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一、 地 质 勘 查
(一) 硫矿地质勘探阶段的划分
全国矿产储量委员会、国家计划委员会、国家经济委员会，1987年颁发了《矿产勘查工作阶段划分的暂行规定》，为了贯彻执行《中华人民共和国矿产资源法》加强对矿产勘查工作统一管理，缩短勘查周期，使矿产勘查与矿山基本建设程序紧密衔接，从而进一步提高矿产勘查和矿山建设的经济、社会效益。勘查工作由过去的普查、详查、初勘和详勘4个阶段，现划分为普查、详查和勘探3个阶段。
对于矿产勘查工作，一般应按规定的阶段循序渐进，对特别复杂、难以正规设计开采的矿床，可以边勘边采；个别地质条件简单的矿种或正在开采矿山外围和深部的矿床勘查阶段，也可按实际情况简化或合并，但应经有关上级主管部门批准。
(二) 硫矿地质勘探的技术和方法
硫矿的地质勘查方法一般采用地球物理探矿和钻探。我国硫矿勘探是以钻探为主，对特殊成因的矿床则用坑探或槽探。
1.地球物理探矿
大比例尺的地球物理探矿方法是预测硫矿远景、配合地质观察寻找含硫层位的一种有效方法，是布置钻探工作的重要依据之一，物探不仅可以确定含硫层位的空间位置，而且可对硫矿石品位进行大致定量，以弥补无岩心钻探或岩矿心采取率低的不足。物探方法的选择有地面物探和测井两种。地面物探分为重力测量、地震测量和电法测量3种方法。测井是利用声波在元素硫中的传播时间特别长，而密度又特别小的特点来评价硫矿床的。
2.钻探
钻探是自然硫矿普查勘探中的最直接、最有效的方法。钻探也是圈定矿体、了解工业储量的主要方法。钻探要注意网度的选择、岩心的直径和采取率。
硫铁矿矿床的勘探方法一般是以钻探为主，对地表岩层则辅以槽探揭露。对矿石赋存条件特殊的矿床采用坑探。对煤系硫铁矿矿床也可用物理勘探。
(三) 硫矿地质勘探类型
矿床勘探类型是按矿体复杂程度和勘探研究难易程度划分的。划分勘探类型的目的是为了正确运用以往的地质勘探经验，合理地布置勘探工作，探求出相应精度的各级储量，从而多快好省地完成地质勘探阶段的任务。
根据1980年4月中华人民共和国地质部及化学工业部颁布的《硫铁矿地质勘探规范》(试行)第五章第十三条规定，硫铁矿矿床勘探类型主要根据矿体形状、厚度变化与矿体规模等地质因素来划分。对煤系沉积硫铁矿则着重考虑矿层厚度的稳定程度。构造复杂的矿床，其复杂程度也是考虑的主要因素之一。
1.矿体形状的复杂程度
根据矿体的形状、产状、外形的变化与内部夹石的含量及分布情况，分为形状简单、形状较简单、形状复杂、形状很复杂4类。
2.矿体厚度的稳定程度
根据相邻工程厚度差、厚度变化的规律性及矿体的连续性划分为厚度稳定、厚度较稳定、厚度不稳定、厚度很不稳定4类。
3.矿体规律
硫铁矿体长达1 000m以上或煤系沉积硫铁矿层面积3km2以上者为大型；矿体长度一般400～1 000m或煤系沉积硫铁矿层面积1～3km2的为中型；矿体长度在400m以下或煤系沉积硫铁矿层面积不足1km2者为小型。除按上述矿体展布情况外，还要结合矿体厚度大小综合考虑。
4.构造复杂程度
根据硫铁矿床的特点，划分为简单、中等、复杂3类。
根据以上因素，结合我国硫铁矿床情况，除煤系硫铁矿的Ⅲ、Ⅳ勘探类型的划分，因基础资料不足尚待研究外，硫铁矿床划分为四个勘探类型：
第一类：矿体形状简单、厚度稳定的大型煤系沉积硫铁矿矿床。
第二类：矿体形状较简单、厚度较稳定到不稳定，构造复杂的大型硫铁矿矿床；矿体形状较简单，厚度较稳定的中至大型煤系沉积硫铁矿矿床。
第三类：矿体形状复杂、厚度不稳定的中至大型硫铁矿矿床；矿体形状较简单、厚度较稳定的小型硫铁矿矿床；矿体形状较简单、厚度较稳定的中至大型煤系沉积硫铁矿矿床。
第四类：矿体形状很复杂，厚度不稳定，或形状复杂，厚度很不稳定的小型硫铁矿矿床；矿体形状很复杂，厚度很不稳定的小型至中型硫铁矿矿床。
(四) 硫铁矿矿床勘探工程密度
