王岩,王登红等|中国镍矿成矿规律的量化研究与找矿方向探讨

摘要:镍矿曾经是中国的传统优势矿产,但目前已大量进口,成为典型的关键矿产(criticalminerals)。本文基于镍矿地质大数据,系统分析了世界及中国镍矿的资源概况,总结了中国镍矿的时空分布规律,采用量化方法研究了中国省、市、县级、Ⅲ级成矿区带及各成矿时代的镍矿成矿密度与成矿强度。研究表明,中国镍矿资源丰富,分布相对集中,具有较大的资源潜力和找矿前景。类型以岩浆型为主,主成矿期为晚古生代;将中国镍矿划分为30个成镍带并分为重要和一般成镍带两个等级,其中重要成镍带有12个;厘定18个镍矿成矿系列,23个亚系列;指出今后深部找矿、西部找矿、有找矿潜力的现有矿山及成矿强度较高矿山的深部、边部及外围是镍矿找矿的重点工作区域,并对未来镍资源调查和产业发展提出了建议。

关键词:镍矿;关键矿产;地质大数据;成矿规律;成矿强度;量化研究

镍(Ni)在化学周期表中的原子序数为28,位于第四周期第Ⅷ族,是一种有色金属。早在公元前3500年,叙利亚人就在未经察觉之下将镍掺入了青铜;中国古代将镍铜合金称为白铜,早在公元前206年就开始冶炼,采冶历史十分悠久。

镍的密度8.8~8.9g/cm3,硬度为5,熔点1455℃,沸点3075℃,导热导电性能好,具有可塑性强、耐高温、耐腐蚀、化学性能稳定、抗氧化能力强等优异特性,被誉为“钢铁工业的维生素”(XiaoZengde,1996),主要被用于钢铁、镍基合金、电镀及电池等领域。镍的用途之一是作为硬币的材料—五美分硬币正是因此被称为“镍币”(nickel)。同时,镍是具有战略意义的金属矿种之一,与钢铁工业和国防工业紧密相连,广泛应用于飞机、雷达等各种军工制造业;随着民用范围尤其是民用机械制造业和电镀工业等快速发展,镍矿具有十分重要的经济意义;镍在生物过程中极为重要,对于包括人体小肠中的有益微生物在内的大量微生物而言,镍是不可或缺的,镍与碳原子成键的能力使得镍出现在全球碳循环中(Catherine,2010)。镍和其他金属可冶炼成不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢,用于飞机、舰艇、导弹、雷达、宇宙飞船、坦克、拖拉机、汽车等各种军工制造业和机械制造业。目前85%的镍用于生产不锈钢。由于镍具有俘获热中子的性能,可在原子能反应堆中做热中子机械断续器。

镍在战略性新兴产业发展中的应用主要体现在电池领域,如镍-氢电池、镉-镍电池、镍-锰电池及近年来快速发展的MHX-Ni蓄电池。镍氢电池是目前电动汽车领域应用最为成熟的二次电池,是国家扶持的重点发展清洁能源,特别是在混合动力汽车方面。此外还应用于某些军事装置和医疗装置、潜水艇、电动工具及消费性电子产品等领域(WangDenghong,2019a,2019b)。

微信号:ziranziyuan1
更多资料,添加微信
复制微信号

《全国矿产资源规划(2016—2020年)》首次将镍等24种矿产列入战略性矿产目录,明确了国家今后一段时间矿产资源勘查、开发利用和保护的政策与发展方向;日本2009年7月出台《稀有金属保障战略》将包括镍在内的31个矿种作为优先考虑的战略矿产,并制定从海外资源供应、回收利用、开发替代材料、资源储备等4方面采取措施,保障本国战略性新兴产业发展;2013年澳大利亚地质调查局确定了稀土、镍等22种关键矿产目录,强调抢抓机遇、发挥优势、延续繁荣;2015年英国更新了风险矿产清单,包括镍等41种矿产/矿产组;美国2019年6月发布的《确保关键矿产安全可靠供应的联邦战略》编制了35种关键矿产,其中包括镍矿,美国新的矿产资源安全法(AmericanMineralsSecurityAct,2019)也将镍列为对汽车和能源行业所需要的“关键矿产”(criticalminerals),将确保关键矿产安全和可靠供应上升为联邦战略;世界金属统计局(WBMS)2019年9月18日公布数据显示2019年上半年全球镍市出现供应缺口约7.87万t(WBMS,2019),镍矿已成为典型的关键金属。

