世界上最大的锌矿山——美国红狗锌矿山

第 3期 2012年6月 矿 产 综 合 利 用 M ultipurpose Utilization of M ineral Resources NO．3 Jun．2012 世界上最大的锌矿山——美国红狗锌矿山 李长根 (北京矿冶研究总院，北京 100044) 摘要：美国红狗锌矿山是世界上现有最大的锌矿山，具有世界上最丰富的锌资源。截至 2009年底 ，该矿 山的矿石储量为5610万 t，其中含 16．6％ Zn、4．6％ Pb和86 v／t Ag。另有总资源量为3280万 t，其中含 13． 5％ Zn、4．6％ Pb和90g／t Ag。矿山采用常规的露天开采方法开采矿石。平均每天开采 1万 t／d高品位硫化 矿石。剥采比(废石 ：矿石)为 0．8：1．0。选矿厂采用常规的磨矿一优先浮选铅锌 ，得到含银的铅精矿和 锌精矿。获得的锌精矿的锌品位为 55．2％，其中含铅 3％和含银 137g／t，锌回收率为 87％。铅精矿的铅品位 为56．1％，其中含锌11．7％和含银 1435g／t，铅回收率为58％。矿山和选矿厂基本投资约为 l0亿美元。 关键词 ：锌矿山；露天采矿；选矿厂；锌矿；铅矿；磨矿 ；浮选 中图分类号：TD928 文献标识码：A 文章编号：1000—6532(2012)03—0062—05 美国红狗锌矿 山(Red Dog Zinc Mine)是世 界上最大的锌生产厂家，具有世界上最丰富的锌 储量。其锌产量占世界锌总产量的 1O％，2008 年该矿山产出51．52万 t矿产锌、12．26万 t矿产 铅和283t矿产银，金属总产值超过10亿美元，产 值为阿拉斯加矿产品产值的55％。截止 2008年 末矿山保有矿石储量为 6140万 t，其 中锌和铅品 位分别为 17．1％和 4．5％，此外还有很大的远景 锌和铅资源量。 红狗矿山是加拿大 Teck Cominco资源公司与 NANA公司(美国西北阿拉斯加爱斯基摩土著人 自 治镇)联合风险投资项 目。矿山目前雇用 580人， 其中52％是 NANA股东，这可能是世界上雇用当地 人最高百分比的项 目之一。 红狗矿山采用露天开采，预计 目前获得开采权 的主矿体将于 2012年开采完。Teek Cominco资源 公司已经于 2010年申请开采与主露天矿体相邻的 Aqqaluk矿体。后者矿石储量为5610万t，其中锌和 铅品位分别为 16．6％和4．1％。建成后的矿山寿命 为20年，即到 2031年。 红狗锌矿山的主要数据见 1。 表 1 红狗锌矿山关键数据 Table 1 Key data of Red Dog Mine 产品 锌、铅 业主 加拿大Teck Cominco资源公司 产量 2009年矿产锌 58．3万 t和铅 13．2万 t 矿床类型 沉积型硫化矿床 矿石储量 馨 的储量 开采类型 选矿方法 矿山寿命 采矿设备 选矿设备 露天开采，打炮眼、爆破、铲运机装载和载 重卡车运矿 常规的磨矿和硫化矿浮选 主矿体露 天采场寿命 到 2011年 ，新 的 AqqMuk露天采场计划 2012年开始 出矿， 寿命 2O年 主要为卡特彼勒公司的设备：3台斗容为 9．2m 的铲运机、3台台载重量为 85t的载 重卡车、3台台载重量为 100t的载重卡 车、4台推土机、2台装载车、2台平地机和 1台洒水车 旋 回破碎机、颚式破碎机、半 自磨机、球磨 机、浮选机和浮选柱 、压滤机 1 位置、气候和交通 红狗矿山位于美国阿拉斯加西北部的布鲁克斯 收稿日期：2012—02—24 作者简介：李长根(1941一)，男 ，教授级高级师，主要从事矿物加工及资源综合利用研究和工作。 第3期 李长根：世界上最大的锌矿山——美国红狗锌矿山 ‘63· 山脉德龙山中，距楚克奇海岸线 88kin。海拔268m。 冬季平均气温～29．4—一26．1。C，夏季气温 4．4 ～ 15．6。C。极端温度一50．9。C和23．9。C。积雪平 均厚度 122cm，年平均降雨量为254～330．2mm。 从矿山到楚克奇海浅水港口有 88km砂石公路 相通。锌精矿和铅精矿用汽车运输到港口，贮存在 该浅水港口仓库中，再在7月初到 10月末之间由船 海运到位于加拿大不列颠哥伦比亚特赖尔的 Teck Cominco资源公司自己的冶炼厂中冶炼成锌金属和 铅金属，然后买给亚洲和欧洲的消费者。公路和港 口归州所有。该矿山有一个简易机场，适于小型飞 机降落。 2 地质、矿床和储量 红狗矿床是一个典型的沉积喷气硫化矿床，其 中的锌和铅矿石是含锌和铅的硫化物沉积层在海底 面沉积形成的。 流体经巨大的沉积层过滤时，流体吸附和富集 含在岩石中的微量锌和铅，在化学物质、生物质和物 理因素下，流体中的锌和铅沉淀出来 ，进人海底表面 或海底表层内，形成了红狗矿床。它们是埋藏于黑 色含碳页岩和碳酸盐岩石中的层状致密块状硫化矿 体。中生代造山运动构造事件使埋藏矿床的沉积层 变形和断裂，然后上升和风化，使得矿床一部分暴露 于地表。 