江西松樹崗稀有金屬礦床鉭鈮賦存狀態(tài)

俞寒飛，朱志成

（江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院，江西南昌330001）

1 鉭鈮礦體特征

松樹崗隱伏花崗巖全巖蝕變礦化，巖體自上而下蝕變分帶特征明顯，鉭鈮礦化與蝕變關(guān)系密切。礦體賦存于蝕變花崗巖體內(nèi)，礦體規(guī)模巨大，形態(tài)簡(jiǎn)單，礦化連續(xù)，有用組分分布均勻（圖1）。

1.1 礦體內(nèi)部特征及變化特點(diǎn)

礦化類型分帶界定了礦體內(nèi)部礦石類型分帶及空 間分布特征。從上往下可分為偉晶巖型、鉀長(zhǎng)石化花崗巖型、云英巖化花崗巖型、鈉長(zhǎng)石化花崗巖型4種自然礦石類型。

鈉長(zhǎng)石化花崗巖型礦石占主體，賦存于礦體中、下部，呈厚大似層狀分布；云英巖化花崗巖型礦石位于鈉長(zhǎng)石化花崗巖型礦石之上，呈似鞍狀產(chǎn)出，局部蝕變強(qiáng)成云英巖；其它2種礦石類型分布不均一，量少連續(xù)性差，呈帶狀、薄殼狀、似鞍狀、團(tuán)狀產(chǎn)出。

1.2 鉭鈮礦物粒度變化

鉭鈮礦物主要為鉭鈮鐵礦、細(xì)晶石。鈉長(zhǎng)石化花崗巖型礦石鉭鈮鐵礦粒度變化不大，但比淺部礦段的云英巖化花崗巖型、鉀長(zhǎng)石化花崗巖型、偉晶巖型礦石的鉭鈮鐵礦粒度增大，尤其是晶粒厚度增大顯著，多大于0.04mm。

鈉長(zhǎng)石化花崗巖型礦石：鉭鈮鐵礦長(zhǎng)徑粒度主要分布在0.08～0.6mm，短徑粒度主要分布在0.04～0.3mm范圍，長(zhǎng)短徑之比由淺部礦石的4.4:1變化為2.8:1。細(xì)晶石粒度與淺部礦石差別不大，主要粒度集中在0.04～0.16mm范圍內(nèi)。

云英巖化花崗巖型礦石：鉭鈮鐵礦呈板狀，粒度主要集中在0.04～0.32mm，短徑為0.01～0.16mm。細(xì)晶石粒度主要集中在0.01～0.04mm。

鉀長(zhǎng)石化花崗巖型礦石：鉭鈮鐵礦的長(zhǎng)徑粒度主要集中在0.04～0.32mm，短徑為0.02～0.16mm，比偉晶巖礦石的鉭鈮鐵礦板片厚度略有增加。細(xì)晶石常與鉭鈮鐵礦相伴出現(xiàn)，呈八面體雙錐狀，細(xì)晶石粒度主要集中在0.02～0.32mm。

偉晶巖型礦石：以鉭鈮鐵礦為主，少量細(xì)晶石。鉭鈮鐵礦晶形多呈薄板狀、板狀，長(zhǎng)徑為0.04～0.32mm，短徑為0.01～0.16mm。細(xì)晶石的數(shù)量較少，粒度主要集中在0.04～0.16mm粒級(jí)。

2 鉭鈮在礦石礦物中的賦存形式

2.1 云英巖化花崗巖型礦石

云英巖化花崗巖型礦石位于鉭鈮礦體上部，賦存于云英巖化花崗巖礦化帶內(nèi)。強(qiáng)蝕變地段可圈出云英巖型礦石。礦石中的鉭鈮礦物主要是鉭鈮鐵礦、鈾細(xì)晶石；含少量錫石和黑鎢礦。

2.1.1 鉭鈮礦物嵌布粒度

磨制成光片，采用光學(xué)顯微鏡結(jié)合MLA測(cè)定其中鉭鈮鐵礦和鈾細(xì)晶石的嵌布粒度，鉭鈮鐵礦為板狀、薄板狀晶體，平均長(zhǎng)短徑之比為3.1∶1。

