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稀土矿

 昵称2734997 2011-05-22
一、矿物原料特点

  稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素,是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称,常用R或RE表示。它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。

  大多数稀土金属呈现顺磁性。钆在0℃时比铁具更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性,镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性,以钐和镱为最好。除镱外,钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。

  稀散金属通常是指由镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、锗(Ge)、硒(Se)、碲(Te)和铼(Re)7个元素组成的一组化学元素。但也有人将铷、铪、钪、钒和镉等包括在内。这7个元素从1782年发现碲以来,直到1925年发现铼才被全部发现。这一组元素之所以被称为稀散金属,一是因为它们之间的物理及化学性质等相似,划为一组;二是由于它们常以类质同象形式存在有关的矿物当中,难以形成独立的具有单独开采价值的稀散金属矿床,(最近在四川省石棉县发现一处以碲为主的碲铋矿床);三是它们在地壳中平均含量较低,以稀少分散状态伴生在其他矿物之中,只能随开采主金属矿床时在选冶中加以综合回收、综合利用。

  稀土元素在地壳中平均含量为165.35×10-6(黎彤,1976)。在自然界中稀土元素主要以单矿物形式存在,目前世界上已发现的稀土矿物和含稀土元素的矿物有250多种,其中稀土含量ΣREE>5.8%的有50~65种,可视为稀土独立的矿物。重要的稀土矿物主要为氟碳酸盐和磷酸盐。稀土矿物总的特点:一是缺少硫化物和硫酸盐(只有极个别的),这说明稀土元素具有亲氧性;二是稀土的硅酸盐主要是岛状,没有层状、架状和链状构造;三是部分稀土矿物(特别是复杂的氧化物及硅酸盐)呈现非晶质状态;四是稀土矿物的分布,在岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主,在热液矿床及风化壳矿床中以氟碳酸盐、磷酸盐为主。富钇的矿物大部分都赋存在花岗岩类岩石和与其有关的伟晶岩、气成热液矿床及热液矿床中;五是稀土元素由于其原子结构、化学和晶体化学性质相近而经常共生在同一个矿物中,即铈族稀土和钇族稀土元素常共存在一个矿物中,但这类元素并非等量共存,有些矿物以含铈族稀土为主,有些矿物则以钇族为主。

  稀散元素在自然界里主要以分散状态赋存在有关的金属矿物中,如闪锌矿一般都富含镉、锗、镓、铟等,个别还含有铊、硒与碲;黄铜矿、黝铜矿和硫砷铜矿经常富含铊、硒及碲,个别的还富含铟与锗;方铅矿也常富含铟、铊、硒及碲;辉钼矿和斑铜矿富含铼,个别的还富含硒;黄铁矿常富含铊、镓、硒、碲等。

二、稀土元素、稀散元素矿物及其赋存状态

  自然界中稀土元素主要以单矿物形式出现,已知稀土元素可以进入到250种以上的矿物之中,其中稀土含量大于5.8%以上的矿物有50-65种,可以把它们看成是稀土的独立矿物。重要的稀土矿物主要是氟碳酸盐和磷酸盐。稀土矿物总的特征是:①缺少硫化物和硫酸盐(只有极个别),这也说明了稀土元素的亲氧性;②稀土的硅酸盐主要是岛状,没有层状,架状及链状构造;③大部分稀土矿物(特别是复杂的氧化物及硅酸盐)都呈非晶质状态。岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主;热液矿床及风化壳中以氟碳酸盐、磷酸盐为主;富钇的矿物几乎都存在于花岗类岩石及与其有关的伟晶岩、气成热液矿床及热液矿床中。

  矿物中稀土元素常紧密共生,即铈族稀土和钇族稀土元素往往同时共存于一个矿物中。一般情况下,在矿物中这两类元素不是等量地共存,有些矿物以含铈族稀土为主,而另一些矿物则以钇族为主。V.M.戈尔德施密特根据矿物中稀土元素分布特征,将含稀土的矿物分为下列几种类型。

  ⒈完全分配型:由镧到镥几乎全部都存在,并且铈族与钇族之间没有强的选择性。根据各单个稀土元素的含量,此类又可以分成两个亚类:

  ①磷灰石型。总的来看,铈族稀土的含量稍大于钇族。其中由铈到镱原子序数为偶数的元素量比较大,这些元素的含量大小可排成以下关系:Ce≥Nd≥Sm≥Gd≥Dy≥Er≥Yb。

  ②钇萤石型。与磷灰石型相比,钇萤石型含钇族稀土元素较富,同时原子序数为偶数的元素在含量上彼此相近。

  ⒉选择配分型:在本类型中铈族稀土与钇族稀土在含量上有显著差异,根据这种差异,本类又可分成两个亚类:

