硫酸銨浸出-草酸沉淀稀土方法在找礦中的應(yīng)用-以云南盈江縣新泡山礦區(qū)為例

嚴(yán)志安，燕利軍，陳曹軍，王勝江，吳清華

(1.云南省地質(zhì)調(diào)查院，云南昆明 650216;2.自然資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明 650051;3.云南省高校關(guān)鍵礦產(chǎn)成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明 650500)

0 引言

離子型稀土礦是20世紀(jì)60年代末首先在我國贛南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一種新型表生稀土礦床(韓福軍等，1999；王彩鳳，2009)，因開采容易、成本較低而逐漸被人們熟知，在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了舉足輕重的作用。離子型稀土礦中可回收的稀土元素是以離子吸附形式存在的，采用浮選、重選、磁選等常規(guī)物理選礦方法無法將其富集回收。我國科技工作者根據(jù)離子型稀土礦這一特性，進(jìn)行了長期的研究和探索，相繼開發(fā)出了氯化鈉桶浸、硫酸銨池浸和硫酸銨原地浸出工藝(饒國華等，1995；吳愛祥等，2005；邱廷省等，2012；周曉文等，2012；羅仙平等，2014)。

20世紀(jì)70 年代初期開始用氯化鈉桶浸法提取離子吸附型稀土礦(池汝安和王淀佐，1990；劉光德等，1992a；盧盛良和田君，1994；盧田君等，1995；李斯加等，1996；盛良等，1997；池汝安和田君，2006；田君等，2011)。將含稀土礦的表土層剝離后采掘礦石搬運(yùn)至室內(nèi)，經(jīng)初步篩分后置于木桶內(nèi)，用氯化鈉溶液作為浸出劑淋浸稀土，用草酸從所獲得的浸出液中沉淀稀土。該工藝浸出過程選擇性差、雜質(zhì)多稀土品質(zhì)較差，而且淋浸劑消耗量大，濃度要求較高，產(chǎn)生的大量廢水會造成土壤鹽化和板結(jié)。20 世紀(jì)70年代中期，逐漸將氯化鈉浸出劑改為使用硫酸銨，將室內(nèi)桶浸改成了礦區(qū)池浸，最后采用清潔無毒的碳酸氫銨作為沉淀劑進(jìn)行沉淀。該工藝對浸出方式進(jìn)行了改進(jìn)，一方面實(shí)現(xiàn)了低濃度浸出(1%～4%) ，減輕了浸出劑、沉淀劑等對土壤的污染；另一方面提高了浸出過程的選擇性，減少了鈣、鋇等雜質(zhì)金屬離子的浸出，具有較大的實(shí)用性。雖然此工藝的生產(chǎn)效率得到了較大的提高，但依然對礦區(qū)的地表植被、生態(tài)環(huán)境等存在較大的破壞(賀倫燕和王似男，1989；趙靖等，2001；池汝安和田君，2006)。20世紀(jì)80年代初，提出了硫酸銨原地浸出工藝。該工藝將硫酸銨溶液浸取劑由高位水池注入經(jīng)封閉處理的注液井內(nèi)，浸出劑向礦體中的孔隙滲透擴(kuò)散，使吸附在黏土礦物表面的稀土離子溶解，形成稀土母液流入集液溝內(nèi)，待稀土浸出完畢，加入頂水使殘留在礦體內(nèi)的硫酸銨及稀土流出，再使用草酸溶液將礦液中的稀土元素沉淀析出。該工藝不破壞地表植被和表土，能夠?qū)崿F(xiàn)綠色高效地開采離子吸附型稀土礦，而且所形成的低濃度母液經(jīng)處理后仍可以作為浸出劑回收利用，降低了生產(chǎn)成本(羅仙平等，2002；田君等，2011；羅仙平等，2012；邱廷省等，2012)。