鉭鈮鐵礦的粒度(短徑)在0.01～0.16mm之間，大于0.04mm的鉭鈮鐵礦占54%。

鈾細(xì)晶石主要分布在鉀長(zhǎng)石中或鉀長(zhǎng)石與鐵鋰云母之間，粒度在0.01～0.04mm之間。

2.1.2 主要礦物的嵌布狀態(tài)和礦物特性

(1)鉭鈮鐵礦(FeMn)(NbTa)2O6。本礦石中鈮鉭礦物屬于鉭鐵礦與鈮鐵礦之間過渡礦物，Nb與Ta之間因類質(zhì)同象替代而變化，Nb2O5在11%～71%，Ta2O5在6%～59%之間變化，大多富鐵貧錳，鉭鈮鐵礦大多含鎢，個(gè)別含WO3達(dá)18.70%，此外，鉭鈮鐵礦還含少量稀散元素鈧，可在鉭鈮冶煉過程綜合回收。鉭鈮鐵礦呈薄板—厚板狀，平均長(zhǎng)短徑之比為3.1∶1，顏色為黑色，粉末為帶黑的褐紅色，半金屬光澤，半透明，參差狀斷口，性脆，硬度4.2～7，密度5.37～7.85g/cm3，密度隨鉭的含量變化，含鉭越多，密度越大。具電磁性，在外加磁場(chǎng)650～850mT時(shí)可進(jìn)入磁性產(chǎn)品。

礦石中鉭鈮鐵礦一般呈板狀嵌布在云母、長(zhǎng)石、石英中，常見鉭鈮鐵礦與錫石、黑鎢礦連生，兩者一同嵌布在石英中，可見微細(xì)粒鉭鈮鐵礦包裹于云母或長(zhǎng)石中。

(2)細(xì)晶石(Ca,Na)2(Ta,Nb)2O6(O,OH,F)。鈾細(xì)晶石也是礦石中主要的鉭鈮礦物之一。細(xì)晶石的理論化學(xué)成分為：CaO 10.43%、Na2O 5.76%、Ta2O582.14%、H2O 1.67%。B組陽離子中以Ta為主，陰離子經(jīng)常是F-、OH-代替O2-，A組陽離子中U4+代替Ca2+，而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺席結(jié)構(gòu)。

通過對(duì)礦石中的鈾細(xì)晶石化學(xué)成分能譜檢測(cè)結(jié)果表明，該細(xì)晶石富含鈾，含少量釷，平均含Ta2O565.01%，Nb2O56.62%。鈾細(xì)晶石一般呈淺黃色、黃褐色，玻璃—油脂光澤，莫氏硬度5～6，密度5.9～6.4g/cm3。

礦石中的鈾細(xì)晶石含量約為鈮鐵礦的三分之一，粒度比鈮鐵礦細(xì)，可見鈾細(xì)晶石嵌布于石英、鐵鋰云母、綠泥石等礦物中，或見鈾細(xì)晶石嵌布于長(zhǎng)石與黃玉之間，并可見鈾細(xì)晶石與鈮鉭鐵礦連生。

2.1.3 主要有用組分在礦石中的賦存狀態(tài)

（1）鉭在礦石中的賦存狀態(tài)。根據(jù)原礦礦物定量和各主要礦物的含鉭量，鉭在各礦物中的平衡分配見表1。

結(jié)果表明，鈾細(xì)晶石中的鉭占原礦總鉭量的38.02%；鉭鈮鐵礦中的鉭占總鉭量的37.64%，賦存于錫石中的鉭占原礦總鉭量的4.66%；賦存于黑鎢礦中的鉭占原礦總鉭量的0.08%；分散于云母中的鉭占原礦總鉭量的13.98%；分散于石英、長(zhǎng)石、黃玉中的鉭分別占原礦總鉭量的2.66%、1.44%和1.52%，合計(jì)5.62%。預(yù)計(jì)從鉭鈮鐵礦和鈾細(xì)晶石中回收鉭，鉭的理論回收率為76%左右。

表1 鉭在各礦物中的平衡分配

無磁性的鈾細(xì)晶石中的鉭的占有率與弱磁性的鉭鈮鐵礦中的鉭的占有率相當(dāng)，因此，該礦樣中的鉭不適合采用磁選回收。

(2)鈮在礦石中的賦存狀態(tài)。根據(jù)原礦礦物定量和各主要礦物的含鈮量，鈮在各礦物中的平衡分配如表2所示。結(jié)果表明，鉭鈮鐵礦中的鈮占原礦總鈮量的82.54%；鈾細(xì)晶石中的鈮占總鈮量的3.42%，賦存于錫石中的鈮占原礦總鈮量的1.49%；賦存于黑鎢礦中的鈮占原礦總鈮量的0.14%；分散于云母中的鈮占原礦總鈮量的7.71%；分散于石英、長(zhǎng)石、黃玉中的鈮分別占原礦總鈮量的2.34%、1.01%和1.34%，合計(jì)4.69%。預(yù)計(jì)從鉭鈮鐵礦和鈾細(xì)晶石中回收鈮，鈮的理論回收率為86%左右。

