我國(guó)鉭鈮等稀有金屬礦概況及找礦啟示

王盤喜 包民偉

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州450006;2.國(guó)家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州450006;3.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院，河南 鄭州450000)

鉭、鈮、鋰、鈹?shù)认∮薪饘僮鳛橹匾膽?zhàn)略資源，被廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、化工、陶瓷、玻璃建材等行業(yè)，特別是在導(dǎo)彈火箭、核武器、電子技術(shù)、航空航天、原子能等諸多領(lǐng)域?！叭≡?稀有、稀土和稀散元素)”作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵元素，全球需求量激增，日益受到世界各國(guó)的青睞，各國(guó)正根據(jù)實(shí)際情況開展相關(guān)的礦產(chǎn)資源勘查、開發(fā)、利用研究［1-2］，“十三五”期間我國(guó)也將加大對(duì)“三稀”等新興戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源的調(diào)查工作。近年來，關(guān)于鉭鈮等稀有金屬礦的研究主要集中在對(duì)賦礦巖石的巖石學(xué)、地球化學(xué)特征、成因、鈮鉭礦物的礦物學(xué)及選礦技術(shù)等方面［3-9］，而針對(duì)找礦方面的研究成果較少。為此，通過對(duì)我國(guó)鉭鈮等稀有金屬礦勘查開發(fā)利用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，為我國(guó)擬開展的“三稀”礦產(chǎn)資源調(diào)查工作提供參考。

1 勘查進(jìn)展

我國(guó)鉭鈮等稀有金屬礦的勘查工作始于上世紀(jì)五六十年代，同期進(jìn)行了大規(guī)模的稀有金屬選冶試驗(yàn)研究，建設(shè)了選廠、冶煉廠和加工廠。截至1997 年，我國(guó)已發(fā)現(xiàn)大型鉭礦床9 個(gè)、中型8 個(gè)、小型16 個(gè);大型鈮礦床6 個(gè)、中型12 個(gè)、小型20 個(gè);大型鋰礦床9 個(gè)，中型7 個(gè)，小型8 個(gè);大型鈹?shù)V床2 個(gè)、中型6個(gè)、小型31 個(gè)，大型銣礦床1 個(gè)、小型1 個(gè);大型銫礦床1 個(gè)、中型1 個(gè)、小型1 個(gè);大型鋯礦床3 個(gè)、中型10 個(gè)、小型18 個(gè)［10］?，F(xiàn)階段，我國(guó)已形成了采選冶和加工具有一定規(guī)模和水平的稀有金屬工業(yè)體系。自地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目實(shí)施以來，發(fā)現(xiàn)了一批規(guī)模較大的稀有金屬礦床，如:①江西省橫峰縣葛源鉭鈮礦，鉭儲(chǔ)量近3 萬t;②新疆南部拜城縣境內(nèi)的特大型鈮鉭礦床，預(yù)測(cè)資源儲(chǔ)量超過10 萬t，鉭礦資源儲(chǔ)量超過1萬t，另還有鉿等其他稀有金屬;③內(nèi)蒙古武川縣趙井溝探明一大型鈮鉭礦床，資源量超過2 000 t;④甘肅省陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了瓜州國(guó)寶山銣礦、阿克塞余石山鈮礦等一批勘查基地，經(jīng)初步估算，資源量達(dá)20 萬t，遠(yuǎn)景資源量100 萬t，鈮礦量達(dá)200 ～500 t;⑤陜西省東南部發(fā)現(xiàn)特大型鈮鉭礦和銣礦，其中鈮鉭資源量超過30萬t，銣資源量超過8 萬t;⑥江蘇省蘇州市西部游墅關(guān)鎮(zhèn)善安浜境內(nèi)發(fā)現(xiàn)一超大型鉭鈮礦床;⑦廣東省始興良源發(fā)現(xiàn)鈮鉭銣鎢多金屬礦床等［11-12］。

2 稟賦特點(diǎn)

