一、地质勘查
普查阶段是对已发现的含铬岩体、矿点和物化探异常等,查明有否进一步工作的价值,为详查提供依据。这一阶段要求大致查明普查区内地质、构造情况,对矿体的规模、形态、矿石质量、物质成分、结构构造、自然类型的研究应达到探求相应储量级别的要求,对矿石加工选冶性能进行对比研究,做出是否可作工业原料的评价;大致了解矿床水文地质和开采技术条件。
详查阶段对有进一步工作价值的矿床作出有否工业价值的评价。这一阶段要求基本查明矿区内地质、构造情况,对矿体规模、形态和产状、矿石质量、物质成分、结构构造、工业类型和品级等的控制和研究程度应达到探求相应工业储量级别的要求;对矿石的加工选冶性能进行对比研究,基本查明矿床的开采技术条件,对矿床还要做出初步的技术经济评价,为是否进行勘探提供依据。
勘探阶段是对详查证实有工业价值,并拟开发利用的矿床按铬铁矿地质勘探规范的要求,探求各级工业储量。其要求是详细查明矿区的地质和构造情况,对矿体的形态、规模和产状、矿石质量、结构构造、工业类型和品级的控制和研究程度应达到探求相应工业储量级别的要求,对矿石选冶性能进行试验研究,详细查明矿床的开采技术条件,并对矿床进行详细的技术经济评价,为矿山建设利用提供设计依据。
(1)勘探类型 勘探类型的确定主要是依据矿床或矿体的地质特征,如矿体规模、形态及其变化等因素。
①矿体规模:勘探时,对每一个矿床都要有一定数量的工程控制,提高对矿体的控制程度。矿体规模大小,直接影响到矿体勘探的难易程度,关系到勘探工程的间距。矿体规模越大,为控制矿体而布置一定数量的工程越容易安排,间距也大些,并能根据不同储量级别的需要逐步加密,以提高勘探程度。我国已查明的铬矿体,规模一般都很小,长度小于50m的矿体约占矿体总数的83.8%,而长度大于150m的矿体仅占2.9%。西藏罗布莎铬矿床最长矿体只有324m。这些规模不大的矿体,都被列入较复杂?复杂的勘探类型之列。
②矿体形态:是影响勘探难易程度的又一基本因素。矿体形态一般分为规则、较规则、不规则和很不规则4种。产状稳定,较规则的脉状、透镜状矿体属规则的;产状较稳定,具分支复合的似脉状、透镜状、豆荚状矿体属较规则的;产状变化大,夹石和分支复合现象较多的不规则透镜状,豆荚状矿体为不规则的;夹石和分支复合现象频繁,产状变化大的囊状、串珠状、巢状和很不规则的透镜状矿体为很不规则的矿体。我国的铬矿体绝大多数是不规则的透镜状、豆荚状矿体等,不少矿体厚度变化较大,使矿床勘探工作极其复杂。
1987年颁布的《铬铁矿地质勘探规范》,虽将铬铁矿床分为5种勘探类型,但我国的铬矿床缺乏Ⅰ、Ⅱ类型,只有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ勘探类型,这是我国铬矿勘探工作实践的总结,基本上反映了目前我国铬矿地质的特征。
第Ⅲ勘探类型:矿体规模中等,长200~500m,厚度变化稳定到不稳定,形态规则或较规则,品位均匀或较均匀,断层、脉岩对矿体基本无破坏。以罗布莎Ⅱ矿群31号矿体和贺根山3756矿床的73号矿体为代表。
第Ⅳ勘探类型:矿体规模小,长50~200m,厚度变化较稳定至不稳定,形态较规则至很不规则,品位均匀或较均匀,断层对矿体破坏不大,偶有脉岩穿切,如鲸鱼、东巧的17号矿体等。
第Ⅴ勘探类型:矿体规模最小,形态最为复杂,厚度、品位变化最大,如萨尔托海4矿群等属此类。
(2)勘探工程间距 在勘探工作中,勘探工程间距依勘探类型不同,大致可按表3.4.5确定。
