江西松樹崗云英巖化花崗巖型鉭鈮礦石礦物組成及賦存形式

曾慶友，林忠良，潘世語，彭蜀濤

（江西有色地質礦產勘查開發院，江西 南昌 330001）

0 引言

鉭鈮礦床主要為花崗巖型或花崗偉晶巖型，少部分為碳酸巖型礦床或區域變質、風化殼型礦床等（戴惠新等，2018；張陽等，2018）。松樹崗鉭鈮礦床位于江西省橫峰縣和弋陽縣交界的磨盤山南部，橫峰縣城6°方位直距24km處，礦區地理坐標為東經117°37′28″～117°38′58″，北緯28°37′15″～28°38′30″，成礦區帶屬下揚子陸塊江南古島弧帶東南部，欽杭東段北部成礦帶之懷玉山鉭鈮多金屬螢石-磷-滑石非金屬成礦亞帶內，是靈山地區重要的稀有有色金屬礦床（江西有色地質礦產勘查開發院，2018①）。目前礦區查明的鉭鈮礦資源儲量規模位居亞洲首位。礦石量29860.4萬t，Ta2O5、Nb2O5金屬氧化物量分別為42444 t、63591 t（江西有色地質礦產勘查開發院，2018①）。前人已對該區巖體特征、礦床特征、成礦模式、富集規律及礦床開采技術條件等各方面進行過分析研究（黃定堂，1999，2003；周旻等，2006；曹德平和曹政，2015；吳旭鈴等，2016；蔡報元等，2017；唐正,2017；葉茂等，2017；鐘建昇和靳鑫，2017；何登華和方志敏，2018；俞寒飛和朱志成，2018；朱志成等，2018；曹振輝等，2019；薛榮等，2019），認為該礦床屬巖漿期后氣成高溫熱液礦床，礦石類型有鈉長石化花崗巖型和云英巖化花崗巖型兩類，云英巖化花崗巖型礦石中鉭鈮品位較高，但其物質組分較復雜、賦存狀態不明，未能綜合回收礦石中的主要有價元素，需對其礦物種類、賦存狀態進行分析研究。本文通過對云英巖化花崗巖型鉭鈮礦礦石進行研究分析，基本查清了該類型礦石物質組成、嵌布特征及賦存狀態等，為下一步主要元素的綜合利用提供了科學依據。

1 礦床地質

礦區出露地層由老至新分別有震旦系休寧組（Z1x）、南沱組（Z1n）、蘭田組（Z1l）、皮園村組（Z2p）和寒武系荷塘組（∈1h）淺變質巖系（圖1）；礦區構造受葛源-臨江湖復式向斜所制約，構造線與區域構造基本一致，褶皺構造及NE、NW向斷裂形成于加里東期，NNE向斷裂形成于燕山期，具有明顯的繼承性；礦區巖漿活動強烈，與成礦有關的巖漿巖主要隱伏在松樹崗細脈帶型鎢礦的深部，為一含礦巖體，巖性主有中細粒黑云母花崗巖、鈉長石化花崗巖、中細粒正長花崗巖，花崗斑巖、云斜煌斑巖、閃長巖，根據含礦巖體蝕變強弱、巖石礦物組合與鉭鈮含量變化，由接觸帶向下分為偉晶巖帶→鉀長石化花崗巖帶→云英巖化花崗巖帶→鈉長石化花崗巖帶。

圖1 松樹崗礦區地質略圖（據俞寒飛和朱志成，2018修改）

松樹崗隱伏花崗巖為全巖蝕變礦化，礦體賦存于蝕變花崗巖體內，礦化連續性好，以Ta2O50.012%為邊界圈連礦體，形態特征與隱伏巖體基本一致。礦體控制東西長1676 m，控制南北寬740 m，控制最大厚度708.8 m。頂板最高控制標高411.51 m，底板最低標高-326.82 m。埋藏深度在地表下166～620 m，鉭鈮礦床Ta2O5平均品位0.0142%，Nb2O5平均品位0.0213%，Rb2O平均品位0.2015%。

2 云英巖化花崗巖型礦石物質組成

2.1 化學成分

多元素分析結果（表1）表明礦石中主要有用元素為鉭和鈮，Li2O 和 Rb2O 達到伴生綜合回收工業指標（Li2O≥0.2%、Rb2O邊界≥0.04%、Rb2O工業≥0.1%）。

