云南某钽铌矿中钽、铌的赋存状态研究.pdf

2 0 1 4 年第1 期有色金属 选矿部分 l d o i 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 1 ．0 0 1 云南某钽铌矿中钽、铌的赋存状态研究 熊玉旺 云锡集团有限责任公司研究设计院，云南个旧6 6 1 0 0 0 摘要针对选别工艺中钽、铌金属回收率较低查找原因，通过采用化学分析、物理分析的方法和手段，从矿石矿 物组成、嵌布粒度、共生关系、元素赋存状态、工艺特征等方面，详细论述了该矿石中钽、铌有价元素的赋存状态，为采 用合理的选别工艺提供了科学依据。 关键词矿物组成；粒度特性；共生关系；赋存状态 中图分类号T D 9 1 2 文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 1 - 0 0 0 1 - 0 5 R e s e a r c ho nt h eO c c u r r e n c eS t a t eo fT a n t a l u m ．N i o b i u mi naT a n t a l u m N i o b i u m O №o fY u n n a n X I O N GY u w a n g R e s e a r c ha n dD e s i g nI n s t i t u t eo fY u n n a nP r o v i n c e ，Y u n n a nT i nG r o u pC o ．，L t d ．，G e j i u Y u n n a n6 6 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n gt o t h el o wm e t a lr e c o v e r yo fT aa n dN bd u r i n gt h e s e p a r a t i o np r o c e s s ，b y a d o p t i n gt h ec h e m i s t r ya n dp h y s i c a la n a l y s i sm e t h o d sa n dm e a n s ，t h ev a l u a b l ee l e m e n t so c c u r r e n c es t a t eo f T aa n dN bi nt h eo r ew a sd i s c u s s e di nd e t a i l e df r o mt h ea s p e c t so fm i n e r a lc o m p o s i t i o n ，s i z ed i s t r i b u t i o n ， i n t e r g r o w nr e l a t i o n s h i p ，e l e m e n to c c u r r e n c es t a t ea n dp r o c e s sm i n e r a l o g y ，e t c ．T h e s es t u d i e dc o u l dp r o v i d e r e l i a b l er e f e r e n c ef o rt h ea d o p t i o no far e a s o n a b l es e p a r a t i o np r o c e s s ． K e yw o r d s m i n e r a lc o m p o s i t i o n ；p a r t i c l es i z ec h a r a c t e r i s t i c s ；i n t e r - g r o w nr e l a t i o n s h i p ；O C C L L r r e n c e s t a t e 我国是世界上钽、铌稀有金属矿产资源最丰富 的国家。钽、铌矿的储量在世界上分别居第一和第 二位。