉石和黄铁矿，进一步提高钼、铅混合精矿的品位；另一个则是将粗精矿在精选段进行钼、铅分离，欲得到一个合格钼精矿和一个钼、铅混合产品，为此进行了各相关药剂的探讨试验。②流程结构试验。在精选药剂探讨试验中进行药剂的选择，进行了精选段的完全混合流程和精选段的钼、铅分离流程的结构试验。全混合试验流程在粗选条件试验的基础上，精选采用巯基乙酸钠作抑制剂。由2种不同流程的试验结果可知：混合浮选—钼、铅分离流程，在钼品位为20%，回收率均不足20%，要进一步提高品位，回收率会继续下降，这一现象与矿石性质相一致，主要原因是钼的集合体含钼不高，而且与其他矿物的嵌布关系复杂，既不能粗磨，也不宜细磨。

(3)精选条件试验。精选条件试验是针对完全混合浮选试验流程进行的。①再磨细度试验。因为本矿石的目的矿物与其他矿物嵌布粒度复杂，而且混合浮选流程在粗选段的目的是尽量为与钼有关系的矿物创造上浮的条件。因此，在粗精矿中存在大量连生体，通过再磨能不能有效提高精矿品位，是需要研究的问题。通过再磨，虽然精矿钼品位可以达到20%左右，但回收率仅为10%左右，这与原矿性质中以集合体为主、不宜再磨的特点相一致。因此，确定不采用再磨工艺。②精选巯基乙酸钠用量试验。在此次试验中，每段精选中巯基乙酸钠用量是相同的。试验结果表明：随巯基乙酸钠用量增加，精矿钼品位呈上升趋势，当大于5 g/t时，回收率呈下降趋势，因此，确定精选各段采用巯基乙酸钠的用量均为6 g/t进行下一步试验。③精选水玻璃用量试验。在前述脉石抑制剂探讨试验中，曾进行了水玻璃作抑制剂的试验。结果表明，水玻璃加在粗选会降低粗选回收率，但在精选少量使用可提高精矿钼品位。因此本组试验对其具体用量进行了考查，试验结果表明：随着水玻璃用量的增加，精矿钼品位呈上升趋势，在用量大时回收率开始下降，由此认为2～3 g/t的水玻璃用量最为适宜。

(4)开路试验。开路试验流程如图4所示。

图4 开路试验流程

4 矿石工业利用性能评价

对完全混合闭路试验流程一的钼精矿进行了部分元素分析，并对流程一的所有产品进行了光谱半定量分析和物相分析。

4.1 钼精矿部分元素分析

钼精矿部分元素分析结果如下：元素Mo、Pb、Cu、Zn、As的含量分别为13.21%、15.37%、0.52%、0.65%、0.010 44%。

4.2 最终产品的光谱半定量分析

最终产品的光谱半定量分析结果见表6。

表6 最终产品的光谱半定量分析结果

4.3 最终产品钼物相分析

最终产品钼物相分析结果见表7。由上述可知：矿石中主要非金属矿物为石英、钾长石、重晶石等；主要金属矿物为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黝铜矿、铜兰等。钼的主要矿物是辉钼矿，次为钼铅矿、钼华等，辉钼矿主要呈细鳞片状集合体，粒度微细，集合体的钼含量很低，而且与其他矿物嵌布关系复杂，可浮性与典型的辉钼矿相比较差。试验对钼铅全混合流程、混合浮选—钼铅分离流程、优先选钼流程等3方案进行了探讨试验和可行性论证，经比较后认为：限于该矿石的特殊性，采用完全混合流程相对适宜。试验最终采用磨矿细度-200目85%用碳酸钠作调整剂，硫化钠作活化剂，巯基乙酸钠作抑制剂，柴油作捕收剂，经一次粗选、二次扫选、四次精选，获得钼品位13.21%，回收率61.26%的试验指标。因原矿性质所致，钼含量仅13.21%，由岩矿鉴定对集合体的能谱分析和最终产品检查可知，钼精矿中含有一定量的有价金属和有害杂质，应进一步查明和研究。

表7 最终产品钼物相分析结果

5 结语

香春沟(石英脉型)钼矿形成是在岩浆作用下，活化了的地层中的成矿物质沿构造通道经一系列的复杂物理、化学作用局部富积形成的，且该矿床受构造控制。通过开展流程试验，查明了主要目的元素钼的赋存状态，回收利用的工艺流程、选别指标、采选矿经济效益等。研究认为，该矿区矿石可以实现经济选矿回收。试验采用2个方案：完全混合浮选流程试验和优先浮选流程试验，最终推荐流程为完全混合浮选流程。