稀土元素.doc

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21Sc、39Y、57La到71Lu。 稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土；把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外有的将钪划归稀散元素，划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。 这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林J.Gadolin分离出钇到1947年美国人马林斯基J.A.Marinsky等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁L.E.Glendenin和科列尔C.D.Coryell用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。 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。 稀土金属已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。 我国拥有丰富的稀土矿产资源，成矿条件优越，堪称得天独厚，探明的储量居世界之首，为发展我国稀土工业提供了坚实的基础。 稀散金属通常是指由镓Ga、铟In、铊Tl、锗Ge、硒Se、碲Te和铼Re7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。 稀散金属具有极为重要的用途，是当代高科技新材料的重要组成部分。由稀散金属与有色金属组成的一系列化合物半导体、电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等，均需使用独特性能的稀散金属。用量虽说不大，但至关重要，缺它不可。因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航开发、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂材料等。我国稀散金属矿产丰富，为发展稀散金属工业提供了较好的资源条件。 一、矿石矿物原料特点 稀土元素在地壳中平均含量为165.3510-6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。 在目前已发现的250多种稀土矿物和含稀土元素的矿物，适合现今选冶条件的工业矿物仅有10余种 1含铈族稀土镧、铈、钕的矿物氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、氟碳铈钙矿、氟碳钡铈矿和独居石。 2富钐及钆的矿物硅铍钇矿、铌钇矿、黑稀金矿。 3含钇族稀土钇、镝、铒、铥等的矿物磷钇矿、氟碳钙钇矿、钇易解石、褐钇铌矿、黑稀金矿。 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。 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。 二、用途与技术经济指标 稀土金属的用途广泛，已由上述。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 稀土元素由于常共生在一起，分离困难，因而在地质勘探时，可按稀土元素总量计算储量。 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。 三、矿业简史 世界上的稀土金属矿业开发是随稀土工业兴起而发展的。稀土工业始于19世纪80年代，当时需要从独居石中提取制汽灯纱罩用的钍独居石含钍，而独居石中的稀土是当时无用的副产品。到20世纪中叶，稀土在打火石、碳弧棒、玻璃着色和抛光粉等方面陆续得到应用。第二次世界大战期间，钍因为核技术的需要而大量生产，稀土是当时处理独居石过程中的副产品，因纯度不高，分离和提取稀土元素困难而未能得以广泛应用。直到50年代，由于离子交换和溶剂萃取新技术成功地应用于稀土的分离和提纯，稀土产品纯度提高，价格下降，使稀土金属开始得以广泛应用。60年代，稀土用作石油裂化催化剂和制取荧光粉；70年代出现稀土钴永磁体，并在钢中添加稀土，这些都促进了稀土工业的迅速发展，从而带动了稀土矿业开发。一些工业发达的国家自50年代以来进行稀土矿产资源的大规模的勘查与开发。