江西松树岗云英岩化花岗岩型钽铌矿石矿物组成及赋存形式

曾庆友，林忠良，潘世语，彭蜀涛

（江西有色地质矿产勘查开发院，江西 南昌 330001）

0 引言

钽铌矿床主要为花岗岩型或花岗伟晶岩型，少部分为碳酸岩型矿床或区域变质、风化壳型矿床等（戴惠新等，2018；张阳等，2018）。松树岗钽铌矿床位于江西省横峰县和弋阳县交界的磨盘山南部，横峰县城6°方位直距24km处，矿区地理坐标为东经117°37′28″～117°38′58″，北纬28°37′15″～28°38′30″，成矿区带属下扬子陆块江南古岛弧带东南部，钦杭东段北部成矿带之怀玉山钽铌多金属萤石-磷-滑石非金属成矿亚带内，是灵山地区重要的稀有有色金属矿床（江西有色地质矿产勘查开发院，2018①）。目前矿区查明的钽铌矿资源储量规模位居亚洲首位。矿石量29860.4万t，Ta2O5、Nb2O5金属氧化物量分别为42444 t、63591 t（江西有色地质矿产勘查开发院，2018①）。前人已对该区岩体特征、矿床特征、成矿模式、富集规律及矿床开采技术条件等各方面进行过分析研究（黄定堂，1999，2003；周旻等，2006；曹德平和曹政，2015；吴旭铃等，2016；蔡报元等，2017；唐正,2017；叶茂等，2017；钟建昇和靳鑫，2017；何登华和方志敏，2018；俞寒飞和朱志成，2018；朱志成等，2018；曹振辉等，2019；薛荣等，2019），认为该矿床属岩浆期后气成高温热液矿床，矿石类型有钠长石化花岗岩型和云英岩化花岗岩型两类，云英岩化花岗岩型矿石中钽铌品位较高，但其物质组分较复杂、赋存状态不明，未能综合回收矿石中的主要有价元素，需对其矿物种类、赋存状态进行分析研究。本文通过对云英岩化花岗岩型钽铌矿矿石进行研究分析，基本查清了该类型矿石物质组成、嵌布特征及赋存状态等，为下一步主要元素的综合利用提供了科学依据。

1 矿床地质

矿区出露地层由老至新分别有震旦系休宁组（Z1x）、南沱组（Z1n）、兰田组（Z1l）、皮园村组（Z2p）和寒武系荷塘组（∈1h）浅变质岩系（图1）；矿区构造受葛源-临江湖复式向斜所制约，构造线与区域构造基本一致，褶皱构造及NE、NW向断裂形成于加里东期，NNE向断裂形成于燕山期，具有明显的继承性；矿区岩浆活动强烈，与成矿有关的岩浆岩主要隐伏在松树岗细脉带型钨矿的深部，为一含矿岩体，岩性主有中细粒黑云母花岗岩、钠长石化花岗岩、中细粒正长花岗岩，花岗斑岩、云斜煌斑岩、闪长岩，根据含矿岩体蚀变强弱、岩石矿物组合与钽铌含量变化，由接触带向下分为伟晶岩带→钾长石化花岗岩带→云英岩化花岗岩带→钠长石化花岗岩带。

图1 松树岗矿区地质略图（据俞寒飞和朱志成，2018修改）

松树岗隐伏花岗岩为全岩蚀变矿化，矿体赋存于蚀变花岗岩体内，矿化连续性好，以Ta2O50.012%为边界圈连矿体，形态特征与隐伏岩体基本一致。矿体控制东西长1676 m，控制南北宽740 m，控制最大厚度708.8 m。顶板最高控制标高411.51 m，底板最低标高-326.82 m。埋藏深度在地表下166～620 m，钽铌矿床Ta2O5平均品位0.0142%，Nb2O5平均品位0.0213%，Rb2O平均品位0.2015%。

2 云英岩化花岗岩型矿石物质组成

2.1 化学成分

多元素分析结果（表1）表明矿石中主要有用元素为钽和铌，Li2O 和 Rb2O 达到伴生综合回收工业指标（Li2O≥0.2%、Rb2O边界≥0.04%、Rb2O工业≥0.1%）。