其特点为钽、铌矿床规模小，大规模露天开 采的矿山较少，矿石品位低，钽、铌资源中的 T a 2 0 ，、N b 2 0 ，品位几乎没有一个超过0 ．0 2 ％，嵌布 粒度细而分散，多金属伴生，造成难采、难分、难 选，回收率低[ 1 - 5 ] 。 为有效、合理地开发和利用云南某地钽、铌矿 石资源，本文从工艺矿物学角度对该地区矿石中 钽、铌元素的赋存状态，钽、铌矿物的嵌布粒度等 方面进行了分析，在运用传统的光学显微镜进行分 表1 T a b l e1 析研究的基础上还采用x 射线衍射仪、扫描电镜、 x 射线能谱仪等大型先进的仪器对存在于矿石中的 钽、铌矿物进行了成分、含量、嵌布粒度、嵌布特 征等分析，文中所得的研究结果对制定合理的选别 工艺具有重要的指导意义[ 引。 1 矿石的化学成分 矿石的有价元素及主要元素多元素分析结果见 表1 。 从表1 可看出矿石中可供选矿回收的主要组 分是钽、铌，其含量分别为0 ．0 1 2 ％、0 ．0 0 9 ％，含 矿石的多元素分析结果 M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n - o f - m i n eore|％ 元素 T aN bS nSF eb i n M g O C a O S i 0 2A I 0 3W 0 3T i 0 2 含量0 ．0 1 20 ．0 0 90 ．0 1 00 ．6 82 ．7 5O ．1 00 ．3 7 81 ．8 1 6 8 ．5 11 5 ．0 60 ．0 1 4O ．2 6 收稿日期2 0 1 3 - 0 l 1 6修回日期2 0 1 3 一l l 一2 6 作者简介熊玉旺 1 9 6 2 一 ，云南建水人，工程师，主要从事工艺矿物学研究及岩矿鉴定工作。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第1 期 F e2 ．7 5 ％、S0 ．6 8 ％、T i 0 20 ．2 6 ％，S n 、W 0 3 、M n 相对较低，需要选矿排除、降低的组分有S i O 、 A 1 2 0 3 、C a O 、S 。 2 矿石的矿物组成及其相对含量 矿石中的金属矿物含量较低，其累计仅占了矿 物量的5 ．0 4 ％，主要有铌钽铁矿、金红石、钽铁金 红石、铀钽铌矿、赤铁矿、锡石、磁黄铁矿、黄铁 矿、磁赤铁矿、钙钛矿、黄铜矿、泡铋矿、铁闪锌 矿、白钨矿、毒砂、晶质铀矿等，其中主要为赤铁 矿、黄铁矿、钙钛矿以及磁赤铁矿、磁黄铁矿；脉 石矿物主要以石英为主，其占矿物量的6 4 ．5 5 ％， 其次为云母、长石，分别占矿物量的1 7 ．3 9 ％和 9 ．5 6 ％，另有少量石榴石、符山石、磷灰石以及电 气石、锆英石、独居石等矿物。矿石的矿物组成及 其相对含量分析结果见表2 。 3 钽、铌元素的赋存状态 3 ．1 钽、铌矿物的种类及其分布情况 矿石中含钽、铌的矿物有4 种，其为铌钽铁 表2矿石的矿物组成及其相对含量分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l t so fm i n e r a lc o m p o s i t i o na n dr e l a t i v ec o n t e n ti nt h eore／％ 矿物组成铌钽铁矿金红石钽铁金红石铀钽铌矿锡石磁黄铁矿黄铁矿黄铜矿磁赤铁矿晶质铀矿铁闪锌矿泡铋矿磷灰石 相对含量0 ．0 2O ．0 2O ．0 l 微量0 ．0 1 0 ．5 50 ．8 30 ．0 40 ．5 7 偶见0 ．0 3 0 ．0 10 ．4 2 矿物组成钙钛矿石英云母锆英石石榴石独居石白钨矿赤铁矿毒砂电气石符山石长石合计 相对含量0 ．7 06 4 ．5 51 7 ．3 90 ．0 61 ．6 10 ．0 10 ．0 22 ．1 50 ．0 10 ．1 61 ．2 79 ．5 61 0 0 ．0 矿、钽铁金红石、铀钽铌矿以及金红石，呈独立矿 物产出的钽、铌矿物为铌钽铁矿、钽铁金红石、铀 钽铌矿，其中主要是以铌钽铁矿为主，其次为钽铁 金红石，有微量铀钽铌矿。 