一种含水硅酸盐型红土镍矿采矿潜力的分析方法

摘要

本发明公开了一种含水硅酸盐型红土镍矿采矿潜力的分析方法，属于东南亚含水硅酸盐型红土型镍矿深部找矿技术领域，以解决东南亚含水硅酸盐型红土型镍矿床在钻探中腐岩不易穿透，导致丢失腐岩层到基岩的一些红土镍矿资源的问题。方法包括确定矿床位置、对钻探所经各个矿层进行元素含量化验、判断钻探作业所到达的矿层、推断目前钻探作业所到达的矿层距基岩面深度、判断含水硅酸盐型红土镍矿的矿石类型、选择后续冶炼加工工艺。本发明根据钻孔分析可以判断该钻孔是否钻探到基岩，进一步推断该矿床同等深度是否还有潜在资源，对后期采掘项目的资源总量进行整体预估，更加合理、全面地进行资源开发。

说明书

技术领域

本发明属于东南亚含水硅酸盐型红土型镍矿深部找矿技术领域，具体涉及一种含水硅酸盐型红土镍矿采矿潜力的分析方法

背景技术

红土型矿石约占世界镍资源总量60％，主要分布在赤道附近，具有资源丰富、勘查成本低、采矿成本极低的优势，根据矿石的特征可以分为含水硅酸盐型、粘土硅酸盐型及氧化型三种，其中含水硅酸盐型矿床主要分布在新喀里多尼亚、印尼、菲律宾等国家，在红土型镍矿勘探过程中，由于勘探设备能力或人为认识限制，很多时候不能穿透腐岩层到达基岩，就会丢失一些较高品质的红土镍矿资源。

典型红土镍矿存在三个分化带，从上至下依次为褐铁矿层、腐岩层、基岩层；但由于腐岩层中上部，包括土状腐岩层和土块状腐岩层，其地质特性复杂，认识不统一，现有技术中将其简单划分为过渡带，导致该分层资源量和主要成分赋存状态不清楚，同时还会影响下一步选冶工艺选择，尤其是腐岩带镍矿石选冶工艺不尽合理，导致资源利用率降低。

现有技术中为了查明红土镍矿中的有益、有害成分，需逐个化验镍、钴、铁、铝、镁、硅、硫、磷等元素，而一般红土镍矿勘探工程量大、勘探数据多，化验费用和勘查成本高，但是并没有好好利用元素相关性来分析红土镍矿的深层找矿潜力，造成资源浪费。

因此，急需一种方法，利用勘查过程中的化验数据，既可查明深部资源潜力，更精准的采掘深部的红土型镍资源，又可更为合理划分含矿层位、准确圈定资源量，为下一步选冶工艺选择提供技术支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含水硅酸盐型红土镍矿采矿潜力的分析方法，以解决东南亚含水硅酸盐型红土型镍矿床在钻探中腐岩不易穿透，导致丢失腐岩层到基岩的一些红土镍矿资源的问题。

为了解决以上问题，本发明技术方案为：

一种含水硅酸盐型红土镍矿采矿潜力的分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、确定矿床位置：

根据前期物探、化探、探井以及钻孔数据资料，初步确定矿体大体位置，系统布置钻探工程，进行地质编录、取样、测试分析，进一步查明、确定矿床的空间位置；

步骤二、对步骤一中钻探所经各个矿层进行元素含量化验：

利用现有方法化验各个矿层中镍、铁、钴、氧化镁的含量，并抽样对各个矿层的矿石进行岩矿鉴定和矿物工艺性分析；

步骤三、根据步骤二中各个矿层中镍、铁、钴、氧化镁的含量变化判断钻探作业所到达的矿层：

根据步骤二中的化验结果，准确判断钻探作业所到达的各个矿层，从上到下依次为：含铁覆盖层、褐铁矿层、腐岩层、基岩层，其中腐岩层包括从上到下分布的土状腐岩层、土块状腐岩层、块状腐岩层、其判断依据见表1；

表1化验结果中各物质含量及其对应的矿层

当钻探作业所到达的某个特定矿层镍、铁、钴、氧化镁的含量同时满足表1中的范围时，就可以判断此矿层所处的岩性和岩位如表1第五列所示。

步骤四、根据腐岩层中铁含量下降的幅度，推断目前钻探作业所到达的矿层距基岩面深度：

腐岩层中钻孔实测铁含量与该钻孔终孔位置距基岩面深度关系如下：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax) 式1；