但我国镍矿富矿资源量少,埋藏较深,国内需求缺口大,国外依存度居高不下,自给率不足。鉴于中国镍资源的紧缺形势,加强典型矿床、成矿规律研究和资源调查评价,查明镍的资源家底,十分重要(Felice,2008)。本文在总结前人资料和找矿进展的基础上,对中国矿产地质志项目搜集的全国400余处镍矿产地数据进行了定量统计,探讨了中国镍矿的成矿规律,指出了镍的找矿方向和建议,为指导我国镍矿预测及找矿勘查工作部署提供重要的理论依据。

1资源概况

1.1世界镍矿资源现状

世界镍资源储量丰富,截止2018年底,全球探明镍矿基础储量约8900×104t,主要分布在印度尼西亚、澳大利亚、巴西、俄罗斯、古巴、菲律宾、南非、中国等国家(USGS,2019)(图1,表1)。风化壳型镍矿(红土型)约占55%,岩浆型硫化物镍矿占28%,海相沉积型镍矿占17%。风化壳型镍矿主要分布在古巴、新喀里多尼亚、印尼、菲律宾、缅甸、越南、巴西等(Bergeretal.,2011;FuWeietal.,2013);岩浆型硫化物镍矿主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国、南非、美国等。

图1 全球主要镍矿分布简图
表1 世界镍矿基础储量(×104 t)

今全球有19个国家镍矿山产量在1.5万吨以上,其中产量超过10万吨的国家有6个,分别是菲律宾、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、新喀里多尼亚和印度尼西亚。世界精炼镍消费量在5万吨以上的国家和地区有7个,分别是中国、日本、美国、韩国、中国台湾、德国和意大利,上述7国消费量合计为156.89×104t,约占世界总消费量的81.8%;精炼镍消费量在2×104~5×104t的国家有8个,分别是西班牙、南非、比利时、法国、瑞典、巴西、印度和俄罗斯等,8国精炼镍消费量共计23.89×104t,约占世界总消费量的12.5%。

2018年大约47%的原镍消费为不锈钢和合金钢产品,41%的原镍消费为有色合金和高温合金,7%为电镀,5%为其他。2014~2017年镍矿进口来源:镍铁、金属、氧化物和盐中含镍;加拿大41%,挪威11%,澳大利亚8%,俄罗斯8%,其他32%;含镍废料,包括不锈钢废料中的镍含量:加拿大40%,墨西哥28%,英国8%,其他24%。传统上,全球2/3的原镍用于不锈钢,其中一半以上的钢材进入了建筑、食品加工和运输行业(USGS,2019)。

中国是全球最大的原生镍生产国,也是世界第一镍矿产品消费大国和进口大国,镍矿是净进口的矿产,目前对外依存度高达79%,且进口集中度高,中国从菲律宾进口的镍矿占进口总量的96%(TangYuhaoetal.,2018),存在供应风险。

1.2中国镍矿资源概况

镍矿是中国的优势矿产资源,截止2018年底,已发现镍矿产地400余处(包括矿化点),其中超大型3处,大型14处,中型31处,小型93处。镍矿产地在数量上最多的省份依次是贵州、云南、新疆、吉林、广西、四川、内蒙古、青海等省份,主要集中在西南、西北地区(图2,图3)。

截止2018年底,镍查明资源储量1187.88×104t,大约占世界总储量的3.15%,居全球第八位,全国勘查新增查明资源储量47.20万吨,基础储量280×104t,占镍矿查明资源储量的23.6%(中国矿产资源报告,2019)。甘肃、新疆、青海、内蒙古四省镍储量占全国总储量的70%,其中甘肃省探明储量占全国总储量的1/3(图4,图5)。贵州虽然矿产地个数多,但资源储量并不大,主要是其矿点多、面广而规模小的特点造成的。中国各省(市、自治区)镍矿矿产数量情况见表2。

图2 中国镍矿分布简图
图3 各省镍矿产地数量的统计对比
图4 中国镍矿查明资源储量与基础储量变化趋势
图5 2017年中国镍矿查明(保有)资源储量分布图
表2 中国各省(市、区)镍矿矿产地数量表