通过采用x 射线能谱仪对矿石进行成分分析 测定，金红石中均含有不等量的钽、铌，且钽、铌 是呈类质同象形态存在。 为了解钽、铌在矿物中的金属分布情况，从而 为选矿制定选别工艺和试验方案提供矿物学依据， 根据钽、铌矿物相对含量和所分析钽、铌品位对矿 石中钽、铌元素的分布情况进行了平衡计算，结果 见表3 。 表3钽、铌的元素平衡计算结果 T a b l e3C a l c u l a t i o nr e s u l t so fe l e m e n t b a l a n c eo f T aa n dN b ／％ 矿物名称 质量百分数i ％羔 注铌钽铁矿、金红石、钽铁金红石中的钽、铌品位为X 射线 能谱仪分析品位；铀钽铌矿及其它矿物一项中的钽、铌品位为计算 品位。 从表3 可以看出矿石中的钽主要是分布在铌 钽铁矿中，其分布率占了钽金属的6 0 ．2 2 ％；其次 为钽铁金红石，占钽金属的2 6 ．3 5 ％；金红石中分 布的钽金属占1 1 ．1 0 ％。 矿石中的铌也主要是分布在铌钽铁矿内，其分 布率占了铌金属的6 7 ．2 7 ％；其次为金红石，占 铌金属的2 4 ．0 4 ％，钽铁金红石中占铌金属的 5 ．6 0 ％。 由此可见，必须充分富集铌钽铁矿、钽铁金红 石以及金红石，矿石中的钽、铌金属才可得到回收。 3 ．2 主要钽、铌矿物嵌布粒度及其与其它矿物的 嵌布特征 3 ．2 ．1 铌钽铁矿 铌钽铁矿是矿石中主要的含钽、铌矿物，主要 呈半自形晶、它形晶粒状嵌布于金红石、磷灰石、 石榴石内或与石榴石、金红石、钽铁金红石、赤铁 矿、铀钽铌矿嵌布连生 见图1 ～6 ，其与石英、 长石、云母的共生关系不太紧密。铌钽铁矿最大嵌 布粒度为0 ．1 0m m ，粒度普遍在0 ．0 0 2 ～0 ．0 5m m ， 最小粒度为0 ．0 0 1r a m ；矿石中的铌钽铁矿所含成 分、含量较不稳定，均有一定变化，钽含量在 1 3 ．6 2 ％一5 6 ．5 9 ％波动，平均含钽3 6 ．1 3 ％；铌含量在 8 ．7 0 ％～4 4 ．2 5 ％波动，平均含铌3 0 ．2 7 ％；锰在 3 ．4 1 ％～1 1 ．6 8 ％波动，平均含锰6 ．1 6 ％；铁在3 ．0 0 ％ ～1 2 ．0 1 ％波动，平均含铁7 ．4 4 ％；钛在0 ．7 5 ％～ 1 4 ．7 9 ％波动，平均含钛3 ．4 5 ％。另外，有的铌钽铁 矿中还含有一定量的锡，其含锡最高者可达4 ．8 4 ％。 铌钽铁矿x 射线能谱成分分析结果见图7 。 3 ．2 ．2 金红石 矿石中金红石与铌钽铁矿的矿物占有量基本一 样，是主要的含铌、钽矿物，主要呈粒状嵌布于石 榴石、石英中或与铌钽铁矿、钽铁金红石毗连生 见图2 、图5 ，嵌布粒度主要集中在0 ．0 0 8 ～0 ．1 1 万方数据 2 0 1 4 年第1 期熊玉旺云南某钽铌矿中钽、铌的赋存状态研究 3 图1 铌钽铁矿 t a 呈细粒状 0 ．0 2 。0 ．2m m 、微 细粒状 0 ．0 0 2 - - 0 ．0 21 1 1 1 1 1 嵌布于磷灰石 A p 内 F i g ．1 C o l u m b i t e t a n t a l i t e t a d i s s e m i n a t e da sf i n e p a r t i c l e 0 ．0 2 ～0 ．2m m a n du l t r a - f i n ep a r t i c l e 0 ．0 0 2 ～0 ．0 2n m l i na p a t i t e A p 图2 铌钽铁矿【t a 呈微细粒状、极微细粒状 O ．0 0 2 r a m 嵌布于金红石 R t 内 F i g ．2 C o l u m b i t e t a n t a l i t e t a d i s s e m i n a t e da s u l t r a - f i n ep a r t i c l ea n de x t r e m e l yu l t r a - f i n ep a r t i c l e 0 ．