石灰窑矿床对我国铌钽铷资源开发研究的意义*

时　皓，段先哲，韩世礼，李　南，谭凯旋，谢焱石，陈　亮，冯志刚，胡　杨

(1 南华大学核资源与工程学院，湖南　衡阳　421001; 2 内蒙古自治区矿产实验研究所,内蒙古　呼和浩特　010031; 3 湖南省核燃料循环技术与装备协同创新中心，湖南　衡阳　421001;4 国有资产管理处，南华大学，湖南　衡阳　421001)



专论与综述

石灰窑矿床对我国铌钽铷资源开发研究的意义*

时皓1,2，段先哲1,3，韩世礼1，李南4，谭凯旋1，谢焱石1，陈亮1，冯志刚1，胡杨1

(1 南华大学核资源与工程学院，湖南衡阳421001; 2 内蒙古自治区矿产实验研究所,内蒙古呼和浩特010031; 3 湖南省核燃料循环技术与装备协同创新中心，湖南衡阳421001;4 国有资产管理处，南华大学，湖南衡阳421001)

铌钽铷是非常重要的稀有金属，不仅在军事工业和科学技术领域，而且在民用领域有着广泛的用途。我国最近在内蒙锡林浩特石灰窑发现了大型的花岗岩型铌钽铷多金属矿床，其中Ta2O5和(Ta,Nb)2O5平均品位分别为0.0148%和0.0262%，Rb2O平均品位0.163%，初步探明总金属量超过87万吨，潜在经济价值巨大，且外部开发建设条件和开采技术条件有利，进一步勘查和开发潜力较好。该矿床的发现不仅能将推动该区的经济发展，而且对我国稀有金属资源勘查与开发具有重要的指导意义。

铌钽铷；锡林浩特石灰窑；矿产勘查与开发；经济发展

1　资源形势分析

1.1铌钽市场供需情况

铌和钽是我国目前主要的鼓励勘查评价矿种，在地壳中的平均含量分别为20×10-6和2.4×10-6，具有熔点高、耐高温、蒸汽压低、抗腐蚀、导热性好、导电性强、可塑性高和化学稳定性好等优良特性，使之在电子工业、钢铁工业、化学工业以及原子能、超导技术、宇航等诸多领域中得到越来越广泛的应用[1-4]。随着计算机、数码相机、手机、车载电子系统的需求日益转旺，近年来世界对钽的总需求在2000吨左右，铌的需求则超过了2万吨，我国宁夏东方有色金属集团生产的钽丝、铌丝分别占世界20%和45%的市场份额，电容器用钽粉、钽丝的用量占钽总消费量的一般以上，由于近几年来钽资源紧缺，人们也在开发铌电容器；钢铁添加剂用铌量占铌总消费量的90%。

最新统计数据显示，全球已探明的铌和钽储量分别为440万吨和4.3万吨，年产量分别为3.4万吨和1500吨[3]。世界上铌钽产量主要分布在巴西、加拿大、澳大利亚、刚果、莫桑比克、尼日利尔[5]。尽管我国铌钽矿床(点)星罗棋布，但是大型的、单一的和高品位的矿床比较少，年产量也相对较低，且钽铌矿资源品位低，嵌布粒度细而分散，矿石性质复杂，造成难采、难分、难选，回收率低；赋存状态差，大规模露采的矿山较少[6]。我国没有独立的铌矿山，铌往往与稀土、钽伴生。目前我国能够上规模的铌钽矿已经不多，多数生产基地出现资源危机，总体形势呈现矿山关闭速度加快、产能持续下降的势头。

尽管我国Ta2O5储量和基础储量在数量上是很大的，但大部分钽铌矿床品位都接近或略高于最低工业品位指标。Ta2O5品位超过0.02%的几乎没有；而Nb2O5品位超过0.1%的也只有几个碳酸盐类型矿床，其它类型矿床Nb2O5品位均在0.02%左右。有鉴于此,寻找大中型、单一型和高品位的铌钽矿床是当务之急。