  ①富铈族稀土元素的矿物,有两种类型:

  a.独居石型。富含La、Ce、Pr、Nd及Sm等元素,此外还含有相当量的Gd,其关系为,Ce>Nd>Sm≥Gd。独居石和氟镧铈矿属于这一类型。

  b.褐帘石型。富含La、Ce、Pr及Nd。而Sm和Gd的含量较独居石型为少。本类型的矿物最富含强碱性的稀土元素,属于这一类型的矿物有褐帘石、氟碳铈镧矿和铈硅石等。

  ②富钇族稀土元素矿物,有三种类型:

  a.淡红硅钇矿型。Dy的含量比较高,属于本类型的矿物有淡红硅钇矿、硅铍钇矿以及多数的铌钽酸盐和钛铌钽酸盐矿物。

  b.钪钇石型。以富含Yb为其特征,钪钇石及钇榍石属于这一类型。

  c.磷钇矿型。其特征是铈族元素的含量非常低,磷钇矿属于这种类型。

  随着矿物研究的深入及新矿物的发现,已使人们认识到,一些过去被认为是铈族或钇族强选择性配分的矿物,却有它的钇族和铈族的端员对立矿物出现,如氟碳铈矿-氟碳钇矿,褐钇铌矿-褐铈铌矿,铈磷灰石-钇磷灰石,硼硅铈矿-硼硅钇矿,硅铍钇矿-硅铍铈矿,铈钨华-钇钨华。

  稀土元素的主要工业矿物:

  1、含铈族稀土(镧、铈、钕)的矿物:氟碳铈矿,氟碳钙钇矿及独居石。

  2、最富钐及钇的矿物:铌钇矿、黑稀金矿及硅铍钇矿。

  3、含钇族稀土(钇、镝、铒及铥)的矿物:钇易解石、黑稀金矿、褐钇钶矿、磷钇矿及氟碳钙钇等。

   稀散元素在自然界里主要以分散状态赋存在有关的金属矿物中,目前,虽然已发现有近200种稀散元素矿物,但由于稀少而未富集成具有工业开采的独立矿床,迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿,但矿床规模都不大。

  由于镓原子与锌具有相类似的电子构型,从而决定了它的亲硫性质,但它和锌等所不同的是不随原子常数增加发生内层电子的增加,镓的三价价电子系分布在外部电子层,这一点表现与铝很类似。镓同铝在化学及结晶化学性质上也十分近似,从而决定了二者的紧密共生关系。此外,在镓的地球化学历史中,铁也具有一定的意义。因些,镓在自然界中表现有三重的亲和性。经常地同铝的共生以及某些场合与Fe3+的伴存,说明镓的亲石性质;镓的亲硫性质表现在它存在于硫化物中;镓还经常在铁陨石中存在,说明了其亲铁的性质。镓较铝有更趋向于亲硫及亲铁的倾向,这是它与铝在地球化学特性上的不同之处。

  对于铟的地球化学性质,目前尚研究较差。已知其离子的电子层构造最外层具18个电子,故属亲铜型元素。铟在自然界以具有同硫的亲和性最强为其特征,所以它主要聚集在硫化物中,同时它也存在于某些氧化物及硅酸盐物之中。

  铊的地球化学性质与镓、铟有很大的差异。由于在自然条件下三价的铊是不稳定的,甩以对铊的地球化学来说,最重要的乃是一价的铊离子。Tl的地球化学参数和IA族碱金属钾、铷、铯很相近,它们的地球化学行为十分相似,决定了它们紧密的共生关系,这是铊具有亲石性质的一面;同时铊是亲铜元素,它有18个电子组成的外电子层,这使它与Pb、Fe、Zn等元素的硫化物有密切关系。

  镓是个极为分散的元素,到目前为止,仅仅知道自然界中有两个镓的独立矿物,一是正方晶系镓的硫化物-硫镓铜矿;二是镓的氢氧化物,立方体的羟镓石,它们仅在矿物学上具有理论意义。

  铟在地壳中也主要处于分散状态。它在矿物中只呈类质同像形式存在。分析资料表明,铟主要和Fe2+、Zn2+、Cd2+、Sn4+、Pb2+等离子有类质同像关系。铟的结晶化学性质可分为在含氧化合物中和在硫化物中两个方面。含氧化合物中铟同Fe2+的关系最为密切,无论在暗色矿物中或氧化物中,铟都与Fe2+相关,现知在锰矿物中也富含铟。在硫化物矿物中,与铟关系最密切的是锌和锡,其中闪锌矿是铟的主要载体矿物。铟的独立矿物于近年才被确定,即自然铟、两个硫化物InFe2S4及InCuS2和铟的氢氧化物In(OH)3。但这些矿物是很少见的。