1.3中国镍矿开发利用

中国镍矿的勘查与研究相对滞后,主要集中在1949年中华人民共和国成立后,尤其是金川镍矿(世界第三大镍矿)的发现与勘查,不但为中国有色金属工业的发展奠定了重要基础,而且提出了“小岩体成大矿”等重要的成矿理论,在国际上也具有重要的影响(TangZhonglietal.,2011)。21世纪以来,相继发现和勘查了甘肃省肃北县黑山大型铜镍矿、新疆哈密市图拉尔根大型铜镍矿、坡北(坡一和坡十)超大型铜镍矿和青海省格尔木市夏日哈木超大型铜镍钴矿。

中国对镍资源的开发利用主要采用地下采矿,冶金方面主要采用火法和湿法结合的方式,包括:①采用火法冶炼-电解精炼工艺,从硫化物矿石中生产电解镍,这种工艺是目前中国主要的电解镍生产方式,如甘肃金川、新疆新鑫矿业等公司;②采用湿法冶炼工艺从氧化镍生产电解镍,这种方式在国内应用不多,主要应用在国外;③采用高炉或矿热电炉从国外进口的氧化镍矿石中生产含镍的生铁(或镍铁),这种方式是国内企业处理从印尼、菲律宾等国进口的氧化镍矿石的主要方式。

镍矿的开发利用与环境保护正在朝着“双赢”的方向不断迈进。不同类型的镍矿,由于矿石类型的不同,涉及到矿石开采、加工、冶金过程中可能产生的对于地表植被、地表水体和空气以及地下水等不同方面的影响,需要有针对性地采取不同的预防环境污染的措施。地表风化壳中的红土型镍矿,因分布面积大而埋藏深度浅,在开采过程中会导致重金属污染,建议原地储备;对于地下开采地表处理的岩浆岩型铜镍硫化物矿床,可以把矿石的开采、破碎、选矿、采矿区回填等流程安排在坑道内完成,减少地表的污染,避免地面塌陷及坑道变形等其他次生地质灾害;对于红土型镍矿,可通过技术改造,解决环境污染问题,提高经济效益;对于沉积型镍矿,一方面需要治理,另一方面也可以继续回收利用其中的有用物质。加拿大的萨德伯雷市是世界上最著名的镍矿集中产区之一,被描述为“从月球般的荒凉到加拿大最适合人类居住的十大城市之一”(WangWeihong,2002)。

目前国内主要镍矿生产厂家有:金川集团有限公司,吉林吉恩镍业股份有限公司(PengBo,2004),新疆有色金属工业(集团)阜康冶炼厂、云南云锡集团贵研铂业、新疆新鑫矿业、青山集团、江锂科技等。其中金川集团是我国最大的镍生产商,已形成年产镍15万吨的生产能力,居全球第4位;云南云锡集团贵研铂业是我国最大的贵金属深加工企业,该公司拥有世界上第一个堆浸工艺(HaoQing,2006);北京矿冶研究总院(JiZhaoning,2010)、中国有色金属工业总公司、广西矿冶研究院(YiQing,2011)、中国恩菲(CaiLijun,2010)等单位都对镍矿开发利用新工艺做出了创新性研究。把镍矿交给这些基础扎实、资源雄厚的企业才能取得最佳的经济效益。

2中国镍矿的矿床类型

根据矿床的成因,中国镍矿床归纳为三种类型:①岩浆型;②风化壳型(红土型);③海相沉积型。其中岩浆型镍矿无论是在储量还是开采量上都占有明显的优势,也因其所具有的品位高、杂质少和易选冶等特征,是中国镍矿资源的主要来源;风化壳型和海相沉积型,尤其是风化壳型将越来越成为弥补硫化物矿床不足的重要镍矿来源。

中国各类型镍矿在矿床资源储量中所占的比重见图6。从矿产地数量上看,岩浆型镍矿数量最多,占全部镍矿矿产地数量的74.5%,其次为海相沉积型镍矿(19.5%),风化壳型镍矿(6%);从查明镍矿储量上看,岩浆型镍矿储量最大,占全部镍矿查明储量的89.6%,其次为风化壳型镍矿占6.2%,海相沉积型型镍矿占4.2%。

图6 中国不同类型镍矿矿产地数(a)、累计查明储量百分比(b)饼图
表3 中国含镍矿床类型划分简表
图7 中国各矿床类型镍矿的主要成矿期
(a)—岩浆型;(b)—海相沉积型;(c)—风化壳型