1.2铷市场供需情况

铷金属是非常重要的稀有金属之一，其化学性质活泼。铷在遇水起剧烈作用，生成氢气和氢氧化铷。易与氧作用生成氧化物。由于遇水反应放出大量热，所以可使氢气立即燃烧。铷原子的最外层电子很不稳定，在光电辐射作用下，很容易被激发放射出来[7-9]。根据铷原子的这个特点，科学家们设计出了磁流体发电和热电发电两种全新的发电方式[10]，另外利用铷制作(含铷涂层电极)的热电换能器，与原子反应堆联用时，可在原子反应堆的内部实现热离子热核发电，这些都广泛地用于能源领域；此外，铷所具有的光电效应这一重要物理性质[7-8]，使得铷显示出优良的光电特性、导电性、导热性及强烈的化学活性，在制造电子器件(光电倍增管、光电管)、分光光度计、自动控制、光谱测定、彩色电影、彩色电视、雷达、激光器以及玻璃、陶瓷、电子钟等方面发挥着有着独特的用途[11]; 在空间技术领域，由于铷辐射频率具有长时间的稳定性，由于铷辐射频率具有长时间的稳定性，铷被用作卫星的发射系统、导航、运载火箭导航、导弹系统、无线通讯、电视转播、收发分置雷达、全球定位系统(GPS)等方面的原子频标，以获得精确的时间和稳定的频率[12]；在地质学领域，放射性铷可用于测定岩石年龄[13]；此外，铷的化合物应用于医学、造纸业[14]。铷还可作为真空系统的吸气剂，吸气剂的作用类似净化剂，可去除可能会污染系统的多余气体。因此，铷金属不仅在军事工业和科学技术领域，而且在民用领域有着广泛的用途，在国民经济中占有重要的地位[15-19]。

据美国地质调查局资料，全球Rb2O储量为341万吨，其中伟晶岩中Rb2O储量总计167万吨，盐湖卤水(死海和大盐湖)中Rb2O储量总计109万吨，德国地下光卤石矿中的Rb2O储量总计约65万吨。国外伟晶岩中Rb2O储量共计18.3万吨，其中津巴布韦11万吨，占58%；纳米比亚5.5万吨，占29%；加拿大1.3万吨，占7%。这三个国家Rb2O储量为17.8万吨，占国外伟晶岩铷资源的95%。国外盐湖卤水中Rb2O储量为109.4万吨。

据国土资源部信息中心2011年资料，目前我国Rb2O储量约为29.3万吨，基础储量约43.5万吨，资源量约135.9万吨，查明资源储量约179.4万吨，其中伟晶岩中R2O约148.7万吨，占全国铷资源储量的82.9%。我国铷资源储量主要分布在江西、湖南两省，其中江西占全国的99.9%。江西宜春是我国最主要的铷供应地。我国铷资源量以新疆居首，占全国资源量48%，其次是江西25%，湖南10%，广东9%[7](图1)。但与国外资源相比，我国铷资源具有分布范围广、规模小、低品位、难开发利用等特点[15-19]。

图1　我国铷资源量分布图

我国目前正处于国民经济高速增长阶段，对矿产品需求不断加大，特别是加入世贸组织后，开始融入世界的主流，这种变化给我国地勘业和矿产生产企业带来极大影响和极好的发展机遇。但由于铌钽铷的应用领域和产品研制、开发进展缓慢，现有的铌钽铷的生产不能满足国民经济发展的需要，因此必须加大以上矿种的勘查和开发。

我国最近在内蒙锡林浩特石灰窑地区发现一大型花岗岩型铌钽铷稀有金属矿床，其中Ta2O5和(Ta,Nb)2O5平均品位分别为0.0148%和0.0262%，Rb2O平均品位0.163%，总金属量超过87万t[17]。该区的勘查和开发将会带动蒙东地区乃至内蒙古经济发展，成为新的稀有金属基地。可见本区的评价与开发具有较实际和现实的经济意义。

2　矿床地质评价

图2　Ⅴ号岩体地质简图

石灰窑矿区主要铌钽矿体赋存于Ⅴ号花岗岩体(图2)中，岩体受后期气成热液作用影响，部分地段具不同程度的钠长石化和云英岩化，多为面型交代蚀变，成岩时代为燕山早期。矿体形态较简单，以地表矿为主，总体产状较缓，呈厚大板状，向两侧分枝，整体呈“蝎子”型产出。厚度变化较稳定，矿化均匀。矿床成因类型为岩浆期后交代蚀变类型稀有金属矿床。经资源量估算达大型铌钽矿床远景规模，进一步勘查和开发潜力较好。