  一价铊离子在结晶化学上同碱金属元素很相似。这就决定了铊在自然界中具有亲石的性质。铊的离子半径最接近于铷,而铷不形成独立矿物,因此铊跟随铷一起进入钾及矿物内置换其中的钾。就铊的亲石性而言,它最易呈类质同像进入云母及钾长石中,较少进入斜长石、卤素矿物和一系列粘土矿物及锰矿物中。对铊的亲硫特性,目前在许多方面尚不甚清楚。铊在富硫介质中可以形成自己的独立矿物[有8个矿物是含硫盐类:TlAsS2、TlFe2S3、Cu3TlS2、Hg3Tl4As8Sb2S20、(Pb,Tl)2(Cu,Ag)As5S10、Cu3+aTl2FeS4-a、PbTlCuAs2S5、PbTlAgAs2S5;还有两个矿物为硒化物(Cu,Tl,Ag)2Se和氧化物Tl2O3]。这些矿物是极稀少的。铊在亲硫作用过程中,基本上是加入于方铅矿、硫盐、锌的硫化物及铁的二硫化物中。

             我国稀土矿床中主要稀土矿物表

分类

矿物名称

英文名称

化学分子式

ω(RE203)/%

分析值

理论值

氟碳铈矿

Bastnaesite

Ce[(CO3)F]

74.89

4.77

氟碳钙铈矿

parisite

Ce2Ca[(C033F2]

60.30~63.37

60.89

氟碳钡铈矿

Cordylite

Ba(Ce、La)2(C033F2

47.31~52.19

51.55

直氟碳钙钇矿

Synchysite-(y)

(Y、Dy)(Ca(C032F)

35.35

黄河矿

HuanghOite

Ba(Ce、La、Nd)(C032F

35.40~39.7l

39.39

澜石

Lanthanite

Ce2(C033·8H2O

54.65

54.21

碳钙铈矿

Calcioancylite

Ce(Ca、Sr)[(C032(OH)]·H2O

48.72

碳铈钠石

Carbocernaite

(Sr、RE、Ba)(Ca、Na)(C032

21.98

独居石

Monazite

Ce[PO4

65.13

69.73

磷钇矿

Xenotime

Y[PO4]

62.02

61.40

水磷铈石

Rhabdophane

Ce[P04]H2O

63.68

64.88

褐钇铌矿

Fergusonite

YnbO4

39.94

易解石

Aeschynite

(Ce、Th、Y)(Ti、Nb)206

29.36

黑稀金矿

Euxenite

(Y、U)(Nb、Ti)206

20.82

铈铌钙钛矿

Loparite

(Na、Ce、Ca)(Ti、Nb)O3

28.71

褐帘石

Orthite

(Ca、Ce)2(A1、Fe)3[SiO4]

[Si2O7]O(OH)

23.12

硅钛铈矿

Chevkinite

Ce4Fe2Ti3[Si2O7]2O8

46.24

硅铍钇矿

Gad01inite

Y2FeBe2[SiO4]202

51.51

55.40

羟硅铈钙石

Brithoite

Ce3Ca2[(Si04、PO43](F、OH)

61.91

62.00

绿层硅铈钛矿

Rink01ite

CeNa2Ca4Ti[Si4015 F3]

18.55

羟硅铍钇矿

Yberisilite

(ΣCe,ΣY)2Be2Si208(OH)2

54.574

a 《赣南×××型稀土矿成矿规律研究报告》。

b 《白云鄂博矿物学》科学出版社,1986年。

c 《地质地球化学》1985年增刊(总139期)。

d 《稀有元素地质概论》地质出版社,1982年;其余为《稀有元素矿物鉴定手册》科学出版社,1972年。

  [矿物晶体形态]斜方柱晶类 , C2h-2/m(L2PC) 。常沿{100}成小的板状晶体(独居石 图37)。常见单形:平行双面a{100}、b{010}、斜方柱m{110}、w{101}、x{101}、v{111}。常依(100)成双晶。

 
      (独居石 图37)

  [矿物晶体形态]晶体沿c轴延长呈针状、柱状,有时呈薄板状集合体(自然硒 图38)。常见单形为:六方柱、菱面体。亦有呈玻璃状小滴。

 
         (自然硒 图38)

  [矿物晶体形态]:氟碳钙铈矿 ,三方单锥晶类 , C3-3(L3) ,晶体呈柱状、桶状、板状(图39)。有时呈矛状。主要单形有单面c{0001},三方柱m{10-10},三方单锥h{30-34},r{11-23},s{11-21},j{30-32}。亦呈粒状或不规则状。

 
    氟碳钙铈矿(图39)

  矿相显微照片:

http://www.science./
departments/Geology/Petrology/
Petrography/ Monazite
/monazite_ppl_small.

