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钨矿

钨矿是指通过有关地质作用加以富集形成的钨矿床。

2016年1月,江西浮梁县朱溪钨矿查明333+334类三氧化钨(WO3)资源量 286万吨,再次刷新了钨矿储量的世界记录,成为新的世界最大钨矿。

从1783年西班牙首次用从黑钨矿中提取了金属钨至今有200余年的钨矿开发、冶炼、加工历史。

中国对世界钨业发展作出了举世瞩目的贡献。我国钨矿于1907年发现于江西省大余县西华山,钨矿开采始于1915~1916年(据《中国矿床发现史江西卷》,1996年)。此后在南岭地区相继发现不少钨矿区,生产不断扩大,至第一次世界大战末期,钨精矿产量达到万吨,跃居世界钨精矿产量首位,至今仍居世界第1位。

我国钨矿资源丰富。开发钨矿地质调查工作,由翁文灏先生创始于1916年,尔后在河北、江西、广东、广西等省(区)分别做了一些探测工作。20世纪三四十年代,对赣、湘、粤、、滇等省(区)的一些钨矿床进行了较系统的地质调查,特别是对赣南地区的钨矿,先后有燕春台、查宗禄、周道隆、徐克勤、丁毅、张兆瑾、马振图等地质学家做了颇有成就的地质调查研究。其中,徐克勤、丁毅所著《江西南部钨矿地质志》(1943),对赣南几十年钨矿床分别作了系统的论述,堪称我国第一部钨矿地质专著。这些地质前辈的工作成果,不仅为后来地质勘探工作奠定了基础,而且也为当时开采赣南钨矿提供了重要依据。

1935年江西省成立了资源委员会钨业管理处,统一价格,收购钨砂。1938年西华山建立矿场,投资经营东西大巷,进行坑采。抗战胜利后改为资源委员会第一特种矿产管理处西华山工程处。据不完全统计,西华山钨矿至新中国成立前,共采出钨砂近5万t。1937年成立大吉山钨矿工程处,收回民窿开凿第九中段,开始国营生产。

在30~40年代,不仅发现了大量黑钨矿,而且白钨矿也有陆续发现。资源委员会矿产测勘处金耀华、杨博泉于1943年对云南省文山县老君山地区进行矿产地质调查时,首次发现接触交代型白钨矿床(夕卡岩型白钨矿床),著有《云南文山老君山白钨矿床之成因及其意义》论文(地质论评,1943,№.Ⅷ)。1947年徐克勤又在湖南省宜章瑶岗仙和尚滩发现了白钨矿床,并写专文报道。

新中国成立后,为振兴钨业,在五六十年代开展了前所未有的大规模钨矿地质普查和勘探工作。由原重工业部、冶金部、地质部所属地质勘探部门,迅速地对赣、湘、粤以及闽、桂、滇等省区的钨矿开展全面普查勘探工作,在第一个五年计划期间(1953~1957年),为赣南西华山、大吉山、岿美山、盘古山等“四大名山”黑钨矿床作为重点矿山建设项目以及在湘南、粤北、桂东北等地区的钨矿建设矿山,提供了可靠的地质成果,作为采选设计的依据。60~80年代,为保矿山、保建设和钨业持续发展,继续进行了大量地质勘查工作,在华南和西北甘肃等地又发现并探明了一批大型、超大型钨矿,为中国钨业可持续发展,准备了充足的矿产资源。

在大量地质勘探工作基础上,从50~70年代建成了原中央直属企业的矿山有20多座和一大批地方国营的中小型矿山,到80年代以来,国营钨矿山形成生产矿石总能力达870万t。年产钨精矿4~5万t(WO3含量)。

2015年12 月1日,江西省国土资源厅在南昌组织召开了《江西省浮梁县 朱溪外围(30-78线)钨铜矿普查成果报告》评审会。经专家 评审,确认该项目查明333+334类三氧化钨(WO3)资源量286万 吨,再次刷新了钨矿储量规模的世界记录。 [1]

2016年1月5日,江西省国土资源厅在南昌召开浮梁县朱溪钨铜矿普查成果通报会,宣布浮梁县朱溪外围(30-78线)查明333+334类三氧化钨(WO3)资源量 286万吨,再次刷新了钨矿储量的世界记录,浮梁县朱溪钨矿成为新的世界最大钨矿。其资源量是原世界最大钨矿大湖塘钨 矿的2.7倍。

