在2025年，硫铁矿行业技术正朝着高效、环保、智能化方向不断演进。从先进的开采技术到精准的选矿工艺，每一项创新都深刻影响着硫铁矿资源的开发与利用。在此背景下，深入研究硫铁矿矿区的地质特征并制定合理开发策略，对于提升行业竞争力和实现可持续发展至关重要。山西省汾西县成家庄矿区硫铁矿资源丰富，其地质特征独特，开发利用潜力巨大，对该矿区的研究能为硫铁矿行业发展提供重要参考。

  一、硫铁矿矿区概况与成矿地质背景

  (一)汾西县成家庄矿区概况

  《2025-2030年全球及中国硫铁矿行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，汾西县成家庄矿区地处华北地块西缘吕梁山脉的勍香向斜带内，地质背景复杂，蕴含丰富矿产资源，其中硫铁矿和硬质黏土矿尤为突出。随着国内对硫铁矿资源需求持续攀升，该矿区硫铁矿资源的勘查与开发潜力备受关注。区内出露地层涵盖石炭系、二叠系和第四系，硫铁矿主要赋存于石炭系中统本溪组一段，矿体形态与赋存标高相对稳定，具备良好开采条件。

  (二)成矿地质背景

  地层：研究区揭露地层包含上马家沟组、本溪组、太原组、山西组和第四系。铝土矿和耐火黏土赋矿层为石炭系中统本溪组，本溪组二段为铝土矿层，呈现灰 - 灰白色，部分因铁染而呈黄褐色、红褐色等。上部多为块状构造，下部多鲕状构造，含少量黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿，向上逐渐过渡为泥岩，厚度一般 9 - 15m，平均 15.9m。硫铁矿赋存于本溪组一段，呈似层状，厚度随奥陶系中统石灰岩凹凸起伏而变化，黄铁矿层在区内厚度变化较稳定，钻孔控制厚度 0.42 - 3.49m，变化系数 49.27%。

  构造：地层整体呈缓倾斜特征，通常倾角 4° - 15°，部分区域可达 30°，局部岩层倾角 40° - 60°。在构造应力作用下，区域内构造形态表现为低等级、大致呈波状起伏的弯曲，由南西向北东延伸，产状较平缓，地层岩性以灰色 - 黑色泥岩为主，局部夹砂岩和石灰岩。沿暖泉头村沟附近，地层弯曲向北，并伴有开阔的小倾角，山脊的弯曲呈现较小的倾角背斜，即便如此，背斜方向、地层倾斜仍呈波状起伏。

  成矿规律：该矿床成矿物质主要源于基底碳酸盐岩的古风化壳，另有吕梁古岛古老结晶岩石风化产物补充。其中硫元素来自含硫化物的海相沉积物，铁元素由灰岩中的铁矿物残留提供。与滇东北寒武系黑色岩系金属矿床对比，两者成矿机制均受区域构造应力和海相沉积环境显著影响。受我国东部构造板块影响，该地区以华北陆块为主。早期气候条件和化学侵蚀作用下，岩石中不稳定元素钾、钠、钙、镁等易被移除，而铝、二氧化硅等成分相对难溶，从而残留原地，铁、钛成分留存，为矿物形成提供充足物质基础。碳酸盐岩被海水入侵形成沉积环境，逐渐发育成海积型沉积。古陆地周围水体富含钙、钾、钠等物质，适宜温湿气候为植被生长创造条件，形成有机质并在沉积过程中富集。海洋中的溶解盐调节水体酸碱值，加速金属离子沉积，硫的存在促使矿物沉淀和富集，尤其是黄铁矿。经过长期风化，黄铁矿逐步形成，部分地区受地下水影响遭破坏转变为氧化物，使矿物表面呈现红褐色、黄色等特征。

  二、硫铁矿矿床地质特征

  (一)硫铁矿矿体特征

  依据《矿产地质勘查规范 硫铁矿》(DZ/T 0210 - 2020)边界品位硫含量大于 8% 的圈定原则，研究区内圈定 1 个硫铁矿矿体。矿体顶板为黏土岩，底板受马家沟组石灰岩起伏变化控制。I 号矿体位于勘查区南东部，由钻孔 ZK1617、ZK0817、ZK0821、ZK0017、ZK0009 圈定，钻孔 ZK0817 见矿，但厚度小于最小可采厚度，采用内插法内插最小可采厚度点。矿体在平面上呈不规则多边形，总体东西长约 2550m，南北宽约 1520m，赋存标高 1098.633 - 1198.262m。矿体呈似层状，无夹层，厚度 1.40 - 2.52m，平均 1.94m，硫(S)含量 16.26% - 21.49%，平均 20.27%。

