唐敏惠，马连新，韦导忠，马良，张达玉，黄家龙，孟翔，张飞

（1.安徽省公益性地质调查管理中心，安徽合肥 230092；2.合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽合肥 230009；3.华东冶金地质勘查研究院，安徽合肥 230088）

0 引言

关键金属矿产资源是全球高科技产业不可或缺的重要战略资源，是产业升级换代和新兴战略产业不可替代的动力之源，对国家安全和新兴产业发展具有重大意义[1～3]。作为关键矿产之一，镉（Cd）广泛应用于电池、电镀、电子、汽车及航空、烟雾弹、合金、焊药、冶金去氧剂、油漆、印刷等行业[4]。然而，Cd 属于典型的稀散元素，很难形成独立矿物，一般作为伴生元素赋存在铅锌矿床中，其中闪锌矿是目前工业上提炼Cd 的最主要载体矿物[5]。因此，对于闪锌矿中Cd 资源量的认识可为该铅锌矿床中Cd 资源综合利用提供重要依据。近十多年来，安徽省铅锌矿床找矿勘探取得了重大突破[6]，截至2021年底，累计探明锌金属量5.8514×106t。然而，已有勘探成果对铅锌矿床伴生的Cd 资源量认识还十分薄弱，尤其是对这些矿床中可能利用的Cd 资源量（闪锌矿中Cd 资源量）的认识尚属空白，这一不足制约了对我省铅锌矿床中Cd 资源的综合认识。

基于此，本文选择勘查研究程度较高的长山-双井铅锌矿床作为研究对象，在勘探成果基础上，开展详细地质岩相学观察，并进一步通过EPMA 和LAICP-MS对不同类型矿石闪锌矿中Cd含量进行测试，据此估算闪锌矿中Cd 等元素的资源量，不仅为该矿床后续开采闪锌矿中Cd 资源综合利用提供依据，同时也为铅锌矿床中闪锌矿中Cd 等伴生矿产资源估算提供了借鉴，具有显著的理论和实践意义。

1 区域地质背景及矿床特征

宣城矿集区是长江中下游铜铁金多金属成矿带重要矿集区之一，介于铜陵矿集区、宁芜矿集区以及江南过渡带之间，断裂构造主要有北东向的江南断裂、近东西向的周王断裂和九连山逆冲推覆构造[7～9]。矿集区内与岩浆作用相关的铜金铅锌矿化丰富，近年来随着勘查强度的增大，陆续发现了茶亭铜金矿床、长山-双井铅锌矿床、铜山-荞麦山铜矿床等。

双井-长山铅锌矿床位于宣城矿集区的中北部，昆山复式向斜之北东端（图1）。长山矿床的矿体主要呈似层状、透镜状赋存于石炭系黄龙船山组（C2+3）细晶灰岩、白云质灰岩之间及白云质灰岩内，矿化主要沿层间构造滑脱面、裂隙展布。主要矿体1个，次要矿体及小矿体9个，总体向南东倾伏，自北西向南东埋深逐渐加大。

图1 研究区地质图 [10]Figure 1. Geological map of the study area[10]

2 矿石特征

研究区铅锌矿矿石发育有层状和脉状两种类型。闪锌矿-方铅矿细脉较发育。主要矿石矿物为闪锌矿、方铅矿；次要矿物为黄铜矿、磁黄铁矿，以及微量毒砂、银黝铜矿等。岩相学特征显示，长山-双井铅锌矿床具矽卡岩铅锌矿床的矿物组合特征。

闪锌矿是长山-双井矿床中最主要的矿石矿物，也是关键金属Cd 等资源的主要载体矿物。在对不同矿石类型闪锌矿的岩相学和矿物组合特征调查（图2）基础上，可将其从早到晚划分为四个世代：

第一世代闪锌矿（Sp1）：与石英、方铅矿、磁黄铁矿共生，环带发育。显微镜下显示闪锌矿中出溶有细小的乳滴状黄铜矿（图2-c），由稍晚的方铅矿充填，被Sp2 大量交代，部分被后期石英脉穿插。该类闪锌矿是长山-双井矿床的主要类型，约占矿床闪锌矿总量的25%。

图2 长山-双井矿床四个世代闪锌矿岩相学特征照片Figure 2. Petrographic photos of four generations of sphalerite ores from the Changshan-Shuangjing Pb-Zn deposit

第二世代闪锌矿（Sp2）：与黄铁矿、方铅矿共生，环带结构不发育，少量黄铜矿出溶，被Sp3、Sp4 穿插交代，后期被脉石矿物穿插。该类闪锌矿是长山-双井矿床的主要类型，约占矿床闪锌矿总量的40%。

第三世代闪锌矿（Sp3）：发育在Sp1、Sp2 的边缘或者交代Sp1、Sp2，无环带结构，无黄铜矿出溶，被后期方铅矿充填。该类闪锌矿是长山-双井矿床的主要类型，约占矿床闪锌矿总量的30%。

