一、 地质勘查
50~60年代主要是就矿勘探。当时,对已开采的矿山或露头矿进行矿区内的大比例尺地质测量,采用槽井探、钻探、坑探等手段,并采用原苏联勘探规范进行勘探工作。如湖南锡矿山(超大型锑矿田)和沃溪锑金钨矿(大型矿床)、陕西公馆汞锑矿(汞大型、锑中型矿床)、广西大厂(超大型锡铅锌锑多金属矿田)、贵州晴隆锑矿(大型矿床)等。
70年代,在生产矿区进行补充勘探和在矿区深部、周边地段进行详查和初勘,为矿山开采准备接续资源。同时,在若干地区开展普查、详查工作,有的转入到初勘或详勘,如湖南渣滓溪大型锑矿床、贵州半坡大型锑矿床、广西马雄中型锑矿床、甘肃崖湾大型锑矿床等。
80年代以来至今,锑矿地质勘查工作的特点,从过去勘查地表矿、浅部矿转入到以寻找隐伏矿为目标的进行区带普查找矿。采取地质遥感、航空物探、化探扫面等技术方法和地质综合研究进行区带成矿预测,表明湘中、湘西和秦岭等地区具有很大的找矿潜力,并勘查了一些大中型锑矿床。特别是在老矿区(田)开展二轮找矿地质勘查工作取得了显著的找矿效果,为生产矿山增加了新的储量。如湖南发现锡矿山“整合型”层状矿体与矿区内北东向控矿断裂之间,矿体“融合”膨大并沿断裂向下延深,形成“交错型”的所谓“带状”矿体,发现原来“沿层”的三号矿体沿断裂展布,从而增加10余万t的锑储量,等于勘查出一个大型锑矿床的储量。80年代末,又发现不仅矿体受北东向断裂控矿,而且北西向断层与矿层交汇处形成富矿柱,从而扩大了原四号矿体储量,预测可新增D级储量10万t和E级10万t。
为使锑矿地质勘探工作规范化,保证地质勘探工作质量,合理地运用各种行之有效的勘探方法和手段,在总结我国锑矿地质勘探经验基础上和探采对比研究,于80年代制定了“锑矿地质勘探规范”,并将锑矿划分为4个勘探类型,以便合理地选择勘探手段,确定勘探工程密度,有效地探明各级储量。
(1)第Ⅰ勘探类型 矿体规模巨大(走向长>1000m,倾斜长>800m),形态简单的似层状,厚度与产状均稳定,有用组分均匀。如湖南锡矿山飞水岩矿床的[HT5SS]Ⅰ号矿体。
(2)第Ⅱ勘探类型 矿体规模大(走向长≥600m~≤1000m,倾斜长≥400~≤800m)~巨大型,形态较简单至简单的似层状和厚脉状。产状变化不大,厚度较稳定,矿化基本连续,有用组分分布均匀到不均匀。如贵州半坡锑矿床的Ⅰ号矿脉,湖南锡矿山飞水岩矿床的Ⅱ号矿层的主矿段。
(3)第Ⅲ勘探类型 矿体规模一般为中型(走向长≥300m~≤600m,倾斜长≥200~≤400m),少数为大型,形态复杂到较简单的脉状、板脉状。矿层厚度较稳定到不稳定,矿化不连续,有用组分分布不均匀到很不均匀。如湖南渣滓溪锑矿床的9号矿脉,湖南板溪锑矿床的2号矿脉。
(4)第Ⅳ勘探类型 矿体规模较小(走向长<300m,倾斜长<200m),形态复杂到很复杂,矿化很不连续的小矿脉,小扁豆状、透镜状、柱状等矿体。厚度很不稳定,有用组分分布很不均匀。如安徽花山锑金矿床、江西宝山锑金矿床、广西赵家岭锑矿床。
各勘探类型的勘探工程间距,见表3.16.2。
表3.16.2锑矿床勘探工程间距
二、矿山开采
地下开采的锑矿山开拓方式以竖井为主,但也有的采用斜井、平硐及联合开拓等。如我国大型锑矿山锡矿山矿务局南、北两矿锑矿开采均用上盘竖井开拓。井下运输、提升、通风、排水等系统都比较完善。云南木利锑矿、湖南龙山锑金矿等则采用平硐开拓系统。湖南湘西(沃溪)锑金钨矿采用以斜井与竖井相结合的联合开拓系统。
地下采矿方法,各矿山根据矿床地质条件,矿体产状、形态则采用各自的采矿方法。如湖南锡矿山为胶结充填法、杆柱护顶砂浆充填法。贵州晴隆锑矿,留不规则矿柱的全面采矿法。广西大厂长坡矿,分段空场法、留矿法。云南木利锑矿在70年代末以前系小型露天开采,从80年代初转入地下开采用的无底柱低分段崩落法。湖南湘西(沃溪)锑金钨矿为削壁充填法、房柱法。湖南龙山锑金矿为人工底柱浅孔留矿法。