  (二)硬质黏土矿矿体特征(与硫铁矿共伴生相关)

  硬质黏土矿赋存于石炭系中统本溪组一段上部，依据《矿产地质勘查规范 高岭土、叶蜡石、耐火黏土》(DZ/T 0206 - 2020)一般工业指标(\(|Al_{2} O_{3}| ≥30 \%\) ， \(Fe_{2} O_{3} ≤3.5 \%\) ， \(L. 0. I ≤15 \%\) ，耐火度 \(≥1630^{\circ} C\) )，共圈定 2 个硬质黏土矿矿体。Ⅱ 号矿体位于勘查区西部，由钻孔 ZK0301、ZK0005、ZK0009、ZK0805、ZK0809、ZK1609、ZK2409 圈定，矿体在平面上呈不规则多边形，总体南北长约 2800m，东西宽约 1570m，赋存标高 1167.604 - 1309.012m。矿体呈似层状，厚度 2.38 - 4.03m，平均 3.02m;\(Al_{2} O_{3}\) 含量 50.84% - 55.41%，平均 53.94;\(Fe_{2} O_{3}\) 含量 2.04% - 2.66%，平均 2.35%;L.O.I 13.52% - 13.76%，平均 13.65%;耐火度为 1796.52 - 1817.05℃，平均 1810.41℃。Ⅲ 号矿体位于勘查区东部，由钻孔 ZK0821、ZK0825、ZK1625、ZK2425 圈定，矿体在平面上呈近似三角形，总体南北长约 2800m，东西宽约 1570m，赋存标高 1025.314 - 1109.143m。矿体呈似层状，厚度 2.74 - 2.85m，平均 2.80m;\(Al_{2} O_{3}\) 含量 55.00% - 56.12%，平均 55.39%;\(Fe_{2} O_{3}\) 含量 2.39% - 2.42%，平均 2.41%;L.O.I 13.49% - 13.59%，平均 13.53%;耐火度为 1816.27 - 1821.24℃，平均 1818.00℃。这两个硬质黏土矿矿体平面上分布于硫铁矿矿体东西两侧，与硫铁矿存在共伴生关系。

  (三)矿石特征

  硫铁矿矿石工业类型为碳酸盐黄铁矿矿石，自然类型主要为团块状硫铁矿、星点状硫铁矿。团块状硫铁矿主要由高岭石、少量内碎屑、黄铁矿等组成。内碎屑呈次圆状、不规则状，大小 0.05 - 0.75mm，多 0.1 - 0.5mm;黄铁矿呈半自形较自形晶，大小 0.1 - 10mm，多 0.5 - 2mm，有时多颗粒聚集一起;高岭石多呈泥质结构，泥质呈塑性变形状、拉长定向状。星点状硫铁矿主要由高岭石、少量内碎屑、黄铁矿等组成。内碎屑呈次圆状、不规则状，大小 0.05 - 0.75mm，多 0.1 - 0.5mm;黄铁矿呈半自形较自形晶，大小 0.1 - 2.5mm，多 0.5 - 1mm，有时多颗粒聚集一起;高岭石多呈泥质结构，泥质呈拉长定向性。矿石主要由内碎屑、黄铁矿和基质组成。内碎屑约 5% 左右，呈次圆状、略显两向伸长状、塑性变形状，呈泥晶结构，成分为泥晶铝质(一水硬铝石)、少量高岭石等。黄铁矿含量 15% - 20%，呈半自形 - 较自形晶，有时多颗粒聚集分布。基质约 75% - 80%，呈泥质结构，略显黄色，成分多为泥质高岭石，呈塑性变形状、拉长定向状。由于矿石埋藏较浅，经风化淋滤，发生次生变化出现氧化现象，形成赤铁矿、褐铁矿等矿物。

