織金含稀土白云質(zhì)磷塊巖物質(zhì)組成及稀土元素特征

王建蕊，張 杰,2

（1.貴州大學(xué)，貴州 貴陽(yáng) 550003；2.貴州省非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550003）

織金含稀土白云質(zhì)磷塊巖物質(zhì)組成及稀土元素特征

王建蕊1，張 杰1,2

（1.貴州大學(xué)，貴州 貴陽(yáng) 550003；2.貴州省非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550003）

選擇貴州織金新華戈仲伍地區(qū)含稀土白云質(zhì)磷塊巖為研究對(duì)象，研究其礦物組成、化學(xué)成分、微量元素、稀土元素等特征。礦石主要礦物為白云石、氟磷灰石、石英等。礦石P2O5平均含量20.18%，主要稀土為釔(Y2O3)、鑭(La2O3)、釹(Nd2O3)、鈰(CeO2)，占稀土總量的84.51%～85.50%。礦石中P2O5和稀土元素含量均隨風(fēng)化程度加深而增加。本研究為該礦的綜合開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料。

白云質(zhì)磷塊巖；物質(zhì)組成；稀土元素；織金

1 引言

貴州省織金地區(qū)具有豐富的磷塊巖資源，礦石質(zhì)量?jī)?yōu)良，埋藏淺，開采條件較好，是貴州省的一大資源優(yōu)勢(shì)?？椊鹦氯A含稀土磷礦床是我國(guó)西部地區(qū)稀土資源蘊(yùn)藏量最大的磷礦床，稀土儲(chǔ)量達(dá)百萬(wàn)噸以上。該磷礦是一個(gè)超大型磷、稀土綜合礦(P2O5品位平均17%，稀土品位0.05%～0.10%)，已探明磷礦儲(chǔ)量13.24億t，占貴州省磷礦儲(chǔ)量一半，稀土氧化物儲(chǔ)量144.6萬(wàn)t，其中重稀土釔占31.62%[1]。

新華含稀土磷礦礦層由下而上劃分為條帶狀白云質(zhì)磷塊巖、層狀硅質(zhì)磷塊巖、結(jié)核狀硅質(zhì)磷塊巖，其中以條帶狀白云質(zhì)磷塊巖層占磷礦石總儲(chǔ)量的94.6%，其次是層狀硅質(zhì)磷塊巖層，占磷礦石總儲(chǔ)量的5.4%[2]。而結(jié)核狀硅質(zhì)磷塊巖，厚度薄，含礦率低，工業(yè)價(jià)值不高。因此條帶狀白云質(zhì)磷塊巖在新華磷礦的開發(fā)利用方面起著主導(dǎo)作用[3]。含稀土白云質(zhì)磷塊巖為早寒武紀(jì)沉積礦床，產(chǎn)于下寒武系底部的上震旦統(tǒng)矽化白云巖的古喀斯特侵蝕面上，稀土是該礦床的伴生礦產(chǎn)[4]。

本次研究選擇織金新華典型含稀土白云質(zhì)磷塊巖剖面進(jìn)行取樣，該剖面從上至下發(fā)育黑色頁(yè)巖、風(fēng)化磷塊巖及原生(未風(fēng)化)磷塊巖。從風(fēng)化磷塊巖至下部的含磷碳質(zhì)頁(yè)巖取8個(gè)礦樣，編號(hào)為ZJ-01～ZJ-08，進(jìn)行巖礦鑒定、化學(xué)分析、微量元素分析等測(cè)試，研究該礦床磷礦石的物質(zhì)組成、稀土元素特征，對(duì)該礦的綜合開發(fā)利用提供基礎(chǔ)資料。

2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

對(duì)采集的8個(gè)礦樣，每個(gè)礦樣均制作了2個(gè)光片和2個(gè)薄片，進(jìn)行顯微鏡下觀察。

2.1 礦石結(jié)構(gòu)

(1) 粒屑結(jié)構(gòu)。

礦石中的膠磷礦主要由細(xì)晶的氟磷灰石膠結(jié)而成，另外還有少量的氟碳磷灰石等[5]。粒屑主要由白云石、膠磷礦和石英組成，如圖1。膠磷礦主要呈橢球狀、腎狀、鮞狀、不規(guī)則狀均勻嵌布于白云石中，粒徑一般0.05～0.30 mm。

(2) 泥晶結(jié)構(gòu)。

由粒徑＜0.05 mm泥晶磷灰石構(gòu)成，膠結(jié)物主要為白云石，其次為方解石及粘土礦物，膠結(jié)形式為基底—孔隙式膠結(jié)、基底式膠結(jié)或孔隙式膠結(jié)，如圖2。

2.2 礦石構(gòu)造

礦石顯微構(gòu)造主要是條帶狀、條紋狀構(gòu)造，由灰黑、黑色膠磷礦與淺色白云巖相間組成。顏色較深條帶含磷高，淺色條帶含磷較低，如圖3。

3 礦石礦物組成及特征

通過X-射線衍射分析，礦石中主要礦物組成(%)：白云石49.35，氟磷灰石28.20，石英13.24，方解石4.38，粘土礦物4.84。礦石的X-射線衍射圖譜見圖4。

通過鏡下觀察，礦石中主要礦物特征如下：

氟磷灰石：為深淺不同的褐色、棕黃色、灰黃色、黑棕色、灰棕色等。顏色深淺一般與鐵質(zhì)、有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)。多呈集合體形態(tài)，球狀、豆?fàn)?、棒狀、骨針狀及不?guī)則狀等嵌布于白云石基質(zhì)中。顯微鏡下為非均質(zhì)、隱晶質(zhì)及超顯微狀微晶，均勻嵌布。