红狗硫化矿床位于石炭纪到二迭纪黑色页岩和 碳酸盐岩中。它们被富重晶石岩石和 20～30m厚 的氧化矿化帽所覆盖。表面分布的大多数风化(氧 化)的矿石已经从主矿床中开采出去了。 红狗矿床是世界上已知最大的锌矿床，共有 4 个矿床：红狗主矿床、Aqqaluk矿床、Qanaiyaq矿床和 Paalaaq矿床。 红狗主矿床：矿石储量为 1920万 t，其 中含有 20．5％ Zn，这个数字为 1989年开始开采时的矿体 储量。该矿床是目前允许开采活动的区域，该区域 预计开采到 2012年。最后这个露天矿坑的尺寸为 1600 X 900 X 120m。 阿恰鲁克(Aqqaluk)矿床 ：其矿石储量为 5610 万 t，锌品位为 16．6％。这个矿体邻近主矿体。该 矿体的地质特点和冶金学研究比较深入。补充的环 境影响评估已经于2008年提交，作为申请允许开发 这个矿床过程的一部分。该矿床用露天法开采，开 采出的大部分废石堆放到主矿床开采后形成的矿坑 中。准备2012～2013年开发该矿床，预计可开采到 2031年。目前正在申请采矿许可证。 昆赖亚奇(Qanaiyaq)矿床：矿石储量为470万 t 锌品位为23．7％。这个矿床也是一个露天开采的 对象。 派拉奇(Paalaaq)矿床：矿石储量为 1300万 t， 锌品位为 15％。该矿体的地质特点和冶金学性质 研究均比较深入。如果开采，可以采用隧道或竖井 法开采。 此外在红狗矿区西北方向 10km和 18km处还 有 Anarraak和 Su—lik矿床。 红狗矿床截止 2009年底的矿石资源量和储量 见表 2。 表 2 红狗矿区的矿石储量和资源量(至2000年底) Table 2 The ore reserves and resources of Red Dog Mine(to the end of2000) 矿床 资源量等级 ／~Tj量 t IEI -~- ?IC3 ．a- 由表 2可知，除陕要开采完的主矿床外 ，其他三 个矿床的矿石储量为 5610万 t，其中含 16．6％ Zn、 4．6％ Pb和 86g／t Ag。总资源量为 3280万 t，其 中 含 13．5％ zn、4．6％ Pb和 90g／t 。 该沉积喷气矿床的矿石特点是岩石破碎程度 高，其中的锌和铅品位高，含有可溶于水的锌和铁的 硫酸盐，以及具有较高天然可浮性的沥青和 自然硫， 这些因素是选矿工艺需要解决的难题。 矿石中的硫化矿物按其含量降低顺序为：闪锌 矿、黄铁矿、白铁矿和方铅矿。矿石中大部分银赋存 于方铅矿晶格中。闪锌矿嵌布粒度很细，并且通常 与硅石共生。矿石结构为致密块状、碎屑状、混杂堆 积状、纹理状和层状。 3 采 矿 红狗矿区共有四个矿床，目前只有主矿床开采。 · 64 矿产综合利用 2012年 主矿床是一个扁长的区域，长为 1340m，宽为 457m， 最大厚度为 152m。矿体内部夹有废石。矿体横截 面与河谷方向一致，矿体厚度比较均匀。 图 1 红狗锌矿 山主矿床露天采场 Fig．1 The open—pit of main deposit at Red Dog Mine 红狗矿山主矿床采用常规爆破 、装载机装卸矿 和卡车运输的露天采矿法开采(见图 1)。该采场运 营采用适于北极恶劣气候条件的特殊后勤供应来保 证。但是主矿床的矿石储量原来预计到 201 1年消 耗完，后来降低 了采矿速度，该矿床可 以开采到 2012年。Teck Cominco资源公司打算延长矿山的 寿命，计划开发 Aqqaluk和Qanaiyaq矿床，矿山寿命 可延长到2031年。此后通过处理堆存的氧化矿石、 低品位边角矿石和老尾矿还可进一步延长矿山寿 命。目前正在申请开采 Aqqaluk矿床的许可证。 该矿山的特点是，虽然原矿的锌品位高，不同部 位锌品位变化大。露天开采的剥采 比(废石 ：矿 石)低(0．8～1：1)。矿石由采场运输到选矿厂的 距离短。矿山采矿速度为 10800t／d。露天采矿台阶 高度为7．6m，边帮角决定于边壁的物料种类。 为了提高选矿厂的选矿指标，需要稳定的选矿 厂的给矿速度，同时要求给人到选矿厂的给矿组成 均匀。但是，由于红狗矿床不同部位的矿石类型和 锌品位变化大，所以需要从几个不同的采矿台阶上 同时出矿，然后在配矿场地将来自不同部位的不同 类型、锌品位不同的矿石混匀后，再给入选矿厂中。 配矿场地可堆存 28万 t矿石。 用直径为90～165mm的Ingersoll—Rand型钻机 和 Drilltech型旋转钻机打炮眼。在干燥区域应用 ANFO炸药，在潮湿区域应用包裹的乳化炸药。爆 破后用 3台斗容为 9．2m 的卡特彼勒 992C型前端 装卸铲运机将矿石和废石装载到 3辆卡特彼勒 777B型重型卡车(85t)和 3辆卡特彼勒 777D型重 型载重卡车(100t)中，再运到破碎堆场垫上。 4 选矿厂 红狗锌矿山位于人烟稀少的美国边远阿拉斯加 西北部北极圈内，气候和交通条件恶劣。