[贴图]霞岚钒钛磁铁矿区剪影

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兴宁霞岚的钒钛磁铁矿矿床产在基性岩中。矿床上部(地表及浅部)风化程度深、厚度大的风化壳矿石呈面型分布(基性岩面积约4 km²)，矿体厚(深)12.8～65.6 m,平均 28.2 m；下部为低品位的“原生”矿石。以往勘查时对矿床的评价是按原生矿的工业指标圈定矿体，矿体品位偏低、储量偏小。通过对比、分析以往地质资料和试验结果认为，此类矿床应属于风化壳型坡残积钒钛磁铁矿矿床，应按风化壳型矿床的工业指标、工作方法进行勘查评价，计算的矿石品位和储量才具有工业价值。对该矿床工业意义和经济价值的再评价，将为广东省及邻近地区的钒钛磁铁矿找矿勘查开拓新的思路，为铁矿床的成因类型、工业类型增添新的内容。
霞岚钒钛磁铁矿区位于广东省兴宁市北西约 31 km，京九铁路、广州—梅州—汕头铁路在附近通过，矿区有公路直达，交通方便。50年代中后期，原地质部南岭区域地质测量大队一分队在开展1∶20万兴宁幅区调时，发现在霞岚村周围河流及阶地的重砂分析中有钛铁矿重砂异常。经对河流、阶地及残坡积物加密取样分析，钛铁矿含量都较高(15～20 kg/m³)。重点对残坡积层取样，圈出样品中钛铁矿含量大于10 kg/m³ 的范围约2 km²，推算含钛铁矿(砂矿)异常面积 4 km²，并在山段村北面的风化岩石内见到长约 100 m、宽约 20 m 的钛铁矿脉，刻槽取样分析 TiO₂ 8.18%～14.36%(平均10.21%)。
　　1961年，原地质部907航空物探大队航空磁测时发现，霞岚村一带具有航磁异常(异常编号为 M15A)。1971年1月，原广东省地质局723地质大队三分队对M15A异常作地面检查(面积20 km²)后认为，异常地面位置在霞岚村的龙坳—山段一带(即现钒钛磁铁矿区位置)，建议检查验证。
　　1972年1月，原广东省地质局723地质大队二分队进入矿区开展详查工作，在主干剖面上施工钻孔17个(孔深300～600 m、共7294 m)、浅孔(揭露浅部风化带厚度用)26个(共998 m)，分析众多的岩心样、化学分析样及风化带矿石可选性试验样(1个)，于1975年3月提出了详查报告。报告认为：矿区为岩浆晚期钒钛磁铁矿型矿床，产在燕山期辉长辉绿岩体内，主要有用矿物为钒钛磁铁矿(粒径0.5～2.5 mm)。矿石有两类，一类为产在风化程度较浅岩石中的“原生”矿体，矿石平均品位为：TFe 17.34%、TiO₂ 4.39%、V₂O₅ 0.18%；另一类为地表及浅部的风化岩石中风化带矿石，长800～1750 m、宽27.7～72.9 m、深12.8～65.6 m，矿石平均品位 TFe 26.35%、TiO₂ 6.6%、V₂O₅ 0.265%。计算风化带铁矿石储量1309万t、钛(TiO₂)储量 88 万t、钒(V₂O₅)储量3 万t。估算尚难利用“原生”铁矿石2.20亿 t。由于报告所述铁矿石品位低贫，自70年代中期提交详查报告之后一直未开发利用。
风化壳矿石的可利用性 风化壳型钒钛磁铁矿床在综合评价阶段，其工业价值主要取决于矿石的可选性和矿床可能达到的规模。
　  矿石的可选性
　　广东省地质局在70年代勘查霞岚矿床时曾采大样作选矿试验，结果表明：风化壳矿石中铁的回收效果较好(该结果是笔者提出对霞岚矿床重新评价的重要依据)。近来，广东省矿产应用研究所、长沙矿冶研究院选矿研究所先后对风化壳矿石作进一步选矿试验或物质组分研究，也得出相近的论述，三个单位的选矿情况分述如下：
　　1. 70年代勘查时，在主干线22、26、36线的地表工程中混合采取风化矿石作可选性选矿试验。样重875 kg，风化完全，不经破碎即可通过孔径5 mm的筛孔。原矿品位：TFe 27.45%、TiO₂ 7.18%、V₂O₅ 0.37%、Co 0.03%。试样中主要矿物：( 钒钛)磁铁矿32%、钛铁矿8.5%、(赤铁矿+褐铁矿)1.5%、粘土矿物35%，其他硅酸盐矿物21%。样品经水力旋流器粗选脱泥(-0.002 mm占37.85%)后再经磁选—重选，获得铁钒钛精矿、钛精矿(表1)。从选矿结果(表1)看，铁的选矿效果很好，钒也能回收(因铁与钛部分呈固熔体状态，故钛的回收率低)，铁精矿中钛的含量也较高。

