铅锌矿

  自然界里特别在原生矿床中共生极为密切。目前,在地壳上已发现的铅锌矿物约有250多种,大约1/3是硫化物和硫酸盐类。铅锌用途广泛,用于电气工业、机械工业、军事工业、冶金工业、化学工业、轻工业和医药业等领域。此外,铅金属核工业石油工业等部门也有较多的用途,方铅矿闪锌矿等是冶炼铅锌的主要工业矿物原料。

矿物原料特点

  铅锌在自然界里特别在原生矿床中共生极为密切。它们具有共同的成矿物质来源和十分相似的地球化学行为,有类似的外层电子结构,都具有强烈的亲硫性,并形成相同的易溶络合物。它们被质、粘土或有机质吸附的情况也很相近。铅在地壳中平均含量约为15×10-6,在有关岩石中平均含量:砂岩7×10-6、碳酸盐岩9×10-6页岩20×10-6。锌在地壳中平均含量约为80×10-6,在有关岩石中平均含量:玄武岩105×10-6花岗岩60×10-6、砂岩16×10-6、碳酸盐岩20×10-6、页岩95×10-6  目前,在地壳上已发现的铅锌矿物约有250多种,大约1/3是硫化物和硫酸盐类。方铅矿、闪锌矿等是冶炼铅锌的主要工业矿物原料。
  铅是人类从铅锌矿石中提炼出来的较早的金属之一。它是最软的重金属,也是比重大的金属之一,具蓝灰色,硬度1.5,比重11.34,熔点327.4℃,沸点1750℃,展性良好,易与其他金属(如等)制成合金。锌从铅锌矿石中提炼出来的金属较晚,是古代7种有色金属(、银、汞、)中最后的一种。锌金属具蓝白色,硬度2.0,熔点419.5℃,沸点911℃,加热至100~150℃时,具有良好压性,压延后比重7.19。锌能与多种有色金属制成合金或含锌合金,其中最主要的是锌与铜、锡、铅等组成的黄铜等,还可与等组成压铸合金。

铅锌矿的历史

  中华民族的祖先对铅锌矿的开采、冶炼和利用曾做出过重要贡献。中国古代“铅”写作“钅公”。商代(公元前16~前11世纪)中期在青铜器铸造中已用铅,西周(公元前11世纪~前771年)的铅戈含铅达99.75%。在古代,铅往往被加入铜中成为合金化金属,还用来制作铅白、铅丹等。古代炼铅的原料有两类,一类是氧化铅,以白铅矿为主,另一类是硫化矿,以方铅矿为主。明代陆容在《菽园杂记》中有叙述含银硫化铅矿的冶炼方法。宋应星在《天工开物》中提到当时开采的三种铅锌矿物,一种是“银矿铅”,系指与辉银矿等共生的方铅矿;另一种是“铜山铅”,系指含方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等的多金属矿;还一种是“草节铅”,可能是指结晶粗大的方铅矿。
  由于铅矿中多含有银,古代为了提取白银,因此大量开采并冶炼铅。
  中国是最早发明炼锌的国家。古代称锌为“倭铅”。炼锌,据史料记载至迟在10世纪的五代就已能冶炼。贵州赫章志上即有该县妈姑地区在五代后汉高祖天福年间(公元947年)开始炼锌的记载。明代宋应星在《天工开物》中也有叙述,用炉甘石作原料,用坩埚冶炼,书中附有图。
  明、清时锌主要用配制黄铜,供铸钱及制造各种器皿用。约在17世纪初开始向欧洲出口锌锭。1745年从广州装运锌锭的一艘船在瑞典哥德堡触礁沉没,1872年被打捞起一部分锌锭,经分析锌含量达98.99%,可见当时中国冶炼锌的水平是相当高的。
  中国古代不仅对铅锌的冶炼和利用有重要创举,而且很早就认识了铅锌矿的产出分带性。在《管子·地数篇》中就记载“上有陵石者,下有铅锡赤铜”,“上有铅者,其下有银”。当代许多铅锌矿床的勘查有不少的矿区都是通过古矿硐和冶炼炉渣遗址等发现的。
  近百年来,在旧中国时期铅锌业基础薄弱,只有几个规模小的矿山和工厂,采矿、选矿、冶炼基本上土法生产,最高年产量,铅8900t、锌7100t。新中国成立后,铅锌业发展很快。经过40多年来的大规模地质勘查,探明了丰富的铅锌矿产资源,建设了一大批国营大中型铅锌矿山和冶炼厂,形成了较大的采选冶生产能力,产量居于世界前列。1996年铅精矿(金属含量,下同)产量64.3万t,锌精矿(金属含量,下同)产量112.1万t。铅锌金属产量(含矿产产量和杂产产量):铅70.6万t,居世界第2位;锌118.4万t,居世界第1位。现在不仅满足国内需求,而且还出口铅锌产品,成为世界铅锌生产大国之一。