中国含镍矿床类型划分简表见表3。岩浆型镍矿主要产出于超基性-基性岩(纯橄榄岩、橄榄岩、橄辉岩等)岩体中、下部,或分布在脉状岩体中(SanJinzhuetal.,2009),主要成矿期为晚古生代与元古宙,代表性矿床有甘肃金川、黑山、新疆黄山、山东桃科、吉林新安、广西大坡岭等;海相沉积型主要产出于黑色页岩(下寒武统等),主要成矿期为早古生代,代表性矿床有贵州杨家湾-陈大湾、纳雍水东、遵义庙子湾等;风化壳型主要产出于超基性岩风化残坡积层,主要成矿期为新生代,代表型矿床有青海元石山、云南墨江金厂等(图7)。

3中国镍矿的成矿规律

3.1中国镍矿的主要成矿时代

中国镍矿划分为6个主要成矿时期,即太古宙、元古宙、早古生代、晚古生代、中生代、新生代。其中最主要的成矿时代为古生代,该时期形成的镍矿产地数量占全部镍矿产地数量的60%以上,以晚古生代居多。晚古生代形成的镍矿资源量占全部累计探明资源量的33.7%,资源储量达442×104t,夏日哈木、坡十、坡一等3个超大型镍矿及黑山、喀拉通克、黄山东、图拉尔根等大型镍矿都产于该时期。该时期镍矿成矿带,以上扬子中东部(坳褶带)成矿带(III-77)、江南隆起西段成矿带(III-78)尤为发育。元古宙镍矿产地数量仅次于早古生代镍矿产地数量,但该时期镍矿的资源储量占比大,占全部累计探明资源量的52.2%以上,资源储量达686×104t,中国最大的金川镍矿就形成于此时期。太古宙、中生代及新生代产出的镍矿数量相对较少,资源量合计占全国总量的9.3%。各成矿时期所占的比重见图8。

图8 中国各成矿期形成镍矿的矿床数量(a)和累计探明资源量(b)

3.2中国镍矿的空间分布规律

镍矿的成矿区带简称为“成镍带”,是以镍矿产资源的空间分布特征(不考虑时代因素)为基础,以镍矿的成矿规律和成矿条件为依据,充分利用镍矿成矿模式和预测模型(包括典型矿床和区域成矿模式)的研究成果,将镍矿聚集程度比较高、又具有特定成矿背景的区域划分出来(图9,表4)(SunTaoetal.,2014b)。在全国范围内划分出成镍带30个,其中岩浆作用成镍带25个,风化壳作用成镍带4个,海相沉积作用成镍带1个。以成镍带中含有大型矿床或镍资源量较大并具有较好的成矿潜力为依据,将30个成镍带分为重要和一般成镍带两个等级,其中重要成镍带有12个,除1个为风化壳作用成镍带外,其余均为岩浆作用成镍带;一般成镍带18个(SunTaoetal.,2014a)。

图9 中国成镍带分布概图
图10 中国镍矿成矿密度省级统计图
表4 中国镍矿成矿省和主要成镍带简表(据San tao et al.,2014a修改)

4中国镍矿成矿规律量化研究

成矿密度、成矿强度是评价一个地区或地质建造成矿有利度的重要指标,也是评价找矿潜力的重要参考(WangYanetal.,2018)。成矿密度定义为单位面积产出矿产地的数量,成矿强度定义为单位面积所拥有的矿产资源量。基于中国矿产地质志项目搜集的镍矿地质数据,总结中国镍矿时间分布、空间分布规律,定量分析省、市、县级及Ⅲ级成矿区带的镍矿成矿规律,可进一步指导镍矿的找矿勘查工作部署,对增加资源储备和综合开发利用起到积极的促进作用。

4.1省级镍矿成矿规律定量研究

中国镍矿床在空间上的分布具有区域性集中的趋势。贵州省拥有小型及以上规模镍矿产地28处,矿产地数量位于全国之首,云南省、新疆维吾尔自治区次之。且贵州省成矿密度最大,其次为吉林、云南、广西等省份(图10)。镍矿成矿密度省级分布情况见图11。