0 0 2I I l l “ 1 1 i nr u t i l e R t 图3 铌钽铁矿 t a 与钽铁金红石 t r 、 石榴石 G r t 相互毗连生 F i g ．3C o l u m b i t e t a n t a l i t e t a i n t e r - g r o w nw i t h T a F er u t i l e t r a n dg a r n e t G r t m m ；其钽含量在4 ．6 0 ％～1 0 ．7 6 ％波动，平均含钽 6 ．6 6 ％；铌含量在6 ．1 6 ％～1 2 ．9 1 ％波动，平均含铌 1 0 ．8 2 ％；钛在3 6 ．7 1 ％～5 2 ．5 0 ％波动，平均含钛 图4 铌钽铁矿 t a 与赤铁矿 H e m 、 石榴石 G r t 相互毗连生 F i g ．4C o l u m b i t e t a n t a l i t e t a i n t e r g r o w nw i t h h e m a t i t e H e m a n dg a r n e t G r t 图5 金红石 R t 包裹呈微细粒状、极微细粒状 嵌布的铌钽铁矿 t a 、锡石 C s t F i g ．5 R u t i l e R t i n c l u s i o n so ff i n e g r a i n e da n d u l t r a f i n eg r a i n e dc o l u m b i t e t a n t a l i t e t a a n d c a s s i t e r i t e C s t 图6 钽铁金红石 t r 与铌钽铁矿 t a 、 石榴石 G r t 相互毗连生 F i g ．6 T a F er u f f l e t r i n t e r - g r o w nw i t h c o l u m b i t e - t a n t a l i t e t a a n dg a r n e t G r t 4 2 ．8 5 ％；铁在2 ．3 8 ％～6 ．5 6 ％波动，平均含铁4 ．8 8 ％。 另外，在大部分金红石中均含有一定量的锡，其最 高含锡达3 ．5 8 ％；个别的金红石中还含有氟、钙。 金红石x 射线能谱成分分析结果见图8 二 万方数据 4 有色金属 选矿部分 2 0 1 4 年第1 期 T { 毯 骥 2 ．0 0 4 ．0 0 6 ．0 0 8 ．0 01 0 ．0 01 2 J D 01 4 J D 01 6 ．0 0 1 8 ．0 02 0 ．0 0 结合能／k e Y 图7 铌钽铁矿的X 射线能谱成分分析图谱 F i g ．7X - r a ye n e r g ys p e c t r u mo fc o l u m b i t e - t a n t a l i t e o fc o m p o s i t i o n 1 3 ∞ { 1 0 0 0 魁 骥 7 ∞ 3 0 0 0 ．O 1 0 T a N b 址It 娶 2 ．0 0 4 ．0 0 6 ．0 08 ．0 0 lo ．0 01 2 J D o 1 4 J D o1 6 J D o 1 8 J D 02 0 ．0 0 结合能／k e V 图8 金红石的X 射线能谱成分分析图谱 F i g ．8 X - r a ye n e r g ys p e c t r u mo fr u t i l eo f c o m p o s i t i o n 3 ．2 ．3 钽铁金红石及铀钽铌矿 钽铁金红石是矿石中主要的含钽矿物之一，主 要以它形晶粒状与铌钽铁矿、石榴石毗连生观图3 、 图6 。钽铁金红石嵌布粒度在0 ．0 0 5 ～0 ．0 4 5m i l l 。 矿石中的钽铁金红石钽、铌、钛含量波动不大，相 对较为稳定，钽含量仅在2 8 ．6 2 ％～3 5 ．0 8 ％波动，平 均含钽3 1 ．6 2 ％；铌含量在3 ．2 1 ％一7 ．8 4 ％波动，平 均含铌5 ．0 4 ％；钛在2 7 ．