表1 云英岩化花岗岩型钽铌矿原矿多元素化学分析结果/%

2.2 矿物组成

根据MLA矿物自动定量检测系统测定结果（表2），矿石中的钽铌矿物主要是钽铌铁矿、铀细晶石；含少量锡石和黑钨矿；金属硫化物以闪锌矿为主，其次是少量至微量方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂、辉钼矿等；银矿物主要为螺状硫银矿；非金属矿物主要是铁锂云母、石英、钾长石、钠长石、黄玉等，还含有少量高岭土、绿泥石等易泥化矿物（刘铁生，2002）。此外，矿石中含少量钍石，且细晶石含铀、钍，应注意放射性防护。

表2 矿石的矿物组成及相对含量/%

3 主要矿物的嵌布粒度测定

根据光学显微镜结合MLA测定结果（表3），矿石中钽铌铁矿嵌布粒度明显比钠长石化矿石更微细，适合重选的粒度＞0.04 mm的钽铌铁矿占54%；铀细晶石的嵌布粒度基本＜0.04 mm，显而易见，该矿中铀细晶石不适合重选；铁锂云母属于成岩矿物，其嵌布粒度相对较粗，处于适合选矿的粒度范围。

表3 主要矿物嵌布粒度测定结果

4 主要矿物的嵌布状态和矿物特性

4.1 钽铌铁矿

化学组成能谱分析结果（表4）表明，矿石中铌钽矿物属于钽铁矿与铌铁矿之间过渡矿物，钽铌铁矿一般呈板状嵌布在长石、云母、石英中（俞寒飞和朱志成，2018），常见钽铌铁矿与锡石、黑钨矿连生（图2a），两者一同嵌布在石英中，可见微细粒钽铌铁矿包裹于云母或长石中（图2b）。

4.2 铀细晶石

化学组成能谱分析结果（表5）表明，矿石中细晶石含铀及少量钍，平均含Ta2O565.01%，Nb2O56.62%。铀细晶石嵌布于石英、铁锂云母、绿泥石等矿物中（图3a），以及嵌布于长石、黄玉之间或与铌钽铁矿连生（图3b）。

图3 松树岗矿床细晶背散射图

表5 细晶石化学成分能谱分析结果/%

4.3 锡石

矿石中锡石只有0.0323%（表2），其数量与钽铌铁矿相当，可随钽铌回收而富集，SnO2平均含量94.98%，Nb2O5含量0.77%，Ta2O5含量2.12%，属富钽铌锡石。锡石常呈自形-半自形颗粒嵌布于石英、长石、云母中（图4a），部分锡石与钽铌铁矿成连晶或与钽铌铁矿共生，部分锡石呈微细粒嵌布于黄玉等脉石矿物中（图4b）。

图4 松树岗矿床锡石能背散射图

4.4 黑钨矿

矿石中含极少量黑钨矿，黑钨矿与钽铌矿物的含量比约为1∶10，选矿过程可随钽铌矿物一起富集，影响钽铌精矿品位。矿石中黑钨矿含少量钽、铌、锡和钪，平均含量：WO374.74%，MnO 11.91%，FeO 11.79%，Ta2O50.40%，Nb2O50.77%，SnO20.26%。矿石中的黑钨矿含量较少，可见黑钨矿与钽铌铁矿、锡石共生，偶见黑钨矿呈微细粒包含于石英中（图5a）。

图5 松树岗矿床黑钨矿背散射图

4.5 银矿物

原矿中银的含量为6.04 g/t，经MLA查定，银矿物种类较多，包括螺状硫银矿、碲银矿、硫银铋矿、硫碲银矿和银黝铜矿。矿石中多见螺状硫银矿、碲银矿、硫银铋矿、硫碲银矿与方铅矿、铋矿物连生（图5b，图6a），而银黝铜矿常见包含于黄铜矿中（图6b）。

图6 松树岗矿床银矿物背散射图

4.6 白云母和铁锂云母

矿石中同时存在铁锂云母和白云母，以铁锂云母为主，白云母矿物的量约为铁锂云母的1/10。铁锂云母成分变化较大，钾能被钠、钡、铷、锶等代替，在八面体位置的锂、铁、铝可被钛、锰、镁等代替，F常被OH代替。铁锂云母单矿物化学分析结果为Li2O 2.40%，Rb2O 0.94%，Nb2O50.005%，Ta2O50.007%，钽比铌高。云母是矿石中锂、铷的主要载体，且铁锂云母中铷的含量比白云母高。