硫铁矿地质勘探规范指出，矿床的基本勘探工程间距的确定，应以主要矿体或主要矿段的复杂程度来考虑。不同复杂程度的矿体或矿段，甚至同一矿体的不同部位，勘探工程的间距均应视具体情况确定。
据《非金属矿工业手册》，煤系沉积型和硫铁矿、多金属型硫铁矿矿床勘探工程间距见表4.5.7。
表4.5.7勘探工程间距
自然硫矿床没有勘探规范，一直套用硫铁矿床规范。从目前几个自然硫矿区的勘探实践中发现，硫铁矿矿床勘探规范已不适合自然硫矿床，应抓紧自然硫勘探规范的制定工作。
(五) 工业指标要求
据《矿产工业要求参考手册》硫铁矿矿床一般工业要求为(表4.5.8)：
表4.5.8硫铁矿矿床一般工业要求
自然硫矿床工业指标参考实例：青海天峻县硫磺山自然硫矿工业指标为：
最低边界品位：S≥8%
最低工业品位：S≥12%(8%～12%表外矿)
矿石品级划分：Ⅰ级品S＞45%(从S＞40%圈起)
Ⅱ级品S 12%～45%
最低可采厚度：1m
夹石剔除厚度：1m
(六) 硫矿产品质量标准
为合理利用我国硫铁矿资源，满足制硫酸工艺要求，结合我国生产现状，积极采用国外先进标准的原则，制定了我国硫铁矿和硫精矿的行业标准，自1997年7月1日起实施行业标准号HG/T2786-1996，本标准适用于我国各类型硫铁矿产品，包括磁黄铁矿和煤系硫铁矿。
硫铁矿和硫精矿的技术指标分别见表4.5.9、表4.5.10。
表4.5.9硫铁矿矿石技术指标
表4.5.10硫精矿技术指标
工业级的元素硫为直接开采的原矿硫，要保证纯度为99.5%，含杂质碳＜0.3%，硫不能含砷、硒、碲。
二、 矿 山 开 采
(一) 开 拓 方 式
硫铁矿矿床开拓方式的选择，必须符合开拓工程量少、基建投资省、年经营费低、投产快、生产安全、管理集中方便的要求。
矿山是采用露天开采还是地下开采，或者联合开采，要根据各个矿床的具体赋存条件研究决定，必要时还要进行综合的技术经济比较和分析。一般来讲，露天开采的生产劳动条件比地下开采要好，矿产资源的回收率较高，在经济效益相差不大的情况下，应当尽量考虑采用露天开采。
对于地下开采，按井巷形式可分为平峒开拓、斜井开拓和竖井开拓，开拓方法应考虑先平峒，次斜井，后竖井。
(二) 技 术 要 求
1.露天开采
生产剥采比或平均剥采比应小于经济合理剥采比：根据围岩种类、硬度系数、露天采场最终阶段坡面角为65°左右；最终帮坡角一般37°～47°；阶段高度：小型8～10m，大中型10～12m，有时大型矿亦可采用12～15m；安全平台一般大于2m；清扫平台一般6～12m；运输平台(汽车)：载重量7t、20t、32t的汽车，平台宽度单线8、9、10m，双线11.5、13、14.5m。
2.地下开采
地下开采应注意以下问题：
1) 井口和平峒位置应保证其构筑物不受地表塌陷、滑坡、山洪暴发的危害，井口标高一般应在历年最高洪水位1～3m以上。
2) 井筒(或平峒)位置一般位于开采移动带以外，否则应留保安矿柱，还应考虑地表和坑内工程量少、建设快，以及到达选矿厂运输量小。
3) 每个矿井应有两个通往地表的安全出口；矿井的主要出口(平峒、斜井、竖井)一般应考虑留有一定的备用提升和运输能力。
4) 一般情况下，主要井巷均应布置在矿体下盘，以便能长期使用，只有在下盘工程地质条件恶劣时，才考虑主要井巷布置在上盘。
5) 确定矿山主要井巷断面时，除考虑生产能力、设备外形尺寸和必要的间隙外，还应考虑通风、排水、压气管路和供电线路等敷设要求。大型矿山更应预留有一定管、缆位置，以备扩大生产之需。
6) 位于地震区的矿山，应将矿井抗震列为设计的重要内容。
根据我国硫铁矿矿床赋存特点及其围岩情况，绝大部分采用地下开采，少数露采。适宜露天开采的硫矿山有：广东云浮硫铁矿、英德硫铁矿和山东五莲县钓鱼台硫铁矿。
地下开采的硫铁矿多采用崩落法，包括有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法、分层崩落法等。还采用空场法采矿，即分段采矿法。