世界稀土生产国主要有美国、中国、澳大利亚和印度。目前，世界稀土产品的生产能力估计每年70000t稀土氧化物。美国的钼公司Molycorp Inc、法国的罗纳普朗克公司Rhone Poulenc和中国的国营企业控制了世界产量的60以上。 中国稀土工业主要是在新中国成立之后建立和发展起来的。50年代末已制得除钷以外的全部稀土金属，60年代初开始工业生产。1972年制得钷。依靠国内有丰富的稀土矿产资源，已形成较完整的稀土工业体系，拥有一批矿山、选厂和10多个冶炼厂，生产几百个品种和上千个规格的稀土产品。稀土矿产储量和氟碳铈矿产量均居世界首位。 一、资源状况 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ABC级为2976.96万t。按我国稀土储量ABC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。 二、地理分布 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。表3.22.1示出了我国主要稀土矿床及其开发利用情况。 表3.22.1中国稀土矿主要产地一览表 t3-22-1.jpg t3-22-1-A.jpg t3-22-1-B.jpg 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。 三、资源特点 我国稀土金属资源从开发利用来看，有以下特点 1储量分布高度集中主要是轻稀土。我国稀土矿产虽然在华北、东北、华东、中南、西南、西北等六大区均有分布，但主要集中在华北区的内蒙古白云鄂博铁-铌、稀土矿区，其稀土储量占全国稀土总储量的95，是我国轻稀土主要生产基地。 2）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。 3）共伴生稀土矿床多，综合利用价值大。在已发现的数百处矿产地中，2/3以上为共伴生矿产，颇有综合利用价值。但多数矿床物质成分复杂，矿石嵌布粒度细，多为难选矿石，如白云鄂博矿床中有70余种元素，170多种矿物，其中稀土、铌钽储量巨大，为世界罕见的大型稀土、稀有金属矿床。在铁矿石中共生的独居石、氟碳铈矿、氟碳钡铈矿、黄河矿等稀土矿物，虽然矿石结构构造复杂，嵌布粒度细微。但经过不断选冶试验研究，精矿品位和冶炼提取及回收率已有很大提高，成为我国轻稀土主要原料基地。 4）我国稀土矿产资源储量多、品种全，为发展稀土金属工业提供了优越的资源条件。现已探明的稀土储量达1亿ｔ以上，而且还有较大的资源潜力。品种全，17种稀土元素除钷尚未发现天然矿物，其余16种稀土元素均已发现矿物、矿石。在所勘查和开发的矿床中，通过选冶工艺从矿石矿物中提取出16种稀土金属，现已生产出几百个品种和上千个规格的稀土产品，不仅满足了国内需求，而且已大量出口，成为我国出口创汇的主要矿产品及加工产品之一。 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。 一、矿床时空分布及成矿规律 我国稀土矿床大多数与稀有元素共生在一起的，矿床形成于从元古宙至中生代的漫长地质历史时期中，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。稀土矿床时空分布基本概况是 前寒武纪是稀土矿床的一个重要成矿期。如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。据袁忠信等近年来对白云鄂博矿床成矿时代的研究表明，稀土的成矿主要发生在中元古代，约在1400～1600Ma之间矿床地质，1991.№.1，矿石是通过沉积方式形成的。在加里东期，伴随着碱性碳酸岩岩浆，以及可能某些碱性辉长岩岩浆的侵入，导致稀土第二次成矿。在海西期，伴随着矿区南部花岗岩岩浆的侵入，使原沉积的矿石再次受到改造，有新的晚期阶段的稀土矿物形成。 加里东期形成的稀有、稀土矿床，主要是分布在北方几条北西西向的岩带，如秦岭区、昆仑-祁连山区。矿床类型以伟晶岩型为主，成矿规模较小。 此外，在南方桂粤的寒武系奥陶系中普遍含有磷和稀土元素，在混合岩化过程中，使稀土元素富集而形成混合岩型稀土矿床。 海西期，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有海西期岩带存在，形成许多规模不等的稀有、稀土矿床。 印支期，目前仅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。 