Photomicrograph of monazite
(small equant grain at center)
in plane polarized light. 独居石显微镜照片(中心处小的等径颗粒)偏振光平面

三、工业要求


              稀土矿床一般工业指标

工业指标

矿床类型

原生矿

离子吸附型矿

重稀土

轻稀土

边界品位[ω(REO)] %

0.5~1.0

0.03~0.05

0.05~0.1

最低工业品位[ω(REO)] %

1.5~2.0

0.06~0.1

0.08~0.15

最低可采厚度/m

1~2

1~2

1~2

夹石剔除厚度/m

2~4

2~4

2~4

  作为选冶稀土金属的矿石矿物原料一般工业要求有以下指标:

(一)轻稀土

 
   
1.含氟碳铈矿、独居石的原生矿床

 
   
边界品位:Ce2O3 1%;工业品位:Ce2O3 2%;可采厚度≥2m;夹石剔除厚度≥2m。

 
   
2.独居石砂矿

 
   
边界品位:矿物100~200g/m3;工业品位:矿物300~500g/m3;可采厚度≥1m;夹石剔除厚度≥1m。

 

(二)重稀土

 
   
1.含钇(磷钇矿、硅铍钇矿)伟晶岩和碳酸岩矿床

 
   
工业品位:Y2O3 0.05%~0.1%;可采厚度≥1~2m;夹石剔除厚度≥2m。

 
   
2.磷钇矿砂矿

 
   
边界品位:矿物30g/m3;工业品位:矿物50~70g/m3;可采厚度≥0.5m;夹石剔除厚度≥2m。

 

(三)风化壳离子吸附型稀土矿

 
   
边界品位:RE2O3重稀土0.05%,轻稀土0.07%;工业品位:RE2O3重稀土0.08%,轻稀土0.1%;可采厚度≥1m;夹石剔除厚度≥2m。
   
稀散金属的用途也很广泛,已由上述。稀散元素在有关矿床、矿石和精矿达到以下指标即可综合回收。

 
   
1.锗的一般工业要求

 
   
1)各类铅锌矿床:铅锌矿石含Ge 0.001%;锌精矿含Ge 0.01%;氧化铅锌矿含Ge平均0.004%~0.005%,矿石中含锗在0.002%以上都有回收价值。
   
2)不同类型的煤含锗为0.001%~0.1%,低灰分煤(亮煤)中较多。
   
3)在赤铁矿矿石中,含锗达0.008%时可作锗矿单独开采。
   
4)铜和富银矿石中,含Ge 0.002%;铁镁矿石中,含Ge 0.001%~0.01%;温泉水中,含Ge 0.0005%。

 
   
2.镓的一般工业要求

 
   
铝土矿矿石中:含Ga 0.01%~0.002%;黄铁矿矿石中:含Ga 0.02%~0.03%;闪锌矿矿石中:含Ga 0.01%~0.02%;锗石中:含Ga 0.1%~0.8%;煤矿中:含Ga 0.003%~0.005%(煤的灰分中常含有0.01%至0.1%的镓,在煤气厂的灰尘中,镓的含量达0.3%~0.5%);明矾石中:含Ga 0.0022%~0.0044%;与碱性岩有关的岩浆矿床,在磷灰石-霞石矿石及精矿中:含Ga 0.01%~0.04%。

 
   
3.铟的一般工业要求

 
   
赤铁矿矿石中,铟的平均品位为0.1%,可作铟矿单独开采;含铜、铅、锌的锡石和黑钨矿石中含铟0.01%~0.03%;铜钼矿床中,含铟0.001%~0.003%;多金属硫化物矿石中,含铟0.0005%~0.001%;含锌黄铁矿硫化物矿石中,含铟0.001%~0.03%。

 
   
4.铊的一般工业要求

 
   
白铁矿和黄铁矿中含Tl 0.1%~0.2%;黄铁矿和铜矿石中含Tl 0.0025%~0.1%;锑汞矿矿石中含Tl>0.01%;铅锌矿矿石中含Tl 0.001%~0.01%;氧化锰矿石中含Tl>0.01%;盐类矿床中含Tl 0.002%~0.008%。

 
   
5.铼的一般工业要求

 
   
钼矿和铜钼矿矿石中含Re 0.0002%;铜钼精矿中含Re 0.005%~0.009%;辉铜矿精矿中含Re 0.001%~0.03%;辉钼精矿中含Re 0.001%~0.2%。

 
   
6.镉的一般工业要求

 
   