  (四)矿石有用、有益、有害组分

  对硫铁矿组合样品进行金、银、铜、铅、锌、钴、铁分析。金(Au)含量 \(0.08×10^{-6} ~ 0.24×10^{-6}\) ，平均 \(0.15×10^{-6}\) ;银(Ag)含量 \(1. 43 ×10^{-6} ~ 3.93 ×10^{-6}\) ，平均 2.53× \(10^{-6}\) ;铜(Cu)含量 \(0.003×10^{-2} - 0.011×10^{-2}\) ，平均 \(0.0056×10^{-2}\) ;铅(Pb)含量 \(0.0055×10^{-2} - 0.011×10^{-2}\) ，平均 \(0. 0079 ×10^{-2}\) ;锌(Zn)含量 \(0.0014×10^{-2} - 0.0042×10^{-2}\) ，平均 \(0.0023×10^{-2}\) ;钴(Co)含量 \(0.0064 ×10^{-2} ~ 0.0012 ×10^{-2}\) ，平均 \(0.0084×10^{-2}\) ;铁(Fe)含量 \(14. 62 ×10^{-2} ~ 30.02 \times10^{-2}\) ，平均 \(21.97 ×10^{-2}\) 。金、银、铜、铅、锌、钴含量均低于硫铁矿矿床伴生矿产综合评价指标，不能作为伴生矿产进行综合利用。硫铁矿有害组分为砷、氟、碳，砷(As)含量 \(7.62 ×10^{-6} ~ 63.0 ×10^{-6}\) ，平均 \(20.6×10^{-6}\) ;氟(F)含量 \(506×10^{-6} - 725 ×10^{-6}\) ，平均 \(595.17×10^{-6}\) ;碳(C)含量 \(0.055×10^{-2} ~ 0.17×10^{-2}\) ，平均 \(0.108×10^{-2}\) 。有害组分含量均小于硫铁矿一般工业指标中规定的有害组分最大允许含量。

  三、硫铁矿开发利用分析

  成家庄矿区硫铁矿和硬质黏土矿资源丰富，具有重要开发利用价值。针对该矿区硫铁矿资源开发，建议采用露天与地下开采相结合的方式，优先选择硫含量较高、矿体厚度稳定的区域开采，以提升资源利用效率。选矿工艺方面，建议引入高效浮选工艺和低温焙烧技术，有效提升硫铁矿的硫回收率，并通过尾矿回收系统降低废弃物排放。利用尾矿渣进行建筑材料再加工，既能减少尾矿堆存对环境的威胁，又能实现资源循环利用。硬质黏土矿因其高耐火度(平均约 1810℃)和高铝含量，适合作耐火材料生产原料;通过进一步分离提取其中的高岭石资源，可在陶瓷、橡胶填料等领域广泛应用，促进资源多元化利用和综合开发。矿区内伴生金、银、铜等金属含量相对较低，但在技术成熟、经济条件允许的情况下，建议通过精矿回收等手段提取，提高资源附加值。开发过程中应加强环保措施，应对采矿和选矿过程中可能产生的砷、氟等有害组分释放，确保尾矿排放符合环保标准;可通过尾矿处理系统和淋洗过滤技术有效控制有害物质残留，保护区域生态环境;积极开展生态修复和土地复垦，结合当地气候和植被条件，通过植被恢复、土壤改良等方式，重建矿区自然生态，促进区域生态系统和谐稳定。

  四、总结

  山西省汾西县成家庄矿区硫铁矿和硬质黏土矿资源丰富，矿体赋存稳定，具有优质工业原料开发潜力。矿区内圈定1个主要硫铁矿矿体和2个硬质黏土矿矿体，硫铁矿赋存于石炭系中统本溪组，呈似层状，硫含量高，矿石类型以团块状和星点状为主;硬质黏土矿耐火度高、铝含量丰富，与硫铁矿共伴生。为实现资源高效利用，建议采用露天与地下开采结合方式，优化选矿工艺提升回收率，通过尾矿处理和生态修复保障区域生态环境可持续发展。在2025年硫铁矿行业技术发展背景下，该矿区的开发利用策略对推动行业进步具有重要意义，既能满足资源需求，又能兼顾环境保护，为硫铁矿行业可持续发展提供了可借鉴的范例。