山东自然硫矿床采用地下溶融采矿法，目前尚处于试采阶段。青海、西藏、新疆的自然硫矿区均属小型矿区，除青海硫磺山矿区小型开采外，其余尚未开发利用。
三、 选矿与加工
硫铁矿是我国最主要的硫源和开发利用对象，据1996年储量统计，矿石的平均品位18.18%，属中低品位的硫铁矿，要开发利用，必须进行选矿加工。硫铁矿矿石的主要选矿方法是浮选，其次为重选法、磁选法或浮-磁联合流程。具体选矿实例如下：
(一) 广东云浮硫铁矿矿石的选矿
云浮硫铁矿为一大型露天采选联合企业，设计规模为年产原矿石300万t，其中150万t贫矿石入选。而含硫品位36.75%的富矿，经破碎加工得粒度小于3 mm的产品。
1.贫矿石性质及选矿工艺
云浮硫铁矿矿石由于含碳，颜色呈黑色、褐色，有用矿物主要是黄铁矿，其次为白铁矿、磁黄铁矿、褐铁矿，少量的闪锌矿、黄铜矿。脉石矿物有石英、方解石、绢云母、碳质等。矿石构造以条带状为主，块状、浸染状其次。
选矿厂设计为一段粗碎，磨矿采用湿式自磨与格子型球磨联合，分级机使用Φ2 400mm高堰
式双螺旋分级机，浮选为一粗二精二扫流程，硫精矿浓缩过滤。贫矿石的选矿工艺流程及药剂制度，经过数年的生产实践改进，贫矿石的选矿浮选流程现在改为二粗一精一扫(图4.5.7)。
图 4.5.7广东云浮硫铁矿石贫矿选矿工艺流程
选矿厂规模150万t/a，选矿比2.16，使用常规浮选药剂乙基黄药和2#油，获得的硫精矿含硫40%，回收率92.5%。每吨原矿耗电21.75kW·h。自磨机中使用了橡胶衬板。
2.富矿破碎厂
破碎厂工艺流程见图4.5.8。
图 4.5.8广东云浮硫铁矿富矿石破碎厂工艺流程
富矿破碎厂规模为150万t/a，富矿含硫36.75%，破碎粒度小于3mm，每吨原矿电耗16.3kW·h。
(二) 内蒙古炭窑口硫铁矿选矿
炭窑口硫铁矿位于内蒙古自治区巴彦淖尔盟，属变质岩中的多金属硫化矿床。采选规模120万t/a。
原矿中有用矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿、磁铁矿和方铅矿。脉石矿物主要有方解石、白云石和石英，其次有长石、绿泥石、云母等。
黄铁矿多与磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿紧密共生，浸染状结构；黄铜矿多呈不规则状充填于早期矿物间隙，还有部分黄铜矿在闪锌矿中呈乳滴状结构；闪锌矿呈他形晶充填或呈浸染状分布于脉石中；磁黄铁矿呈乳滴状分布于闪锌矿中。原矿主要有铜硫矿石和硫锌矿石两种类型，矿石中有铜、锌主要呈原生硫化物存在，次生铜和铜锌氧化物较少。
两种矿石类型经过多方案的选矿试验，串流浮选工艺流程比两种矿石的单独分选有显著的优越性，故而在选矿厂的设计中采用了串流浮选工艺。试验的矿石为硫锌矿石∶铜硫矿石=2∶1混合后浮选。采用无氰工艺，用Na2SO3代替NaHSO3分选效果相当。串流浮选工艺流程见图4.5.9。串流浮选工艺流程结果见表4.5.11。
表4.5.11串流浮选实验结果
图 4.5.9内蒙古炭窑口串流浮选工艺原则流程
(三) 硫磺矿的选矿
自然硫的选矿实例不多，目前仅收集到化学工业部连云港设计研究院对青海天峻县硫磺山甘沟矿区的1t/d规模的浮选法中间试验结果。主要组成矿物有：自然硫、石膏、石英、玉髓等。中间试验以4个类型矿石的混合样为研究对象，含硫52%，浮选细度-200目84.84%，浮选浓度22%。添加2kg/t水玻璃和2#油18g/t图 4.5.10青海甘沟硫磺矿选矿中间试验数、质量流程即得到含硫83.89%的精矿，回收率94.62%。中间试验数、质量流程详见图4.5.10。
另外对自然硫矿石炼制硫磺后的尾渣，约含硫15%，加煤油83.35g/t选矿，可获含硫61.23%的粗精矿，回收率72.08%。
四、 环 境 保 护
(一) 硫对环境与健康的危害及其治理