式中字母含义如下：

Lx—钻孔终孔位置距基岩面深度；

Fex—钻孔孔底腐岩层铁含量实测值；

BFemax—基岩层铁含量最大值；

SFemax—腐岩层铁含量最大值；

Ls—腐岩层平均厚度；

当钻孔终孔位置距基岩面厚度Lx≥3m时，该钻孔仍应继续向下钻探，直至Lx≤1m；

当钻孔终孔位置距基岩面厚度1m≤Lx≤3m时，根据现场相邻钻孔的腐岩层铁含量分布变化情况来判定：

若50％及以上的相邻钻孔中实际腐岩层厚度大于腐岩层平均厚度Ls或50％及以上的相邻钻孔计算终孔位置距基岩面厚度Lx≥3m时，该钻孔仍应继续向下钻探；

若50％以下的相邻钻孔中实际腐岩层厚度小于腐岩层平均厚度Ls或50％及以上的相邻钻孔计算终孔位置距基岩面厚度Lx≤1m时，该钻孔无必要继续向下；

当钻孔终孔位置距基岩面厚度Lx≤1m，钻孔终孔位置已接近基岩面，该钻孔无必要继续向下。

进一步的，还包括以下步骤：

步骤五、根据腐岩层中氧化镁含量高低判断含水硅酸盐型红土镍矿的矿石类型：

依据国内现行勘查规范，含水硅酸盐型红土镍矿石的工业技术品级指标可按MgO含量来划分，其矿石工业类型如下：

当0＜Y＜10ω％时，为铁质矿石；

当10≤Y＜20ω％时，为铁镁质矿石；

当20≤Y＜30ω％时，为镁质矿石；

步骤六、根据步骤二中化验得出的镍、铁、氧化镁的含量和步骤五得出的含水硅酸盐型红土镍矿的矿石类型，选择其后续冶炼加工工艺，选择标准如表3：

表3含水硅酸盐型红土镍矿个矿层对应的冶炼工艺

当钻探作业所到达的某个特定矿层及此矿层的镍、铁、氧化镁的含量同时满足表3中的范围时，就可以判断此矿层所适宜的处理工艺如表3最右列列所示。

进一步的，步骤二中腐岩层铁含量平均值和氧化镁含量平均值的关系如下：

Y＝0.0000193X⁴-0.0023969X³+0.1079729X²-2.4617056X+32.66式2；

为了快速计算腐岩层中氧化镁含量，将其简化为：

Y＝40.0483-1.0011×X，式中字母含义如下：

Y—腐岩层中氧化镁含量；

X—腐岩层中铁含量。

进一步的，步骤二中褐铁矿层中铁元素与镍元素的相关性符合下式：

Fe＝125Ni-79.375 式3-1。

进一步的，步骤二中褐铁矿层中铁元素与氧化镁的相关性符合下式：

Fe＝-1.8861MgO+49.1821 式3-2。

进一步的，步骤二中土状腐岩层和土块状腐岩层中铁元素与镍元素的相关性符合下式：

Fe＝66.6667Ni-98.33333 式4-1。

进一步的，步骤二中土状腐岩层和土块状腐岩层中铁元素与氧化镁的相关性符合下式：

Fe＝-3.060MgO+49.3727 式4-2。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明利用少量有代表性的钻孔的化验数据，准确圈定褐铁矿层、腐岩层，包括土状腐岩、土块状腐岩和浅块状腐岩、基岩，并计算该钻孔位置与基岩面之间的厚度，从而判断该钻孔是否钻探到基岩，进一步推断该矿床同等深度是否还有潜在资源，对前期采掘项目未能完全控制的资源，可在下一步采矿环节相应回采，避免资源浪费，提高项目整体社会效益，对后期采掘项目的资源总量进行整体预估，更加合理、全面地进行资源开发；

(2)本发明根据腐岩层中镁含量高低判断红土型镍矿的矿石品级，根据各个矿层及其中的镍、钴元素含量判断矿石中镍、钴的主要矿物赋存形式，通过二者结合选择其后续加工工艺，既可节省冶炼前的测试费用及测试时间，降低成本的同时又可提高冶炼回收率，提高综合经济效益成果显著；

(3)本发明根据褐铁矿层、腐岩层、基岩层中各主要物质的相关性，可以减少采掘作业中大量的化验工作，只需要按实际采掘情况分析其中的一两种物质含量即可，其余均可根据式 3-1、式3-2、式4-1、式4-2的经验公式计算获得，省去了大量繁琐的化验工作，节省了大量人力物力成本，采掘效率也得到提高。