表1　风化壳矿石选矿试验结果
Table 1　Ore testing result of weathering crust type oresw_B／10^-2　

产 品	产 率	品　　位			回　收　率
		TFe	TiO2	V2O5	TFe	TiO2	V2O5
铁钒(钛)精矿	32.83	58.19	13.57	1.0	51.21	43.97	65.69
钛　精　矿	8.50	34.58	43.65	0.17	5.34	24.70	2.15

2. 1998年，广东省矿产应用研究所对风化壳矿石的物质组分作了研究，试样的平均品位为：TFe 24.93%、TiO2 10.09% 、V2O5 0.35%、Co 0.012%、Sn 0.0054%。主要金属矿物为磁铁矿、钛磁铁矿、钛铁矿、褐铁矿，主要脉石矿物为铁染微晶云母集合体、长石、粘土。磁铁矿、钛磁铁矿粒径0.1～1 mm 的占97%(钛铁矿粒径0.1～1 mm 的占96%)，二者常被赤铁矿、褐铁矿交代。褐铁矿呈土状集合体，易碎成粉状。磁铁矿和钛铁矿除呈独立矿物外，还呈固熔体分离结构，在磁铁矿主晶中包含网格状钛铁矿片晶(宽0.003～0.01 mm)。矿石中金属矿物的半定量测定结果为：磁铁矿、钛磁铁矿 32.86%，钛铁矿8.0%，褐铁矿 13.34%，褐铁矿的矿物量占全部铁矿物的20%～25%。矿石的矿泥量(-0.074 mm)约占矿石量的50%，其成分以褐铁矿为主体、含铁量约占总铁的28%。 　　3. 1999年，长沙矿冶研究院选矿研究所对风化壳矿石(由723队采集的209个样品组成的组合样原矿品位：TFe 22.79%、TiO2 6.08%、 V2O5 0.23%、Al2O3 17.13%、SiO2 29.16%、Cu 0.061%、Co 0.027%、Ni 0.009%、S 0.018%、P 0.063%)作了选矿试验，共获得以下主要认识： 　　(1)原矿中可以经选矿回收的组分为铁、钒、钛，可考虑综合回收利用的组分(铜、钴、镍等)及有害杂质(硫、磷等)的含量都很低，选矿过程要排除Al2O3、SiO2等主要组分。 　　(2)矿石中主要金属矿物是磁铁矿、半假象赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿等，脉石矿物主要是粘土矿物和长石、石英等(表2)。 表2　风化壳矿石的矿物含量 Table 2　Mineral contents of weathering crust type ores　wB／10-2

矿物	磁铁矿、半 假象赤铁矿	褐铁矿	钛铁矿	锐钛矿	金属硫 化　物	辉石、云 母等	长石、 石英	高岭石等 粘土矿物	其他
含量	15.13	5.53	5.98	0.23	0.03	6.31	8.64	57.65	0.50