2.2 鈉長(zhǎng)石化花崗巖型礦石

本礦石中鉭鈮礦物主要為鉭鈮鐵礦。

2.2.1 鉭鈮礦物嵌布粒度

采用顯微鏡從原礦塊礦測(cè)定礦石中主要礦物的嵌布粒度，礦石中鉭鈮鐵礦嵌布粒度較細(xì)，嵌布粒度主要分布在0.01～0.16mm的粒級(jí)范圍內(nèi)，大于0.02mm的鉭鈮鐵礦約占83%，略粗于云英巖礦石中的鉭鈮鐵礦；鈾細(xì)晶石的嵌布粒度非常微細(xì)，其中小于0.01mm的鈾細(xì)晶石占18%以上，大于0.04mm的僅占約40%；鐵鋰云母屬于成巖礦物，其嵌布粒度相對(duì)較粗。

2.2.2 主要礦物的嵌布狀態(tài)和礦物特性

(1)鈮鐵礦(Fe,Mn)Nb2O6—鉭鐵礦(Fe,Mn)Ta2O6。本類礦物中，鐵與錳、鈮與鉭分別為完全類質(zhì)同象，有鈦、錫、鎢、鋯等混入，化學(xué)成分變化很大。根據(jù)A、B組陽離子中鐵/錳和鈮/鉭原子比分為4個(gè)亞種：鈮鐵礦、鈮錳礦、鉭鐵礦和鉭錳礦。本礦石中屬于富鐵系列的鈮鐵礦(Fe,Mn)Nb2O6—鉭鐵礦(Fe,Mn)Ta2O6，多數(shù)為富鈮貧鉭的鉭鈮鐵礦，少數(shù)為富鉭貧鈮的鈮鉭鐵礦。

表2 鈮在各礦物中的平衡分配

根據(jù)鉭鈮比例，可分為富鈮的鉭鈮鐵礦和富鉭的鈮鉭鐵礦，鉭鈮鐵礦在本礦石中占大多數(shù)，平均Nb2O562.04%，Ta2O513.63%；鈮鉭鐵礦在本礦石中占少數(shù)，平均Nb2O515.16%，Ta2O553.45%，兩者的鐵含量均遠(yuǎn)大于錳含量，并普遍混入鈦、鈧、錫、鎢等雜質(zhì)，值得注意的是該鉭鈮鐵礦中較富鈧，可在鉭鈮冶煉過程綜合回收。

因本礦石中以鉭鈮鐵礦為主體，為了方便敘述，統(tǒng)稱為鉭鈮鐵礦，單礦物化學(xué)分析：Ta2O517.23%，Nb2O554.38%。鉭鈮鐵礦呈亮黑色，不透明，金屬—半金屬光澤，礦物單晶體呈板狀和短柱狀，常呈粒狀集合體；性脆，硬度6（鈮鐵礦）～6.5（鉭鐵礦），密度隨含鉭量的增加而增加，介于5.15～8.20g/cm3之間；具電磁性，含鈮越高，隨之含鐵越高，磁性越強(qiáng)，含鉭越高，隨之磁性越弱，本礦石中鉭鈮鐵礦大多數(shù)在650mT進(jìn)入磁性產(chǎn)品，少數(shù)含鉭高的鈮鉭鐵礦磁性較弱，在800～1300mT進(jìn)入磁性產(chǎn)品。

鈮鐵礦常見呈板狀、短柱狀或粒狀，多數(shù)單個(gè)晶粒出現(xiàn)，有時(shí)也見多個(gè)晶粒相互嵌連，有時(shí)可見鉭鈮鐵礦具富鉭環(huán)邊。主要嵌布于鐵鋰云母中，少數(shù)嵌布于長(zhǎng)石、石英和黃玉等礦物內(nèi)部或顆粒間隙，常見與錫石形成連生或共生。