第四世代闪锌矿（Sp4）：他形充填于早期闪锌矿中，形成时间明显较晚。该类闪锌矿占闪锌矿总量的5%。

3 闪锌矿中Cd含量分析

选取四个世代闪锌矿代表性样品开展了电子探针分析测试，其中Sp1 的Zn 含量在49.86%～61.71%，均值为54.56%（n=33）；Cd 含量在0.09%～0.43%，均值为0.30%。Sp2 的Zn 含量在50.86%～58.11%，均值为54.66%（n=46）；Cd 含量在0.09%～0.43%，均值为0.23%。Sp3 的Zn 含量在56.11%～64.76%，均值为61.39%（n= 27）；Cd 含量在0.14%～0.37%，均值为0.25%。Sp4 的Zn 含量在61.21%～66.51%，均值为64.45%（n= 13）；Cd 含量在0.12%～0.42%，均值为0.27%。长山-双井铅锌矿床闪锌矿从早到晚，具有Zn 含量增高、S、Fe 含量降低、Cd 含量无显著变化的特征。

4 闪锌矿中Cd预测资源量

在对长山-双井铅锌矿床闪锌矿地质特征类型划分、百分比估算基础上，本文结合闪锌矿的电子探针分析结果的均值，为其品位求得长山-双井矿床不同类型闪锌矿中Cd资源量，进而获得该矿床闪锌矿中Cd的预测资源量。据长山-双井矿床的勘探成果报告[11～12]，长山-双井矿床锌（Zn）金属总量为17688.51 t，其中长山矿床为161122.78 t（平均品位7.85%），双井矿床为15764.73 t（平均品位3.51%）。根据电子探针测得的长山-双井铅锌矿床四种类型闪锌矿的Zn 和Cd 数据，它们的Cd/Zn 比值分别为0.002251～0.006036（均值=0.004152，Sp1）、0.001543～0.007660（均值=0.004262，Sp2）、0.005026～0.007847（均值=0.006341，Sp3）、0.001824～0.006406（均值=0.004241，Sp4）。根据以下公式求Cd 资源量：

Cd 资源量=矿床的Zn 总资源量×闪锌矿占比×（Sp1 质量百分数×Cd/Zn 比值+Sp2 质量百分数×Cd/Zn 比值+Sp3 质量百分数×Cd/Zn 比值+Sp4 质量百分数×Cd/Zn比值）

本次计算得出长山-双井矿床闪锌矿中伴生Cd预测资源量为784.27 t（其中长山714.37 t，双井69.90 t）。长山-双井四种类型闪锌矿伴生的Cd 预测资源量分别为213.51 t、270.00 t、197.28 t、33.59 t。

5 讨论及意义

据长山-双井矿床的勘探成果报告[11]，Cd 作为伴生矿产，预估资源量为866.69 t（矿石量1751 293 t，平均品位0.049%），略高于本次估算结果，两者相对误差9.5%。产生这一差别的主要原因为：①据选矿实验结果，长山-双井铅锌矿床中Zn 主要为硫化锌（闪锌矿98.30%）、锌铁尖晶石（0.93%）和氧化锌（0.77%）三种类型，本次仅计算闪锌矿中的Cd 含量；②在铅锌矿床中，除了主要载体矿物闪锌矿外，Cd 也有少量赋存在方铅矿、黄铜矿等其他硫化物矿物中。可见，本方法估算闪锌矿石中伴生Cd预测资源量是可信的。

目前工业上仅能回收利用闪锌矿中Cd 资源，Cd的提取原料大多是伴生有Cd 的铅锌矿床冶炼过程中的副产品，约95%的Cd 是从锌浸出产生的镉渣中回收的[12]，对其他矿物中的Cd 尚无有效的回收利用技术。然而，目前Cd 往往都是作为伴生元素[13]，在矿体圈定过程中根据其全岩的品位进行资源量估算，尚未见铅锌矿床研究中有闪锌矿中Cd 资源量报道。本次工作在对长山-双井铅锌矿床系统的地质观察和电子探针分析基础上，计算出该矿床闪锌矿中Cd 的可信资源量，这一研究成果将为该矿床后续开采过程中Cd的综合利用提供有力依据。

近年来，我省铅锌矿床勘探调查取得了显著进展[6]，共发现铅锌矿产地123 处，其中大中型铅锌矿床十余个，锌查明金属量5.8514×106t。然而，绝大部分铅锌矿床勘探过程中并未针对其工业利用的闪锌矿中Cd的资源量进行计算。因此，目前我省代表性铅锌矿床中闪锌矿中Cd 的资源量尚不清楚，通过本文对长山-双井矿床闪锌矿中Cd 资源量的计算，可为我省其他铅锌矿床闪锌矿中Cd资源量估算提供借鉴，为我省乃至我国铅锌矿床开采利用Cd等资源量提供参考。

致谢：本文在野外地质调查过程中得到了华东冶金地质勘查研究院张寿稳教授、邢时航和葛心逸工程师的指导与协助，分析测试过程中得到了合肥工业大学王娟博士的帮助与支持，论文撰写过程中得到了安徽省地质矿产勘查局张千明教授、万秋教授的建设性意见，在此一并致以衷心的感谢！