前人對硫酸銨浸出-草酸沉淀稀土工藝(以下簡稱硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn))研究主要是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)條件及各種設(shè)備較好，對實(shí)驗(yàn)效果影響因素較小，便于實(shí)驗(yàn)的觀察和記錄。而本文著重對硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)在勘查找礦階段的野外應(yīng)用研究，通過野外數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理，可以快速圈出礦體。近年來，筆者在盈江縣新泡山一帶用硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)的方法，快速準(zhǔn)確地判斷出巖體風(fēng)化殼的稀土含礦性，圈定找礦有利地段。通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和化驗(yàn)室分析結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)二者之間具有較高的正相關(guān)性，因此筆者以新泡山稀土礦勘查過程中的野外定性、半定量分析作為實(shí)例，將這一方法逐步應(yīng)用到工程施工選址、外圍地區(qū)找礦工作中，最終在盈江地區(qū)新發(fā)現(xiàn)風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦潛在資源77.48萬噸①，達(dá)大型以上遠(yuǎn)景。筆者對此進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)以供野外地質(zhì)工作參考。

1 樣品采集和分析測試

樣品采集自盈江縣新泡山礦區(qū)及其外圍的公路壁(陡坎)和取樣鉆中的巖體風(fēng)化殼的全風(fēng)化層、半風(fēng)化層，共采集樣品1621件①。其中標(biāo)樣91件，采自新泡山礦區(qū)；礦區(qū)地質(zhì)點(diǎn)信息樣113件，采自新泡山礦區(qū)；礦區(qū)鉆孔應(yīng)用樣品81件，采自新泡山礦區(qū)施工的13個取樣鉆工程；礦區(qū)外圍應(yīng)用樣品1336件，采自新泡山礦區(qū)外圍的盈江縣舊城-新城地區(qū)的地質(zhì)點(diǎn)信息樣和部分取樣鉆鉆孔。

樣品全部進(jìn)行了硫酸銨草酸實(shí)驗(yàn)，標(biāo)樣和全部取樣鉆樣品送至自然資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心化驗(yàn)室進(jìn)行了基本化學(xué)分析，少量浸出實(shí)驗(yàn)樣送至江西金源有色地質(zhì)測試有限公司進(jìn)行分析測試。實(shí)驗(yàn)器材、硫酸銨和草酸試劑購自昆明市環(huán)城東路華森實(shí)驗(yàn)設(shè)備公司，產(chǎn)品質(zhì)量合格，滿足實(shí)驗(yàn)需求；稀土總量的測定方法采用中國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T17417-2010)，實(shí)驗(yàn)儀器采用XSERIES2電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，測試結(jié)果為15個稀土元素(包括釔，不包含钷)的元素含量；離子相稀土占比的測定方法采用中國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB /T18882.1-2008)，采用水平振蕩器、破碎機(jī)、磨礦機(jī)、過濾機(jī)、紫外可見分光光度計(jì)、電感耦合等離子質(zhì)譜儀等測試，結(jié)果包括離子型稀土元素含量、占比及回收利用率等。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

該離子交換反應(yīng)奠定了離子吸附型稀土礦浸取工藝的理論基礎(chǔ)，能有效地浸出離子吸附型稀土礦中的離子相稀土。

離子型稀土元素被浸取劑萃取成含礦溶液后，其濃度較低，且含有大量的銨離子以及少量雜質(zhì)離子，需要用沉淀的方式將稀土元素分離出來。草酸具有與稀土離子結(jié)合度高、沉淀結(jié)晶佳、與其他陽離子分離度高等優(yōu)點(diǎn)。因此選用草酸作為沉淀劑，并將其按一定比例(草酸與稀土浸出液體積經(jīng)驗(yàn)比例為1∶2)加入到稀土浸出液中，稀土離子與草酸反應(yīng)生成稀土草酸鹽沉淀物，反應(yīng)方程式如下式：

2RE3++3H2C2O4+xH2O=RE2(C2O4)3·xH2O↓+6H+

式中,2RE3+表示離子相稀土，3H2C2O4表示草酸，xH2O表示草酸溶液的自由水，RE2(C2O4)3·xH2O↓表示水合草酸稀土沉淀物，6H+表示氫離子(劉小永，2015)。