锌矿和铅、锌矿石中含Cd 0.01%~0.09%;铅、锌精矿中含Cd 0.03%~0.2%。

 
   
7.硒的一般工业要求

 
   
含硒独立矿物的硒化物矿床含Se 0.08%,可作硒矿单独开采。在其他有关矿床中的矿石含硒的工业要求:铜镍矿石中含Se 0.0005%~0.006%,该类矿床的硫化物中含Se 0.002%~0.017%;铜、锌黄铁矿矿石中含Se 0.0025%~0.006%;含铜黄铁矿矿床含Se 0.001%~0.012%,硫化物中含Se 0.1%;辉钴矿或辉锑矿碲化物-硒化物型的矿石中含Se 0.0001%~0.002%;汞矿中含Se 0.003%;含硒凝灰岩或灰质页岩中黄铁矿含Se 0.7%~1.8%;自然硫矿床中含Se 0.2%~0.3%;火山灰及斑脱岩中含Se 0.003%~0.005%;硫化物矿床铁帽及氧化带矿石中含Se 0.01%~0.1%;含铜砂页岩中含Se 0.002%;磷块岩中含Se 0.02%;含钾、钒的铀矿床及沥青质和碳质页岩的沉积铀矿中含Se 0.002%~0.01%。

 
   
8.碲的一般工业要求

 
   
铜、镍矿石中含Te 0.0002%~0.0006%;自然硫矿床中含Te 0.001%~0.02%;含铜黄铁矿矿石中含Te 0.001%~0.016%;含铜黄铁矿中含Te 0.01%~0.08%;铜钼硫化物矿床中含Te 0.0008%~0.005%;铜钼矿石中含Te 0.03%;铜、铅、锌矿石中含Te 0.001%;辉钴矿、碲化物-硒化物型矿石含Te 0.0002%~0.0007%;各类型低温碲金矿床含Te 0.001%~0.01%。

            稀土矿床一般工业指标实例  

项目

边界品位

工业品位

矿区平

均品位

g/m3

块段平

均品位

g/m3

富矿

品位

m

可采

厚度

m

夹石剔除厚度

m

含氟碳铈矿、独居石的

原生矿床ω(Ce2O3)

1%

2%

≥2

≥2

独居石砂矿(矿物)

(100~20)g/m3

(300~500)g/m3

≥1

≥1

含钇伟晶岩和碳酸岩矿床

ω(Y2O3)

(磷钇矿、硅铍钇矿)

0.05%~0.1%

≥1~2

≥2

磷钇矿砂矿(矿物)

30g/m3

(50~70)g/m3

≥0.5

≥2

风化壳离子吸附型稀土矿ω(REO)

重稀土

0.05%

0.08%

≥1

≥2

轻稀土

0.07%

0.1%

内蒙古某大型含铌—稀土—铁矿床

铁矿体(含铌)

中的稀土矿

没有具体工业指标要求,不单独圈定稀土矿体,

根据铁矿中的稀土含量计算储量

铁矿体内的夹层

ω(REO)

≥1%

≥2%

3

3

铁矿上下盘含稀土白云岩(即围岩)ω(REO)

≥1%

≥2%

8

4

江西某风化壳离子吸附

型轻稀土矿床ω(REO)

花岗魔岩型

0.07%

0.1%

1

4

熔岩型

0.05%

0.08%

1

4

江西某风化壳离子吸附型重稀土

矿床ω(REO)

0.03%

0.05%

0.1%

1

广东某海滨独居石砂

矿床ω(REO)

经济的

250g/m3

500g/m3

300g/m3

1

1~2

边际经济的

100g/m3

          其他稀土化合物的质量标准

产品名称

牌号

ω主要成分)

(不小于) %

ω(非稀土杂质)