燕山期是我国稀有、稀土矿床的主要成矿期，特别是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。 不同成因类型的稀土矿床的铈族稀土和钇族稀土矿物组合的变化具有一定的规律性。与碱性-超基性岩浆有关的岩浆矿床中，主要形成铈族稀土矿物组合；与酸性岩浆有关的矿床中，主要形成钇族稀土矿物组合。伟晶岩矿床中，碱性伟晶岩矿床主要形成铈族稀土矿物组合；花岗伟晶岩则主要形成钇族稀土矿物组合。热液矿床中主要形成铈族稀土氟碳酸盐矿物组合。 二、矿床类型 我国稀土矿床类型的划分，因稀土元素常与稀有元素共生在一起，故矿床分类都以稀有、稀土矿床表示。如中国矿床中册推出的稀有、稀土矿床分类方案。现将以稀土为主并具有工业意义的矿床类型，简介如下 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。 三、典型矿区 一内蒙古白云鄂博铁、铌、稀土矿 白云鄂博矿区位于内蒙古包头市白云鄂博区内，南距固阳县城90km，矿区范围东西长16km，南北宽3km，面积约为48km2，由主矿、东矿、西矿、东介勒格勒和都拉哈拉等5个矿段组成。探明的储量规模稀土、铌为世界罕见的超大型、铁矿也达到大型以上规模，并伴生多种有益组分，综合利用价值巨大。 白云鄂博矿床从发现到勘查、开发已有70余年历史。铁矿由丁道衡先生1927年7月首次发现，稀土矿由何作霖先生在丁道衡采回来的标本中，于1935年首次发现两种稀土矿物，命名为白云矿氟碳铈矿和鄂博矿独居石。但这样重要的发现，在当时没有重视。直到新中国成立后才对白云鄂博矿区进行了空前大规模的地质勘查、矿业开发和科研工作。 40余年来许多部门和单位先后在这里做过地质勘查工作。截至1992年底，累计探明铁矿石储量14.59亿t，探明的稀土储量RE2O3占全国总储量的90以上，铌储量Nb2O5占全国总储量的70按1996年底保有储量统计，并分别计算了钍、钛、钾、萤石、石英砂等矿产储量，规模也很可观。 白云鄂博矿区地处内蒙古地轴北缘向内蒙古古生代地槽的过渡地带。矿床位于宽沟大断裂与乌兰宝力格深大断裂交汇处的白云鄂博区。矿区主要分布有中元古代的下白云鄂博群地层，主要为浅色石英岩、板岩、灰岩和白云岩组成的一套准复理石沉积建造图3.22.1。矿区由近东西走向的宽沟背斜和白云鄂博向斜组成。矿区的侵入岩以海西期花岗岩类为主，分布于矿床南北，其次是辉长岩类、闪长岩类等。白云岩是矿区主要含矿层，对稀土和铌而言白云岩即是矿体。主矿段、东矿段和西矿段，不仅是铁矿体，而且均伴生有工业价值的稀土和铌等稀有金属矿产；东介勒格勒和都拉哈拉主要是铌-稀土矿段。各矿段的主要矿体规模 1主矿段 位于白云鄂博向斜的北翼。矿体赋存于白云岩H8与板岩H9之间。矿体产状与围岩一致。矿体上盘围岩为黑色板岩蚀变而成为黑云母岩，下盘为萤石化、钠闪石化白云岩。铁矿体长1250m，最宽415m，控制斜深970m。稀土储量占全矿区总量的32.1，铌储量占全矿区总量的21。 2东矿段 位于主矿段之东，二者相近。矿体产状与围岩一致。矿体上盘围岩为白云岩和板岩，下盘为白云岩。铁矿体长1200m，最宽350m，呈帚状，西窄东宽，最大延深800m。稀土储量占全矿区总量的21.5，铌储量占全矿区总量的10.8。 主、东矿段平均品位主矿段，TFe 35.97、RE2O3 6.19、Nb2O5 0.141；东矿段 TFe 33.85、RE2O3 5.71、Nb2O5 0.126。在上盘蚀变板岩、白云岩和下盘蚀变白云岩中还有铌、稀土矿体产出，含Nb2O5 0.051～0.153。RE2O3 0.8～8.18。 主、东矿段的主要稀土、稀有元素工业矿物为独居石、氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、黄河矿、铌铁矿、易解石、烧绿石等。此外，在主、东矿段境界外的底盘稀土品位RE2O3 3.55，其储量占全矿区总量的16。 3西矿段 位于主矿以西，由16个大小不等的铁矿体组成，分布在白云鄂博向斜的两翼，向斜核部为H9板岩，两翼为H8白云岩，有的铁矿体本身呈向斜构造。铁矿体长100～1900m，宽10～170m。矿段中见有黑云母化、金云母化、钠闪石化、铁白云石化。稀土、铌矿化与其伴生，矿化比主、东矿段弱。矿段平均品位TFe 33.57、RE2O3 0.948～1.072、Nb2O5 0.064～0.08。稀土储量占全矿区总量的8.5，铌储量占全矿区总量的43.7。 4东介勒格勒矿段 位于东矿段之南1km处，属白云鄂博向斜南翼，由8个小铁矿体和13个铌矿体组成。铌、稀土多分布在白云岩中，RE2O3含量为1～3.89，Nb2O5含量为0.2左右。 