磁铁矿的粒径一般0.1～2 mm，大于0.3 mm的占92.87%，含固熔体分离的钛铁矿片晶(宽0.005～0.02 mm)、尖晶石微粒，以及呈类质同像形式的TiO2(平均含量8.64%)。磁铁矿单矿物分析结果为 TFe 60.68%、TiO2 11.68%、V2O5 1.06%，次生变化主要是假象赤铁矿化。钛铁矿大部分呈粒状集合体(与包裹于磁铁矿中片晶的比例为15∶85)，粒径0.1～0.8 mm，大于0.1 mm 的占91.78%，钛铁矿单矿物分析的 TiO2 49.61%。褐铁矿粒径一般0.1～0.5 mm，由假象赤铁矿和辉石等含铁硅酸盐类矿物氧化或蚀变而成。高岭石等粘土矿物，铁染成浅红色等，包裹磁铁矿等矿物。 　　(3)风化壳矿石中，铁和钛的赋存状态都比较复杂。表3为铁和钛的物相分析结果。在磁铁矿和半假象赤铁矿中铁的分布率合计为39.53%，如采用弱磁选的选矿方法，此值即为理论最大回收率。钛矿物(钛铁矿、锐钛矿)中 TiO2 的分布率共53.29%，但磁铁矿和硅酸盐(脉石)中的 TiO2分别达到27.63%、19.08%，使TiO2的回收率降低。 表3　铁和钛的物相分析 Table 3　Mineral phase analysis of iron and titanium　wB／10-2

物　相	磁铁矿	半假象赤铁矿	赤铁矿、褐铁矿	钛铁矿	碳酸铁	硫化铁	硅酸铁	合计
铁的含量	5.76	3.25	8.37	3.03	0.03	0.02	2.33	22.79
及分布率	25.27	14.26	36.73	13.30	0.13	0.09	10.22	100.00
	钛铁矿	磁铁矿	锐钛矿	硅酸盐	合计
钛的含量 (TiO2)	3.00	1.68	0.24	1.16	6.08
及分布率	49.34	27.63	3.95	19.08	100.00

(4)风化壳矿石的脱泥试验(表4)中矿石的含泥量较高，-0.074 mm 粒级的占含量的58.45%；脱泥量约占原矿的1／4，脱泥效果明显(金属量的损失并不大)。 表4　风化壳矿石脱泥试验 Table 4　Mud-removal test of weathering crust type ores　wB／10-2

产品	产率	品　　位			回 收 率
		TFe	TiO2	V2O5	TFe	TiO2	V2O5
泥砂	74.30	25.94	7.68	0.28	85.3	94.55	91.62
泥	25.74	12.58	1.28	0.074	14.7	5.45	8.36
原矿	100.00	22.51	6.04	0.23	100.0	100.00	100.00

(5)对风化壳矿石中的磁铁矿采用3种弱磁选方法(表5)试验：原矿直接弱磁选、原矿磨矿后弱磁选、原矿弱磁选后粗精矿磨矿再磁选。结果表明，3种方法都能得到全铁品位大于55%的铁精矿。但第1种方法的铁精矿品位、回收率都较第2种方法低，且铁精矿的品位很难再提高；第2种方法和第3种方法的铁精矿品位、回收率相近，前者钛的回收率稍高，但后者可节约75%的磨矿量。铁的回收率虽接近40%，但已达到霞岚矿床铁的理论回收率。铁精矿中TiO2、V2O5的含量较高，钒的回收率达70%左右。 表5　风化壳矿石磁铁矿选别试验 Table 5　Magnetite separation test of weathering crus mt type ores　wB／10-2

选别方案	产品 名称	产　率		品　位			回　收　率
		作业	对原矿	TFe	TiO2	V2O5	TFe		TiO2		V2O5
							作业	对原矿	作业	对原矿	作业	对原矿
弱磁—弱磁	精矿	21.20	15.60	55.18			44.22	37.87
	尾矿	79.00	58.70	18.50			55.78	47.76
	原矿	100.0	74.30	26.20			100.0	85.63
磨矿—弱磁—弱磁	精矿	21.04	15.63	57.78	12.87	0.92	46.60	39.90	36.56	34.57	69.03	63.25
	尾矿	78.96	58.67	17.64	6.44	0.11	53.40	45.73	63.44	59.98	30.97	28.37
	原矿	100.0	74.30	26.09	7.79	0.28	100.0	85.63	100.0	94.55	100.0	91.62
弱磁—磨矿—弱磁	精矿	21.43	15.92	56.86	13.22	0.89	46.96	40.21	35.68	33.74	70.82	64.89
	尾矿	78.57	58.38	17.52	6.50	0.10	53.04	45.42	64.32	60.81	29.18	26.73
	原矿	100.0	74.30	25.95	7.94	0.27	100.0	85.63	100.0	94.55	100.0	91.62