表1 云英巖化花崗巖型鉭鈮礦原礦多元素化學分析結果/%

2.2 礦物組成

根據MLA礦物自動定量檢測系統測定結果（表2），礦石中的鉭鈮礦物主要是鉭鈮鐵礦、鈾細晶石；含少量錫石和黑鎢礦；金屬硫化物以閃鋅礦為主，其次是少量至微量方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、輝鉬礦等；銀礦物主要為螺狀硫銀礦；非金屬礦物主要是鐵鋰云母、石英、鉀長石、鈉長石、黃玉等，還含有少量高嶺土、綠泥石等易泥化礦物（劉鐵生，2002）。此外，礦石中含少量釷石，且細晶石含鈾、釷，應注意放射性防護。

表2 礦石的礦物組成及相對含量/%

3 主要礦物的嵌布粒度測定

根據光學顯微鏡結合MLA測定結果（表3），礦石中鉭鈮鐵礦嵌布粒度明顯比鈉長石化礦石更微細，適合重選的粒度＞0.04 mm的鉭鈮鐵礦占54%；鈾細晶石的嵌布粒度基本＜0.04 mm，顯而易見，該礦中鈾細晶石不適合重選；鐵鋰云母屬于成巖礦物，其嵌布粒度相對較粗，處于適合選礦的粒度范圍。

表3 主要礦物嵌布粒度測定結果

4 主要礦物的嵌布狀態和礦物特性

4.1 鉭鈮鐵礦

化學組成能譜分析結果（表4）表明，礦石中鈮鉭礦物屬于鉭鐵礦與鈮鐵礦之間過渡礦物，鉭鈮鐵礦一般呈板狀嵌布在長石、云母、石英中（俞寒飛和朱志成，2018），常見鉭鈮鐵礦與錫石、黑鎢礦連生（圖2a），兩者一同嵌布在石英中，可見微細粒鉭鈮鐵礦包裹于云母或長石中（圖2b）。

4.2 鈾細晶石

化學組成能譜分析結果（表5）表明，礦石中細晶石含鈾及少量釷，平均含Ta2O565.01%，Nb2O56.62%。鈾細晶石嵌布于石英、鐵鋰云母、綠泥石等礦物中（圖3a），以及嵌布于長石、黃玉之間或與鈮鉭鐵礦連生（圖3b）。

圖3 松樹崗礦床細晶背散射圖

表5 細晶石化學成分能譜分析結果/%

4.3 錫石

礦石中錫石只有0.0323%（表2），其數量與鉭鈮鐵礦相當，可隨鉭鈮回收而富集，SnO2平均含量94.98%，Nb2O5含量0.77%，Ta2O5含量2.12%，屬富鉭鈮錫石。錫石常呈自形-半自形顆粒嵌布于石英、長石、云母中（圖4a），部分錫石與鉭鈮鐵礦成連晶或與鉭鈮鐵礦共生，部分錫石呈微細粒嵌布于黃玉等脈石礦物中（圖4b）。

圖4 松樹崗礦床錫石能背散射圖

4.4 黑鎢礦

礦石中含極少量黑鎢礦，黑鎢礦與鉭鈮礦物的含量比約為1∶10，選礦過程可隨鉭鈮礦物一起富集，影響鉭鈮精礦品位。礦石中黑鎢礦含少量鉭、鈮、錫和鈧，平均含量：WO374.74%，MnO 11.91%，FeO 11.79%，Ta2O50.40%，Nb2O50.77%，SnO20.26%。礦石中的黑鎢礦含量較少，可見黑鎢礦與鉭鈮鐵礦、錫石共生，偶見黑鎢礦呈微細粒包含于石英中（圖5a）。

圖5 松樹崗礦床黑鎢礦背散射圖

4.5 銀礦物

原礦中銀的含量為6.04 g/t，經MLA查定，銀礦物種類較多，包括螺狀硫銀礦、碲銀礦、硫銀鉍礦、硫碲銀礦和銀黝銅礦。礦石中多見螺狀硫銀礦、碲銀礦、硫銀鉍礦、硫碲銀礦與方鉛礦、鉍礦物連生（圖5b，圖6a），而銀黝銅礦常見包含于黃銅礦中（圖6b）。