以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

步骤一、确定矿床位置：

位于印度尼西亚东北部的北马露姑省东哈马黑拉县苏巴印村南约2km的第一红土镍矿，根据前期物探、化探、探井以及钻孔数据资料，初步确定矿体大体位置，系统布置钻探工程，进行地质编录、取样、测试分析，进一步查明、确定矿床的空间位置：矿区位于哇朵哇朵山主峰北坡与苏巴印河流冲积平原的接合部,地形相对较为平缓的缓丘台地，平面位置为北坐标114000－117000之间，东坐标403000－405000之间，矿体赋存标高为50米－400米，其矿体面积约4.85km2，矿床产于超基性岩岩体顶部红土风化壳中的风化－半风化橄榄岩层 (即腐岩层)的中上部，镍矿体分布范围与红土风化壳的分布基本一致。

步骤二、对步骤一中钻探所经各个矿层进行元素含量化验：

利用采用AAS，即原子吸收光谱法化验各个矿层中镍、铁、钴、氧化镁含量，并根据矿物工艺学分析需要，在各钻孔中按分层随机抽取样品进行岩矿鉴定和矿物工艺性分析，来查明各层矿物成分；

第一红土镍矿共钻孔6661个，数据组庞大，本实施例中仅选取4个具有代表性的钻孔按分层检测的结果罗列：

表1-1第一红土镍矿样品1分析结果

表1-2第一红土镍矿样品2分析结果

表1-3第一红土镍矿样品3分析结果

表1-4第一红土镍矿样品4分析结果

步骤三、根据步骤二中各个矿层中镍、铁、钴、氧化镁的含量变化判断钻探作业所到达的矿层：

验证钻探作业所到达的矿层，分别将表1-1、1-2、1-3、1-4中镍、铁、钴、氧化镁含量、矿石类型与表1中的镍、铁、钴、氧化镁范围、岩性及岩位作对比，验证表1中判断出的矿层是正确的的，具有普适性的。

步骤四、根据腐岩层中铁含量下降的幅度，推断目前钻探作业所到达的矿层距基岩面深度：

在对于第一红土镍矿6661个钻孔的统计数据中，腐岩层平均厚度Ls为21m，各矿层平均化学成分及部分矿层铁含量最大值见表1-5：

表1-5第一红土镍矿各矿层平均化学成分及部分矿层铁含量最大值

表1-5示出了：基岩层铁含量最大值BFemax＝5.82ω％，腐岩层铁含量最大值SFemax＝45.10 ω％，本实施例中Ls＝21m；

总结规律发现：钻孔终孔位置距基岩面深度关系如下：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax)式1；

式中字母含义如下：

Lx—钻孔终孔位置距基岩面深度；

Fex—钻孔孔底腐岩层铁含量实测值；

BFemax—基岩层铁含量最大值；

SFemax—腐岩层铁含量最大值；

Ls—腐岩层平均厚度；

以下是式1普适性的验证：

(1)用第一红土镍矿样品4，工程编号为ZK12-2的钻孔第16回次结果进行验证：其 Fex＝17.5ω％，该钻孔终孔位置距基岩面深度关系如式1：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax)；

代入数据，Fex＝17.5ω％；BFemax＝5.82ω％；SFemax＝45.10ω％；Ls＝21m；

得出Lx＝6.28m≥3m，仍应继续向下钻探，再向下钻探的作业中，也证实了下方矿层中仍有红土镍矿。

(2)用第一红土镍矿样品4，工程编号为ZK12-2的钻孔第24回次结果进行验证：其Fex＝7.72ω％，该钻孔终孔位置距基岩面深度关系如式1：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax) 式1；

代入数据，Fex＝7.72ω％；BFemax＝5.82ω％；SFemax＝45.10ω％；Ls＝21m；

得出1m≤Lx＝1.02m≤3m，根据现场相邻钻孔的腐岩层铁含量分布变化情况来判定：

根据第一红土镍矿样品4，工程编号为ZK12-2的钻孔周边相邻钻孔情况，50％以上的相邻钻孔中实际腐岩层厚度＞Ls，仍应继续向下钻探，再向下钻探的作业中，第25回次钻探结果也证实了下方矿层中仍有红土镍矿。

(3)用第一红土镍矿样品4，工程编号为ZK12-2的钻孔第25回次结果进行验证：其Fex＝7.68ω％，该钻孔终孔位置距基岩面深度关系如式1：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax)式1；

代入数据，Fex＝7.68ω％；BFemax＝5.82ω％；SFemax＝45.10ω％；Ls＝21m；

得出Lx＝1m，根据现场相邻钻孔的腐岩层铁含量分布变化情况来判定：

根据第一红土镍矿样品4，工程编号为ZK12-2的钻孔周边相邻钻孔情况，50％以上的相邻钻孔中实际腐岩层厚度＞Ls，仍应继续向下钻探，再向下钻探的作业中，第26回次钻探结果显示暂时未到达基岩层。