钨在冶金和金属材料领域中属高熔点稀有金属或称难熔稀有金属。钨及其合金是现代工业、国防及高新技术应用中的极为重要的功能材料之一,广泛应用于航天、原子能、船舶、汽车工业、电气工业、电子工业、化学工业等诸多领域。特别是含钨高温合金主要应用于燃气轮机、火箭、导弹及核反应堆的部件,高比重钨基合金则用于反坦克和反潜艇的穿甲弹头

精矿用于生产金属钨碳化钨钨合金及化合物。

钨是一种分布较广泛的元素,几乎普遍见于各类岩石中,但含量较低。通过有关地质作用加以富集才能形成矿床作为商品矿石开采。钨在地壳中的平均含量为1.3×10-6,在花岗岩中含量平均为1.5×10-6。钨在自然界主要呈六价阳离子,其离子半径为0.68×10-10m。由于W6+离子半径小,电价高,具有强极化能力,易形成络阴离子,因此钨主要以络阴离子形式[WO4]2-,与溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等阳离子结合形成黑钨矿或白钨矿沉淀。黑钨矿结晶温度为320~240℃,白钨矿的结晶温度为300~200℃。

在表生作用中,由于含钨矿物较稳定,常形成砂矿。但在酸性条件下,含钨矿物可被分解,并以WO3形式溶于地表水中,在一定条件下形成某些钨的次生矿物。有时以矿物微粒或离子形式被粘土或铁锰氧化物吸附而集聚于页岩、泥质细砂岩及铁锰矿层中。

如今在古老的变质岩系中发现有层控钨矿床和钨的矿源层,说明在变质作用过程中,钨也能发生某种程度的富集

钨的重要矿物均为钨酸盐。在成矿作用过程中能与[WO4]2-络阴离子结合的阳离子仅有几个,主要有Ca2+、Fe2+、Mn2+、Pb2+,其次为Cu2+、Zn2+、Al3+、Fe3+、Y3+等,因而矿物种类有限,如今在地壳中仅发现有20余种钨矿物和含钨矿物,即黑钨矿族:钨锰矿钨铁矿黑钨矿白钨矿族:白钨矿(钙钨矿)、钼白钨矿、铜白钨矿;钨华类矿物:钨华、水钨华、高铁钨华、钇钨华、铜钨华、水钨铝矿;不常见的钨矿物:钨铅矿、斜钨铅矿、钼钨铅矿、钨锌矿、钨铋矿、锑钨烧绿石、钛钇钍矿(含钨)、硫钨矿等。

尽管已发现的钨矿物和含钨矿物有20余种,但其中具有开采经济价值的只有黑钨矿和白钨矿。黑钨矿(Fe、Mn)WO4,含WO3 76-;白钨矿CaWO4,含WO3 80.6-。

国外长期以来开发的钨矿,主要是白钨矿,占总生产能力的60-。而我国尽管白钨矿已探明储量376万t,占世界钨矿总储量的71-,但由于一些大型、超大型钨多金属矿床的矿石物质成分复杂,嵌布粒度细,选冶技术尚未彻底解决,因而现阶段开采仍以石英脉型黑钨矿为主,占全国采出矿量的90-。

钨矿产工业要求(或称矿产工业要求),包括矿床边界品位(WO3-)、工业品位(WO3-)、可采厚度(m)和夹石剔除厚度(m)。

钨矿床伴生有益组分通常有、铜、铅、锌、锑、金、银、钴、、钽、稀土、硫、磷、压电水晶熔炼水晶萤石等。其中,硫、磷、砷、钼、钙、锰、铜、锡、、锑、铋、铅、锌等对钨的冶炼工艺和钨制品为有害杂质,对各类钨精矿产品所含的这些有害杂质,国家已制定行业标准,即GB2825-81。因此,这些有害组分,要经过选冶技术途径富集综合回收,变害为益,变废为宝,综合利用。

钨矿是我国的优势矿产资源。现已发现并探明有储量的矿区252处,累计探明储量(WO3,下同)637.5万t,其中A+B+C级储量232万t,占36.4-。截至1996年底,钨矿保有储量为529.08万t,其中A+B+C级储量228.11万t,占43.1-。在找矿行动中,根据国土部公布的最新数据,金属矿产勘查取得一批世界级的重大发现,查明资源储量达106万吨的钨矿。

中国钨矿资源丰富,著称世界,其储量在世界排位,以中国表内A+B+C级储量同世界储量基础相比居世界第1位。第2位加拿大(储量基础49.3万t)、第3位俄罗斯(储量基础35.5万t)。中国钨矿不仅储量居世界第一,而且产量和出口量长期以来也居世界第一,因而被称誉为“世界三个第一”。创造和打破了多项中国世界纪录协会认可的世界纪录、中国纪录。