我國(guó)鉭鈮等稀有金屬礦主要分布于江西、福建、內(nèi)蒙古、新疆、廣東、湖南、四川、湖北等省區(qū)，儲(chǔ)量常集中于少數(shù)幾種礦床類型或幾個(gè)礦床內(nèi)［10-13］。鉭礦主要分布于江西、內(nèi)蒙古、廣西、湖南、廣東等省區(qū)，江西宜春、內(nèi)蒙古扎魯特旗巴爾哲和廣東泰美鉭鈮礦床占我國(guó)已探明鉭資源儲(chǔ)量的50%以上。鈮礦主要分布于內(nèi)蒙古和湖北2 省區(qū)，內(nèi)蒙古白云鄂博、扎魯特旗巴爾哲和湖北竹山廟埡等3 大礦區(qū)的鈮資源約占全國(guó)鈮儲(chǔ)量的96%。鋰礦儲(chǔ)量絕大部分集中于鹽湖鋰礦中，占全國(guó)鋰礦儲(chǔ)量的86%，大部分儲(chǔ)積于青海柴達(dá)木盆地內(nèi)，礦石鋰集中分布于四川、江西、湖南、新疆4 省區(qū)，四川礦石鋰儲(chǔ)量占全國(guó)50%以上，儲(chǔ)量主要集中于川西高原的康定和金川2 個(gè)特大型花崗偉晶巖型礦床(田)中，新疆礦石鋰儲(chǔ)量主要集中于富蘊(yùn)可可托海和柯魯木特2 個(gè)礦床中。鈹?shù)V集中分布于新疆、內(nèi)蒙古、四川、云南4 省區(qū)，占全國(guó)鈹儲(chǔ)量的89.9%，新疆鈹?shù)V儲(chǔ)量占全國(guó)鈹?shù)V儲(chǔ)量的33%，其中可可托海稀有金屬礦區(qū)探明的鈹儲(chǔ)量占新疆鈹儲(chǔ)量的87%。鋯礦集中分布于內(nèi)蒙古和海南2 省區(qū)，內(nèi)蒙古巴爾哲礦床的ZrO2儲(chǔ)量占全國(guó)內(nèi)生礦床儲(chǔ)量的95%，外生鋯礦床的鋯石絕大部分分布于海南島濱海砂礦中。

經(jīng)勘探表明，我國(guó)鉭鈮等稀有金屬礦床大部分為綜合性礦床，儲(chǔ)量以共伴生礦床為主。如新疆科科托海3#脈、河南盧氏南陽山為偉晶巖型Li、Be、Nb、Ta、Rb、Cs 礦床;四川康定甲基卡為偉晶巖型Li、Be、Nb、Ta 礦床;湖南臨武尖峰嶺為花崗巖型Li、Be、Nb、Ta礦床;湖南臨武癩子嶺為花崗巖型Be、Nb、Ta、Sn 礦床;福建南平西坑為偉晶巖型Ta、Nb、Li、Be 礦床;內(nèi)蒙古巴爾哲為堿性花崗巖型REE、Nb、Be、Zr 礦床;江西宜春雅山為花崗巖型Ta、Nb、Li、Rb、Cs 礦床;江西會(huì)昌“672”礦和石城姜坑里為花崗巖型Nb、Ta、W 礦床;江西全南大吉山、福建龍巖東宮下、湖南茶陵金竹壟和鄧阜仙為花崗巖型Ta、Nb、W 礦床;江西大余西華山為花崗巖型REE、Be、W 礦床;內(nèi)蒙古白云鄂博為堿性巖－碳酸巖型REE、Nb、Fe 礦床;湖北竹山廟埡為堿性巖－碳酸巖型Nb、REE 礦床，四川會(huì)理紅格、路枯為堿性巖型Nb、REE 礦床等。

