湖北竹溪巖屋溝-青巖溝鈮礦礦石物質組成及鈮的賦存狀態研究

魏均啟，朱丹，桂博藝，魯力，王芳，潘詩洋

(湖北省地質試驗測試中心，自然資源部稀土稀有稀散礦產重點實驗室，湖北 武漢430034）

湖北竹溪巖屋溝-青巖溝鈮礦為湖北省地質調查院在鄂西北地區新發現的鈮礦床，通過2016年至2018 年的礦產地質調查，目前圈出了兩條礦體，含礦巖石以粗面質熔結凝灰巖和粗面質火山角礫巖為主，少數為含鉀長石斑晶粗面巖和粗面質晶屑凝灰巖[1-3]。礦體品位較穩定，但該礦床礦石礦物物質組成復雜，鈮的賦存狀態不明，為使有價金屬得到有效利用，需要對其礦物組成、礦石的結構構造、礦物之間的共伴生關系和鈮的賦存狀態進行研究[4]。本文對湖北竹溪巖屋溝-青巖溝鈮礦礦石樣品進行分析，基本上查清了礦石化學成分，礦物組成、主要礦物嵌布特征和粒度特征及鈮的賦存狀態等，為選冶工藝流程的試驗設計提供了可靠的科學依據。

1 礦石的物質組成

1.1 礦石的化學組成

礦石原礦樣品化學組成分析采用熒光光譜法和電感耦合等離子體質法，分析結果見表1。從表1 可以看出，原礦含Nb2O5為0.0903%，略高于原生鈮礦的最低工業品位0.08%[5]，此外，礦石中還伴生稀土、硫等有用元素。

表1 原礦化學多項分析結果/%Table 1 Multi-element analysis results of the raw ore

1.2 礦石的礦物組成

經偏光顯微鏡下鑒定結合掃描電鏡和 X 射線能譜分析[6]，基本查明了礦石中礦物的類型和含量（表2），分析發現礦石中主要礦物組成為堿性長石和斜長石，其次為黑云母，主要含鈮礦物為易解石和鈮易解石，礦物含量為0.08%和0.02%，合計為0.1%；其次為含鈮榍石，礦物含量為0.34%。

表2 礦石的礦物組成Table 2 Ore mineral composition

褐簾石 0.67 0.45 14268 23062鋯石 0.07 0.04 1184 1343褐鐵礦 0.03 0.02 84 91鈦鐵礦 0.43 0.25 4357 7377黃鐵礦 0.01 0.01 24 28磁黃鐵礦 0.01 0.01 35 41閃鋅礦 0.01 0.01 92 92方鉛礦 0.00 0.00 17 18鈮易解石 0.02 0.01 106 124易解石 0.08 0.04 1066 1285其他 0.06 0.15 3704 4565合計 100.00 100.00 190293 1160332

2 元素在礦物中的配分

部分關鍵元素分配特征見表3，配分計算數據顯示：Nb 主要賦存于易解石中，配分率占49.40%；其次賦存于含鈮榍石和鈮易解石中，配分率分別為28.44%和22.16%。Ta 主要賦存于易解石中，配分率74.48%，其次賦存于鈮易解石中，配分率25.52%。

表3 元素分配特征/%Table 3 Element allocation feature

3 礦石礦物特征

3.1 鈮易解石

鈮易解石化學成分能譜分析（表4）顯示Nb含量在21.05% ～ 23.45 %之間，平均含量為22.53 %，Ta 含量在0.40% ～ 0.70 %之間，平均含量為0.55 %，結合能譜譜圖（圖1）還可看出鈮易解石中除Nb、Ta 外，還含有稀土元素及少量的Y、Th、U。

圖1 鈮易解石X 射線能譜成分分析Fig. 1 X-ray energy spectrum analysis of niobium aeschynite

表4 鈮易解石化學成分能譜分析/%Table 4 Chemical energy spectrum analysis of niobium aeschynite

3.2 易解石

易解石化學成分能譜分析（表5）顯示Nb 含量在12.27% ～ 19.09 %之間，平均含量為15.60 %，Ta 含量在0.32% ～ 1.47 %之間，平均為0.64 %，對比鈮易解石可以看出，鈮易解石中Nb 的含量比易解石高，而Ta 的含量相關不大，結合圖2 可以看出，易解石中還含有稀土元素。

圖2 易解石X 射線能譜成分分析Fig .2 X-ray energy spectrum of aeschynite of composition

表5 易解石化學成分能譜分析/%Table 5 Chemical energy spectrum analysis of eschynite

3.3 含鈮榍石

含鈮榍石化學成分能譜分析見表6 和圖3，含鈮榍石中Nb 含量較低，在0.79% ～ 2.12 %之間，平均含量為1.38 %，推測榍石中的Nb 主要是以類質同像的方式替代Ti 而存在于礦物之中。

圖3 含鈮榍石X 射線能譜成分分析Fig .3 X-ray energy spectrum analysis of niobium-containing sphene

表6 含鈮榍石化學成分能譜分析/%Table 6 Chemical energy spectrum analysis of niobiumcontaining sphene

4 礦石礦物的粒度分布及連生關系

4.1 礦物粒度分布

有用礦物的粒度分布范圍是影響選礦磨礦細度的重要指標[7]，為了弄清鈮礦物的粒度分布特征，分別對鈮易解石、易解石和含鈮榍石的粒度分布進行了統計，結果見表7。由表7 可知，鈮礦物粒度均以細粒為主，其粒度均小于75 μm，其中鈮易解石-19 μm 84.49%，易解石-19 μm 99.52%，含鈮榍石-19 μm 93.55%。

表7 鈮礦物粒度分布Table 7 Particle size distribution of niobium minerals

4.2 礦物連生關系

利用顯微鏡觀察和掃描電鏡能譜分析對鈮礦物的連生情況進行了研究，鈮礦物的連生關系如下：鈮易解石主要與堿性長石連生，其次與斜長石、黑云母及易解石連生；易解石主要與堿性長石連生，其次與斜長石、黑云母及白云母連生；含鈮榍石主要與堿性長石連生，其次與斜長石、黑云母及榍石連生。

分析發現，鈮礦物主要與堿性長石連生，其次與斜長石、黑云母等脈石礦物連生，多呈板狀、柱狀或不規則粒狀，但其粒度細微，對選礦工藝設計影響較大。

5 結 論

（1）礦石樣品中Nb2O5為0.0903%，接近原生鈮礦的最低工業品位；礦石中主要脈石礦物組成為堿性長石和斜長石，主要含鈮礦物為易解石和鈮易解石，礦物含量為0.08%和0.02%；其次為含鈮榍石，礦物含量為0.34%。

（2）Nb 主要賦存于易解石中，配分率占比高達49.40%，其次賦存于含鈮榍石和鈮易解石中，配分率分別占28.44%和22.16%；Ta 主要賦存于易解石中，配分率占74.48%，其次賦存于鈮易解石中，配分率占25.52%。鈮易解石中Nb 平均含量為22.53%，Ta 平均含量為0.55%，易解石中Nb 平均含量為15.60%，Ta 平均含量為0.64%，含鈮榍石中Nb 平均含量為1.38%。

（3）鈮礦物的主要連生礦物均為堿性長石，連生關系簡單，而鈮礦物粒度均很細小，全部小于75 μm，其中鈮易解石-19 μm 84.49%，易解石-19 μm 99.52%，含鈮榍石-19 μm 93.55%，從粒度分布上看，屬于較難選的礦物。