中国江西大余县,是世界著名的“钨都”。那里有四百多处星罗棋布的钨矿点。鸦片战争后,德国人曾在那里首先发现了钨,当时只花500元钱就秘密地收买了矿权。爱国民众发现后,纷纷起来保矿、护矿。经多方交涉,终于在1908年以1000元收回矿权,并集资开采。这便是赣南最早的钨矿开发业。

我国湖南省郴州市柿竹园是个“世界有色金属博物馆”,拥有140多种矿物。其中钨矿储量就占了当前世界总储量的四分之一。

中国钨矿储量居世界首位,为国外30多个国家总储量(130万吨)的3倍多。另外的主要产钨国是加拿大和美国。

在全国已探明钨矿储量有21个、自治区、直辖市。其中保有储量在20万t以上的有8个省区,依次为湖南179.89万t、江西110.09万t、河南62.85万t、广西34.92万t、福建30.67万t、广东23.02万t、甘肃22.29万t、云南21.66万t,合计485.39万t,占全国钨保有储量的91.7-(以1996年底全国钨矿保有储量统计)。

从全国大行政区分布来看,依次:中南区占全国钨储量的58.2-,居首位,其次是华东区占28-、西北区占4.3-、西南占4.1-、东北区占3.2-、华北区占2.2-。

在三大经济地区钨矿储量分布的比例:东部沿海地区占17.1-、中部地区占75.1-、西部地区占7.8-。全国大中型、超大型钨矿分布及其储量和矿区开发利用情况见图3.12.1和表3.12.4。

钨在自然界中不是以单质出现的,它只存在于不同的化合物中。工业用途中,最重要的两种钨矿是黑钨矿 ((Fe,Mn)WO4),或者我们也称它为钨铁矿-黑钨矿和白钨矿 (CaWO4),这也是两种用来开采钨的最常用的两种矿物。

现在中国是世界上最大的钨输出国。美国地质勘探局(USGS)估计2007年世界钨矿产量,中国生产了77000吨,占了世界总产量的86-。

此外,根据美国地质勘探局的计算,中国的矿产储备基地占世界总储备基地的67-。

世界钨储量(吨)

国家

储备

储备基地

中国

1,800,000

4,200,000

其它国家

420,000

740,000

加拿大

260,000

490,000

俄罗斯

250,000

420,000

美国

140,000

200,000

玻利维亚

53,000

100,000

葡萄牙

4,700

62,000

北朝鲜

NA

35,000

澳大利亚

10,000

15,000

共计

2,937,700

2,262,000

根据我国钨矿床的勘探经验和矿山生产实践以及勘探与开采对比研究,1984年修改补充了1981年制定的《钨矿地质勘探规范(试行)》,将我国钨矿划分为4个勘探类型:

矿体规模大至巨大(长>1500m,深>800m),形态较简单至简单,产状较稳定(有小的起伏)到稳定,厚度变化较小,成矿后构造和火成岩体对矿体仅有局部破坏,品位较均匀(品位变化曲线呈波状)至均匀(品位变化曲线呈舒缓波状),矿化基本连续至连续,矿床规模为巨大型。如湖南瑶岗仙夕卡岩型白钨矿床。

矿体规模中等至大型(长1000~1500m,深500~800m),形态较简单,产状较稳定,厚度变化不大,成矿后构造和火成岩体对矿体有一定破坏或只有局部破坏,但矿体仍较易对比连接,品位较均匀。矿化基本连续,矿床规模为中大型。如江西漂塘石英细脉型钨锡矿床的Ⅰ、Ⅱ矿带。

矿体规模一般为中等(长300~1000m,深200~500m),少数为大型。总体形态较简单至较复杂,组构形态较复杂,如石英大脉型钨矿体的分支复合,尖灭侧现,尖灭再现;夕卡岩型钨矿体的弯曲变化,扁豆状矿体的断续相连等。厚度变化不大至较大。成矿后构造和火成岩体对矿体有一定破坏或只有局部破坏,部分矿体对比连接较困难,品位一般不均匀(品位变化曲线呈跳跃状),少数矿体品位较均匀或很不均匀(品位变化曲线呈剧烈的跳跃状),矿化基本连续,少数不连续,矿床规模多为中型,少数大型或小型。如湖南邓阜仙石英大脉型钨铜锡矿床,江西盘古山石英大脉型钨铋矿床。