因此，选矿 厂采用模块结构，厂房预先制成板块运到现场，快速 搭建好。另外，选矿厂厂房结构紧密，占地面积小。 选矿厂采用常规的磨矿和硫化矿浮选工艺生产 锌精矿和铅精矿。 选矿作业包括破碎、磨矿、浮选 、药剂供给和脱 水设施；选 矿厂 日处理矿石约 1万 t，作业率为 90％ 。 红狗选矿厂采用了几项新的技术：模块建筑、塔 磨机、浮选柱和压滤机。 红狗锌选矿厂工艺流程见图2。 图 2 红狗锌选矿厂工艺流程图 Fig．2 The technical flowsheet red dog concentretor 在铅粗精矿和锌粗精矿再磨时采用先进的艾萨 塔磨机。艾萨塔磨机的特点是易于精确控制磨矿粒 度，磨矿粒度细而均匀，这样可以为铅精选和锌精选 创造好的条件，有利于铅精选和锌精选指标的提高。 在铅精选和锌精选中，采用浮选柱，可以提高精矿品 位，减小设备占地面积，降低能耗。 在原矿堆场中用旋回破碎机和备用的颚式破碎 机将矿石破碎到一150ram，然后将破碎过的矿石运 到可容纳 1．5万 t的粗矿堆场上 ，再用可变速的给 矿机给到由3台弗勒型自磨机和3台球磨机组成的 磨矿回路中，磨矿机排矿经水力旋流器分级 ，沉砂返 第 3期 李长根：世界上最大的锌矿山——美国红狗锌矿山 。65· 回球磨机再磨(见图3)。第一段磨矿回路排矿细度 为 80％-65txm。 图3 红狗锌选矿厂中的弗勒型半自磨机 Fig．3 Fuller SAG in red dog concentrator 由于矿石中含有易浮的有机碳(沥青 )和 自 然硫，在常规的硫化矿浮选中，它们会与硫化矿 物一起进入浮选精矿中，从而 降低铅精矿和锌 精矿的质量 。因此 ，应该在硫化矿物浮选前 ，预 先浮选出沥青和 自然硫。易浮选作业的泡沫产 品排到尾矿坝中。 易浮选作业 的尾矿 先浮选铅 ，铅精矿经塔 磨机再磨后 ，先后进行浮选机和浮选柱精选 ，获 得铅精矿。铅 浮选尾矿进行锌粗选 ，锌粗精矿 经塔磨机再磨后 ，先后经浮选机和浮选槽精选 ， 获得锌精矿 (见图4)。铅精矿和锌粗精矿再磨 细度分别为 80％一22txm和 80％一1 9Ixm。在磨 矿回路中应用处理过 的水 ，使得其 中影响浮选 指标的金属离子含量最低。 图4 红狗选矿厂浮选车间 Fig．4 The flotation plant of red dog concentrator 应用 安 装 有 奥 托 昆普 转 子／定 子 机 械 的 Maxwell浮选槽和 CESL浮选柱进行浮选。用提 供实时信息 的载流分析仪控制浮选 回路 。 浮选获得的锌精矿的锌品位为 55．2％ ，其 中含 铅 3％和含银 1 37g／t，锌 回收率为 87％。铅精 矿的铅品位为 56．1％ ，其 中含锌 1 1．7％和含银 1435g／t，铅 回收率为 58％。 由上述结果可知，铅精矿含锌较高，铅回收率较 低，这是由原矿性质所决定的。因为矿石中含有可 溶于水的锌和铅的硫酸盐，它们在硫化矿浮选过程 中要么损失于矿浆中，要么以硫酸盐状态损失于浮 选尾矿中。因为矿石中还含有天然可浮性高的沥青 和自然硫 ，为了提高铅精矿和锌精矿的质量，应该在 硫化矿浮选前采用易浮选作业，预先脱除沥青和 自 然硫，在易浮选作业中有一部分可浮性好的方铅矿 进入易浮作业的泡沫产品(尾矿)中，造成选矿厂铅 回收率较低。 浮选药剂制度： 1．亚硫酸氢钠，用于阻止矿石氧化； 2．在铅浮选中用硫酸锌抑制闪锌矿； 3．在整个浮选回路中用氰化钠抑制硫化铁矿 物； 4．用乙基钾黄药和戊基钾黄药作为主捕收剂； 5．在锌浮选回路用硫酸铜活化闪锌矿； 6．用甲基异丁基甲醇作为起泡剂； 7．在浮选用水处理中用硫化钠除去金属离子。 铅精矿和锌精矿分别经浓密机浓缩(见图 5)， 浓密机底流固体浓度主 60％，然后用 Lasta型压滤 机过滤，滤饼水分为8．5％ ～9．0％。过滤后的铅精 矿和锌精矿贮存在矿山的中间精矿仓中。再用载重 卡车将锌精矿和铅精矿运输到港口精矿仓中。载重 汽车回程时将燃料、货物运回矿山。 厂的尾矿泵到尾矿坝中，上清液给到两个水再 处理厂中处理，以便返回选矿厂再用。 粗略计算，红狗矿山和选矿厂的总基本投资约 为 1O亿美元。 图5 红狗选矿厂浓缩锌精矿的浓密机 Fig．5 The thickener for zinc concentrates in Red Dog Mine 参考文献： [1]／／en．wikipedia．org／wiki／red dog mine · 66· 矿产综合利用 2012年 [2]www．canadiaminingjouna1．com／news／cominco—s—alaskan— trimph／1000146389／ [3]www．Groundtrekking．org／Issue／MetalsMining／RedDog- Mine．html [4]www．Informine．com／Minesite／RedDog．html [5]www．