(6)以弱磁选的尾矿对钛铁矿作了多种选别试验。粗选采用强磁选、螺旋、摇床等试验，精选采用浮选、摇床、电选等方法。试验结果表明，浮选和摇床试验获得的钛精矿最高品位TiO2 45%～46%，电选可获得TiO2大于47%的钛精矿(入选TiO2 品位需达到45%左右)。表6中的两种选别方案均能获得TiO2 含量大于47%的钛精矿，但选矿流程复杂，回收率分别为16.22%和10.34%，距钛的理论回收率甚远。这可能与钛铁矿与赤铁矿、褐铁矿难以分离有关。 表6　风化壳矿石钛铁矿选别试验 Table 6　Ilmenite separation test of weathering crust type ores　wB／10-2

选别方案	产品 名称	产　率		品位 (TiO2)	回收率(TiO2)
		作业	对原矿		作业	对原矿
强磁— 摇床—电选	精矿	3.69	2.16	47.22	27.05	16.22
	尾矿	96.31	56.51	4.82	72.95	43.76
	原矿	100.00	58.17	6.44	100.00	59.98
摇床 —电选	精矿	2.36	1.37	47.03	17.24	10.34
	尾矿	97.64	56.80	5.46	82.76	49.64
	原矿	100.00	58.17	6.44	100.00	59.98