铅锌矿物及铅锌元素赋存状态

  锌以独立矿物为主要的存在形式。独立矿物以硫化物为主,在近百种锌矿物中,硫化物只有两种闪锌矿与纤锌矿,但它们在自然界中分布较广,是锌的主要工业矿物。锌具有一定的亲氧性,锌的氧化物有多种。
  铅以独立矿物为主要的存在形式的。铅的独立矿物有240多种,三分之一以上是硫化物和硫盐。方铅矿是铅的主要工业矿物,在自然界分布很广 ,这也表现铅的亲硫性。Pb除与S、Sb、As结合外,还与Se、Te结合。在缺硫时,Pb也可与氧化合,表现出它的亲氧性。
  自然界中的铅有Pb4+、Pb2+、Pb0三种价态,Pb4+极罕见,Pb0(自然铅)可以见到,但不普遍。Pb2+在各种自然条件下都很稳定,是铅的主要存在形式。Pb2+的硫化物种类不多,以方铅矿为主。Pb2+以带金属性的共价键与硫相结合,低温时Pb2+还可以与Ag,Bi,S形成多种硫盐,与卤素结合形成络合物。
 
  锌的碱性比铜略弱,锌具有两性,除可形成阳离子Zn2+外,还可形成(ZnO2)2-、(ZnO3)2-
  以类质同像形式进入其它矿物之中,也是铅、锌的存在形式之一。

铅锌矿在中国的分布

  铅锌矿主要分布在滇西兰坪地区、滇川地区、南岭地区、秦岭-祁连山地区以及内蒙古狼山-渣尔泰地区。从矿床类型来看,有与花岗岩有关的花岗岩型(广东连平)、夕卡岩型(湖南水口山)、斑岩型(云南姚安)矿床,有与海相火山有关的矿床(青海锡铁山),有产于陆相火山岩中的矿床(江西冷水坑和浙江五部铅锌矿),有产于海相碳酸盐(广东凡口)、泥岩-碎屑岩系中的铅锌矿(甘肃西成铅锌矿),有产于海相或陆相砂岩和砾岩中的铅锌矿(云南金顶)等。铅锌矿成矿时代从太古宙到新生代皆有,以古生代铅锌矿资源力量丰富。
(我国重要铅锌矿分布图)
  1-云南金顶;2-江苏栖霞山;3-广东凡口;4-内蒙古东升庙;5-江西冷水坑;6-四川呷村;7-甘肃厂坝;8-甘肃锡铁山;9-新疆可可塔勒;10-广西长坡;11-内蒙古白音诺;12-四川大梁子;13-河北蔡家营;14-湖南水口山;15-甘肃李家沟;16-内蒙古甲生盘;17-内蒙古霍各乞;18-湖南黄沙坪;19-浙江五部;20-四川天宝山