在上述實(shí)驗(yàn)過程中，由于稀土元素在單樣品中含量的不同，通常會出現(xiàn)3種不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，即懸濁液、絮狀物，沉淀物現(xiàn)象。通過肉眼觀察這三種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，就能初步判斷其風(fēng)化殼的含礦性。筆者在盈江地區(qū)稀土找礦工作應(yīng)用中大致總結(jié)出了6種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其分別對應(yīng)的樣品的稀土品位區(qū)間，即：①未見懸濁液，稀土品位經(jīng)驗(yàn)值<0.04%；②略見懸濁液，稀土品位經(jīng)驗(yàn)值0.04%～0.06%；③懸濁液明顯，稀土品位經(jīng)驗(yàn)值0.06%～0.08%；④絮狀物明顯，稀土品位經(jīng)驗(yàn)值0.08%～0.10%；⑤絮狀物明顯伴有少量沉淀物，稀土品位經(jīng)驗(yàn)值0.10%～0.15%；⑥絮狀物明顯，沉淀物明顯，稀土品位經(jīng)驗(yàn)值>0.15%。

2.2 操作方法

藥劑準(zhǔn)備：硫酸銨飽和溶液、草酸飽和溶液。

器材準(zhǔn)備：試管架、試管、漏斗、濾紙。

應(yīng)用范圍：離子吸附型稀土礦野外定性、半定量分析。

操作步驟：①將實(shí)驗(yàn)樣品混合均勻后取50 g左右(視漏斗及濾紙大小而定)放入事先折疊好的放置于漏斗之上的濾紙中，漏斗放入試管里并使用試管架固定好；②將硫酸銨溶液倒入漏斗內(nèi)對樣品進(jìn)行浸泡并觀察、記錄浸出液的滴速，整個過程需保持淋浸后的溶液不被污染；③待浸取出一定量的含稀土浸出溶液后(一般8～10 mL)取出漏斗，將一定量的草酸飽和溶液(5 mL)滴入試管內(nèi)；④觀察并記錄試管中溶液的變化1～2分鐘，根據(jù)觀察和記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對樣品的含礦性、含礦品位等進(jìn)行定性、半定量判斷(圖1)。

圖1 實(shí)驗(yàn)步驟示意圖Fig.1 Photos showing experimental steps

3 結(jié)果和討論

3.1 影響因素

(1)浸出液速率(滴速)

巖體風(fēng)化程度主要影響樣品中離子吸附型稀土的占比，風(fēng)化程度越高，其離子相稀土占比也越高。在實(shí)驗(yàn)過程中能反映巖體風(fēng)化程度的主要指標(biāo)就是用硫酸銨浸出稀土浸出液的速率，即實(shí)驗(yàn)中觀察到的浸出液從漏斗滴入試管的“滴速”。影響“滴速”的因素有：樣品的化學(xué)性質(zhì)(粘土含量)、壓強(qiáng)、催化劑、顆粒大小、濾紙種類等。該實(shí)驗(yàn)均在常溫常壓、不使用催化劑、樣品充分粉碎的情況下完成，使用相同的實(shí)驗(yàn)器材和濾紙，影響其浸出速率的主要因素即為樣品的化學(xué)性質(zhì)(粘土含量)。

例如，在全風(fēng)化層中長石類礦物已全部風(fēng)化成黏土，未風(fēng)化的只有石英顆粒；而在半風(fēng)化層中，除石英顆粒未風(fēng)化之外，長石類礦物由于風(fēng)化不徹底，還有部分保留(徐光憲，1995；燕利軍，2020；燕利軍等，2020)。因此在同等條件下，實(shí)驗(yàn)過程中 “滴速”越慢，表示樣品中的粘土含量(風(fēng)化程度)越高，其離子吸附型稀土占比也越高；反之其風(fēng)化程度則較低、離子相稀土占比也較低。實(shí)驗(yàn)表明，采自半風(fēng)化層的樣品滴速較快，一般為80～135滴/分，其離子型稀土占比越低，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就弱；反之滴速較小(45～75滴/分)，離子型稀土占比就越高，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象就越明顯。