图11 中国镍矿成矿密度省级分布图

图12 中国镍矿成矿强度省级统计图

中国镍矿床储量也具有相对集中的特点(图12,图13)。甘肃省成矿强度最强,镍资源量近12.4 t/km2,仅金川超大型镍矿一个矿床的查明(保有)资源量就达552.6×104t,约占全国探明资源量的42%。其次为贵州、云南、河南等省份。其中贵州省探明资源储量51.18×104t,以中小型规模为主,中型规模镍矿床5处(陈家湾-杨大湾、庙子湾、唐家坝、水东龙井边、木城-水东),主要分布于织锦—遵义—镇远地区。新疆镍矿的成矿强度并不高,因新疆地域辽阔,但已探明了坡一、坡十、喀拉通克、黄山(西)、黄山东、图拉尔根等超大型、大型镍矿,使得新疆成为中国镍矿的重要产地之一。4.2市级镍矿成矿规律定量研究开展地级市镍矿成矿规律定量统计,研究表明矿床数量最多的地级市依次是贵州遵义市、新疆哈密地区、贵州毕节地区等(图14),其中遵义市有小型以上规模的镍矿产地17处,是中国镍矿产地数量最多的地级市。镍矿成矿密度大的地级市集中在西南、中南地区,以贵州省遵义市位居首位,湖南省张家界市、贵州省毕节地区、广西壮族自治区柳州市、四川省攀枝花市次之(图15,图16)。以地级市为单元进行的统计,个数分布和密度分布略有差异。

图13 中国镍矿成矿强度省级分布图
图14 中国镍矿产地数量市级统计前15位排序
图15 中国镍矿成矿密度市级统计前15位排序
图16 中国镍矿成矿密度市级分布图
图17 中国镍矿成矿强度市级统计前15位排序
矿产地数量虽然以贵州遵义市最多,但从资源量的角度看,以遵义为中心形成了以金昌-海东、普洱、上饶-莆田为顶角的三角形分布区域(图17,18)。该区域内涵盖了全国镍矿成矿强度前五位的地级市,其中金昌市成矿强度约748t/km2,居全国之首;青海海东地区、陕西汉中市、河南南阳市、福建莆田市、江西上饶市、云南普洱市次之,成矿强度均为10~15t/km2。可见,该“镍三角”可作为今后镍矿找矿的重点区域。
图18 中国镍矿成矿强度市级分布图
图19 中国镍矿产地数量的县级统计前15位

4.3县级镍矿成矿规律定量研究

开展中国镍矿床县级分布定量统计尚属国内首次。镍矿床数量最多的县级行政区依次为:贵州遵义市播州区(原遵义县)、新疆哈密市、贵州纳雍县、四川会理县、广西融水县等(图19)。贵州播州区在5020km2范围内汇集了21处镍矿床,含中型镍矿2处(陈家湾-杨大湾、庙子湾)、小型镍矿15处、矿点4处,镍矿产地数量及成矿密度均居于中国县城之首位(图20)。贵州纳雍县、吉林四平市区镍矿成矿密度次之。图21明显可见镍矿高密度区域主要集中于纳雍—会理—元谋—牟定一带及吉林通化—磐石一带。

图20 中国镍矿成矿密度县级统计前15位
图21 中国镍矿成矿密度县级分布图
图22 中国镍矿成矿强度县级统计前15位
图23 中国镍矿成矿强度县级分布图
图24 中国Ⅲ级成矿区带镍矿矿产地数量统计前15位
图25 中国Ⅲ级成矿区带镍矿成矿密度统计前15位
表5 中国与镍矿有关的矿床成矿系列简表
图27 中国Ⅲ级成矿区带镍矿成矿强度统计前15位

县级镍矿成矿强度统计见图22,明显可见镍矿高强度区域集中于甘肃金昌市区,成矿强度达1836t/km2,远远强于国内其他县城,主要是因为超大型金川镍矿坐落在此。青海平安县有大型元石山镍金矿,该县镍矿成矿强度约226t/km2,位于全国镍矿成矿强度县城第二位。其次为河南唐河县(有大型周庵铜镍矿)、陕西略阳县(有大型煎茶岭铜镍矿)、贵州纳雍县(以中小型规模为主)、云南墨江县(有大型金厂、金厂-安定镍金矿)等(图23)。