5都拉哈拉铌-稀土矿段 位于东矿段以东，与东矿段矿体下盘的白云岩相连，东西长5700m，南北宽1060m，面积6km2。本矿段铁矿化不发育，未形成铁矿体。铌、稀土矿化集中于各种蚀变白云岩和金云母透辉石夕卡岩中，形成独立矿体。共有4个矿体，主矿体长3200m，宽平均230m，呈层状产于磁铁矿化白云岩、萤石磁铁矿化白云岩中，稀土平均品位RE2O3为3，铌平均品位Nb2O5为0.097。其他3个矿体产于东部接触带，矿体长320～500m，宽65～100m，主要矿石类型为金云母透辉岩型，平均品位稀土RE2O3为0.3～0.99、铌Nb2O5为0.146～0.202。主要矿石矿物为独居石、铌铁矿、烧绿石等。 白云鄂博矿床物质成分极为复杂，已查明有73种元素，170多种矿物。其中，铌、稀土、钛、锆、钍及铁的矿物共近60种，约占总数的35。主要矿石类型有块状铌稀土铁矿石、条带状铌稀土铁矿石、霓石型铌稀土铁矿石、钠闪石型铌稀土铁矿石、白云石型铌稀土铁矿石、黑云母型铌稀土铁矿石、霓石型铌稀土矿石、白云石型铌稀土矿石和透辉石型铌矿石。 白云鄂博矿床的成因类型，目前颇有争议，有多种之说，在本节“矿床类型”已有叙述。鉴于该矿床成因复杂，规模巨大，共伴生组分甚多，经济价值大，从工业类型来看也是独特的、唯有的一种类型，通常称之“白云鄂博式”铁-铌、稀土矿床。 图3.22.1白云鄂博矿区地质图① 1.第四系冲积层；2.安山岩、凝灰岩；3.板岩夹石英岩；4.白云岩、石灰岩；5.硅质灰岩夹石英砂岩；6.浅色石英岩夹泥灰岩；7.暗色板岩夹石英砂岩；8.暗色石英岩夹板岩；9.碳质板岩；10.浅色石英岩夹板岩；11.砾岩、石英砂岩；12.片岩、片麻岩；13.混合岩；14.矿体；15.辉长岩和辉长闪长岩；16.海西期花岗岩；①引自矿山地质手册下，1996 m3-22-1.jpg 二内蒙古扎鲁特旗“八○一”稀有稀土矿 扎鲁特旗“八○一”又名巴尔哲稀有、稀土矿区，位于内蒙古哲里木盟扎鲁特旗乌兰哈达苏木境内，为大型碱性花岗岩稀有、稀土矿床，探获的储量稀土、钽、铌、铍均为大型规模。 该矿床是1975年吉林省地质局区测二分队在进行1∶20万区测时通过放射性检查发现的。1976年省局第八地质队四分队通过矿点检查，肯定了该矿点是个较大规模的稀有稀土矿床。1977～1978年由省局化探大队原第八地质队三分队进行普查和详查，1981年提交了内蒙古扎鲁特旗八○一稀有、稀土矿床详查报告。 矿区位于大兴安岭隆起的南段，东西向和北东向构造体系相交部位。矿床产于区内钠闪石花岗岩体顶部的内接触带中。含矿岩体侵入在上侏罗统满克头鄂博组构成的北北东向背斜构造的核部。岩体总面积为0.35km2，分东西两个岩体图3.22.2，东岩体呈亚铃形，面积0.24km2，西岩体近圆形，面积0.11km2。该岩体为硅酸过饱和强碱性岩石。其围岩蚀变主要为硅化、角岩化、钠闪石化，并有少量萤石化和碳酸盐化。岩体在垂直和水平方向均有明显的分带。矿化富集在岩体顶部呈面型强蚀变的部位，已查明东岩体顶部富含稀土、铌钽、铍，为一厚大板状矿体。按元素组合又分为上部矿体和下部矿体。上部矿体主要含稀土、铌、钽、铍等，产于东岩体的上部，与强蚀变钠闪石花岗岩带相吻合，自地表向深部达110～150m。地表出露长1090m，宽90～347m。矿石中主要矿物为羟硅铍钇铈矿、铌铁矿、锌日光榴石、烧绿石、独居石、锆石。矿体平均品位，Y2O3为0.295，Ce2O3为0.3，Nb2O5为0.258，Ta2O5为0.16，BeO为0.051，ZrO2为3.11。下部矿体主要含钇、铌，矿体与中等蚀变钠闪花岗岩带和弱蚀变钠闪石花岗岩带基本一致。矿体长1090m，宽300～470m，自上部矿体以下到深206～245m。矿石中主要矿物为羟硅铍钇铈矿、铌铁矿、烧绿石、独居石、锆石等。矿体平均品位Y2O3为0.076，Nb2O5为0.048。 西岩体也是钠闪石花岗岩，位于矿区西部，岩性单一，相带不明显，交代作用比东岩体弱。两岩体经工作证实在深部连为一体，向深部膨大，但稀土分布有所不同。东部岩体富含钇族稀土，而西部岩体则富含铈族稀土。矿床类型属碱性花岗岩型的岩浆晚期分异交代稀有、稀土矿床。 图3.22.2内蒙古巴尔哲钠闪石花岗岩地质简图 1.第四系；2.灰黑色晶屑凝灰岩夹流纹岩；3.晶洞状碱性花岗岩矿体r２（２－１）５；4.硅化、钠长石化碱性花岗岩矿体r5２（２－１）；5.伟晶状花岗岩；6.花岗细晶岩；7.长石斑岩；8.闪长玢岩；9.安山玢岩；10.断层；11.片理化带；12.侵入接触界线；13.钠长石化；14.硅化、角岩化；15.混杂带；16.相交界线 m3-22-2.jpg 三四川牦牛坪稀土矿床 牦牛坪稀土矿床位于四川冕宁县城直距20km处。矿区南北长约3.5km，东西宽1.5km，面积约