(2)沉淀觀察時間

在使用草酸飽和溶液對浸取液萃取沉淀的過程中，一般觀察滴入后1～2分鐘內(nèi)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，溶液會呈現(xiàn)出懸濁液、絮狀物、即時沉淀等現(xiàn)象。如果滴入草酸溶液的浸取液靜置時間較長時(如>60分鐘)，則絕大多數(shù)溶液均會變?yōu)闉V清液和沉淀物，無法根據(jù)其狀態(tài)半定量地判斷樣品的稀土品位。故而實(shí)驗(yàn)中沉淀觀察、記錄時間應(yīng)為草酸滴入浸取液之后1～2分鐘內(nèi)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

(3)試劑的濃度

通過前期對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的摸索驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)硫酸銨、草酸溶液的濃度均會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)象造成很大的影響，試劑濃度越高，實(shí)驗(yàn)中的懸濁、沉淀現(xiàn)象越明顯。為了保證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的唯一性和可對比性，在野外硫酸銨浸出-草酸沉淀稀土的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使用飽和或過飽和溶液。

(4)其他影響因素

經(jīng)實(shí)驗(yàn)前期反復(fù)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)野外條件下，實(shí)驗(yàn)溫度、濾紙種類、樣品粒度等均可能會對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生一定的影響。

實(shí)驗(yàn)溫度主要影響試劑在水中的溶解度和沉淀物產(chǎn)生的速度，由于絕大多數(shù)離子吸附型稀土礦均位于亞熱帶、熱帶溫潤氣候中，其實(shí)驗(yàn)溫度多在20～25℃，對野外實(shí)驗(yàn)影響極小，無需做人工干預(yù)。本次實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)器材、濾紙、試劑等均為同一類型同一批次，不會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。樣品顆粒粒度會影響硫酸銨試劑與樣品中的粘土上吸附的離子型稀土元素的接觸面積。為了保證實(shí)驗(yàn)條件的一致性，實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)將所有樣品干燥處理并粉碎成粉末狀。

3.2 標(biāo)樣驗(yàn)證

為了檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了標(biāo)樣驗(yàn)證。標(biāo)樣選自新泡山礦區(qū)出露的始新世二長花崗巖全風(fēng)化層，共計(jì)91件(表1)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：①有22件樣品浸取時滴速過快，加入飽和草酸溶液后未見懸濁液，為清澈透明液體，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值<0.04%，分析結(jié)果有20件樣品稀土氧化物含量0.02%～0.04%，2件樣品稀土氧化物含量為0.044%～0.046%，準(zhǔn)確率90.9%；②有20件樣品浸取時滴速較快，加入飽和草酸溶液后略見懸濁液，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值0.04%～0.06%，分析結(jié)果有18件樣品稀土氧化物含量0.04%～0.06%，1件樣品稀土氧化物含量為0.065%，1件樣品稀土氧化物含量為0.0393%，準(zhǔn)確率90.0%；③有24件樣品浸取時滴速中等，加入飽和草酸溶液后懸濁液明顯，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值0.06%～0.08%，分析結(jié)果有21件樣品稀土氧化物含量0.06%～0.08%，有3件樣品稀土氧化物含量為0.0817%～0.0863%，準(zhǔn)確率87.5%；④有18件樣品浸取時滴速較慢，加入飽和草酸溶液后絮狀物明顯，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值0.08%～0.10%，分析結(jié)果有16件樣品稀土氧化物含量0.06%～0.08%，有2件樣品稀土氧化物含量為0.1087%和0.1093%，準(zhǔn)確率88.9%；⑤有2件樣品浸取時滴速較慢，加入飽和草酸溶液后絮狀物明顯并伴有少量沉淀物，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值0.10%～0.15%，分析結(jié)果有2件樣品稀土氧化物含量0.10%～0.15%，準(zhǔn)確率100%；⑥有5件樣品浸取時滴速較慢，加入飽和草酸溶液后絮狀物明顯、沉淀物明顯，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值>0.15%，分析結(jié)果有5件樣品稀土氧化物含量>0.15%，準(zhǔn)確率100%。