4.4Ⅲ级成矿区带镍矿成矿规律定量研究

中国共划分94个Ⅲ级成矿区带,其中的39个Ⅲ级成矿区带内分布有小型及以上规模的镍矿。上扬子中东部(坳褶带)成矿带(III-77)的镍矿产地数量最多,含大型1处、中型5处、小型26处(图24),是全国镍矿分布最密集的成矿带;其次是康滇隆起成矿带(III-76)、觉罗塔格-黑鹰山成矿带(III-80)、江南隆起西段成矿带(III-78)、吉中-延边(活动陆缘)成矿带(III-55)等。

计算了Ⅲ级成矿区带内镍矿的成矿密度(图25)并编制成矿密度图(图26)。显然,墨江-绿春(小洋盆)成矿带(III-34)的成矿密度居我国镍矿首位,并遥遥领先,成矿密度约占全国39%。其次为吉中-延边(活动陆缘)成矿带(III-55)、康滇隆起成矿带(III-76)、江南隆起西段成矿带(III-78)。高密度区域集中于上扬子一带。

中国镍矿高强度区域主要集中在阿拉善台隆成矿带(III-18)及墨江-绿春(小洋盆)成矿带(III-34),成矿强度均在7000t/km2左右。其中阿拉善(台隆)成矿带(III-18)有超大型金川铜镍矿,而墨江-绿春成矿带(III-34)有大型金厂-安定镍矿及6处小型镍矿(图27、28)。

图28 中国Ⅲ级成矿区带镍矿成矿强度分布图
图29 中国各成矿时代形成镍矿的成矿强度
(a)—每亿年形成镍矿矿床数量;(b)—每亿年形成镍矿累计探明资源量
图30 中国镍矿成矿谱系图
图31 中国镍矿3级预测区分布图(据 LouDeboetal.,2018)
图32 中国镍矿2013~2017年矿区数情况
图32 中国镍矿2013~2017年查明资源储量情况

4.5各成矿时代镍矿成矿规律定量研究

按照每亿年形成的矿产地数量及累计探明资源量来统计各时代镍矿成矿密度与成矿强度(图29),以晚古生代的成矿强度最大,达到矿区数31个/100Ma,资源量354万t/100Ma,优势非常明显。新生代镍矿床数量、储量虽然均不多,但成矿强度可达矿区数20个/100Ma,资源量126.3万t/100Ma,主要发育在云南、青海地区,如金厂-安定、元石山、邦滇寨、白音胡硕、珠尔很沟镍矿等。中国的中生代镍矿,已知矿床的矿化强度和分布范围都不如新生代,仅红旗岭7号一处大型矿床,其他规模以矿点、矿化点为主,如大兴安岭地区五道沟镍矿和西藏那曲地区的赞宗错镍矿等。元古代镍矿的成矿密度及成矿强度都是最低的,但甘肃金川超大型镍矿却形成于该时期,另外在江西、陕西、广西一带都很发育,同时有周庵、梅子厂、西湾、煎茶岭等大型镍矿产出。

5中国镍矿的成矿系列研究

矿床的成矿系列,指在一定的地质历史时期或构造运动阶段、一定的地质构造单元及构造部位、与一定的地质成矿作用有关,形成的一组具有成因联系的矿床的自然组合(ChenYuchuanetal.,2007)。厘定一个矿床的成矿系列前提是必须搞清楚时间、空间、成因及矿床之间的相互联系,采用所有的数据进行分析,利用地质大数据可查明“全位成矿”的特点为“缺位找矿”服务(WangDenghongetal.,2015)。

根据镍矿的成矿特征和镍矿的空间分布规律、时间分布规律(LiWenyuan,1996;ChenYuchuanetal.,2015;WangDenghongetal.,2011),据《中国成矿体系与区域成矿评价》对全国矿床的成矿系列的厘定,可将中国的主要镍矿床归属于18个成矿系列,23个亚系列(表5),并绘制了中国镍矿的成矿谱系图(图30)。

6讨论

6.1资源潜力

按资源潜力预测估算,资源潜力评价共确定了68个镍矿预测工作区,其中重点预测区35个。共圈定2级预测区187个,3级预测区98个(图31)。潜力预测展现出我国镍矿资源前景较好,广泛分布于全国19个省(自治区)中,并相对集中于新疆、甘肃、青海、吉林、云南、广西、湖北、河南、贵州等省(自治区),尤以甘肃、青海、新疆前景相对更好。基于对镍矿成矿规律的认识,结合地质、地球物理和地球化学方法,我国镍矿2000m以浅的资源储量为2450×104t(中国矿产资源报告,2019),其中500m以浅的预测资源量占了总预测资源量的49.9%,达到1407×104t,预示了镍矿资源找矿前景良好(LouDeboetal.,2014,2018;YuPingpingetal.,2015)。另外,中国已发现镍矿产地400余处,其中小型和矿点(矿化点)占88%,随着勘查程度的加强,部分矿床(点)规模升级的可能性很大,预示着中国镍矿资源找矿潜力很大。我国镍矿潜力较大的矿床类型仍然是岩浆型硫化镍矿,其资源潜力占预测资源总量的91%。