4.7 钠长石和钾长石

矿石中的长石主要是钾长石和钠长石，两者矿物量比约为3.3∶1，长石呈灰白色，摩氏硬度6～7，性脆，断口较粗糙，密度2.55～2.62 g/cm3，在工业上主要用作陶瓷原料，玻璃熔剂、填料等（叶泽富等，2008；王祥坤，2014）。矿石中的钾长石含铷较高，钠长石也含少量铷。钠长石单矿物分析结果为Rb2O 0.23%，Li2O 0.007%，Nb2O50.0008%，Ta2O50.001%。

4.8 黄玉

黄玉的理论化学组成为：Al2O355.4%，SiO232.6%，F 20.7%。矿石中的黄玉，铷平均含量为0.06%。黄玉单矿物分析结果为Rb2O 0.004%，Li2O 0.003%，Nb2O50.002%，Ta2O50.002%。

5 有价元素在矿石中的赋存状态

5.1 钽的赋存状态

如表6所示，铀细晶石中的钽占原矿总钽量的38.02%；钽铌铁矿中的钽占总钽量的37.64%，锡石中的钽占原矿总钽量的4.66%；黑钨矿中的钽占原矿总钽量的0.08%；云母中的钽占原矿总钽量的13.98%；分散于石英、长石、黄玉中的钽合计占原矿总钽量的5.62%。

表6 钽在各矿物中的分配/%

5.2 铌的赋存状态

如表7所示，钽铌铁矿中的铌占原矿总铌量的82.54%；铀细晶石中的铌占总铌量的3.42%；赋存于黑钨矿中的铌占原矿总铌量的0.14%；分散于石英、长石、黄玉中的铌合计占原矿总铌量的4.69%；分散于云母中的铌占原矿总铌量的7.71%。

表7 铌在各矿物中的分配/%

5.3 锂的赋存状态

如表8所示，锂的理论品位Li2O 2.4%，赋存于云母中的锂占原矿总锂量的99.46%。

表8 锂在各主要矿物中的分配/%

5.4 铷的赋存状态

如表9所示，赋存于云母（包括铁锂云母和白云母）中的铷占原矿总铷量的73.89%；赋存于石英中的铷占原矿总铷11.11%；赋存于长石中的铷占原矿总铷14.86%；赋存于黄玉中的铷占原矿总铷0.14%。

表9 铷在各主要矿物中的分配/%

6 结论

（1）松树岗钽铌矿区钽铌矿物主要为钽铌铁矿、铀细晶石，此外黑钨矿、锡石均含钽、铌；金属硫化矿物品种较多，以闪锌矿为主，还含有微量螺状硫银矿；非金属矿物主要是铁锂云母、石英、钾长石、钠长石、黄玉等。

（2）重矿物中除钽铌铁矿和铀细晶石外，还有硫化矿、黄玉、黑钨矿、锡石、钍石、菱铁矿、褐铁矿等。

（3）松树岗矿区矿石中钽铌铁矿嵌布粒度明显比钠长石化矿石更微细，适合重选的粒度＞0.04 mm的钽铌铁矿仅占54%；铀细晶石的嵌布粒度基本＜0.04 mm，其中＜0.01 mm的极难选铀细晶石占21%，且铀细晶石的密度较小，故该矿中铀细晶石不适合重选；铁锂云母属于成岩矿物，其嵌布粒度相对较粗，处于适合选矿的粒度范围。

（4）根据有价元素的平衡分配查定表明，钽主要赋存于铀细晶石及钽铌铁矿中，分别占总钽量的38.02%、37.64%；铌主要赋存于钽铌铁矿中，占总铌量的82.54%；锂、铷主要赋存于云母中，分别占总锂量99.46%、占总铷量73.89%。

注 释

①江西有色地质矿产勘查开发院.2018.江西省横峰县松树岗矿区钽铌矿勘探报告[R].