主要铅锌矿物

铅、锌矿主要矿物表
 
矿物名称
英文名称
化学分子式
金属质量分数(%)
方铅矿
硫锑铅矿
脆硫锑铅矿
车轮矿
白铅矿
铅矾
铬铅矿
磷氯铅矿
砷铅矿
钼铅矿
钒铅矿
Galena
Boulangerite
Jamesonite
Bournonite
Cerussite
Anglesite
Crocoite
Pyromorphite
Mimetite
Wulfenite
Vanadinite
PbS
Pb5Sb4S11
Pb4FeSb6S14
CuPbSbS3
Pb [ CO3 ]
Pb [ SO4 ]
Pb [ CrO4 ]
Pb5 [ PO4 ]3Cl
Pb5 [ AsO4 ]4Cl
Pb [ MoO4 ]
Pb5 [ VO4 ]3Cl
(Pb)86.6
55.42
40.16
42.54
PbO:83.58
PbO:73.6
PbO:69.06
PbO:82.2
PbO:66.77
PbO:60.79
PbO:78.80
锌矿物
闪锌矿
纤锌矿
菱锌矿
异极矿
硅锌矿
水锌矿
红锌矿
Sphalerite
Wurtzite
Smithsonite
Hemimorphite
Willemite
Hydrozincite
Zincite
ZnS
ZnS
Zn [ CO2 ]
Zn4 [ Si2O7 ](OH)2 ·H2O
Zn2[ SiO4 ]
Zn5[ CO3 ]2·(OH)6
ZnO
(Zn)67.1
67.1
ZnO:64.90
ZnO:67.5
ZnO:73.0
ZnO:74.12
80.34

工业要求

 
  为适应我国铅锌矿地质勘探工作和矿山生产建设的需要,地质矿产部和冶金工业部根据我国铅锌矿产资源状况和采选冶技术条件,于1983年联合制定并颁布《铅锌矿地质勘探规范》(试行),制定了铅锌矿一般工业指标,普查勘探中用于评价矿床有否工业价值。
    铅锌矿一般工业指标
项目
Pb(%)
Zn(%)
可采厚度(m)
夹石剔除厚度(m)
矿石类型
边界品位
工业品位
边界品位
工业品位
硫化矿
0.3~0.5
0.7~1.0
0.5~1.0
1.0~2.0
≥1.0~2.0
≥2.0~4.0
混合矿
0.5~0.7
1.0~1.5
0.8~1.5
2.0~3.0
≥1.0~2.0
≥2.0~4.0
氧化矿
0.5~1.0
1.5~2.0
1.5~2.0
3.0~6.0
≥1.0~2.0
≥2.0~4.0
             
  铅锌矿床一般工业指标和伴生组分评价指标
   铅锌矿床工业指标一般要求
项目
硫化矿石
混合矿
氧化矿石
Pb
Zn
Pb
Zn
Pb
Zn
边界品位(质量分数)%
0.3~0.5
0.5~1
0.5~0.7
0.8~1.5
0.5~1
1.5~2
最低工业品位(质量数)%
0.7~1
l~2
1~1.5
2~3
1.5~2
3~6
矿床平均品位(质量分数) %
5~8
6~9
10~12
最小可采厚度m
1~2
1~2
1~2
夹石剔除厚度m
2~4
2~4
2~4
                   铅锌矿床伴生有用组分评价参考表
 组   分
Cu
W03
Sn
Mo
Bi
S
Sb
CaF2
Au
Ag
质量分数%
0.06
0.06
0.08
0.02
0.02
4
0.4
5
质量分数g/t
0.1
2
组   分
As
Cd
Ⅰn
Ga
Ge
Se
Te
Tl
Hg
U
质量分数%
0.2
0.0l
0.001
0.001
0.001
0.001
0.001
0.001
0.005
0.02
质量分数 g/t
             

资源储量

·中国的储量情况

  中国铅锌矿资源比较丰富,全国除上海、天津、香港外,均有铅锌矿产出。产地有700多处,保有铅总储量3572万吨,居世界第4位;锌储量9384万吨,居世界第4位。从省际比较来看,云南铅储量占全国总储量17%,位居全国榜首;广东、内蒙古、甘肃、江西、湖南、四川次之,探明储量均在200万吨以上。全国锌储量以云南为最,占全国21.8%;内蒙古次之,占13.5%;其他如甘肃、广东、广西、湖南等省(区)的锌矿资源也较丰富,均在600万吨以上。
 