0 3 ％～3 2 ．3 3 ％波动，平均含 钛2 9 ．8 0 ％。 另外，矿石中的钽铁金红石除了含钽、铌、钛 外，均含有一定量的锡、铁，且所含的锡、铁也相 对较为稳定，锡在1 ．4 1 ％一2 ．1 4 ％波动；铁在6 ．1 9 ％- 7 ．3 3 ％波动。钽铁金红石x 射线能谱成分分析结果 见图9 。 铀钽铌矿在矿石中所占矿物量较少，但因其不仅 含有钽、铌，而且含轴相对较高，高者可达1 2 ．9 6 ％， 平均含轴9 ．7 0 ％，因而具有较高的经济价值。铀钽 1 5 0 0 1 2 0 0 ； 9 0 0 越 憩 6 0 0 3 0 0 O ● l 0 如终心．L 2 ．0 0 4 ．0 0 6 ．0 0 8 ．0 01 0 ．0 0 1 2 ．0 0 1 4 ．0 0 1 6 ．0 0 1 8 ．0 02 0 ．0 0 结合能／k e V 图9 钽铁金红石的X 射线能谱成分分析图谱 F i g ．9X - r a ye n e r g ys p e c t r u mo fT a - F er u t i l eo f c o m p o s i t i o n 铌矿嵌布粒度在0 ．0 0 3 ～0 ．0 4m m ，其主要以包裹体 形式嵌布于铌钽铁矿以及钽铁金红石、金红石中， 因而在对铌钽铁矿、钽铁金红石以及金红石进行回 收时，铀钽铌矿也可得到富集。铀钽铌矿X 射线能 谱成分分析结果见图1 0 。 。二 、 赵 鹱 2 ．0 04 ．0 0 6 ．o o 8 ．0 0l O m1 2 J D 0 1 4 J D 01 6 J D 0 1 8 J D 02 0 m 结合能／k e Y 图1 0 铀钽铌矿的X 射线能谱成分分析图谱 F i g ．1 0X - r a ye n e r g ys p e c t r u mo fh a t c h e t t o l i t eo f c o m p o s i t i o n 4 影响和制约选矿指标的矿物学因素 影响和制约钽、铌金属选矿回收率提高的原因 可归纳为以下两个方面 1 金红石中均含有不等量的呈类质同象形式 存在的钽、铌，而金红石则是矿石中除呈独立矿物 产出的铌钽铁矿外最主要的钽、铌元素载体矿物， 其钽金属分布率为1 1 ．1 0 ％，铌金属分布率为 2 4 ．0 4 ％，因而其是影响和制约钽、铌，尤其是铌金 属选矿回收率的主要原因。 2 呈独立矿物产出的钽、铌矿物嵌布粒度较 下转第2 0 页 万方数据 2 0 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第1 期 选锌流程，最终得到铅精矿品位6 1 ．0 2 ％、回收率 8 5 ．6 3 ％，锌精矿品位5 1 ．2 3 ％、回收率8 3 ．2 2 ％的试 验指标，达到了选别的要求，试验效果良好。 参考文献 [ 1 ] 矿产资源综合利用手册编辑委员会．矿产资源综合利 用手册[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 0 ． [ 2 ] 雷力，周兴龙，文书明，等．我国铅锌矿资源特点及开 发利用现状[ J ] ．矿业快报，2 0 0 7 9 l - 4 ． [ 3 ] 胡熙庚．有色金属硫化矿选矿[ M ] ．北京冶金工业出版 社。1 9 8 7 ． [ 4 ] 李先锋，樊丽丽．提高某难选铅锌矿选矿回收率的试验 研究[ J ] ．内蒙古科技与经济，2 0 1 2 1 6 8 - - 6 9 ． [ 5 ] 许时．矿石可选性研究E M ] ．第2 版．北京冶金工业 出版社，1 9 8 1 ． [ 6 ] 阙赘鹏．关于铅锌矿选矿工艺设计的相关探讨[ J ] ．大科 技，2 0 1 2 4 4 7 7 - 4 7 8 ． [ 7 ] 王冬奎．铜铅分离工艺流程的改进和应用[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 1 1 7 1 9 ． [ 8 ] 王金良，杨秀花．某铅锌硫化矿选矿试验研究[ J ] ．