(7)将赤铁矿、褐铁矿原矿磁选出铁精矿、钛精矿后，采用强磁选或摇床试验回收赤铁矿、褐铁矿。强磁选获得强磁精矿的全铁含量TFe 30.08%，摇床试验的铁精矿 TFe 26.49%。这说明要通过选矿获得高品位赤铁矿、褐铁矿难度很大，回收率很低。 　　综上所述，三个单位的试验结果表明：风化壳矿石含泥量高(脱泥量约占原矿的1／3～1／4)，原矿脱泥之后品位略有提高。矿石的铁、钒选矿效果较好，铁(钒)精矿的 TFe 约58.00%，铁的回收率约40%(这已是矿石中磁性铁的最大值)，V2O5可富集到0.9%～1.0%，但钛的含量较高(TiO2 13%±)，增加了选冶难度。钛铁矿的分选指标差，回收率很低。随着今后勘查工作的深入，风化壳矿石的选矿研究应在已有资料的基础上，深入探索适合霞岚矿石特征的工艺流程试验。 霞岚矿床的含矿母岩为沿北西方向深断裂侵入的燕山期第二期岩株状基性岩体——辉绿辉长岩。岩体结晶分异作用良好，岩石具中细粒全晶质辉绿结构。主要矿物为单斜辉石、基性斜长石，次要矿物有角闪石、橄榄石、黑云母、钒钛磁铁矿、钒铁矿等。岩体地面面积约 5 km2(以往勘查面积 4 km2)，出露地形为呈舒缓波状起伏的平缓山丘，地表及浅部风化程度很深，易风化的铁镁硅酸盐造岩矿物辉石、斜长石等风化成土状(褐铁矿)，大部分风化完全，其中呈浸染状、稠密浸染状的钒钛磁铁矿、钛铁矿以水洗脱泥即可达到初步富集。据笔者对70年代详查报告中有编录和采样分析成果的20个浅钻孔统计，风化壳矿体厚7.96～25.36 m，平均厚度14.35 m；矿石品位：TFe 16.47%～27.85%(平均21.86%)，TiO2 平均5.62%，V2O5 平均0.248%。广东省地勘局根据报告资料，重新统计了见有风化壳矿体的20个浅钻孔、20个浅井和部分(深)钻孔的厚度，风化壳矿体厚(深)12.8～65.6 m，平均厚28.2 m，TFe 含量15%～25%。据广东省地勘局723地质大队最近的勘查资料，霞岚矿床风化壳矿体的最厚(深)处达到72.34 m(基性岩第一相带)，其余相带20～30 m。 　综合利用  除铁、钒、钛主要组分外，矿石还可能有多种可考虑综合利用的伴生组分，如：Au(0.03～0.06)×10-6、Ag 2×10-6、Co(0.01%～0.03%)、Sn 0.04(精矿)、Sc 0.002%(精矿)，可能还有 Cr、Ni 及铂族元素等。 　　矿石中泥质含量相当高，-0.074 mm 含量大于50%，脱泥量可占原矿的1／3～1／4。矿泥的矿物成分以褐铁矿、粘土矿物为主，除 Al2O3 较高外，矿泥中全铁、TiO2和V2O5 分别占各自总量的28%、13%和15%左右。这类特殊的高铁钒钛矿泥可当作粘土矿床对待，如可作为紫砂粘土矿、砖瓦粘土矿、水泥原料的粘土质矿等，其矿床规模也都较大。 　　风化壳矿石的下面为风化程度较浅的基性岩中贫矿体(平均 TFe 17.34%)，原详查报告计算暂不利用钒铁矿石储量(表外储量)2.20亿 t，但风化壳矿石一旦被开采剥离之后，此类矿石相当部分暴露于外。随着今后采选、选冶技术的提高，可以考虑和研究这些矿石的工业利用问题。 　　综合利用霞岚矿床的各种矿产资源，不仅可以提高矿床的工业价值，而且可以减少污染，有利于环境保护，使霞岚矿床具有良好的社会效益和经济效益。 　风化壳矿床的发展前景  在霞岚的外围尚有多个与霞岚矿床成矿地质条件相近的岩体存在。在霞岚北西 2 km 处的兴宁澄清岩体，出露面积8.3 km2，风化壳比较发育，地表采样分析 TFe 11%～15%，钒钛磁铁矿的含矿率约 400 kg/m3。在霞岚南东约 30 km 的兴宁永和岩体的主体为闪长岩(面积18.8 km2)，辉长岩呈岩枝状穿插在闪长岩体内，TFe 16%～23%，Co 0.03%，还含有 Cr、Ni 及铂族元素，已见到风化壳矿。五华长安岩体，出露面积 8 km2，岩体有橄榄辉石岩、辉绿辉长岩等，岩体内有钒钛磁铁矿化。这些岩体的地表风化很深，很可能存在风化壳型矿床，今后有望在广东的兴宁—五华地区形成风化壳型钒钛磁铁矿矿田，进而发展成为与钒钛磁铁矿资源相关联的经济发展区。 　　霞岚岩体具有岩浆结晶晚期分异作用的特征，并有比较广的钒钛磁铁矿贫矿化。随着今后工作的逐步深入，在一些岩浆结晶作用比较完全的岩体内可能会发现富钒钛磁铁矿床。 　　霞岚矿床风化壳矿石的选冶性能如能得到肯定，今后不仅在兴宁—五华地区，还可在广东省内及邻近地区具相似成矿地质条件的地段，寻找新的风化壳型钒钛磁铁矿矿床，霞岚矿床作为实例将具有标志性意义。 　　霞岚矿床最初是检查重砂异常、航磁异常发现的，重砂异常、磁异常(航磁异常和地面磁异常)是有效的找矿标志。此外，化探(土壤)异常也是良好的找矿标志，当出现呈面状分布的V、Ti、Cr、Ni、Co 等次生晕异常时，指示可能有风化程度较深的基性、超基性岩体存在。基性、超基性岩经常沿着深断裂带呈串珠状具方向性展布，沿深断裂带追索是宏观的找矿方向。