圖6 松樹崗礦床銀礦物背散射圖

4.6 白云母和鐵鋰云母

礦石中同時存在鐵鋰云母和白云母，以鐵鋰云母為主，白云母礦物的量約為鐵鋰云母的1/10。鐵鋰云母成分變化較大，鉀能被鈉、鋇、銣、鍶等代替，在八面體位置的鋰、鐵、鋁可被鈦、錳、鎂等代替，F常被OH代替。鐵鋰云母單礦物化學分析結果為Li2O 2.40%，Rb2O 0.94%，Nb2O50.005%，Ta2O50.007%，鉭比鈮高。云母是礦石中鋰、銣的主要載體，且鐵鋰云母中銣的含量比白云母高。

4.7 鈉長石和鉀長石

礦石中的長石主要是鉀長石和鈉長石，兩者礦物量比約為3.3∶1，長石呈灰白色，摩氏硬度6～7，性脆，斷口較粗糙，密度2.55～2.62 g/cm3，在工業上主要用作陶瓷原料，玻璃熔劑、填料等（葉澤富等，2008；王祥坤，2014）。礦石中的鉀長石含銣較高，鈉長石也含少量銣。鈉長石單礦物分析結果為Rb2O 0.23%，Li2O 0.007%，Nb2O50.0008%，Ta2O50.001%。

4.8 黃玉

黃玉的理論化學組成為：Al2O355.4%，SiO232.6%，F 20.7%。礦石中的黃玉，銣平均含量為0.06%。黃玉單礦物分析結果為Rb2O 0.004%，Li2O 0.003%，Nb2O50.002%，Ta2O50.002%。

5 有價元素在礦石中的賦存狀態

5.1 鉭的賦存狀態

如表6所示，鈾細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%，錫石中的鉭占原礦總鉭量的4.66%；黑鎢礦中的鉭占原礦總鉭量的0.08%；云母中的鉭占原礦總鉭量的13.98%；分散于石英、長石、黃玉中的鉭合計占原礦總鉭量的5.62%。

表6 鉭在各礦物中的分配/%

5.2 鈮的賦存狀態

如表7所示，鉭鈮鐵礦中的鈮占原礦總鈮量的82.54%；鈾細晶石中的鈮占總鈮量的3.42%；賦存于黑鎢礦中的鈮占原礦總鈮量的0.14%；分散于石英、長石、黃玉中的鈮合計占原礦總鈮量的4.69%；分散于云母中的鈮占原礦總鈮量的7.71%。

表7 鈮在各礦物中的分配/%

5.3 鋰的賦存狀態

如表8所示，鋰的理論品位Li2O 2.4%，賦存于云母中的鋰占原礦總鋰量的99.46%。

表8 鋰在各主要礦物中的分配/%

5.4 銣的賦存狀態

如表9所示，賦存于云母（包括鐵鋰云母和白云母）中的銣占原礦總銣量的73.89%；賦存于石英中的銣占原礦總銣11.11%；賦存于長石中的銣占原礦總銣14.86%；賦存于黃玉中的銣占原礦總銣0.14%。

表9 銣在各主要礦物中的分配/%

6 結論

（1）松樹崗鉭鈮礦區鉭鈮礦物主要為鉭鈮鐵礦、鈾細晶石，此外黑鎢礦、錫石均含鉭、鈮；金屬硫化礦物品種較多，以閃鋅礦為主，還含有微量螺狀硫銀礦；非金屬礦物主要是鐵鋰云母、石英、鉀長石、鈉長石、黃玉等。

（2）重礦物中除鉭鈮鐵礦和鈾細晶石外，還有硫化礦、黃玉、黑鎢礦、錫石、釷石、菱鐵礦、褐鐵礦等。

（3）松樹崗礦區礦石中鉭鈮鐵礦嵌布粒度明顯比鈉長石化礦石更微細，適合重選的粒度＞0.04 mm的鉭鈮鐵礦僅占54%；鈾細晶石的嵌布粒度基本＜0.04 mm，其中＜0.01 mm的極難選鈾細晶石占21%，且鈾細晶石的密度較小，故該礦中鈾細晶石不適合重選；鐵鋰云母屬于成巖礦物，其嵌布粒度相對較粗，處于適合選礦的粒度范圍。

（4）根據有價元素的平衡分配查定表明，鉭主要賦存于鈾細晶石及鉭鈮鐵礦中，分別占總鉭量的38.02%、37.64%；鈮主要賦存于鉭鈮鐵礦中，占總鈮量的82.54%；鋰、銣主要賦存于云母中，分別占總鋰量99.46%、占總銣量73.89%。

注 釋

①江西有色地質礦產勘查開發院.2018.江西省橫峰縣松樹崗礦區鉭鈮礦勘探報告[R].