在实际作业中结合第24回次、第25回次结果综合看来，两次的Lx计算值均已接近临界值，根据工作经验就可以判断出这两个回次的钻探已经接近基岩层，后来的继续深入钻探也证明了这一点。

(4)用第一红土镍矿样品4，工程编号为ZK12-2的钻孔第第26回次结果进行验证：其Fex＝7.28ω％，该钻孔终孔位置距基岩面深度关系如下：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax)；

代入数据，Fex＝7.28ω％；BFemax＝5.82ω％；SFemax＝45.10ω％；Ls＝21m；

得出Lx＝0.78m，该数据Lx≤1m，钻孔终孔位置已接近基岩面，该钻孔无必要继续向下；再向下钻探的作业中，第27回次钻探结果也证实了下方矿层已经到达基岩层。

按上述方法依次分别验证样品2，工程编号为QJ11-5的钻孔、样品3，工程编号为ZK10-1-4的钻孔、能轻而易举的验证，式1作为经验公式计算和预测采矿潜力与实际钻孔的结果均一致，因为钻孔实测铁含量与该钻孔终孔位置距基岩面深度关系，即该矿床深度，也就是通常所说的采矿潜力。

比较特殊的，选在取样品1，工程编号为QJ10-1的钻孔第27回次结果进行验证：其Fex＝7.98ω％，该钻孔终孔位置距基岩面深度关系如式1：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax)式1；

代入数据，Fex＝7.98ω％；BFemax＝5.82ω％；SFemax＝45.10ω％；Ls＝21m；

得出1m≤Lx＝1.16m≤3m，根据现场相邻钻孔的腐岩层铁含量分布变化情况来判定：

根据第一红土镍矿样品4，工程编号为ZK12-2的钻孔周边相邻钻孔情况，50％以上的相邻钻孔中实际腐岩层厚度＞Ls，仍应继续向下钻探，再向下钻探的作业中，第28回次钻探结果显示下方矿层为基岩层。

在验证过程中，存在如样品1中出现的处在腐岩层和基岩层交界处的某个回次的点部分结果不符合，但是钻探的作业时分层的，每个样长1m，在这1m中同时包含了上方的腐岩层和下方的基岩层，在实际作业中结合临近的数据结果和临近的钻探点情况表综合分析，根据工作经验就可以钻探是否已经接近基岩层，后来大量的继续深入钻探也证明了这一点。

需要说明的是，经验公式有普适性，但是也允许有特殊点的结果跳脱，在第一红土镍矿大量的数据验证中，式1的普适性良好，在本实施例中之所以选取样品1，工程编号为QJ10-1的钻孔，不是因为类似钻孔出现频率高、具有代表性，而是因为存在少量类似的钻孔，在实际中也是很容易解释的，矿层的分布不是固定形状的，在有规律的基础上也存在随机性，只要式1的普适性良好，就可以在实际作业中给预测矿床深度很好的指导。

步骤五、根据腐岩层中氧化镁含量高低判断含水硅酸盐型红土镍矿的矿石类型：

总结规律发现：腐岩层的铁含量平均值和氧化镁含量平均值有如下关系：

Y＝40.0483-1.0011×X 式2，

式中字母含义如下：

Y—腐岩层中氧化镁含量；

X—腐岩层中铁含量；

以下是式2普适性的验证：

分别将表1-5中腐岩层各矿层中铁的平均含量数据代入式2，将计算结果与表1-5中腐岩层各矿层中氧化镁的平均含量相比较，并依据国内现行勘查规范，将本实施例里中各矿层矿石技术品级按MgO含量(即Y值)来划分，其结果如下：