表1 標(biāo)樣硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與化驗(yàn)結(jié)果對比表

3.3 與傳統(tǒng)方法對比

硫酸銨浸出-草酸沉淀稀土方法應(yīng)用前，在盲區(qū)找尋離子吸附型稀土礦主要通過化驗(yàn)分析和土壤化探分析的方法來圈定找礦有利地段、實(shí)施控礦工程?；?yàn)分析法主要將從野外大面積采集數(shù)量可觀的信息樣送至化驗(yàn)室進(jìn)行稀土總量分析和浸出率的分析，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果圈定具有較好找礦前景的區(qū)域，從而開展下一步的勘查找礦工作，這種方法不僅勘查周期長，而且成本也較為昂貴。土壤化探方法除了存在成本高、速度慢的問題外，分析結(jié)果也僅僅反映了樣品的稀土總量特征，難以反映樣品的離子吸附型稀土的含量，或與找礦目的存在較大的偏差。

硫酸銨浸出-草酸沉淀稀土方法與傳統(tǒng)方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①所需試驗(yàn)藥品及器材簡單，容易獲取且成本低廉；②操作流程簡單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果獲取較快，同步性好；③實(shí)驗(yàn)結(jié)果與化驗(yàn)成果吻合度較高，對找礦工作具有十分重要的指導(dǎo)意義，可以很大程度地縮減工作周期及勘查成本。

4 在盈江地區(qū)找礦中的應(yīng)用

4.1 新泡山礦區(qū)確定施工位置時的應(yīng)用

盈江縣新泡山一帶花崗巖原巖稀土含量高、土壤化探異常好、氣候壞境有利于風(fēng)化殼的形成，但由于地處中高山地貌區(qū)，原巖的風(fēng)化程度差異較大，導(dǎo)致其風(fēng)化殼中離子吸附型稀土含量差異也比較大。同時由于項(xiàng)目周期及工作進(jìn)度要求，需要盡快地完成礦區(qū)的取樣鉆工作。

為了快速選取合適的取樣鉆施工點(diǎn)進(jìn)行施工，面上選取有代表性的稀土樣品113件做硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，工作人員對懸濁液和絮狀物明顯、樣品稀土含量經(jīng)驗(yàn)值>0.04%的地區(qū)進(jìn)行了實(shí)地考察并制成了新泡山礦區(qū)稀土品位梯度圖(圖2)。結(jié)合其地形地貌等特征快速圈定了找礦有利地段并在此基礎(chǔ)上確定了13處取樣鉆工程(含1處對比施工點(diǎn)，即XPQYZ012)的施工位置。利用該實(shí)驗(yàn)方法，顯著地降低了找礦的時間成本，而且從后期鉆孔分析結(jié)果來看，施工的鉆孔除巖性對比孔XPQYZ012外均取得了較好的找礦效果(圖2)，實(shí)驗(yàn)效果與找礦成果符合率100%。

