湖北竹溪岩屋沟-青岩沟铌矿矿石物质组成及铌的赋存状态研究

魏均启，朱丹，桂博艺，鲁力，王芳，潘诗洋

(湖北省地质试验测试中心，自然资源部稀土稀有稀散矿产重点实验室，湖北 武汉430034）

湖北竹溪岩屋沟-青岩沟铌矿为湖北省地质调查院在鄂西北地区新发现的铌矿床，通过2016年至2018 年的矿产地质调查，目前圈出了两条矿体，含矿岩石以粗面质熔结凝灰岩和粗面质火山角砾岩为主，少数为含钾长石斑晶粗面岩和粗面质晶屑凝灰岩[1-3]。矿体品位较稳定，但该矿床矿石矿物物质组成复杂，铌的赋存状态不明，为使有价金属得到有效利用，需要对其矿物组成、矿石的结构构造、矿物之间的共伴生关系和铌的赋存状态进行研究[4]。本文对湖北竹溪岩屋沟-青岩沟铌矿矿石样品进行分析，基本上查清了矿石化学成分，矿物组成、主要矿物嵌布特征和粒度特征及铌的赋存状态等，为选冶工艺流程的试验设计提供了可靠的科学依据。

1 矿石的物质组成

1.1 矿石的化学组成

矿石原矿样品化学组成分析采用荧光光谱法和电感耦合等离子体质法，分析结果见表1。从表1 可以看出，原矿含Nb2O5为0.0903%，略高于原生铌矿的最低工业品位0.08%[5]，此外，矿石中还伴生稀土、硫等有用元素。

表1 原矿化学多项分析结果/%Table 1 Multi-element analysis results of the raw ore

1.2 矿石的矿物组成

经偏光显微镜下鉴定结合扫描电镜和 X 射线能谱分析[6]，基本查明了矿石中矿物的类型和含量（表2），分析发现矿石中主要矿物组成为碱性长石和斜长石，其次为黑云母，主要含铌矿物为易解石和铌易解石，矿物含量为0.08%和0.02%，合计为0.1%；其次为含铌榍石，矿物含量为0.34%。

表2 矿石的矿物组成Table 2 Ore mineral composition

褐帘石 0.67 0.45 14268 23062锆石 0.07 0.04 1184 1343褐铁矿 0.03 0.02 84 91钛铁矿 0.43 0.25 4357 7377黄铁矿 0.01 0.01 24 28磁黄铁矿 0.01 0.01 35 41闪锌矿 0.01 0.01 92 92方铅矿 0.00 0.00 17 18铌易解石 0.02 0.01 106 124易解石 0.08 0.04 1066 1285其他 0.06 0.15 3704 4565合计 100.00 100.00 190293 1160332

2 元素在矿物中的配分

部分关键元素分配特征见表3，配分计算数据显示：Nb 主要赋存于易解石中，配分率占49.40%；其次赋存于含铌榍石和铌易解石中，配分率分别为28.44%和22.16%。Ta 主要赋存于易解石中，配分率74.48%，其次赋存于铌易解石中，配分率25.52%。

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

3 矿石矿物特征

3.1 铌易解石

铌易解石化学成分能谱分析（表4）显示Nb含量在21.05% ～ 23.45 %之间，平均含量为22.53 %，Ta 含量在0.40% ～ 0.70 %之间，平均含量为0.55 %，结合能谱谱图（图1）还可看出铌易解石中除Nb、Ta 外，还含有稀土元素及少量的Y、Th、U。

图1 铌易解石X 射线能谱成分分析Fig. 1 X-ray energy spectrum analysis of niobium aeschynite

表4 铌易解石化学成分能谱分析/%Table 4 Chemical energy spectrum analysis of niobium aeschynite

3.2 易解石

易解石化学成分能谱分析（表5）显示Nb 含量在12.27% ～ 19.09 %之间，平均含量为15.60 %，Ta 含量在0.32% ～ 1.47 %之间，平均为0.64 %，对比铌易解石可以看出，铌易解石中Nb 的含量比易解石高，而Ta 的含量相关不大，结合图2 可以看出，易解石中还含有稀土元素。

图2 易解石X 射线能谱成分分析Fig .2 X-ray energy spectrum of aeschynite of composition

表5 易解石化学成分能谱分析/%Table 5 Chemical energy spectrum analysis of eschynite

3.3 含铌榍石

含铌榍石化学成分能谱分析见表6 和图3，含铌榍石中Nb 含量较低，在0.79% ～ 2.12 %之间，平均含量为1.38 %，推测榍石中的Nb 主要是以类质同像的方式替代Ti 而存在于矿物之中。

图3 含铌榍石X 射线能谱成分分析Fig .3 X-ray energy spectrum analysis of niobium-containing sphene

表6 含铌榍石化学成分能谱分析/%Table 6 Chemical energy spectrum analysis of niobiumcontaining sphene

4 矿石矿物的粒度分布及连生关系

4.1 矿物粒度分布

有用矿物的粒度分布范围是影响选矿磨矿细度的重要指标[7]，为了弄清铌矿物的粒度分布特征，分别对铌易解石、易解石和含铌榍石的粒度分布进行了统计，结果见表7。由表7 可知，铌矿物粒度均以细粒为主，其粒度均小于75 μm，其中铌易解石-19 μm 84.49%，易解石-19 μm 99.52%，含铌榍石-19 μm 93.55%。

表7 铌矿物粒度分布Table 7 Particle size distribution of niobium minerals

4.2 矿物连生关系

利用显微镜观察和扫描电镜能谱分析对铌矿物的连生情况进行了研究，铌矿物的连生关系如下：铌易解石主要与碱性长石连生，其次与斜长石、黑云母及易解石连生；易解石主要与碱性长石连生，其次与斜长石、黑云母及白云母连生；含铌榍石主要与碱性长石连生，其次与斜长石、黑云母及榍石连生。

分析发现，铌矿物主要与碱性长石连生，其次与斜长石、黑云母等脉石矿物连生，多呈板状、柱状或不规则粒状，但其粒度细微，对选矿工艺设计影响较大。

5 结 论

（1）矿石样品中Nb2O5为0.0903%，接近原生铌矿的最低工业品位；矿石中主要脉石矿物组成为碱性长石和斜长石，主要含铌矿物为易解石和铌易解石，矿物含量为0.08%和0.02%；其次为含铌榍石，矿物含量为0.34%。

（2）Nb 主要赋存于易解石中，配分率占比高达49.40%，其次赋存于含铌榍石和铌易解石中，配分率分别占28.44%和22.16%；Ta 主要赋存于易解石中，配分率占74.48%，其次赋存于铌易解石中，配分率占25.52%。铌易解石中Nb 平均含量为22.53%，Ta 平均含量为0.55%，易解石中Nb 平均含量为15.60%，Ta 平均含量为0.64%，含铌榍石中Nb 平均含量为1.38%。

（3）铌矿物的主要连生矿物均为碱性长石，连生关系简单，而铌矿物粒度均很细小，全部小于75 μm，其中铌易解石-19 μm 84.49%，易解石-19 μm 99.52%，含铌榍石-19 μm 93.55%，从粒度分布上看，属于较难选的矿物。