矿体规模中等至小型(长<300m,深<200m),总体形态和组构形态都是较复杂至很复杂(如石英大脉型钨矿体分支复合,尖灭侧现,尖灭再现频繁;又如其他类型的钨矿体弯曲变化多、幅度大、小扁豆状、囊状矿体时断时续等),厚度变化较大至很大,矿化不连续,少数基本连续,品位不均匀至很不均匀,矿床规模多为小型,少数中型。如江西棕树坑石英大脉型钨锡矿床;湖南沃溪层状浸染型钨锑金矿床

即成矿物质的多来源(岩源、层源、混合源、壳源、壳幔混合源等);含矿建造的多层位(元古宇、震旦系、寒武系奥陶系、泥盆系石炭系、上侏罗统);成矿作用的多期性;成矿环境的多样性;以及钨元素地球化学的多种适应性,如在岩浆阶段、岩浆热液、各种矿化流体、变质作用及表生作用中,均可活化、迁移,在有利的构造条件下富集成矿。

地层沉积建造是供矿、容矿的基本因素之一,不同的容矿建造机制分别控制形成不同类型的钨矿。如碳酸盐岩建造总是形成夕卡岩或似夕卡岩型钨矿床(以白钨矿为主);而在硅铝建造则往往产生交代岩或角岩,形成岩体浸染型、细脉浸染型、脉型、角砾岩筒型钨矿床。不同的构造-岩浆机制,形成各具特征的矿床类型。例如,由深大断裂从深部带来的壳幔混源型岩脉,可以形成斑岩型、角砾岩筒型钨矿;而来自壳源型的岩脉则形成脉型或夕卡岩型钨矿。各种成矿条件联合控矿,必然产生多型矿床的共生与复合。

南岭是中国钨矿最密集的成矿区,尤其是赣南、湘南、粤北地区的钨矿床更是高度集中分布,而且是成群成组的出现。如在赣南大余崇义上犹地区,仅在7800km2范围内就有180多个矿床(点)密集分布,几乎平均10km2内即有两处钨矿床,并呈现等距、近等距的分布;又如,盘古山区在11000km2范围内也有100多处钨矿床(点)分布,平均每100km2就有1处矿床。在南岭每一个密集区里往往产有1~2个大型钨矿并有“卫星”式一批中小型矿床围绕大型矿床产出而成群成组的分布。在每个矿床中几乎都有1~2条“王牌”矿脉(即规模大、品位富的矿脉),如西华山钨矿的299号“王牌”脉长920m,脉宽最大3.60m,而且品位富。每个矿区的含钨石英脉成群成带的产出(即许多脉钨矿体一起产出而形成矿体群;按矿体分布疏密程度而分为脉带型矿脉和单脉形矿脉)。如赣南的西华山、大吉山,湘南的瑶岗仙,粤北的锯板坑、梅子窝、石人嶂等特大型、大中型钨矿床中的矿脉,均是成群成带的分布。这种成群成带的分布规律,对找矿、勘探、开发具有重要指导作用。

在南岭内生钨矿床具有明显的分带性。这种分带规律在一些成矿区带和矿田、矿床中均不同程度的显示。如南岭赣南钨矿成矿区带,王成发(1984)提出赣南脉状钨矿具有区域性水平分带特征,表现以大余岭为中心的半环状分带,按钨矿地球化学特征划分3个带,依次为:Ⅰ钨锡矿带,Ⅱ钨矿带,Ⅲ钨多金属矿带。

在石英脉型钨矿床(简称脉钨矿床)的矿体形态在垂直空间具有“五层楼”式的变化规律。这种垂直变化规律的认识,是60年代初广东冶金地质九三二队在勘探粤北梅子窝脉钨矿床时研究总结出来的,形象地称为“五层楼”:即①石英云母线(也叫线脉带)、②稀疏细脉带、③密集细脉带、④平行薄脉组、⑤单独大脉,即以带、组、脉为基本模式。在赣南、湘南等地的脉钨矿床的矿脉也存在这类似的垂直分带。这种“五层楼”式模式,对找矿、勘探和矿床开采具有实际指导意义。但应指出,有些脉钨矿床的矿脉因剥蚀和其他地质因素所致,不一定每个矿床都显现出“五层楼”式的垂直变化规律,有的仅具有三层、四层。

钨矿的选矿方法主要有手选,航模选,重选,浮选,磁选和静电分离。黑钨以重选为主,而白矿以浮选为主。为了全面提取有用的成分,提高产品质量和钨精矿的回收率。选矿和冶炼技术相结合,提高烘烤和淋溶和其他湿法提炼方法。

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