(不大于) %

技术标准

氯化稀土

REC l3—48

REO 48

SO4-2 0.1,Fe2O3 0.07

BaO+SrO <0.8

CaO+MgO<3.0

P2O5<0.01

GB 4149-84

REC l3—45

REO 45

REC l3—48

RE0 48;CeO2配分45

SO4-2 0.03

NH4C1<1.3~4.0

GB 4148—84

  REC l3—45

RE0 45;CeO2配分45

富镧氯化

稀土

3—1

REO 48 La203 配分40

甘QB/YBY 6.3—84

LaCl 3—1

沪Q/YB 608—85

3—2

REO 45

甘Q/YBY 6.3—84

LaCl 3—2

La203 配分40

沪Q/YB 608—85

5—1

RE0 45;Eu203 0.15~0.174

甘Q/YBY 6.5—84

5—2

RE0 45;Eu203 0.175~0.199

5—3

RE0 45; Eu203 0.2

碳酸稀土

RE2(C033·nH2O-1

REO 70

Fe2O3<0.05、

Si02<0.05

CaOk<1.0

SO4-2<0.1

甘Q/YBY 6.9—84

RE2(C033·nH2O-2

REO 60

硝酸稀土

21—1

REO 38

甘Q/YBY 6.21—84

镨钕富集物

15—1

Nd203配分80

Q/YBY 6.15—84

15—2

Nd203配分75

15—3

Nd203配分65

钐铕钆

富集物

14—1

Eu203 10

甘Q/YBY 6.14—84

14—2

Eu203 8

RE—1

Eu203 8

QBT—221—83

氢氧化稀土

17—1

CeO 61

甘Q/YBY 6.16—84

17—2

CeO 72

氟化稀土

REF3—1

RE0 83;CeO 配分40

XB/T 209—95

A—8

CeO配分99

沪Q/YB 535—85

C-1

RE0 80;CeO2配分40

沪Q/YB 540—85

“739”

RE0 90;CeO2配分80

甘Q/YB 6-10—84

“77l”

RE0 80;CeO2配分48

甘Q/YBY 6—11—84

“797”

RE0 90;Ce02配分48

甘Q/YBY 6—12—84

错黄

Py-1

Pr6O11 4

沪Q/YB 618—87

四、储量规模

  我国稀土金属矿产资源十分丰富。据《’96中国矿产资源报告》(宋瑞祥主编,地质出版社,1997)公布的截至1994年底,中国查明稀土氧化物矿区193处,储量(磷钇矿按62%,独居石按65%折算,下同),总计达10735.34万t,保有储量为9230.89万t。其中A+B+C级为2976.96万t。按我国稀土储量(A+B+C级储量)同国外同期储量基础相比(均为稀土氧化物储量),我国居世界第1位。第2位为原苏联2100万t,第3位为美国1400万t(据Mineral Commodity Summaries,1995)。

    我国稀散金属矿产资源也较丰富。现保有储量:锗3055t,镓98300t,铟13014t,铊8302t,硒16888t,碲13395t,铼237t,镉394686t。

  我国稀土矿产资源分布广泛,目前已探明有储量的矿区193处,分布于17个省区,即内蒙古、吉林、山东、江西、福建、河南、湖北、湖南、广东、广西、海南、贵州、四川、云南、陕西、甘肃、青海。稀土储量分布,据《中国矿产》专著(中国建材工业出版社,1993)统计:内蒙古占全国稀土总储量的96%、贵州占1.5%、湖北占1.3%、江西占0.6%、广东占0.4%。

  稀散金属矿产已探明有储量的矿区:锗矿33处,分布在11个省区,其中广东、云南、吉林、山西、四川、广西和贵州等省区的储量占全国锗总储量的96%;镓矿112处,分布21个省区,主要集中在山西(占总储量的26%)、吉林(20%)、河南(15%)、贵州(13%)、广西(9%)和江西(5%)等省区;铟矿59处,分布15个省区,主要集中在云南(占全国铟总储量的40%)、广西(31.4%)、内蒙古(8.2%)、青海(7.8%)、广东(7%);铊矿12处,分布在云南、广东、甘肃、湖北、广西、辽宁、湖南等7个省区,其中云南占全国铊总储量的94%;硒矿53处,分布在18个省区,主要集中在甘肃(占全国硒总储量的41.2%),其次为黑龙江(10%)、广东(8.9%)、青海(8.8%)、湖北(8.7%)和四川等省区;碲矿26处,分布于15个省区,储量主要集中在江西(占全国碲总储量的41.6%)、广东(41.3%)、甘肃(10.7%);铼矿11处,分布于9个省,其中陕西(占全国铼总储量的44.3%)、黑龙江(31.6%)、河南(12.7%)和湖南、湖北、辽宁、广东、贵州、江苏;镉矿148处,分布于24个省区,储量在1~10万t以上的省区依次为云南、广西、四川、广东、江西、甘肃、内蒙古、湖南、青海等9省区,其中云南(占全国镉总储量的45.7%)、广西(7.7%)、四川(7.1%)、广东(6.2%)。

五、稀土元素、稀散元素矿在我国的分布

轻、重稀土储量在地理分布上呈现出“北轻南重”的特点,即轻稀土主要分布在北方地区,重稀土则主要分布在南方地区,尤其是在南岭地区分布可观的离子吸附型中稀土、重稀土矿,易采、易提取,已成为我国重要的中、重稀土生产基地。此外,在南方地区还有风化壳型和海滨沉积型砂矿,有的富含磷钇矿(重稀土矿物原料);在赣南一些脉钨矿床(如西华山、荡坪等)伴生磷钇矿、硅铍钇矿、钇萤石、氟碳钙钇矿、褐钇铌矿等重稀土矿物,在钨矿选冶过程中可综合回收,综合利用。