目前,国营锑矿山作业量:1996年采掘剥总量137.4万t,出矿量97.2万t。锑出矿品位2.31%,锑采矿损失率12.53%,矿石贫化率11.16%,掘采比390.14m/万t,采矿工班效率12.63t/工班,工人实物劳动生产率328.12t/(人·a)。
三、选矿与加工
我国国营锑矿山已建成的选厂有25座,其中主产锑精矿的22座,副产锑精矿的3座。综合日处理能力为6540t,主产锑选厂为4190t。其中日处理能力为1000t以上的有3座,500t以上的2座,100t以上14座,100t以下的6座。处理单一硫化锑矿的有11座,处理硫氧混合锑矿的3座,处理含锑多金属矿的11座。选矿主要技术经济指标,以1996年代表90年代国营锑矿山选矿技术经济指标:锑原矿品位1.78%,锑精矿品位24.29%,锑尾矿品位0.28%,选矿金属实际回收率85.24%,工人实物劳动生产率936.82t/(人·a)。
锑矿石经选矿得到的商品锑精矿,应符合国家有色金属行业制定的《锑精矿质量标准(YB2419-82),(表3.16.3)。
表3.16.3锑精矿质量标准(YB2419-82)
(1)火法炼锑 硫化矿经挥发焙烧或挥发熔炼,使Sb2S3变成Sb2O3(俗称锑氧),再经还原熔炼和精炼,成为金属锑。还可用沉淀熔炼法直接生产粗锑。
(2)锑氧生产 有4种方法:①硫化锑块矿的挥发焙烧;②硫化锑精矿闪速挥发焙烧;③硫化锑精矿鼓风炉挥发熔炼;④硫化锑精矿旋涡炉挥发熔炼。
(3)还原熔炼和火法精炼 挥发焙烧和挥发熔炼所产锑氧含杂质很少,配入煤和少量纯碱(Na2CO3),在反射炉内还原熔炼成粗锑。如需精炼,可继续加入纯碱,碱熔化后把压缩空气鼓入锑液,进行碱性精炼。
(4)电解精炼 采用电解方法进行精炼,能获得纯度较高的锑并能回收粗锑中的贵金属和其他有价值金属。
(5)沉淀熔炼 此法适于处理富矿,不宜处理含铅的矿石。小规模生产多用坩埚炉,大规模生产用反射炉,有的厂用电炉。
(6)氧化锑矿石熔炼 用鼓风炉熔炼成粗锑,鼓风炉适应范围大,可以处理难熔矿石,对矿石品位要求不严格,还允许氧化矿石中混有部分硫化矿。熔炼时以铁矿石、石灰石为熔剂,以焦炭为还原剂,产出粗锑。
(7)复杂锑铅矿石熔炼 这是一种难冶炼的矿石类型,广西大厂以脆硫锑铅矿为原料,采用沸腾炉焙烧,反射炉还原熔炼,所产粗合金吹炼挥发锑、锑烟尘还原熔炼精炼生产高铅锑、精铅进行电解产精铅的方法。经过10多年的生产实践,已日趋成熟,为复杂的锑铅矿的处理积累了宝贵经验。
火法炼锑是国内外传统采用的生产工艺,但由于在冶炼过程中,砷、硫污染环境严重,因此迫使研究应用新的湿法工艺。
(8)湿法炼锑 用硫化钠、氢氧化钠溶液浸出硫化锑精矿,硫化锑与硫化钠作用生成溶于水的硫代亚锑酸钠(Na3SbS3);以此溶液配制成阴极液,以氢氧化钠溶液为阳极液,进行隔膜电积,得到含锑96%~98%的电锑。
我国对湿法炼锑的研究应用已取得可喜的进展。80年代末,“氯化-水解法处理硫化锑精矿制取锑白新工艺试验”,已在几家企业形成规模生产,“从浸取液中直接提取锑酸钠新工艺”研究,也已应用于生产。氯(盐)氧化法制取锑酸钠,已在生产中采用。其特点是:原料适应性强,含铅等杂质较高的锑矿也能处理,能综合回收原料中的锑和硫,基本上解决了硫烟污染问题。
(9)锑白 生产锑白(Sb2O3)是锑的主要用途之一。中国用精锑生产锑白一般用反射炉。将精锑投入反射炉熔化,向锑液中鼓入一次空气,向液面上鼓入二次空气,使锑蒸气完全氧化。氧化锑出炉后与大量冷空气汇合,迅速冷却,进入收尘系统,即得优质锑白。
(10)生锑 生锑即工业用纯净Sb2O3,是由高品位辉锑矿熔析而得,呈针状结晶,又称针锑。将硫化锑块矿破碎至粒度为20~30mm,在反射炉中添加1%~2%的纯碱助熔剂,于900~1000℃下,三硫化二锑熔融析出,扒出残渣,出炉铸锭,即得含锑71%~73%的生锑。