土状腐岩层中，X＝33.16ω％时，得出Y＝6.85ω％，实测值为6.49ω％，基本接近，0＜Y＜ 10ω％，为铁质矿石；

土块状腐岩层中，X＝21.52ω％时，得出Y＝18.51ω％，实测值为19.18ω％，基本接近，10 ≤Y＜20ω％，为铁镁质矿石；

块状腐岩层中，X＝11.77ω％时，得出Y＝28.27ω％，实测值为28.01ω％，基本接近，20≤Y ＜30ω％，为镁质矿石。

综上可见，式2在腐岩层所包含的土状腐岩层、土块状腐岩层、块状腐岩层三种矿层的氧化镁计算平均值与实测平均值均在经验预估允许的范围内，证明式2在腐岩层普适性良好。

步骤六、根据表1-5中各矿层平均化学成分及步骤五得出的含水硅酸盐型红土镍矿的矿石类型，选择其后续冶炼加工工艺：

其中褐铁矿层中：0.6ω％<Ni＝0.86ω％<1.5ω％，40ω％<Fe＝45.77ω％<50ω％，0.5<MgO＝1.67ω％<4，采用湿法酸浸工艺；

其中土状腐岩层中：0.6ω％<Ni＝1.31ω％<4.77ω％，25ω％<Fe＝33.16ω％<45ω％，1.5 ω％<MgO＝6.49ω％<10ω％，采用还原焙烧—氨浸工艺或湿法酸浸工艺；

其中土状腐岩层中：0.7ω％<Ni＝1.60ω％<7.23ω％，10ω％<Fe＝21.52ω％<30ω％， 10<MgO＝19.18ω％<20，采用火法冶炼工艺或还原焙烧—氨浸工艺；

其中块状腐岩层中：0.9ω％<Ni＝1.07ω％<6.94ω％，5ω％<Fe＝11.77ω％<25ω％， 20<MgO＝28.01ω％<30，采用火法冶炼工艺。

第一红土镍矿采矿及后期加工结果表明：

该褐铁矿层中镍矿物主要为针铁矿，采用湿法酸浸工艺加工，主要生产氢氧化镍钴产品，实际加工中该工艺能提取92.0％镍和91.1％的铁

该土状腐岩层中镍矿物主要为绿脱石、含锰钴土矿、含镍绿高岭石和镍镁绿泥石，采用还原焙烧—氨浸工艺，主要生产镍铁产品，实际加工中该工艺能提取提取95.9％的镍和100％的铁；

综上可见：实际工艺与表3中推断工艺吻合，产品提取效率高，证明表3的结论正确。

实施例2

步骤一、确定矿床位置：

位于菲律宾棉兰老岛(Mindanao)苏里高市(Surigao)的东北15km处的第二红土镍矿，根据前期物探、化探、探井以及钻孔数据资料，初步确定矿体大体位置，系统布置钻探工程，进行地质编录、取样、测试分析，进一步查明、确定矿床的空间位置：矿区位于在诺诺克岛北部的鲁达汪盆地(Lutawon)，矿区地理坐标位于东经125°38′，北纬9°51′，平面位置为北坐标1086000－1093000之间，东坐标563000－576000之间，矿体赋存标高为70米－280 米，其矿权区面积约43.72km²，矿床产于超基性岩(纯橄榄岩、辉石橄榄岩、辉石岩和蛇纹岩)岩体顶部红土风化壳中的风化－半风化橄榄岩层(腐岩层)的中上部，含镍、钴、铁的红土型矿与蛇纹岩密切相关。

步骤二、对步骤一中钻探所经褐铁矿层进行元素含量化验：

利用采用AAS，即原子吸收光谱法化验褐铁矿层中镍、铁、钴、氧化镁含量，并根据矿物工艺学分析需要，在各钻孔中按褐铁矿层随机各抽取3-6个样品，进行岩矿鉴定和矿物工艺性分析，来查明褐铁矿层矿物成分；

同时根据式3-1中给出的褐铁矿层中铁元素与镍元素的相关性公式计算出褐铁矿层中镍元素的含量、根据式3-2计算出褐铁矿层中氧化镁的含量，将计算值与实测值相比较，验证式3- 1、式3-2的普适性。

第二红土镍矿共钻孔123624个，数据组庞大，其各个矿层四个主要组分平均化学成分见表2-1：

表2-1第二红土镍矿各矿层平均化学成分

岩性类型样品数Ni(ω％)Co(ω％)TFe(ω％)MgO(ω％)褐铁矿层389011.070.1345.191.09土状腐岩层388611.210.1035.77.84土块状腐岩层267531.570.0620.8218.46块状腐岩层176201.340.0413.6527.45弱风化橄榄基岩14890.330.014.9837.65