我国稀土矿床大多数与稀有元素共生在一起的,在兴安—内蒙古、东秦岭、黑吉辽胶、华南、康滇等成矿区带均有不同程度的分布。

位于内蒙古成矿区的白云鄂博铁-铌、稀土矿床是一个多期叠加成矿的世界罕见特殊超大型稀土矿床。

分布在北方几条北西西向的岩带,如秦岭区、昆仑-祁连山区的稀有、稀土矿床。矿床类型以伟晶岩型为主,成矿规模较小。

在兴安岭-内蒙古区、阿尔泰区、天山-北山区、昆仑-祁连山区、东秦岭区、华南区、康滇区及黑吉辽胶区都形成许多规模不等的稀有、稀土矿床。

在川西发现大型锂辉石伟晶岩矿床和新疆阿尔泰地区柯鲁木特锂辉石-钠长石伟晶岩矿床。但尚未发现规模较大的稀土矿床。

华南成矿区的许多花岗岩型、气成热液和热液型、伟晶岩型、碱性岩及碱性花岗岩型、火山热液型等稀有、稀土矿床,绝大多数是在燕山期成矿的。此外,四川冕宁牦牛坪稀土矿床经研究属喜马拉雅期成岩成矿的(袁忠信等,1995)。

稀散金属资源的一个显著的特点是,分布的省区和赋存的某些矿床较为集中,被形象地称谓稀散元素“不稀散”。锗有80%以上的储量分在广东、云南、吉林、四川、山西等5省,主要赋存在铅锌矿、铜矿和煤矿中。镓的储量82%集中于山西、河南、广西、贵州,主要伴生在铝土矿床内。铟集中分布在云南、广西、内蒙古、青海等4省区的铅锌矿床和铜多金属矿床中,占全国铟总储量的87%。铼几乎全部伴生于钼矿床中,集中分布在陕西金堆城钼矿、河南栾川钼矿、吉林大黑山钼矿、黑龙江多宝山铜(钼)矿等矿床中,合计占全国铼总储量的近90%。铊的分布更是集中,90%以上的储量富集在云南兰坪金顶铅锌矿床。碲主要伴生在广东大宝山多金属硫化物矿床、江西城门山铜矿床和甘肃金川铜镍矿床,合计占全国碲总储量的94%,但最近在四川石棉县大水沟发现一处独立碲矿床。只有镉、硒分布较分散,镉分布于24个省区,硒分布18个省区,许多矿床伴生镉、硒元素。

六、主要矿床类型

1.白云鄂博型铁-铌、稀土矿床

 
   
这是一种特殊类型迄今独一无二的超大型稀土矿床,以其规模巨大,储量丰富,铈族稀土品位高而著称于世,具有巨大的经济价值,是我国稀土矿物原料最大的生产基地。对其成因类型划分至今众说纷纭,诸如特种高温热液说、沉积变质-热液交代说、岩浆碳酸岩说、火山碳酸岩沉积说、层控说、热卤水沉积说以及复合成因说等。该类型矿床地质特征将在典型矿区中加以简要介绍。

 
   
2.花岗岩型铌、稀土矿床

 
   
该类型是与花岗岩类岩石有关的岩浆矿床,主要分布在赣南、粤北及湘南、桂东一带,如姑婆山含褐钇铌矿花岗岩。碱性花岗岩型稀土矿床主要分布在川西和内蒙古的东部地区,如内蒙古巴尔哲碱性花岗岩铌、稀土矿床。花岗岩型稀土矿床的特点是,储量大、品位稳定,颇有远景。但品位较低,矿物粒度较细,目前尚未大规模开采利用。然而在其上发育的风化壳矿床和形成的冲积砂矿、海滨砂矿,易采易选,具有重要工业意义,五六十年代已开采这些砂矿中的独居石、磷钇矿、铌钽铁矿、锆石英等稀土、稀有元素矿物原料。

 
   
3.花岗伟晶岩型稀土矿床

 
   
我国花岗伟晶岩主要富含锂、铍、钽等稀有元素,富含稀土元素并不多见,仅在江西发现有稀土-铌钽-锂伟晶岩型矿床。这类矿床的特点是稀土品位较高,矿物粒度较大,易采易选,但规模有限,适于地方开采。

 
   
4.含稀土氟碳酸盐热液脉状型矿床

 
   