我國(guó)鉭鈮等稀有金屬礦除少數(shù)礦床或礦段、礦體品位較高外，大多數(shù)礦床品位較低，因而制定的礦產(chǎn)工業(yè)指標(biāo)較低。花崗偉晶巖型鈮鉭礦床最低工業(yè)品位為0.022% ～0.026%，堿性長(zhǎng)石花崗巖型礦床最低工業(yè)品位為0.022% ～0.026%，風(fēng)化殼礦床最低工業(yè)品位為0.016% ～0.020%，低于國(guó)外主要的鉭鈮生產(chǎn)國(guó)，因而以低品位指標(biāo)計(jì)算的資源儲(chǔ)量較大。大部分鉭鈮礦床中的鉭鈮品位都接近或僅略高于最低工業(yè)品位，Ta2O5品位超過0.02%的礦床幾乎沒有，Nb2O5品位超過0.1%的也僅有個(gè)別礦山。由于鉭鈮等稀有金屬礦床往往伴生有多種有益稀有元素，形成種類繁多的稀有金屬獨(dú)立礦物，使礦床物質(zhì)組成復(fù)雜。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)產(chǎn)出的鈮鉭礦物有70 余種，如白云鄂博REE、Nb、Fe 多金屬礦床中礦物多達(dá)160 多種，僅鈮礦物有18 種;巴爾哲REE、Nb、Be、Zr 礦床共生伴生礦物多達(dá)44 種;江西全南大吉山Ta、Nb、W 礦床礦石礦物多達(dá)46 種。

3 典型礦床礦物組成

在系統(tǒng)收集整理我國(guó)主要鉭鈮等稀有金屬礦床相關(guān)文獻(xiàn)資料［14-23］的基礎(chǔ)上，歸納了鉭鈮等稀有金屬礦典型礦床的礦物組成，見表1。

我國(guó)鉭鈮等稀有金屬礦床主要為偉晶巖型、花崗巖型和堿性巖－碳酸巖型，各礦床物質(zhì)組成復(fù)雜，礦床中次要礦物、稀有和稀土金屬礦物種類繁多，除內(nèi)蒙古白云鄂博堿性巖－碳酸巖型REE、Nb、Fe 礦床外，其他礦床的主要礦物組成較簡(jiǎn)單，一般小于10種，大多為3 ～6 種。

4 找礦標(biāo)志

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料［18-27］，系統(tǒng)整理了我國(guó)部分鉭鈮等稀有金屬礦床的找礦標(biāo)志，見表2。

由表2 可知，不同地區(qū)、不同類型的鉭鈮等稀有金屬礦床有不同的找礦標(biāo)志，但也有相同之處:①鉭鈮等稀有金屬礦床的礦化與鈉長(zhǎng)石化密切相關(guān)，大部分鉭鈮等稀有金屬礦床具有放射性異常;②(堿性)花崗巖型鉭鈮等稀有金屬礦床中激電和磁異常與鉭鈮等元素異常相互疊加的部位是找礦的有利地段;③顏色及副礦物、構(gòu)造及采礦老硐等也是良好的找礦標(biāo)志。另外，內(nèi)蒙古巴爾哲REE、Nb、Be、Zr 礦床與堿性花崗巖小巖體密切相關(guān)，根據(jù)“小巖體成大礦學(xué)說”［28-29］，應(yīng)加強(qiáng)鉭鈮等稀有金屬礦床在小巖體中的找礦工作。

5 找礦啟示

5.1 加強(qiáng)物質(zhì)組成研究

我國(guó)鉭鈮等稀有金屬礦產(chǎn)具有單一礦床少、共伴生礦床多、綜合利用價(jià)值大、礦石品位低、鉭鈮礦物多與其他礦物密切共生等特點(diǎn)。以上特征決定了鉭鈮等稀有金屬礦石礦物組成復(fù)雜，伴生可供回收利用的有益元素(礦物)種類多，多數(shù)礦床鉭鈮等稀有金屬礦物嵌布粒度細(xì)。為此，有必要對(duì)稀有金屬礦床的物質(zhì)組成進(jìn)行研究，弄清鉭鈮等稀有金屬元素的賦存狀態(tài)，主要有用礦物的嵌布特征，礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造等，對(duì)確定礦床可否利用及加快開發(fā)利用進(jìn)程具有重要意義。