几十年的地质勘探工作表明,在实际工作中,虽然很难机械地套用表上所规定的间距,成矿条件的复杂性常可导致同一矿床的不同矿体、甚至同一矿体的不同矿段采用不同的工程间距,但通过实践和探采对比,正确运用这种类型划分法和工程间距,所取得的储量基本上是可靠的。
表3.4.5铬矿勘探工程间距表
二、矿山开采
露天开采矿山主要有罗布莎、香卡山和东巧。其中东巧铬矿建于1967年,1983年闭坑,开采深度80m,开采台阶高为12m,开采方式为机械化开采与人工露天开采相结合,采用风力凿岩机打眼、爆破,用0.5m3的掘岩机装入4t自卸矿车运矿。罗布莎铬矿于1990年5月正式开始建设,1993年建成投产,根据矿体的开采条件,设计生产剥采比按15.3t/t计算,采场最终边坡角上、下盘以及端部均取45°左右。矿床采用公路开拓,油铲装车,8t自卸汽车运输。目前罗布莎的开发仅限于Ⅰ、Ⅱ号矿群,宜露天开采的部分,随着生产进一步发展,将进入地下开采阶段。
地下开采矿山主要有贺根山、索伦山、鲸鱼和萨尔托海等铬矿。其中鲸鱼铬矿1970年建成投产,1982年闭坑,采用竖井开拓,井深达140m,主要矿体以充填法为主,卫星矿体采用留矿法和空场法,经爆破后坑道人力运输,竖井机械化提升。贺根山铬矿于1958年开始小规模露天开采,1971年设计竖井,井深400m,已施工70m,后因各种原因停建,1995年初,地方自筹资金另行设计新竖井,井深83.5m,开采富矿石。
三、选矿与加工技术
1967年以来,我国先后建起河北遵化、北京密云、陕西商南、内蒙古索伦山、新疆萨尔托海5个小选矿厂,采用重选选别,前3个随着开采的结束相继停产。现有索伦山选厂,是1985年筹建的,设计规模年产精矿粉3000~4000t,入选矿石品位25%,重选后精矿品位40%,但尾矿品位达10%,后改为强磁选流程,于1986年投产。
图3.4.6和3.4.7是甘肃大道尔吉铬矿跳汰-摇床选别流程图和内蒙古锡盟3号矿样磁选试验流程图。
目前我国铬矿石的冶炼主要为火法冶炼中的电炉法,其次为金属热还原法和真空碳还原法及转炉法。电炉法又分为矿热法和精炼电炉法。前者用碳作还原剂,以铬矿石、焦炭、硅石为原料生产高碳铬铁,或以硅石、焦炭、高碳铬铁为原料生产硅铬合金;后者用硅石作还原剂,以铬矿石、硅铬合金、石灰为原料生产中、低碳铬铁和微碳铬铁。也有用转炉生产中、低碳铬铁的。
金属热还原法通常用铝粒作还原剂,使铬的氧化物在短时间内剧烈反应,放出大量热,熔炼出金属铬。
真空碳还原法用高品位铬矿石(目前多用氧化焙烧后的高碳铬铁)作氧化剂,与高碳铬铁粉作成团块,放入真空炉中,在低于金属熔点的温度下脱碳,生产微碳、超微碳铬铁;或脱碳后通入氮气,生产含氮的铬铁合金。
湿法冶炼目前是用铬矿石和纯碱及白云石或石灰石放入回转窑内氧化焙烧生成铬酸钠,经水浸后加硫化钠或硫磺,使之还原成氢氧化铬沉淀,脱水煅烧获得氧化铬,再用金属热还原法或真空碳还原法及电解法生产金属铬。
除上述冶炼方法外,近年来我国研究了从甘肃金川铜镍尾矿中回收铬的方法,其采用氧化焙烧法制取氢氧化铬,再制成铬铵矾,最后电解出金属铬。中国科学院还研制了一种伯胺萃取提铬新工艺,铬萃取率98%,反萃取率为100%。Cr2O3产品纯度95%~98%,为综合利用攀枝花—西昌地区红格铁矿石中的伴生铬提供了依据。
图3.4.6 大道尔吉铬矿跳汰摇床选别流程图
(据崔金英、王兴林、张万镒、铬铁矿,1989)
图3.4.7 锡盟3号矿样磁选试验流程图
(据崔金英、王兴林、张万镒、铬铁矿,1989)
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