Mining—Technologg．com／RedDog／ [6]www．w7x net／Menu／Red — Dog — mine／The — Red — Dog．html／ [7]／／en．wikipedia．org／wiki／red dog mine， Alaska [8]CIM Bulletin，2002，July，15—17 [9]Szumigala CJ，Alaska，Mining Engineering 2007，May，66 [1O]http：／／www．commeroe．state．ak．us／oed／minerals／pub／ InfoCiro — 一 058Fina1．pdf [1 1]Teck Cominco，Annum Information Report，March 13， 2009 [ [ [ [ 12]Zinc Mining-Red Dog Mine．Teck Cominco Ltd． 13]Environmental Protection Agency pulls approval of Red Dog water permit，Mining Engineering，Nov．2007，16． 14]Alaska Resource Data File，USGS Open File O0—23，2． 15]http：／／eeongeo1．geoscienceworld．org／cgi／content／ab· stract／99／7／1415Structure of the Red Dog 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mill— selective flotation flowsheet．The zinc concentrates and lead concentrate were obtained．The zinc concentrates contain 55．2％ Zn，3％ Pb and 137g／t Ag at zinc recovery of 87％ ．The lead concentrates contain 56．1％ Pb， 11．7％ Zn and 1435g／t Ag at lead recovery of 58％ ．The capiml cost of mine and concentrator approaches US 3 1 billions． Key words：Zinc mine；Open-pit；Ore concentrator；Zinc ore；Lead ore；Milling；Flotation (上接 58页) Mineralogical Characteristics of Anosovite Solid Solution HONG Bing—xin，FU W en—zhang (Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources，CAGS，Chengdu，Sichuan，China) Abstract：Anosovite is the main mineral composition of reduced briquette，electric furnace smelting slag and high titanium slag，but there is few mineralogical materials that can be referred．From 2005 to 2009，in the experiment of pre—reduction-electric furnace smelting，the mineralogical research of reduced briquette and electric furnace smelting slag was carried on under different condition．According to researches of several years，the identification characteristics under microscope，the graph spectral features of x—ray diffraction，changes in chemical component and chemical formula of anosovite were summed．It provides reference for mineralogical research． Key words：Anosovite；Optical prope~ies；Diffraction characteristics；Chemical components；Chemical formula calculation