4.2 新泡山礦區(qū)取樣鉆終孔時的應(yīng)用

新泡山礦區(qū)本次共施工取樣鉆工程13孔，在施工鉆孔的過程中同步進(jìn)行了硫酸銨浸出-草酸沉淀稀土的實(shí)驗(yàn)，共實(shí)驗(yàn)樣品81件，75件實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與分析測試結(jié)果吻合，準(zhǔn)確率92.59%(表2)。其目的主要為了解鉆孔在垂向上的品位變化，以便在控制鉆孔內(nèi)的稀土礦(化)層的同時節(jié)約施工時間和成本，當(dāng)硫酸銨浸出-草酸沉淀稀土實(shí)驗(yàn)中未出現(xiàn)懸濁液或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象十分微弱時，表明其樣品品位已基本低于稀土邊界品位，即可停止鉆進(jìn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：①有48件樣品浸取時滴速過快，加入飽和草酸溶液后未見懸濁液，為清澈透明液體，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值0.02%～0.04%，分析結(jié)果有46件樣品稀土氧化物含量0.02%～0.04%，有2件樣品稀土氧化物含量分別為0.042%和0.044%，準(zhǔn)確率95.8%；②有15件樣品浸取時滴速較快，加入飽和草酸溶液后略見懸濁液，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值0.04%～0.06%，分析結(jié)果有12件樣品稀土氧化物含量0.04%～0.06%，有2件樣品稀土氧化物含量分別為0.063%和0.068%，有1件樣品稀土氧化物含量為0.0397%，準(zhǔn)確率80%；③有12件樣品浸取時中等滴速，加入飽和草酸溶液后懸濁液明顯，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值0.06%～0.08%，分析結(jié)果有11件樣品稀土氧化物含量0.06%～0.08%，1件樣品稀土氧化物含量為0.088%，準(zhǔn)確率91.7%；④有2件樣品浸取時滴速較緩慢，加入飽和草酸溶液后絮狀物明顯，并伴有少許沉淀物，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值0.08%～0.10%，分析結(jié)果有2件樣品稀土氧化物含量0.08%～0.10%，準(zhǔn)確率100%；⑤有2件樣品浸取時滴速較慢，加入飽和草酸溶液后絮狀物明顯，并伴有少許沉淀物，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值0.10%～0.15%，分析結(jié)果有2件樣品稀土氧化物含量0.10%～0.15%，準(zhǔn)確率占100%；⑥有2件樣品浸取時滴速較慢，加入飽和草酸溶液后絮狀物明顯、沉淀物明顯，稀土氧化物含量經(jīng)驗(yàn)值>0.15%，分析結(jié)果有2件樣品稀土氧化物含量>0.15%，準(zhǔn)確率100%(表2)。

表2 新泡山礦區(qū)信息樣硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與化驗(yàn)結(jié)果對比表

從終孔時最后一件樣品的實(shí)驗(yàn)效果與測試結(jié)果來看，XPQYZ002、XPQYZ003、XPQYZ007、XPQYZ010、XPQYZ011、XPQYZ013等6個鉆孔驗(yàn)證效果較好，終孔時均達(dá)到了工程施工目的，揭穿了主要含礦層位，達(dá)到了找礦目的；XPQYZ001、XPQYZ006、XPQYZ008等3個鉆孔由于風(fēng)化程度較弱、風(fēng)化層較淺難以鉆進(jìn)而終孔，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與分析結(jié)果對應(yīng)較差；XPQYZ004號鉆孔鉆進(jìn)較深而終孔，后期做浸出率實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)該鉆孔浸出率十分低(4.69%～11.25%)①，可能為導(dǎo)致該孔實(shí)驗(yàn)效果較差的主要原因；XPQYZ005號鉆孔整體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均較弱，放棄鉆進(jìn)；XPQYZ009號鉆孔由于鉆進(jìn)至異常層位，品位突變，未能揭穿礦體，但仍取得了理想的驗(yàn)證效果；作為巖性對比孔的XPQYZ012(主要含礦原巖為二長花崗巖，該孔原巖為花崗閃長巖)硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與分析結(jié)果也十分符合(表3)。整體上來看，該實(shí)驗(yàn)對鉆孔終孔時驗(yàn)證有效率76.92%。