有色 金属 选矿部分 ，2 0 1 3 3 1 8 2 2 ． [ 9 ] 曹焱鹏，汶小飞，王福奎，等．某高硫铜锌矿石低碱度浮 选试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 5 6 9 ． o 石＼ ／乱 ，，乱 ／乱 ／乱 ／乱 ／乱 ／乱 ／乱 ／乱 ／乱 ‘、 ／n ／、 ／；、 ／＼ ／、 ／佘 ／、 石、 ／仝 ／佘 ／会 ／舍 ／佘 ／仝 ／孓 ／仝 ／玉 ／佘 ／孓 ／套 ／乱 ／≯ 上接第4 页 为细小，矿石中的钽、铌元素主要载体矿物铌钽铁 矿普遍嵌布粒度在0 ．0 0 2 ～0 ．0 5m m ；钽铁金红石、 铀钽铌矿的嵌布粒度普遍小于0 ．0 4m m ，铌、钽矿 物较细的嵌布粒度也是影响和制约钽、铌金属选矿 回收率的原因之一。 5 结论 1 矿石中的有价元素主要为钽、铌，其含量 分别为0 ．0 1 2 ％和0 ．0 0 9 ％，其次为铁、钛、硫，含 量分别为2 ．7 5 ％、0 ．2 6 ％、0 ．6 8 ％，其它金属元素的 含量都较低。 2 矿石中钽、铌元素的载体矿物共有4 种， 分别为铌钽铁矿、钽铁金红石、铀钽铌矿、金红 石，其中呈独立矿物产出的钽、铌矿物为铌钽铁 矿、钽铁金红石、铀钽铌矿。 3 矿石中的钽主要赋存于铌钽铁矿中，占钽 金属的6 0 ．2 2 ％，其次为钽铁金红石以及金红石， 分别占钽金属的2 6 ．3 5 ％和1 1 ．1 0 ％，另有部分赋存 在铀钽铌矿等矿物内。 4 矿石中的铌主要赋存于铌钽铁矿以及金红 石内，分别占铌金属的6 7 ．2 7 ％和2 4 ．0 4 ％，部分赋 存于钽铁金红石以及铀钽铌矿等矿物中。 5 提高矿石中钽、铌金属的选矿回收率，必 须采用合理的选别工艺，确保既能将嵌布粒度细小 的铌钽铁矿、钽铁金红石、铀钽铌矿进行富集，同 时又能对金红石进行回收。只有这样，才能提高矿 石中有价元素钽、铌金属的选矿回收率。 参考文献 [ 1 ] 王濮，潘兆橹，翁玲宝，等．系统矿物学 上、中、下册 [ M ] ．北京地质出版社，1 9 8 2 ． [ 2 ] 潘兆橹．结晶学及矿物学 上、下册 [ M ] ．第3 版．北 京地质出版社，1 9 9 3 ． [ 3 ] 邱柱国．矿相学 岩矿专业 [ M ] ．北京地质出版社， 1 9 8 2 ． [ 4 ] 陈武，季寿元．矿物学导论[ M ] ．北京地质出版社， 1 9 8 5 ． [ 5 ] 周乐光．工艺矿物学[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 ． [ 6 ] 王文瑛，杨岳清，陈成湖，等．福建南平花岗伟晶岩中的 铌钽矿物学研究[ J ] ．福建地质，1 9 9 9 ，2 0 3 1 1 3 1 1 5 ． [ 7 ] 梁冬云，喻连香，张永进，等．花岗伟晶岩型铌钽矿石的 工艺矿物学研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 4 5 1 3 ． [ 8 ] 王汾连，赵太平，陈伟．铌钽矿研究进展和攀西地区铌 钽矿成因初探[ J ] ．矿床地质，2 0 1 2 ，3 1 2 2 9 3 3 0 8 ． [ 9 ] 曾兴洪，胡玉华，彭大勇．四川省壤塘县斯约武锂、铌钽 矿床地质特征及成因研究[ J ] ．四川有色金属，2 0 1 2 2 1 8 2 1 ． [ 1 0 ] 何国伟，叶志平．低品位钠长石化花岗岩型钽铌矿全 矿石综合利用C J ] ．有色金属，2 0 0 8 ，6 0 3 9 8 1 0 1 ． [ 1 1 ] 刘清高，冯安生，刘长淼，等．某弱钠化花岗岩型钽铌矿 综合利用研究[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 0 9 5 2 3 2 6 ． [ 1 2 ] 徐新光，智洪若，付法凯，等．豫西某锂铌钽矿床成矿地 质特征及找矿标志[ J ] ．西部探矿工程，2 0 1 0 ，2 2 4 1 5 6 - 15 8 ． 万方数据