(2)鈾細(xì)晶石(Ca,Na)2(Ta,Nb)2O6(OH)。細(xì)晶石富含鈾，為細(xì)晶石的富鈾變種，平均Ta2O568.47%，Nb2O54.51%，UO212.15%，并含Pb以及Ce、Nd、La等稀土元素，還混入少量Fe、Mn。一般細(xì)晶石呈黃褐色，少數(shù)呈黃白色，鈾細(xì)晶石為深褐色、黑色，具八面體或四角三八面體的聚晶，或呈不規(guī)則粒狀；玻璃—油脂光澤，密度5.9～6.4g/cm3，莫氏硬度5～6。鈾細(xì)晶石在本礦石中含量極少，偶見嵌布于長(zhǎng)石、石英顆粒中或粒間。

2.2.3 主要有用組分在礦石中的賦存狀態(tài)

(1)鉭在礦石中的平衡分配。鉭在礦石中的平衡分配見表3。鉭主要以鉭鈮鐵礦和鈾細(xì)晶石的礦物形式存在，鉭的占有率分別為57.30%和21.95%，錫石中含鉭8.50%；分散于鐵鋰云母、長(zhǎng)石和石英中的鉭分別為6.63%、3.21%和2.42%。

表3 鉭在各礦物中的平衡分配

(2)鈮在礦石中的平衡分配。鈮在礦石中的平衡分配見表4。鈮主要以鉭鈮鐵礦礦物形式存在，鉭鈮鐵礦中鈮的占有率達(dá)88.33%；賦存于鈾細(xì)晶石、錫石、黑鎢礦中的鈮分別為0.71%、0.66%和1.28%；分散于鐵鋰云母、長(zhǎng)石和石英中的鈮分別為6.01%、1.83%和1.18%。

3 結(jié)論

(1)鈮鉭主要形成獨(dú)立礦物鉭鈮鐵礦和細(xì)晶石。Ta2O5形成獨(dú)立礦物占有率從42.1%～82.5%，平均為69%，其中以鈉長(zhǎng)石化花崗巖最高，鉀長(zhǎng)石化鈉長(zhǎng)石化云英巖化花崗巖次之，云英巖、偉晶巖為最低；Nb2O5形成獨(dú)立礦物占有率從41.8%～83.5%，平均為67.6%，其中也以鉀長(zhǎng)石化鈉長(zhǎng)石化云英巖化花崗巖、鈉長(zhǎng)石化花崗巖為最高，云英巖為最低。

(2)包裹于錫石但以獨(dú)立礦物存在的Ta2O5從6.0%～37.2%，Nb2O5從2.0%～25.0%，其中以鈉長(zhǎng)石化花崗巖為最低，鉀長(zhǎng)石化鈉長(zhǎng)石化云英巖化花崗巖為次之，云英巖、偉晶巖為最高。Ta2O5最高可達(dá)37.2%，Nb2O5最高可達(dá)25.0%

(3)包裹于黃玉中Ta2O5從1.8%～17.7%，Nb2O5從0.3%～3.6%，其中以云英巖鎢礦體及偉晶巖為最高，鉀長(zhǎng)石化鈉長(zhǎng)石化云英巖化花崗巖次之，鈉長(zhǎng)石化花崗巖、云英巖錫礦體最低。

表4 鈮在各礦物中的平衡分配

(4)以類質(zhì)同象分散到鐵鋰云母或黑鎢礦中的Ta2O5占有率從0.6%～22.7%，Nb2O5從2.2%～51.4%，其中以云英巖為最高，鉀長(zhǎng)石化鈉長(zhǎng)石化云英巖化花崗巖、鈉長(zhǎng)石化花崗巖次之，偉晶巖為最低。

(5)被包裹于造巖礦物中的鈮鉭量一般都比較低，Ta2O5從2.3%～9.0%，平均3.7%；Nb2O5從1.8%～9.5%，平均3.1%。石英中含Nb2O50.008%～0.0014%，Ta2O50.0042%～0.0078%；鈉長(zhǎng)石含Nb2O50.0011%～0.0017%，Ta2O50.0003%～0.0035%；鉀長(zhǎng)石含Nb2O50.0015%～0.0074%，Ta2O50.0043%～0.0073%；鐵鋰云母含 Nb2O50.0083%～0.0109%，Ta2O50.0083%～0.0172%。說明鉭鈮主要以獨(dú)立礦物出現(xiàn)。