6.2找矿方向

(1)按新增资源储量统计(2013~2017年全国储量通报),近年新增镍矿资源储量较大的省份有甘肃、新疆、青海、内蒙古,其次为广西、四川、贵州、吉林等(图32,33)。其中近年新发现新疆托里县苏叶克北镍矿资源量约7万t,新疆若羌县北山地区坡一、坡十等镍矿资源量约106万t,周边还有旋窝岭、红石山等镍矿;青海格尔木市夏日哈木镍矿资源量约110万t,为中国第二大镍矿(Lietal.,2015;ZhangQinshanetal.,2016;Zhangetal.,2017);内蒙古东苏旗满都拉图镇乌兰敖包为超大型伴生镍矿,储量有100多万t,因其暂时无法利用,此文暂不统计,但今后随着开发、选冶技术升级,该矿开发利用资源潜力仍然巨大。可推断新疆、青海等省份找矿大有可为,新疆托里县、若羌县,青海格尔木市等地成矿条件优越,矿区外围及深部仍为今后找矿重点区域;而广西、吉林、贵州、湖南、内蒙古等近年有新增镍矿储量的省份也是今后找矿的重点省份。

(2)按镍矿成矿强度统计,成矿强度较高的县城依次为甘肃金昌市区(金川镍矿)、青海平安县(元石山镍金矿)、河南唐河县(周庵铜镍矿)、陕西略阳县(煎茶岭铜镍矿)、贵州纳雍县(纳雍河东、大院镍矿)、云南墨江县(金厂、安定镍金矿)、四川丹巴县(杨柳坪)、江西德兴市(西湾)、湖南五峰县(梅子厂)、江西戈阳县(樟树墩)、贵州播州区(庙子湾等20多处中小型镍矿)、云南弥渡县(金宝山)、湖北大悟县(银山寨)、吉林桦甸市(红旗岭、二道沟)、云南金平县(白马寨)等,其成矿强度高,表明其成矿条件成熟,今后找矿最有希望。金川铜镍矿所处的阿拉善(台隆)成矿带(III-18)、夏日哈木镍矿所处的祁连塔格成矿带(III-76)、金厂-安定镍矿所处的墨江-绿春成矿带(III-34)等成矿带,均是镍矿成矿的有利地带,具备铜镍矿分布的地点,具有巨大的找矿潜力。

晚古生代的成矿强度最大,优势非常明显,表明晚古生代成矿期找矿最有希望。我国岩浆型镍矿的矿产地数量及资源储量均占绝对优势,那么今后镍矿找矿几率最高的类型仍可能是岩浆型,既然岩浆型镍矿主要来于地幔,那么在地幔到地表的几十至几百公里深度范围内,理论上都可能有镍矿,那么深部找矿无论是实践还是理论上都是合理的,但具有现实开采意义的还是3000m以浅的镍矿。

(3)按资源潜力预测估算,全国潜力评价共确定了68个镍矿预测工作区(WuYongliangetal.,2017;LouDeboetal.,2018;LuoJianminetal.,2019),其中重点预测区35个,除上述提及的重点地区外,还包括新疆哈密市图拉尔根、土墩、黄山、咸水泉、黑虎山预测区、新疆富蕴县喀拉通克、乌夏沟东预测区、广西融水县寨怀预测区、广西罗城县大坡岭预测区、河南唐河县周庵预测区、吉林通化县赤柏松预测区、湖北宜昌市天花寺预测区、湖南慈利县天门山预测区、陕西蓝田县草坪预测区、黑龙江萝北县大金顶子预测区、内蒙古阿拉善左旗雅干预测区、甘肃肃北县黑山预测区、青海化隆县拉水峡、加家预测区等,预示了这些地区镍矿资源找矿前景良好。