本实施例中仅选取8个具有代表性的钻孔按褐铁矿层检测和计算的结果罗列。

表2-2第二红土镍矿样品1分析结果

表2-3第二红土镍矿样品2分析结果

表2-4第二红土镍矿样品3分析结果

表2-5第二红土镍矿样品4分析结果

表2-6第二红土镍矿样品5分析结果

表2-7第二红土镍矿样品5分析结果

表2-8第二红土镍矿样品5分析结果

表2-9第二红土镍矿样品5分析结果

步骤三、根据步骤二中褐铁矿层中镍、铁、钴、氧化镁的含量变化验证钻探作业所到达的矿层：

根据步骤二中的化验结果，验证钻探作业所到达的矿层，分别将表2-2、2-2、2-3、2-4、2- 5、2-6、2-7、2-8、2-9中镍、铁、钴、氧化镁含量、矿石类型与表1中褐铁矿层的镍、铁、钴、氧化镁范围、岩性及岩位作对比，经对比发现：上述表格中镍、铁、钴、氧化镁含量符合表1相应区间时，事实上的矿石类型与表1中判定的岩性及层位相同，验证表1在褐铁矿层是具有普适性的；

再将表2-2、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9中镍、铁、钴、氧化镁含量与按照式 3-1、式3-2计算出的镍、氧化镁计算值作比较，发现实测值与计算值吻合程度良好，且用镍、氧化镁计算值结合铁、钴、实测值与表1中褐铁矿层的镍、铁、钴、氧化镁范围作对比，可以得出与镍、铁、钴、氧化镁的实测值对比相同的结论，验证式3-1、式3-2在褐铁矿层中普适性良好。

其中，表2-8中样号为2的样品和表2-9中样号为1的样品氧化镁计算值与实测值存在差异，但此类数据属于极少数的跳脱数据，在整个数据采集中不具有代表性，选入实施例也并不是因为此类数据具有普遍性，而是为了说明实际作业中存在少数此类误差较大的数据，实际作业中将误差明显的数据剔除即可。

步骤四、由于本实施例所关注的矿层仅在于褐铁矿层，根据腐岩层中铁含量下降的幅度，推断目前钻探作业所到达的矿层距基岩面深度这一步骤不属于本实施例验证范畴，故省去此步骤。

步骤五、由于本实施例所关注的矿层仅在于褐铁矿层，根据腐岩层中氧化镁含量高低判断含水硅酸盐型红土镍矿的矿石类型这一步骤不属于本实施例验证范畴，故省去此步骤。

步骤六、根据步骤二中化验得出的镍、铁、氧化镁的含量，为第二红土镍矿的褐铁矿层选择冶炼加工工艺：

其中褐铁矿层中：0.6ω％<Ni＝1.07ω％<1.5ω％，40ω％<Fe＝45.19ω％<50ω％，0.5<MgO＝1.09ω％<4，选择湿法酸浸工艺；

第二红土镍矿采矿及后期加工结果表明，该矿褐铁矿层中镍矿物主要为针铁矿(Geothite)，采用高压酸浸工艺处理褐铁矿矿石能提取96％镍和95.5％的钴，实际工艺与表3中推断工艺吻合，产品提取效率高，证明表3的结论正确。

实施例3

步骤一、确定矿床位置：

位于菲律宾巴拉望省中南部布鲁克斯波因特市的新班乃岛的Brgy.Massin，作为第二红土镍矿，根据前期物探、化探、探井以及钻孔数据资料，初步确定矿体大体位置，系统布置钻探工程，进行地质编录、取样、测试分析，进一步查明、确定矿床的空间位置：矿权区中心坐标：北纬8°56′47.428″、东经117°53′47.500″，矿权区处在Mantalingahan山脉的山麓丘陵地带，矿权区北部是陡倾斜的山脊，矿区海拔75m-500m，矿权面积28.35km²，矿床主要产于橄榄岩，主要是纯橄榄岩和方辉橄榄岩，纯橄榄岩和方辉橄榄岩发生了不同程度的蛇纹石化、硅化，矿区中部岩石风化严重，但偶有铬铁矿发现，同时还发现有辉长岩。

步骤二、对步骤一中钻探所经腐岩层进行元素含量化验：

利用采用AAS，即原子吸收光谱法化验腐岩层中镍、铁、钴、氧化镁含量，并根据矿物工艺学分析需要，在各钻孔中按腐岩层随机各抽取9-25个样品，进行岩矿鉴定和矿物工艺性分析，来查明腐岩层矿物成分；

同时根据式4-1中给出的腐岩层中铁元素与镍元素的相关性公式计算出腐岩层中镍元素的含量、根据式4-2中给出的腐岩层中铁元素与氧化镁的相关性公式计算出腐岩层中氧化镁的含量，将计算值与实测值相比较，验证式4-1、式4-2、的普适性；

