概述
紅土型鎳礦是一種典型的風化-淋積-殘餘礦床,主要產於超基性岩(橄欖岩)上部的紅土風化殼中,其形態明顯受地形表面形態控制,主要分布在環太平洋亞熱帶-熱帶海洋氣候的多雨地區。
一直以來,由於受礦石選冶技術限制和生產成本偏高的制約,一直沒有得到很好的開發利用,使得大量該類型的礦床(體)得以完好保存或破壞較小;近年來,隨著選治技術的發展、創新和改進,生產成本大大降低,加之硫化鎳可供開發資源的明顯減少,紅土型鎳礦現已可以得到很好的開發和利用,已成為我國,乃至全球工業生產用鎳的主要來源。未來世界鎳產品原料的供給將主要依靠紅土型鎳礦資源的開發利用,已成定性的趨勢。
紅土型鎳礦的基本特徵
紅土型鎳礦為地殼表層風化殼型礦床,為含鎳基性-超基性岩體經風化-淋濾-沉積的殘餘產物。因此,具有以下特點:
一、礦床分布相對集中紅土型鎳礦大多集中分布在環太平洋亞熱帶-熱帶多雨地區,典型海洋氣候的陣發性降雨和地殼緩慢上升,為該類型礦床的形成提供了必要的條件。如:印度尼西亞、菲律賓、古巴、巴西、澳大利亞、巴布亞紐幾內亞等。此外,在亞熱帶-熱帶的其它地區也有零星分布,如:緬甸北部的達貢山、姆韋當,我國雲南省的元江等地。
二、礦床規模較大紅土型鎳礦一般以多個礦體集中連片分布,面積從幾平方千米到幾百平方千米,單個礦體規模常可達到大型或超大型,連片礦區蘊藏的鎳金屬量為幾十萬噸到幾百萬噸,甚至可達上千萬噸以上。
三、礦床類型及礦體形態簡單紅土型鎳礦屬超基性岩風化淋積殘餘礦床,礦體產於超基性岩上部的紅土風化殼中;礦體形態簡單,呈似層狀面形分布,範圍大體與紅土風化殼一致,明顯受地形表面起伏形態的控制。
四、礦石類型相對簡單紅土型鎳礦的礦石自然類型以裼鐵礦型和腐岩型為主,工業類型為矽酸鎳氧化礦石。鎳主要呈類質同象或吸附狀態分布在礦物中,分布較均勻。
五、伴生、共生組份較多紅土型鎳礦伴生、共生組份較多,常見的有鐵、鎂、鉻、錳、鈷、釩等元素,礦石綜合利用價值較高,是冶煉優質鋼材的“天然合金礦石”。
六、找礦標誌明顯大面積廣泛分布超基性岩的紅土風化殼,是紅土型鎳礦最直接、最重要的找礦標誌;高差變化不大或是地形緩坡地帶更有利於紅土型鎳礦的形成和保存。
紅土型鎳礦的上述特點,決定了其找礦方法和勘查手段的簡單,通常採用探槽、淺井和淺部鑽孔即可,易於快速勘查評價,找礦成本低;礦體適合採用重型挖掘和運輸設備進行大規模露天開採,開採成本較低;但由於鎳在礦石中的賦存狀態特殊,難於通過選礦來提高礦石鎳品位,多為直接冶煉,選冶成本相對較高。
紅土型鎳礦的地質特徵
一、結構分帶典型超基性岩紅土風化殼可分為三個明顯的風化帶,從上至下為:殘餘紅土帶-腐岩帶-基岩。紅土殘餘帶以主鐵低鎂低鎳為特徵,主要由裼鐵礦組成;腐岩帶按風化程度不同由上至下可分為三層:紅黃色土狀腐岩、黃色黃綠色土塊狀腐岩、淺黃色至淺灰色塊狀腐岩,腐岩層是紅土型鎳礦的主要含礦層;基岩是未經風化作用的超基性岩原岩,也是形成紅土風化殼帶的母岩。