6.3二次资源利用

因镍价昂贵,镍资源量不断减少,故再生镍行业的发展很重要。我国27.1%镍供给来自再生镍(也称“废镍”),其99%左右的原料都是来自于不锈钢、超耐热合金和蓄电池的各种形式的含镍废料。含镍废料的来源主要是不锈钢加工过程产生的“新废料”和不锈钢报废后产生的“旧废料”。消耗含镍废料的工业,可降低5%~10%原料成本。国内高温合金、电镀、电池、再生铜电解等行业废镍料年产生量已达到5万吨以上(以镍计),但是废镍回收量却相对较小。除高温合金、电镀、电池等行业企业直接回收利用外,还形成了若干废杂镍料集散地市场,推动废杂镍的回收利用取得显著的发展。但目前我国再生镍的回收体系不完善,资源集中规模化处理性程度不高,废电池被列入《禁止进口固体废物目录》制约企业原料使用量,这些问题都限制了国家再生镍行业的发展。

6.4资源保障

由于镍是一种战略资源,在钢铁行业、新能源行业以及国防工业中均具有重要地位,所以中国在未来的经济和军事发展中,对镍资源的需求仍然将高居不下。

据《中国矿产资源年报》(2011~2019),中国保有镍资源储量从2006年的801.40×104t增长到2018年的1187.88×104t,年平均增长率约4%。

2006~2015年矿山年开采量从8.21×104t增长到11.60×104t,平均增长率为1.8%,但近几年来的开采量仅有少量增长或几乎没有变动,故将未来镍矿山开采量的年增长率预测为1%。以2015年中国镍资源保有储量来计算,中国镍矿静态保证开采年限为79年。2006~2015年镍消耗量由23.43×104t增长到96.45×104t,年平均增长率为19.8%。由于近年来中国经济增长速度有所放缓,对镍需求的增长速度也将降低,故镍消耗量的年增长率也相应降低。所以,将镍消耗量的年增长率预测为15%来计算;那么到2030年,中国的镍需求量达784.79×104t。除去精炼镍产量的部分,以2015年中国镍资源保有储量为基本,未来10年中国镍资源基本可以保证,但未来20年中国镍资源不能完全保证需求。

目前中国已开发利用的镍矿区多为品位较高的硫化镍矿床,一些低品位硫化镍矿石和氧化镍矿石尚难以开采利用。所以,中国镍资源以及后备镍生产基地较为紧缺。在加强镍矿找矿勘查的同时,还应加强镍资源的选冶、镍资源回收等工作。

7建议

(1)加强对含有地质意义的大数据进行专业化处理,提高数据含金性,以科学整合方式,去伪存真,客观总结矿床的成矿规律,厘定成矿系列,开展成矿预测,加强定量化研究在今后地质找矿中的应用。

(2)我国镍矿以岩浆型为主,勘查方向是深部找矿、但不排除浅部矿体及有利矿区带发现新矿体的可能性,要重视西部镍成矿条件较好的东天山、东昆仑成矿带等,加强有找矿潜力的现有矿山及成矿强度较高矿山的深部、边部及外围地质勘探找矿工作。

(3)加强镍矿综合利用研究,充分利用共伴生资源,提高镍矿开发利用效率,如果新疆坡一、坡十、内蒙古乌兰敖包等超大型暂未利用的矿床得以盘活,那么我国现在以甘肃金川、吉林、新疆北部三大基地为主的格局将发生战略性转移,并将进一步缓解我国镍矿资源紧张的压力,创造更多的经济效益。

(4)规范再生镍资源的回收体系,推动资源回收“正规化”;加强行政管理制度,设立废旧二次电池及生产边角料试点企业,扶持一批符合环保要求,具有高新利用技术和工艺的企业,发展再生镍资源回收利用行业。

THE END

平台联系人:刘老师 13581625243

平台编辑:董京娱

根据《地质学报》期刊文章内

容,进行公众号编辑转发学习(有删减)

如有侵权,请联系

发布于 2025-01-02 11:19:12
收藏
分享
海报
18
上一篇:2025年地缘政治对矿业的影响 下一篇:中国地质科学院十大科技进展——藏西北陆相火山岩区发现首例中新世高硫化浅成低温热液型铜矿
目录

    0 条评论

    本站已关闭游客评论,请登录或者注册后再评论吧~

    忘记密码?

    图形验证码