表3 新泡山取樣鉆終孔結(jié)果與硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對比表

4.3 礦區(qū)外圍的推廣應(yīng)用

在礦區(qū)外圍石嶺卡、老尖山、松山、老麻撒等地區(qū)也使用了新泡山礦區(qū) “面上圈定稀土礦化范圍、垂向控制鉆孔深度”的方法開展了稀土找礦工作，并取得了較好的找礦效果。共對1336件樣品(包括地質(zhì)點(diǎn)信息樣1220件、取樣鉆樣品116件)進(jìn)行了硫酸銨草酸實(shí)驗(yàn)，對全部取樣鉆內(nèi)樣品進(jìn)行了化學(xué)分析。根據(jù)1220件地質(zhì)點(diǎn)信息樣品硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，筆者制成新泡山礦區(qū)外圍、工作區(qū)內(nèi)舊城幅的品位梯度圖(圖3)，根據(jù)其稀土總量經(jīng)驗(yàn)值并結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛蔡攸c(diǎn)，共完成了51個取樣鉆(含2個對比孔)的鉆孔選址、終孔孔深確定等工作，節(jié)約了大量的工作時間和勘查成本。

圖3 新泡山礦區(qū)外圍據(jù)樣品實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象目測稀土品位梯度圖Fig.3 Contours of REE grade gradients estimated by experimental phenomena in surroundings of Xinpaoshan mine1-見礦鉆孔；2-未見礦鉆孔1-ore drillhole; 2-barren drillhole

從51個取樣鉆分析成果來看，共有41孔見礦(18孔見工業(yè)礦，23孔見低品位礦)，見礦率83.67%；8孔未見礦，2孔為未見礦的巖性對比孔，整體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證成功率達(dá)84.31%(圖3)。對15個鉆孔的116樣品進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有效性驗(yàn)證結(jié)果顯示其終孔驗(yàn)證有效率80%，在鉆孔垂向風(fēng)化程度較高或差別不大的地區(qū)，硫酸銨草酸實(shí)驗(yàn)有效性較高，達(dá)90.00%；在鉆孔垂向風(fēng)化程度差別較大或風(fēng)化程度較低的地區(qū)，實(shí)驗(yàn)有效性大大降低，只有60.00%(表4)。以JQYZ009號取樣鉆孔為例，該孔風(fēng)化程度較高且均勻，共采化學(xué)樣9件，其稀土總量品位0.052%～0.140%，實(shí)驗(yàn)效果與分析結(jié)果對應(yīng)十分明顯(圖4)，但限于當(dāng)時施工條件該孔并未能揭穿礦體底板。

表4 新泡山外圍取樣鉆終孔結(jié)果與硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對比表

圖4 JQYZ009取樣鉆中樣品實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和稀土品位對比圖Fig.4 Comparison of experimental phenomenon (upper) and REE grades (lower) of samples from drillhole JQYZ009

5 結(jié)論

(1)硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)中的溶液懸濁、沉淀現(xiàn)象與離子型稀土品位具有十分明顯的正相關(guān)性，通過野外觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以對樣品的離子型稀土含量有一個定性或半定量的了解。

(2)在野外找尋稀土礦時可以應(yīng)用硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)快速圈定礦化有利地段，指導(dǎo)下一步探礦工程選址、終孔等工作，節(jié)約勘查成本、縮短工作周期。

(3)硫酸銨-草酸實(shí)驗(yàn)在巖體風(fēng)化殼風(fēng)化程度較高且均勻的地區(qū)驗(yàn)證準(zhǔn)確率較高，反之在風(fēng)化程度較低或風(fēng)化不均勻的工作區(qū)可能會存在一定的誤差，仍有待進(jìn)一步完善。

致謝：感謝云南大學(xué)孫濤副教授對論文的細(xì)心指導(dǎo)，感謝張繼榮、王學(xué)武、陳明偉、張道紅等項(xiàng)目監(jiān)審專家的指導(dǎo)及項(xiàng)目組成員的幫助。衷心感謝審稿專家提出的寶貴意見。

[注 釋]

①云南省地質(zhì)調(diào)查院．2020．云南省1∶5萬盈江縣舊城梁河街河頭村礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R]．