第二红土镍矿共钻孔73548个，数据组庞大，本实施例中仅选取5个具有代表性的钻孔按腐岩层检测的结果罗列。

表3-1第三红土镍矿样品1分析结果

表3-2第三红土镍矿样品2分析结果

表3-3第三红土镍矿样品3分析结果

表3-4第三红土镍矿样品4分析结果

表3-5第三红土镍矿样品5分析结果

步骤三、根据步骤二中褐铁矿层中镍、铁、钴、氧化镁的含量变化验证钻探作业所到达的矿层：

根据步骤二中的化验结果，验证钻探作业所到达的矿层，分别将表3-1、表3-2、表3-3、表 3-4、表3-5中镍、铁、钴、氧化镁含量、矿石类型与表1中的镍、铁、钴、氧化镁范围、岩性及岩位作对比，经对比发现：上述表格中镍、铁、钴、氧化镁含量符合表1相应区间时，事实上的矿石类型与表1中判定的岩性及层位相同，验证表1在土状腐岩层和土块状腐岩层是具有普适性的；

再将表3-1、表3-2、表3-3、表3-4、表3-5中镍、氧化镁含量与按照式4-1、式4-2计算出的镍、氧化镁计算值作比较，发现实测值与计算值吻合程度良好，且用镍、氧化镁计算值结合铁、钴的实测值与表1中褐铁矿层的镍、铁、钴、氧化镁范围作对比，可以得出与镍、铁、钴、氧化镁的实测值对比相同的结论，验证式式4-1、式4-2在土状腐岩层和土块状腐岩层普适性良好；

同时表3-1、表3-2、表3-3、表3-4、表3-5中块状腐岩层和基岩层的镍、铁、钴、氧化镁含量符合表1中成分范围时，判断得出的岩层和岩位与实测的矿石类型相符，证实了表1在块状腐岩层和基岩层中是具有普适性的。

其中，表3-1中样号为17的样品和表3-4中样号为17的样品氧化镁计算值与实测值存在差异，导致依据表1判断的矿层和岩位与实测矿石类型有出入，但此类数据属于极少数的跳脱数据，在整个数据采集中不具有代表性，选入实施例也并不是因为此类数据具有普遍性，而是为了说明实际作业中存在少数此类误差较大的数据，实际作业中将此类误差明显的数据剔除即可。

步骤四、根据腐岩层中铁含量下降的幅度，推断目前钻探作业所到达的矿层距基岩面深度：

在对于第三红土镍矿73548钻孔的统计数据中，腐岩层平均厚度Ls为13m，各矿层平均化学成分及部分矿层铁含量最大值见表3-6：

表3-6第三红土镍矿各矿层平均化学成分及部分矿层铁含量最大值

表1-5示出了：基岩层铁含量最大值BFemax＝6ω％，腐岩层铁含量最大值SFemax＝45ω％。

总结规律发现：钻孔终孔位置距基岩面深度关系如下：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax) 式1；

式中字母含义如下：

Lx—钻孔终孔位置距基岩面深度；

Fex—钻孔孔底腐岩层铁含量实测值；

BFemax—基岩层铁含量最大值；

SFemax—腐岩层铁含量最大值；

Ls—腐岩层平均厚度；

以下是式1普适性的验证：

(1)用第三红土镍矿样品1，工程编号为IDH-25N-15E的钻孔第21回次结果进行验证：其Fex＝10.17ω％，该钻孔终孔位置距基岩面深度关系如式1：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax)；

代入数据，Fex＝10.17ω％；BFemax＝6ω％；SFemax＝45ω％；Ls＝13m；

得出1m≤Lx＝1.39m≤3m，需要根据现场相邻钻孔的腐岩层铁含量分布变化情况来判定：

根据第三红土镍矿样品1，工程编号为IDH-25N-15E的钻孔周边相邻钻孔情况，50％以上的相邻钻孔中实际腐岩层厚度＞Ls，仍应继续向下钻探，再向下钻探的作业中，第22回次钻探结果也证实了下方矿层中仍有红土镍矿；

相同的，第25回次、第26回次、第27回次钻探结果的验证也是如此；

用第三红土镍矿样品1，工程编号为IDH-25N-15E的钻孔第33回次结果进行验证：其Fex＝8.89ω％，该钻孔终孔位置距基岩面深度关系如式1：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax)；

代入数据，Fex＝8.89ω％；BFemax＝6ω％；SFemax＝45ω％；Ls＝13m；

得出Lx＝0.96m≤1m，钻孔终孔位置已接近基岩面，该钻孔无必要继续向下；再向下钻探的作业中，第34回次钻探结果也证实了下方矿层已经到达基岩层。

(2)用第三红土镍矿样品3，工程编号为IDH-32N-17E的钻孔第13回次结果进行验证：其Fex＝15.5ω％；该钻孔终孔位置距基岩面深度关系如式1：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax)；