表2 我國(guó)部分鉭鈮等稀有金屬礦床找礦標(biāo)志Table 2 The prospecting marks of some Tantalum-Niobium rare metal deposits in China

在對(duì)河南省鉀長(zhǎng)石礦調(diào)研時(shí)在商城縣大紅口組鉀長(zhǎng)淺粒巖中發(fā)現(xiàn)了富鉭鈮礦體，通過勘查發(fā)現(xiàn)，鉀長(zhǎng)淺 粒 巖 中(Nb，Ta)2O5含量為0.017 1% ～0.092 3%，平均為0.038 4%，達(dá)到了最低工業(yè)品位。但通過選礦試驗(yàn)，無法得到合格的鉭鈮精礦，物質(zhì)組成研究發(fā)現(xiàn)，含鉭鈮礦物礦石為鈮鐵礦、鈮鐵金紅石和富鈦赤鐵礦，鈮鐵礦粒度極細(xì)，一般為0.01 ～0.02 mm，僅能靠背散射圖像分析等方法確定其嵌布特征，且多被赤鐵礦包裹，少量被脈石礦物包裹，因此很難得到合格的精礦。河南某地勘單位對(duì)另一處賦存于大紅口組白云鉀長(zhǎng)片巖、鉀長(zhǎng)變粒巖、黑(二)云鉀長(zhǎng)石英片巖中的含鈮鉭礦體進(jìn)行勘查及綜合利用評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)［30］，礦體鈮鉭含量不均，一般為0.015% ～0.030%，(Nb，Ta)2O5平均含量為0.034%，初步估算(Nb，Ta)2O5金屬量為3.84 萬t。物質(zhì)組成研究顯示，金屬礦物主要為赤鐵礦、鈦鐵礦等，脈石礦物主要為鉀長(zhǎng)石、石英、云母等，鉭鈮鐵礦以微細(xì)粒狀存在，大部分包裹于赤鐵礦中，選礦試驗(yàn)也未能得到合格的鉭鈮精礦。因此，在找礦初期對(duì)礦石進(jìn)行詳細(xì)的物質(zhì)組成研究，確定礦石是否可用，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)找礦，可有效避免地質(zhì)找礦的盲目性，減少呆滯礦。

5.2 進(jìn)行綜合勘查

我國(guó)大部分鉭鈮等稀有金屬礦床為共伴生礦床，除鉭鈮等主要組分外，往往伴生鋰、鈹、銣、銫、稀土、鎢、錫等，另外，大部分礦床中占礦物含量85%以上的電氣石、長(zhǎng)石、石英等非金屬礦物也能夠被開發(fā)利用。目前，江西宜春“414”鈮鉭礦和寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司等稀有金屬礦山企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)時(shí)，鉭鈮的經(jīng)濟(jì)價(jià)值僅為礦山運(yùn)營(yíng)保本，而綜合回收利用的電氣石、長(zhǎng)石等非金屬礦物為礦山帶來可觀的利潤(rùn)。目前，鉭鈮等稀有金屬礦床找礦重鉭鈮、輕鋰、鈹、銣、銫、稀土等共伴生元素及非金屬礦物，大多數(shù)已探明的稀有金屬礦床僅對(duì)鉭鈮提交了儲(chǔ)量。因此，新一輪的“三稀”礦產(chǎn)資源調(diào)查評(píng)價(jià)中，在進(jìn)行鉭鈮資源勘查的同時(shí)，應(yīng)對(duì)共伴生的鋰、鈹、銣、銫、稀土、鎢、錫等金屬礦物及電氣石、長(zhǎng)石、石英等非金屬礦物進(jìn)行綜合勘查。廣東某有色金屬礦床原礦山僅生產(chǎn)單一錫石，年年虧損，經(jīng)補(bǔ)充綜合勘查，查明了伴生鈮鐵礦、鈦鐵礦、鈦鈮鉭礦、獨(dú)居石、鋯石、磷釔礦等礦物的分布規(guī)律及賦存特征，進(jìn)行了綜合回收，企業(yè)由生產(chǎn)單一產(chǎn)品變成生產(chǎn)多種稀有和有色金屬產(chǎn)品的礦山，上述6 種“副產(chǎn)品”的產(chǎn)量和產(chǎn)值大幅度上升，分別占總產(chǎn)量和產(chǎn)值的65%和67%，企業(yè)扭虧為盈。