白云石：主要為白色、灰色及淺灰色等，但因含雜質(zhì)等原因，有些微帶黃色、褐色、棕褐色等。形狀有自形、半自形晶形及他形集合體形狀，構(gòu)成基質(zhì)。白云石中常見磷質(zhì)、有機(jī)質(zhì)包體。

石英：主要呈不規(guī)則狀，顆粒間隙被粘土礦物充填膠結(jié)，粒徑一般0.02～0.40 mm。多為他形、半自形等不規(guī)則分布于白云石基質(zhì)中。其次是以粒狀包體的形式嵌布于膠磷礦中，這部分石英的嵌布粒度較細(xì), 一般為0.002～0.300 mm，與膠磷礦嵌布關(guān)系緊密。

粘土礦物：主要呈松散狀嵌布于石英顆粒間隙中，另外有部分粘土礦物呈微細(xì)包體的形式嵌布于膠磷礦中，粒徑一般0.002～0.030 mm。以伊利石為主，微量蒙脫石、高嶺石、絹云母等。

4 礦石化學(xué)組成

4.1 化學(xué)成分分析

8個(gè)礦樣化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。從表1可以看出，除ZJ-07、ZJ-08礦樣外，ZJ-01～ZJ-06礦樣的化學(xué)成分變化總的趨勢(shì)是P2O5含量逐漸降低，MgO、SiO2含量逐漸增加。ZJ-01～ZJ-06平均化學(xué)成分(%)為：P2O520.18，CaO 44.16，MgO 6.57，SiO27.23。隨風(fēng)化程度加深，礦樣中P2O3含量增加。

表1 礦樣化學(xué)成分(%)

4.2 微量元素分析

用等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)對(duì)8個(gè)礦樣進(jìn)行微量元素分析，結(jié)果見表2。從表2中可看出，礦樣中Pb、Zn、Sr、Ba含量較高，Cu、Co、Ni含量較低，Co/ Ni比值均小于1。

4.3 稀土元素分析

采用電感藕合等離子體質(zhì)譜儀對(duì)8個(gè)礦樣進(jìn)行稀土元素分析，結(jié)果見表3。

表2 礦樣微量元素含量(×10-6)

表3 礦樣稀土元素含量(×10-6)

由表3可見，稀土元素含量與磷含量成正相關(guān)關(guān)系。礦樣中的稀土以釔(Y2O3)、鑭(La2O3)、釹(Nd2O3)、鈰(CeO2)為主，占稀土總量的84.51%～85.50%；輕稀土占稀土總量的56.97%～61.78%，重稀土占稀土總量的38.22%～43.03%。除ZJ-07礦樣中稀土含量最低外，ZJ-01～ZJ-08礦樣中的稀土含量隨風(fēng)化程度加深呈逐漸增加的趨勢(shì)。

5 結(jié)論

(1) 織金含稀土白云質(zhì)磷塊巖礦石主要礦物為白云巖、氟磷灰石、石英、方解石和粘土礦物。礦石以條帶狀、條紋狀構(gòu)造和粒屑結(jié)構(gòu)、泥晶結(jié)構(gòu)為主。
(2) 化學(xué)分析結(jié)果表明，除ZJ-07、ZJ-08礦樣為含磷碳質(zhì)頁(yè)巖外，ZJ-01～ZJ-06礦樣平均化學(xué)成分(%)：P2O520.18，CaO 44.16，MgO 6.57，SiO27.23。隨風(fēng)化程度加深，礦樣中P2O5含量增加。(3) 微量元素和稀土元素分析結(jié)果表明，礦樣中Pb、Zn、Sr、Ba含量較高，Cu、Co、Ni含量較低，Co/Ni比值均小于1。礦樣中稀土以釔、鑭、釹、鈰為主，占稀土總量的84.51%～85.50%。稀土含量與P2O5含量呈正相關(guān)關(guān)系，也隨風(fēng)化程度的加深而增加。

[1]張覃,張杰,陳肖虎,等.貴州織金含稀土磷礦石選別工藝的選擇[J].金屬礦山,2003,(3):23-25.

[2]劉家仁.試談織金磷礦的綜合利用問題[J].貴州地質(zhì),1999,16 (3):253-258.

[3]張杰,陳代良.貴州織金新華含稀土磷礦床掃描電鏡研究[J].礦物巖石,2000,20(3):59-64.

[4]張杰,張覃,龔美菱,等.貴州寒武紀(jì)早期磷塊巖稀土元素特征[M].冶金工業(yè)出版社,2008:5-6.

[5]高慧,楊瑞東.早寒武世早期貴州織金含磷巖系地球化學(xué)特征與成磷作用[J].地球與環(huán)境,2005,33(1):33-42.

Study on Characteristics of Material Composition and Ore REE of Zhijin Dolomitic Phosphorite

WANG Jian-rui1, ZHANG Jie1,2
(1.Mining College of Guizhou University, Guiyang 550003, China; 2.Guizhou Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Non-metallic Mineral Resources, Guiyang 550003, China)

Zhijin phosphorite deposit is one of important phosphor and REE enrichment zone of Western Guizhou. The mineraLand chemical composition, REE, etc were researched in the paper. The results showed that P2O5average levels of 20.18%, the main minerals were dolomite, fluorapatite and quartz etc. The main REE were yttrium (Y2O3), lanthanum (La2O3), neodymium (Nd2O3), and cerium (CeO2) which accounting for 84.51%~85.50% of total REE. The research provided basic information for comprehensive deveopment of this type of phosphate rock.

dolomitic phosphorite; material composition; rare earth elements; Zhijin

book=25,ebook=1

P619.213;P 618.7

A

1007-9386(2011)01-0025-03

2010-11-04

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50164001);貴陽(yáng)市科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目研究生創(chuàng)新基金(700838108)。