代入数据，Fex＝15.5ω％；BFemax＝6ω％；SFemax＝45ω％；Ls＝13m；

得出Lx＝3.17m，该数据≥3m，仍应继续向下钻探，再向下钻探的作业中，第14回次钻探结果也证实了下方矿层中仍有红土镍矿；

相同的，验证第14回次、第15回次，均符合式1结论；

此样品在第14回次的化验结果，铁含量有忽然升高的现象，也是实际作业中存在的现象，但仍然满足式1，更加证明了式1的普适性。

(3)用第三红土镍矿样品5，工程编号为IDH+14N-75E的钻孔第22回次结果进行验证，其Fex＝9.25ω％；该钻孔终孔位置距基岩面深度关系如式1：

Lx＝(Fex-BFemax)×(Ls)÷(SFemax-BFemax)；

代入数据，Fex＝9.25ω％；BFemax＝6ω％；SFemax＝45ω％；Ls＝13m；

得出1m≤Lx＝1.08m≤3m，该数据位于1-3m之间，根据现场相邻钻孔的腐岩层铁含量分布变化情况来判定：

根据第三红土镍矿样品5，工程编号为IDH+14N-75E的钻孔钻孔周边相邻钻孔情况，50％以上的相邻钻孔计算终孔位置距基岩面厚度Lx＜1m，该钻孔无必要继续向下钻探的作业中，第23回次钻探结果也证实了下方矿层为基岩层。

在第三红土镍矿大量的数据验证中，式1的普适性良好。

步骤五、根据腐岩层中氧化镁含量高低判断含水硅酸盐型红土镍矿的矿石类型：

总结规律发现：腐岩层的铁含量平均值和氧化镁含量平均值有如下关系：

Y＝40.0483-1.0011×X 式2，

式中字母含义如下：

Y—腐岩层中氧化镁含量；

X—腐岩层中铁含量；

以下是式2普适性的验证：

分别将表3-6中腐岩层各矿层中铁的平均含量数据代入式2，将计算结果与表1-5中腐岩层各矿层中氧化镁的平均含量相比较，并依据国内现行勘查规范，将本实施例里中各矿层矿石技术品级按MgO含量(即Y值)来划分，其结果如下：

土状腐岩层中，X＝34.05ω％时，得出Y＝5.96ω％，实测值为5.32ω％，基本接近，0＜Y＜ 10ω％，为铁质矿石；

土块状腐岩层中，X＝22.91ω％时，得出Y＝17.11ω％，实测值为17.6ω％，基本接近，10≤ Y＜20ω％，为铁镁质矿石；

块状腐岩层中，X＝15.3ω％时，得出Y＝24.73ω％，实测值为24.79ω％，基本接近，20≤Y ＜30ω％，为镁质矿石。

综上可见，式2在腐岩层所包含的土状腐岩层、土块状腐岩层、块状腐岩层三种矿层的氧化镁计算平均值与实测平均值均在经验预估允许的范围内，证明式2在腐岩层普适性良好。

步骤六、根据表3-6中各矿层平均化学成分及步骤五得出的含水硅酸盐型红土镍矿的矿石类型，选择其后续冶炼加工工艺：

其中土状腐岩层中：0.6ω％<Ni＝1.35ω％<4.77ω％，25ω％<Fe＝34.05ω％<45ω％，1.5 ω％<MgO＝5.32ω％<10ω％，采用还原焙烧—氨浸工艺或湿法酸浸工艺；

其中土状腐岩层中：0.7ω％<Ni＝1.48ω％<7.23ω％，10ω％<Fe＝22.91ω％<30ω％， 10<MgO＝17.6ω％<20，采用火法冶炼工艺或还原焙烧—氨浸工艺；

其中块状腐岩层中：0.9ω％<Ni＝1.32ω％<6.94ω％，5ω％<Fe＝15.30ω％<25ω％， 20<MgO＝24.79ω％<30，采用火法冶炼工艺。

第三红土镍矿采矿及后期加工结果表明：

中上部的土状腐岩层铁质矿石宜采用酸浸湿法处理工艺生产氢氧化镍钴产品，实际加工中该工艺能提取90.3％镍和90.43％的铁；

中下部的高镍高硅镁的的块状腐岩层镁质矿石(MgO含量在20～30ω％之间)和土块状腐岩层铁镁质矿石(MgO含量在10～20ω％之间)，宜采用火法冶炼工艺来处理，主要生产镍铁产品，实际加工中该工艺能提取100％镍和100％的铁；

综上可见：实际工艺与表3中推断工艺吻合，产品提取效率高，证明表3的结论正确。