織金含稀土白云質磷塊巖物質組成及稀土元素特征

王建蕊，張 杰,2

（1.貴州大學，貴州 貴陽 550003；2.貴州省非金屬礦產資源綜合利用重點實驗室，貴州 貴陽 550003）

織金含稀土白云質磷塊巖物質組成及稀土元素特征

王建蕊1，張 杰1,2

（1.貴州大學，貴州 貴陽 550003；2.貴州省非金屬礦產資源綜合利用重點實驗室，貴州 貴陽 550003）

選擇貴州織金新華戈仲伍地區含稀土白云質磷塊巖為研究對象，研究其礦物組成、化學成分、微量元素、稀土元素等特征。礦石主要礦物為白云石、氟磷灰石、石英等。礦石P2O5平均含量20.18%，主要稀土為釔(Y2O3)、鑭(La2O3)、釹(Nd2O3)、鈰(CeO2)，占稀土總量的84.51%～85.50%。礦石中P2O5和稀土元素含量均隨風化程度加深而增加。本研究為該礦的綜合開發利用提供基礎資料。

白云質磷塊巖；物質組成；稀土元素；織金

1 引言

貴州省織金地區具有豐富的磷塊巖資源，礦石質量優良，埋藏淺，開采條件較好，是貴州省的一大資源優勢。織金新華含稀土磷礦床是我國西部地區稀土資源蘊藏量最大的磷礦床，稀土儲量達百萬噸以上。該磷礦是一個超大型磷、稀土綜合礦(P2O5品位平均17%，稀土品位0.05%～0.10%)，已探明磷礦儲量13.24億t，占貴州省磷礦儲量一半，稀土氧化物儲量144.6萬t，其中重稀土釔占31.62%[1]。

新華含稀土磷礦礦層由下而上劃分為條帶狀白云質磷塊巖、層狀硅質磷塊巖、結核狀硅質磷塊巖，其中以條帶狀白云質磷塊巖層占磷礦石總儲量的94.6%，其次是層狀硅質磷塊巖層，占磷礦石總儲量的5.4%[2]。而結核狀硅質磷塊巖，厚度薄，含礦率低，工業價值不高。因此條帶狀白云質磷塊巖在新華磷礦的開發利用方面起著主導作用[3]。含稀土白云質磷塊巖為早寒武紀沉積礦床，產于下寒武系底部的上震旦統矽化白云巖的古喀斯特侵蝕面上，稀土是該礦床的伴生礦產[4]。

本次研究選擇織金新華典型含稀土白云質磷塊巖剖面進行取樣，該剖面從上至下發育黑色頁巖、風化磷塊巖及原生(未風化)磷塊巖。從風化磷塊巖至下部的含磷碳質頁巖取8個礦樣，編號為ZJ-01～ZJ-08，進行巖礦鑒定、化學分析、微量元素分析等測試，研究該礦床磷礦石的物質組成、稀土元素特征，對該礦的綜合開發利用提供基礎資料。

2 礦石結構構造

對采集的8個礦樣，每個礦樣均制作了2個光片和2個薄片，進行顯微鏡下觀察。

2.1 礦石結構

(1) 粒屑結構。

礦石中的膠磷礦主要由細晶的氟磷灰石膠結而成，另外還有少量的氟碳磷灰石等[5]。粒屑主要由白云石、膠磷礦和石英組成，如圖1。膠磷礦主要呈橢球狀、腎狀、鮞狀、不規則狀均勻嵌布于白云石中，粒徑一般0.05～0.30 mm。

(2) 泥晶結構。

由粒徑＜0.05 mm泥晶磷灰石構成，膠結物主要為白云石，其次為方解石及粘土礦物，膠結形式為基底—孔隙式膠結、基底式膠結或孔隙式膠結，如圖2。

2.2 礦石構造

礦石顯微構造主要是條帶狀、條紋狀構造，由灰黑、黑色膠磷礦與淺色白云巖相間組成。顏色較深條帶含磷高，淺色條帶含磷較低，如圖3。

3 礦石礦物組成及特征

通過X-射線衍射分析，礦石中主要礦物組成(%)：白云石49.35，氟磷灰石28.20，石英13.24，方解石4.38，粘土礦物4.84。礦石的X-射線衍射圖譜見圖4。

通過鏡下觀察，礦石中主要礦物特征如下：

氟磷灰石：為深淺不同的褐色、棕黃色、灰黃色、黑棕色、灰棕色等。顏色深淺一般與鐵質、有機質含量有關。多呈集合體形態，球狀、豆狀、棒狀、骨針狀及不規則狀等嵌布于白云石基質中。顯微鏡下為非均質、隱晶質及超顯微狀微晶，均勻嵌布。

白云石：主要為白色、灰色及淺灰色等，但因含雜質等原因，有些微帶黃色、褐色、棕褐色等。形狀有自形、半自形晶形及他形集合體形狀，構成基質。白云石中常見磷質、有機質包體。