二、風化殼礦物成分及結構、構造殘餘紅土帶:多呈裼紅色、裼黃色,土狀、碎塊狀、蜂窩狀。主要礦物:裼鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦及少量次生石英和高嶺土。
腐岩帶:多呈紅黃色、黃色至淺黃綠色,呈土狀、碎塊狀、塊狀,上部風化較強多為土狀,向下逐漸減弱呈土狀與碎塊狀混雜,局部殘餘塊狀。主要礦物:蛇紋石、橄欖石和少量裼鐵礦、針鐵礦,沒節理、裂隙分布有次生石英、鐵錳質薄膜。
基岩:暗綠色、棕灰色、灰黑色橄欖岩,緻密塊狀。主要礦物:橄欖石、蛇紋石、蒙脫石及少量頑火輝石殘餘物。
鎳礦體地質特徵
鎳礦體主要產於超基性岩岩體頂部的紅土風化殼中的腐岩帶,分布範圍與紅土風化殼大體一致,礦體呈面形展布,多為層狀、似層狀、透鏡狀,其形態嚴格受地形表面形態及紅土風化殼發育程度控制。地形緩坡地段,礦體厚度較大且連續性穩定;山脊和陡坡,以及深切割的沖溝地段,礦體較薄,局部甚至出露基岩,導致礦體連續性較差。
紅土型鎳礦評價及資源量估算
由於紅土型鎳礦屬於風化淋積殘餘礦床,礦與非礦之間為過渡關係,並無明顯截然邊界;加之後期礦山生產選冶技術對礦石質量要求嚴格,同時也為了提高礦體的綜合利用價值,需要插值及估算的元素較多(一般應該進行Ni、TFe、MgO、Si、Cr、Co的插值),在資源量估算時,其Ni邊界品位不宜採用人為確定的方法,也不適宜採用傳統資源量估算的方法(地質塊段法、斷面法等)。通常可採用地質統計學的方法對紅土型鎳礦體(床)進行整體評價和資源量估算。根據樣品化學分析結果,採用統計學方法確定Ni礦化邊界品位、變異係數和各種區域化變數的時空分布特徵,以此邊界品位建立礦體模型,採用距離反比加權法或是地質統計學的方法(克里格法)進行品位插值,進行整體評價,以適應不同時期、不同礦產品價格變化的需求,同時也便於礦山開採配礦。
礦石類型及可利用性
紅土型鎳礦石的成因類型為矽酸鎳氧化礦石,自然類型以裼鐵礦型和腐岩型為主。裼鐵礦型礦石以低鎳高鐵低鎂為特徵,腐岩型礦石以高鎳低鐵高鎂富矽為特徵。
按當前的選冶技術和產品價格,根據礦石中Ni的含量,鎳礦石可以分為貧鎳礦石(Ni=1.00%~1.40%)和富鎳礦石(Ni>1.40%)兩類。
根據我國現行勘查規範,礦石的工業類型可分為鐵質礦石(MgO≤10%)、鐵鎂質礦石(10%20%)三類。
根據當前選冶工藝和技術,有時還需分別估算出不同矽鎂比期間值的資源量和分布特點,以利於分別開採和配礦。
目前,紅土型鎳礦的選冶工藝和技術已趨於成熟,可以生產出氧化鎳、硫鎳、鎳鐵等中間產品。其中硫鎳,氧化鎳可供鎳精煉廠使用,以解決硫化鎳原料不足的問題;鐵鎳則主要用於製造不鏽鋼等。
對鎳礦體中下部的高鎳高矽鎂的鐵鎂質礦石和鎂質礦石,通常採用火法熔煉工藝,直接生產出鎳鐵產品;而鎳礦體中上部的低鎳高鐵低鎂的鐵鎂質礦石和鐵質礦石,多用濕法提取工藝。近年來,我國對中上部的低鎳高鐵低鎂的裼鐵礦含鎳和鐵質礦石,在火法冶煉技術上取得了重大突破,高鐵低矽部分可直接入爐冶煉,而高鎳低鐵鎂部分則採用礦熱爐冶煉,使得紅土型鎳礦在礦石質量和可利用性上,均得到了很大的改善。