1.固态硫
固态单质硫本身无毒性，但是当它进入人体后，能与蛋白质反应生成硫化氢，在肠内被部分吸收，大量服用会出现硫化氢中毒症状。硫的粉尘也会引起眼睛结膜炎，对皮肤和呼吸道有刺激作用。硫的燃点低，能产生静电，有易燃和引起爆炸的危险。
为防止固态硫对人体的危害，要求接触固态硫的人员必须戴防护罩和防护眼镜。
2.液态硫
液态硫的主要危险是燃点低，易形成有毒的硫化氢，易猛烈燃烧，与皮肤接触会引起剧烈的烫伤。美国工业卫生医师协会对日常工作中接触硫化氢最大允许浓度定为10×10-6，美国职业安全与保健管理局规定最高浓度为20×10-6。
(二) 硫铁矿对环境的危害及治理
1.土法炼磺的危害
硫铁矿炼硫磺时，生成有强烈刺激性二氧化硫气体，对眼睛和呼吸系统造成伤害，当浓度达到8×10-6～20×10-6时，引起咳嗽和眼睛不适，当浓度超过5×10-4时，就会危及生命。对环境的危害也是极其严重的，在土法炼磺地区，周围农田、山林被毁，寸草不生，废气污染严重破坏自然生态平衡。
贵州省毕节地区环境保护部门在借鉴云南镇雄县炼硫技术的基础上，对炼硫设备的导磺管长度、角度、形状、尾气调节以及入炉原料的粒度、层数等方面进行改进，对SO2的治理部位、方法、原理上有新的突破。采用单炉冶炼、三级回收、废气集中排放的密闭式炼硫新炉型。新炉型炼硫达到降低环境污染的效果。
重庆市奉节县硫磺厂技术人员设计的HQL-100型全封闭正循环硫磺气炼炉，是一种新型的、易操作的炼磺设备，已形成规模生产。该炼硫法无废气污染，大大减轻了炼磺对环境的污染与对人体的危害。
2.酸雨对环境的危害
据环境保护部门的监测，我国已有30%的国土面积被酸雨覆盖，对农作物和人畜的健康都造成一定危害。燃煤、石化行业生产过程中和炼磺过程中产生的硫化物是造成酸雨的重要原因。中国石化总公司在80年代末就开展了技术攻关。目前，我国的硫磺回收技术及能力有较大进展，减少了硫化物的排放量，部分地遏制了酸雨的生成。
(三) 硫铁矿矿山酸性水对环境的污染及治理
硫铁矿遇水很快就生成酸性水，如对云浮硫铁矿矿山常年观测，废石场和大台水库的pH值年平均在3.5左右。云浮硫铁矿矿山采取了严格控制酸性水的措施，积极治理酸性水，在生产的全过程加强管理，加强综合治理。
对污染源的预防是治本的措施，对采场和废石场的来水进行拦截，减少产生酸性水的量；封闭矿石表面，隔绝与空气和水分的接触；选矿合理配矿，以减少酸性水的产生。
尽管采取一些综合治理方法，但酸性水的产生仍不可避免，云浮硫铁矿矿山对简单型酸性水的治理，是采用倒锥型旋流池石灰石粉一段中和酸性水工艺。可将水质pH从3.0升至6.5左右，再经多级平流式沉淀池澄清，水质完全能达到国家工业污水排放标准。
对复杂型酸性水(锰、锌、铁的含量特别高的酸性水)采用两段中和工艺，即第一段采用倒锥旋流池石灰石粉中和，pH由3.0上升至4.5左右，第二段投生石灰用滚筒或搅拌槽中和处理，经平流式沉淀式澄清后排放。1992年云浮建成一较大规模的酸性水处理站。
一般矿山的酸性水用石灰乳中和处理达标排放，目前绝大部分硫铁矿选矿采用碱性流程浮选，这既可避免酸对设备的腐蚀，同时选矿废水为碱性水，与地下酸性水中和后达标排放。有的选矿工艺需要加硫酸，利用地下酸性水可省去部分硫酸的用量，降低选矿成本，又合理利用了部分酸性水，也是较为合理的方法，但要保证选矿的工艺指标。
(四) 硫铁矿烧渣的污染与治理
焙烧硫铁矿制酸过程中产生烧渣对环境的污染，一般每生产1t硫酸约产生0.7t烧渣。烧渣中含有残硫，排入水体则使水质酸化，腐蚀桥梁、船舶和影响鱼类生长。最近几年对烧渣的利用进行了大量的试验研究工作。但大多停留在小型试验阶段，大规模的综合利用还需要作深入细致的工作。应努力使烧渣含铁量达到炼铁、炼钢的要求，变害为宝，做到矿产资源的综合利用。
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