该类型是独立的轻稀土矿床,经济价值巨大,为国外稀土矿的主要类型之一,如美国著名的芒廷帕斯特大型氟碳铈矿即属此类。我国目前已勘查出四川冕宁牦牛坪稀土矿床(大型)和山东微山湖郗山稀土矿床(中型)。这类矿床的形成常与碱性侵入岩有关,规模较大,稀土品位富,主要矿石矿物为氟碳铈矿,富含镧、铈、镨、钕等元素,矿石嵌布粒度大,属易选矿石类型。这两个矿床已开发利用,经济、社会效益十分可观。

 
   
5.含铌、稀土正长岩-碳酸岩型矿床

 
   
这种类型矿床也是稀土矿床主要类型之一。具有规模大,共伴生组分多的特点,颇有综合利用价值。主要矿石矿物以铈族稀土为主。有独居石、氟碳铈矿、氟碳铈钙矿等,铌矿物有烧绿石、铌铁矿、铌铁金红石等。在秦岭东段南坡,鄂陕交界处已勘查的湖北竹山庙垭大型铌稀土矿床,探明轻稀土氧化物121.5万t,五氧化二铌92.95万t,尚待开发利用。

 
   
6.化学沉积型含稀土磷块岩矿床

 
   
在化学沉积型矿床中,目前在国内尚未发现独立的稀土矿床。稀土元素只是作为伴生组分富集在某些磷矿床、铝土矿床和铁矿床中,具有综合回收利用价值。其中在磷块岩中的稀土元素主要呈类质同象形式赋存于胶磷矿或微晶磷灰石中,稀土含量与主元素磷的含量有密切的相关关系,最高含量可达0.3%,且钇族稀土往往有较高的比例。70年代初,勘探的贵州织金县新华磷矿床,探明的稀土氧化物储量已达大型矿床规模,其中氧化钇的储量占总储量的1/3。目前,磷矿已开采,稀土矿待综合回收利用。

 
   
7.沉积变质型铌、稀土、磷矿床

 
   
该类型是近年来发现的一种变质矿床,分布甘肃北部和内蒙古西部。矿床产于前寒武系大理岩中。矿石矿物主要有铌铁矿、铌易解石、铌铁金红石、独居石、磷灰石等。矿床规模较大,以铌为主,稀土和磷可综合回收利用,具有潜在的工业意义。

 
   
8.混合岩型稀土矿床

 
   
这种稀土矿床是含独居石、磷钇矿的混合岩或混合岩化花岗岩。70年代以来在广东、辽宁、内蒙古陆续发现矿化区和矿床。如广东的五和含稀土混合岩矿床,辽宁的翁泉沟混合岩化交代型硼铁稀土矿床,内蒙古乌拉山—集宁一带的花岗片麻岩或混合岩中稀土元素含量很高,有可能找到混合岩型稀土矿床。这种矿床的矿石矿物主要是独居石、磷钇矿、褐帘石和锆石等,辽宁的混合岩中还有铈硼硅石等。混合岩型稀土矿床,一般规模较大,特别是在南方由混合岩型稀土矿床形成的风化壳矿床和海滨砂矿具有重要开采价值。

 
   
9.风化壳稀土矿床

 
   
这类矿床广泛分布于南岭和福建一带的花岗岩型、混合岩型稀土矿床和个别含稀土火山岩发育的地区,多呈面型分布。根据稀土元素的赋存状态,风化壳矿床分为单矿物型和离子吸附型两类。
   
单矿物型风化壳矿床的稀土元素主要以稀土矿物形式出现,其工业矿物种类,视其原岩而定。有的以褐钇铌矿为主,如湖南和广西富贺钟三县的风化壳花岗岩;有的则以磷钇矿和独居石为主。其含矿母岩为含矿花岗岩和混合岩。这类矿床采选简易,已成为稀土特别是重稀土的主要矿物原料来源。
   
离子吸附型风化壳稀土矿床,是一种新类型稀土矿床。稀土元素呈离子状态吸附于粘土矿物表面,提取工艺简便,加之规模之大,开采容易,已成为我国重稀土、中稀土提取的主要来源。这类矿床在我国南方有较广泛的分布,开发这类矿床经济、社会效益十分显著。

 
   
10.独居石、磷钇矿冲积砂矿和海滨砂矿

 
   
在华东、中南、滇西南等地区第四系冲积层中遍布独居石和磷钇矿砂矿。其原岩为含矿花岗岩和混合岩,砂矿富集程度、品位随地貌单元趋新而渐富。矿床规模较小,但易采易选,适于边采边探,易于发挥经济效益。海滨砂矿比冲积砂矿规模大,也易采易选,经济价值巨大。主要分布在广东、海南、台湾省等沿海一带。矿体赋于第四纪滨海相细粒石英砂中,主要矿物为钛铁矿、金红石、锆石、独居石和磷钇矿等,均可综合开发、综合回收利用。

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