5.3 重視綜合利用及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

盡管我國(guó)自上世紀(jì)五六十代年已開始了對(duì)鉭鈮等稀有金屬礦床的開發(fā)利用，但由于我國(guó)鉭鈮等稀有金屬礦品位低，加之當(dāng)時(shí)選冶技術(shù)條件較落后，在國(guó)際上不具競(jìng)爭(zhēng)力，受國(guó)際鉭鈮等稀有金屬礦產(chǎn)品價(jià)格的影響，大部分礦山處于虧本運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，相當(dāng)一部分稀有金屬礦山企業(yè)被迫關(guān)閉。因此，我國(guó)雖然探明了一批具有國(guó)際影響力的大中型鉭鈮等稀有金屬礦床，但目前國(guó)內(nèi)開發(fā)利用的礦山很少，開采的礦山大多為中小型礦山，江西某地甚至將稀有金屬礦床當(dāng)做瓷石開采，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

綜合利用及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)是指對(duì)鉭鈮等稀有金屬礦床中伴生的鋰、鈹、銣、銫、鎢、錫等金屬元素和長(zhǎng)石、石英、云母、電氣石等造巖礦物進(jìn)行綜合利用和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。當(dāng)前，綜合利用在選冶方法、工藝、設(shè)備、藥劑方面取得了較大進(jìn)展，隨著工藝技術(shù)條件的進(jìn)步，攻克了以白云鄂博鐵鈮稀土礦、攀枝花釩鈦磁鐵礦、柿竹園鎢多金屬礦等為代表的一大批礦床的資源利用難關(guān)，鉭鈮等稀有金屬礦床中除伴生的金屬元素可供回收利用外，對(duì)長(zhǎng)石、石英等也能進(jìn)行綜合回收利用。因此，有必要對(duì)已有的鉭鈮等稀有金屬礦床及擬勘查的“三稀”礦床進(jìn)行綜合利用及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，從而加快鉭鈮等稀有金屬礦的開發(fā)利用進(jìn)程。綜合利用成果是制訂工業(yè)指標(biāo)、正確評(píng)價(jià)礦床、判斷開發(fā)效益的重要基礎(chǔ)，是礦床技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的重要因素，是礦床綜合開發(fā)利用的重要手段，是貫穿礦產(chǎn)勘查及開發(fā)的主線。而綜合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)是鉭鈮等稀有金屬礦由“死礦”變?yōu)椤盎畹V”，加快擬勘查“三稀”礦產(chǎn)的開發(fā)利用進(jìn)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？煽赏泻?#脈含有鈹、鋰、鉭、鈮、銣、銫、鋯、鉿、鈾、釷等10 余種有益元素，其中鈹、鋰、鉭、鈾等在選礦中均可獲得合格精礦，現(xiàn)已在生產(chǎn)中對(duì)其中多種稀有金屬進(jìn)行了綜合回收，經(jīng)濟(jì)效益顯著;“414”鈮鉭礦床富鉭，如單純開采鉭礦，企業(yè)收益甚微，在綜合開發(fā)利用鋰、鈹、石英、長(zhǎng)石、云母等礦產(chǎn)后，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到了顯著提高。

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