·全世界储量情况

    世界铅储量和储量基础(铅,万t)
国家(地区)
铅储量
铅储量基础
1990年
1995年
2000年
2002年
1990年
1995年
2000年
2002年
中国
-
700
900
1100
-
1100
3000
3600
澳大利亚
1400
1900
1500
1500
2600
3400
2800
2800
美国
1100
800
670
810
2200
2000
2000
2000
加拿大
700
400
180
200
1300
1300
1100
900
哈萨克斯坦
-
-
200
500
-
-
200
700
秘鲁
200
200
200
350
300
300
300
400
南非
200
200
200
200
500
300
300
300
墨西哥
300
100
100
150
400
200
200
200
摩洛哥
-
50
50
50
-
100
100
100
瑞典
-
50
50
50
-
100
100
100
其他
3100
2400
2300
1900
4700
3200
3300
3000
世界总计
7000
6800
6400
6800
12000
12000
13000
14000
  注:资料来源:U.S.Geological Survery,Mineral Commodity Summaries,1991,1996,2001,2003
 
世界锌储量和储量基础〔锌,万t)
国家(地区)
锌储量
锌储量基础
1990年
1995年
2000年
2002年
1990年
1995年
2000年
2002年
中国
-
500
3300
3300
-
900
8000
9200
美国
2000
1600
2500
3000
5000
5000
8000
9000
澳大利亚
1900
1700
3400
3300
4900
6500
8500
8000
加拿大
2100
2100
1100
1100
5600
5600
3100
3100
墨西哥
600
600
600
800
800
800
800
2500
秘鲁
700
700
700
1600
1200
1200
1200
2000
前苏联
1000
1000
-
-
1500
1500
-
-
其他
5600
5800
7200
6900
9600
11500
13000
11000
世界总计
14400
14000
19000
20000
29500
33000
43000
45000
  资料来源:U.S.Geological Survery,Mineral Commodity Summaries,1991,1996,2001,2003
                 世界超大型铅锌矿床(铅+锌原始金属储量500万t)
序号
国家(地区)
矿床或矿区
储量(万t,Pb+Zn)
品位(%,Pb+Zn)
矿床类型
成矿时代
发现年代
1
加拿大
基德克里克
952
6.42
VMS
太古宙
1964
2
加拿大
不伦瑞克12号
>1070
13.0
VMS
古生代
1952
3
加拿大
派因波因特
820
10.0
MVT
古生代
1962
4
加拿大
法罗
599
9.5
Sedex
古生代
20世纪50年代后
5
加拿大
霍华兹山口
850
7.7
Sedex
古生代
1972
6
加拿大
沙利文
>2083
11.9
Sedex
元古宙
1892
7
美国
“红狗”矿田
3162
20.4
Sedex
古生代
1975
8
美国
维伯纳姆矿带
3000
7.0
MVT
古生代
1955
9
美国
老铅矿带
910
3.0
MVT
古生代
1725
10
美国
三州矿区
1315
2.9
MVT
古生代
1848
11
美国
马斯科特
600
3.6
MVT
古生代
1892
12
美国
宾厄姆
660
6.9
矽卡岩型
新生代
1863
13
美国
克尔达兰
>1000
11.8
沉积变质型
元古宙
1885
14
格陵兰
皮里地
1800
7.0
Sedex
1993
15
墨西哥
塞拉莫加达
628
8.22
矽卡岩型
中生代
20世纪90年代报道
16
秘鲁
圣格雷戈里奥
693
9.52
交代型
中生代
20世纪90年代报道
17
秘鲁
安塔米纳
575
1.03