石英：主要呈不規則狀，顆粒間隙被粘土礦物充填膠結，粒徑一般0.02～0.40 mm。多為他形、半自形等不規則分布于白云石基質中。其次是以粒狀包體的形式嵌布于膠磷礦中，這部分石英的嵌布粒度較細, 一般為0.002～0.300 mm，與膠磷礦嵌布關系緊密。

粘土礦物：主要呈松散狀嵌布于石英顆粒間隙中，另外有部分粘土礦物呈微細包體的形式嵌布于膠磷礦中，粒徑一般0.002～0.030 mm。以伊利石為主，微量蒙脫石、高嶺石、絹云母等。

4 礦石化學組成

4.1 化學成分分析

8個礦樣化學成分分析結果見表1。從表1可以看出，除ZJ-07、ZJ-08礦樣外，ZJ-01～ZJ-06礦樣的化學成分變化總的趨勢是P2O5含量逐漸降低，MgO、SiO2含量逐漸增加。ZJ-01～ZJ-06平均化學成分(%)為：P2O520.18，CaO 44.16，MgO 6.57，SiO27.23。隨風化程度加深，礦樣中P2O3含量增加。

表1 礦樣化學成分(%)

4.2 微量元素分析

用等離子質譜儀(ICP-MS)對8個礦樣進行微量元素分析，結果見表2。從表2中可看出，礦樣中Pb、Zn、Sr、Ba含量較高，Cu、Co、Ni含量較低，Co/ Ni比值均小于1。

4.3 稀土元素分析

采用電感藕合等離子體質譜儀對8個礦樣進行稀土元素分析，結果見表3。

表2 礦樣微量元素含量(×10-6)

表3 礦樣稀土元素含量(×10-6)

由表3可見，稀土元素含量與磷含量成正相關關系。礦樣中的稀土以釔(Y2O3)、鑭(La2O3)、釹(Nd2O3)、鈰(CeO2)為主，占稀土總量的84.51%～85.50%；輕稀土占稀土總量的56.97%～61.78%，重稀土占稀土總量的38.22%～43.03%。除ZJ-07礦樣中稀土含量最低外，ZJ-01～ZJ-08礦樣中的稀土含量隨風化程度加深呈逐漸增加的趨勢。

5 結論

(1) 織金含稀土白云質磷塊巖礦石主要礦物為白云巖、氟磷灰石、石英、方解石和粘土礦物。礦石以條帶狀、條紋狀構造和粒屑結構、泥晶結構為主。
(2) 化學分析結果表明，除ZJ-07、ZJ-08礦樣為含磷碳質頁巖外，ZJ-01～ZJ-06礦樣平均化學成分(%)：P2O520.18，CaO 44.16，MgO 6.57，SiO27.23。隨風化程度加深，礦樣中P2O5含量增加。(3) 微量元素和稀土元素分析結果表明，礦樣中Pb、Zn、Sr、Ba含量較高，Cu、Co、Ni含量較低，Co/Ni比值均小于1。礦樣中稀土以釔、鑭、釹、鈰為主，占稀土總量的84.51%～85.50%。稀土含量與P2O5含量呈正相關關系，也隨風化程度的加深而增加。

[1]張覃,張杰,陳肖虎,等.貴州織金含稀土磷礦石選別工藝的選擇[J].金屬礦山,2003,(3):23-25.

[2]劉家仁.試談織金磷礦的綜合利用問題[J].貴州地質,1999,16 (3):253-258.

[3]張杰,陳代良.貴州織金新華含稀土磷礦床掃描電鏡研究[J].礦物巖石,2000,20(3):59-64.

[4]張杰,張覃,龔美菱,等.貴州寒武紀早期磷塊巖稀土元素特征[M].冶金工業出版社,2008:5-6.

[5]高慧,楊瑞東.早寒武世早期貴州織金含磷巖系地球化學特征與成磷作用[J].地球與環境,2005,33(1):33-42.

Study on Characteristics of Material Composition and Ore REE of Zhijin Dolomitic Phosphorite

WANG Jian-rui1, ZHANG Jie1,2
(1.Mining College of Guizhou University, Guiyang 550003, China; 2.Guizhou Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Non-metallic Mineral Resources, Guiyang 550003, China)

Zhijin phosphorite deposit is one of important phosphor and REE enrichment zone of Western Guizhou. The mineraLand chemical composition, REE, etc were researched in the paper. The results showed that P2O5average levels of 20.18%, the main minerals were dolomite, fluorapatite and quartz etc. The main REE were yttrium (Y2O3), lanthanum (La2O3), neodymium (Nd2O3), and cerium (CeO2) which accounting for 84.51%~85.50% of total REE. The research provided basic information for comprehensive deveopment of this type of phosphate rock.

dolomitic phosphorite; material composition; rare earth elements; Zhijin

book=25,ebook=1

P619.213;P 618.7

A

1007-9386(2011)01-0025-03

2010-11-04

國家自然科學基金資助項目(50164001);貴陽市科學技術計劃項目研究生創新基金(700838108)。