3　矿床开发建设条件

3.1交通

工作区位于白音希勒镇东北方向10 km，有砂石简易路相通；白音锡勒镇至锡林浩特市运距55 km，交通便利。

3.2供水、供电

矿区地表径流很少，主要分布在锡林河两岸地段，但地下水资源丰富，可掘井解决；矿区西10 km的白音锡勒镇有110 kV高压变电站一座，供电可直达矿区，电力供应充足。可满足矿山生产生活用水用电之需。

3.3区域经济、社会环境

矿区地处锡林郭勒盟地区，居民以蒙、汉为主，人烟稀少，主要聚居于锡林浩特市及白音希勒镇，经济落后，粮食不能自给，完全依赖外地供给。但区内矿产资源较为丰富，除本矿区外，还有萤石矿、石灰石矿等一批非金属矿产资源地，许多已得到不同程度的开发利用，产生了良好的社会及经济效益，带动了区域经济的发展。随着振兴东北老工业基地战略的实施，本区的矿业开发将积极地促进地区经济的飞速发展。区内劳动力匮乏，需从锡林浩特市引进，经上岗前培训和学习，可满足矿山建设时期的大量劳力需求。

4　矿床开采条件

4.1矿床水文、工程、环境地质条件

矿区水文地质条件属以裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单类型；工程地质条件属简单类型；环境地质条件属中等类型。

4.2矿床开采技术条件分析

矿区最低侵蚀基准面1190 m，主要矿体出露标高在1100 m以上，且以地表矿为主，矿体呈厚板，向两侧分枝，整体呈“蝎子”型产出，厚度较稳定，矿化均匀，地形中等，产状平缓，适宜露采。

5　结　论

内蒙锡林浩特石灰窑花岗岩型铌钽铷多金属矿床是我国最近发现的一处大型稀有金属矿床，其中Ta2O5和(Ta,Nb)2O5平均品位分别为0.0148%和0.0262%，Rb2O平均品位0.163%，总金属量超过87万t，潜在经济价值巨大，外部开发建设条件和开采技术条件有利，进一步勘查和开发潜力较好。该矿床的发现不仅能将推动该区的经济发展，而且对我国稀有金属资源勘查与开发具有重要的指导意义。

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The Significance of the Shihuiyao Deposits to the Evaluation and Exploitation of Niobium(Nb)-Tantalum(Ta)-Rubidium(Rb) Resources of China*

SHI Hao1,2, DUAN Xian-zhe1,3, HAN Shi-li1, LI Nan4, TAN Kai-xuan1, XIE Yan-shi1,CHENLiang1,FENGZhi-gang1,HUYang1

(1 The School of Nuclear Resource Engineering, University of South China, Hunan Hengyang 421001;2 Inner Mongolia Institute of Mineral Experiment, Inner Mongolia Huhehot 010031; 3 Cooperative Innovation Center for Nuclear Fuel Cycle Technology and Equipment, University of South China,Hunan Hengyang 421001; 4 State-owned Assets Management Department, University of South China, Hunan Hengyang 421001, China)

Niobium(Nb)-Tantalum(Ta)-Rubidium(Rb), which are distinctly important rare metals, have not only been widely used in military and science-technological fields, but in civilian areas. Recently, a large scale of granitic Nb-Ta-Rb polymetallic deposit with an initiallly explored total amount of >870000 tons and average grade of 0.163% Rb2O, 0.0148%Ta2O5and 0.0262% (Ta Nb)2O5has been found in Shihuiyao region, Xilinghot city, Inner Mongolia, China. This deposit has significant potential economic values and satisfactory conditions of external development and construction as well as and mining technology, indicating its good potential of further exploration and development. In this sense, the discovery of the deposit can not only promote the economic development of the region, but have a significant guiding significance to the exploration and development of rare metal resources in China.

Nb-Ta-Rb; Shihuiyao region, Xilinhot city; exploration and exploitation of mineral resources; economic development

国家自然科学基金(41503016)；湖南省教育厅优秀青年项目(15B201)；中国博士后科学基金(2015M582334)；国防基础科研计划项目(B3720110004)；南华大学博士科研启动基金(2014XQD08)；南华大学“蒸湘学者计划”；内蒙古地质勘查专项基金。

段先哲(1985-)， 男，博士，讲师，主要从事地球化学和矿床学等方面的研究工作。

韩世礼(1979-)，男，博士，讲师，主要从事地球化学和矿床学等方面的工作。

P617

A

1001-9677(2016)01-0003-03