矽卡岩型
1996年扩大
18
秘鲁
塞罗德帕斯科
825
12.7
热液-交代型
中生代
1630
19
玻利维亚
圣格里斯托巴尔
549
2.12
热液型
新生代
1996
20
巴西
瓦赞蒂
513
18
非硫化物型
元古宙
21
澳大利亚
布罗肯希尔
>5500
25
Sedex
元古宙
1883
22
澳大利亚
芒特艾萨
1169
13.2
Sedex
元古宙
1923
23
澳大利亚
希尔顿
643
17.3
Sedex
元古宙
1947
24
澳大利亚
杜格尔德河
542
15.7
Sedex
元古宙
20世纪80年代
25
澳大利亚
坎宁顿
718
13.4
Sedex
元古宙
1990
26
澳大利亚
“世纪”
1610
11.5
Sedex
元古宙
1990
27
澳大利亚
乔治菲什尔
1781
16.5
Sedex
元古宙
28
澳大利亚
麦克阿瑟河
2580
13.6
Sedex
元古宙
1955
29
澳大利亚
阿德米勒尔湾
1044
8.7
MVT
古生代
1981
30
爱尔兰
纳凡
994
11.99
Sedex
古生代
1971
31
波兰
上西里西亚
3200
12.0
MVT
古-中生代
32
德国
弗赖贝格
1400
5~6.5
热液脉型
中生代
33
德国
腊梅尔斯伯格
840
28
Sedex
古生代
1859
34
德国
678
11.3
Sedex
古生代
1852
35
德国
莫巴什-梅舍尼什
500
砂岩型
中生代
36
西班牙
雷奥辛
>900
11~20
MVT
古生代
37
葡萄牙
阿尔朱斯特莱尔
520
5.2
VMS
古生代
20世纪60年代
38
南斯拉夫
特雷普查
500
10.0
矽卡岩型
新生代
39
意大利
蒙特维基奥
500
7~10
热液脉型
古生代
1848
40
南非
甘斯堡
1268
7.65
Sedex
元古宙
1973
41
南非
阿格尼斯
978
2.8~6.6
Sedex
元古宙
1971
42
纳米比亚
斯科比翁
>600
7~10
MVT
元古宙
43
摩洛哥
泰维西特
665
9.5
MVT
中生代
44
哈萨克斯坦
捷克利
550
11.0
Sedex
元古宙
20世纪30年代
45
哈萨克斯坦
济良诺夫
>500
11.0
VMS
46
哈萨克斯坦
沙尔基亚
1239
4.13
沉积型
古生代
47
乌兹别克斯坦
乌奇库拉奇
677
3.4
MVT
48
伊朗
迈赫迪耶巴德
1220
12.7
MVT
20世纪90年代
49
伊朗
安古兰
650
30~40
MVT
古生代
50
印度
兰普拉-阿古恰
920
15.05
VMS
太古宙
1979
51
缅甸
包德温
820
9.5
热液型
古生代
11世纪
52
朝鲜
检德
7000
7~10
沉积变质型
元古宙
15世纪
53
日本
北鹿地区
663
6.5
VMS
新生代
54
中国
云南金顶
1610
8.44
砂岩型
中生代
20世纪60年代
55
中国
甘肃厂坝矿田
792
8.46
Sedex
古生代
20世纪60年代
56
中国
广东凡口
829
14.01
MVT
古生代
20世纪50年代
57
中国
内蒙古东升庙
626
3.25
Sedex
古生代
1957
58
中国
广西大厂矿田
579
2.77~15.53
热液型
古生代
  注:MVT(Mississippi Valley Type)为密西西比型;Sedex(Sedimentary Exhalative)为沉积岩容矿的海底喷气沉积型;VMS(Volcanogenic Massive Sulfide)为火山岩容矿的海底喷气沉积型,在铜矿中称黄铁矿型或块状硫化物型。
 
     世界铅、锌金属储量(包括已开采量)超过500万t的超大型铅-锌矿床的矿床类型、矿床数和储量的初步统计
矿床类型
矿床
储量(包括已开采量)
热量/个
所占比例/%
Pb+Zn/万t
所占比例/%
Sedex
21
36.2
29284
42.3
MVT
14
24.1
16150
23.3
沉积-沉积变质型
5
8.6
10937
15.8
与岩浆岩有关的类型
11
19.0
7729
11.2
VMS
6
10.4
4625
6.7
其他 
1
1.7
513
0.7
合计
58
100.0
69238
100.0