氢氧化物共沉淀分离——分光光度法——测定离子吸附型矿的稀土总量

采用联合掩蔽共沉淀分离测定稀土总量,共沉淀下的少量杂质在显色时加入掩蔽剂消除,在pH2.2～3.0范围内以偶氮胂Ⅲ显色,分光光度法直接测定,测定范围为0～50μg/25mL,变异系数为2.2%,回收率为100±8.8%。

川西德昌馒头山离子吸附型重稀土矿床的发现及其地质意义

冕宁—德昌稀土成矿带是我国重要硬岩型稀土资源基地,已发现的稀土资源均与喜马拉雅期形成的碳酸岩-碱性杂岩体有关,作者在该地区开展地质调查时在德昌馒头山新发现了与二叠纪晚期钾长花岗岩相关的离子吸附型稀土矿床,因此,本文通过对德昌馒头山地区开展矿产地质调查,经3个浅钻验证,该地区风化壳厚度最深可达17 m,并根据风化程度将风化壳由地表至基岩,依次划分为腐殖土层、黏土层、全风化层和半风化层,风化壳全相稀土氧化物品位(TREO)变化范围为0.07%~0.19%,平均为0.12%,高于工业品位的0.05%;离子相稀土氧化物(SREO)品位变化范围为0.02%~0.056%,平均为0.03%,高于边界品位的0.02%;重稀土配分范围为50%~72%,平均为62%。稀土品位变化在风化壳剖面呈现出“上低—下高”和“上高—下低”两种类型,全风化层和黏土层是主要赋矿层位。这是首次在冕宁—德昌稀土成矿带发现离子吸附型重稀土矿,具有重大经济价值和科学意义。

离子吸附型稀土矿电动开采技术初探

离子吸附型稀土矿是我国的特色资源,为全世界提供了90%以上的中、重稀土。然而,现有的离子吸附型稀土矿中铵盐原地浸出开采工艺存在环境污染严重、资源利用率低、开采周期长和滑坡地质灾害频发等问题,开发新一代高效绿色的离子吸附型稀土矿提取技术是国家稀土战略的紧迫需求。本文介绍了电动开采离子吸附型稀土矿的概念设想,并对电动技术的特点进行了初步探索。通过实验室土柱实验证实了电动开采离子吸附型稀土矿的可行性,结果表明:电动法稀土采收率高,约为同等条件下传统直接浸出方法的2倍。电动开采过程中,电压梯度对稀土回收有重要影响:电压梯度升高,稀土元素浸出速率提高,但同时电解强烈,导致阴极附近稀土元素沉淀含量增加,浸出液中稀土元素含量降低。其次,电动开采过程必须添加提取剂,提取剂起到增加体系导电性和交换解吸风化壳中稀土离子的作用。最后,结合电动过程阳极由于电解产生H^(+)的特点,本文还提出了采用碳酸钙作为复合提取剂成分的设想,起到了有效缓解土壤pH值变化,并释放钙盐的作用。

一株分离自华南离子吸附型稀土矿的短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附行为及机理研究

离子吸附型稀土矿是重要的表生矿床,提供了全球90%以上的重稀土。矿床中活跃的微生物能够通过吸附作用影响稀土元素的富集及分异,然而风化壳中的天然细菌对全配分稀土元素吸附行为及机理的相关研究仍然较为缺乏。本文选用离子吸附型稀土矿风化壳中分离出的短小芽孢杆菌,通过吸附实验研究在不同pH值、吸附时间和细菌浓度条件下,细菌对稀土元素的吸附行为。结果表明,短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附容量最大可达41.9 mg/g,且重稀土元素在细菌细胞表面和水体之间的分配系数大于轻稀土元素。TEM图像显示,稀土元素在细菌表面形成沉淀;EDS分析显示,细胞表面大量Na、K、Ca等元素在与稀土元素发生离子交换后被脱除。细胞表面磷与稀土元素的分布一致性指示磷酸基团是稀土元素吸附的重要位点,重稀土元素通过与磷酸基团形成稳定的高配位络合物优先吸附在细菌表面。Zeta电位曲线表明,短小芽孢杆菌等电点为2.8,在高于等电点的pH值条件下,微生物对稀土的吸附存在静电吸引。因此,在表生环境中,微生物能够通过形成微沉淀、离子交换、表面络合和静电作用的多种机制吸附稀土元素,促进稀土元素的富集及分异。另外,短小芽孢杆菌有望作为潜在的生物吸附剂应用于稀土元素提取及回收。

离子吸附型稀土矿区硫酸铵原位浸矿与淋洗过程的室内模拟

离子吸附型稀土尾矿中残留的大量硫酸铵浸矿剂随雨水淋滤进入周边环境,可造成矿区及周边土壤和水体严重污染。本研究通过实地采集稀土矿区土壤,开展室内一维土柱实验分别模拟浸矿过程和淋洗过程,并建立Hydrus-1D模型,评价该模型对稀土矿浸矿和淋洗过程的模拟性能。Hydrus-1D模型的弥散度的率定值为0.5 cm,浸矿与淋洗过程的K d的率定值分别为0.07 cm^(3)/g和1.2 cm^(3)/g;在浸矿过程模拟中,4个观测孔模型的R^(2)为0.95~0.99,E_(RMS)为1.3~6.8 mmol/L;淋洗过程的R^(2)为0.93~0.98,E_(RMS)为0.2~1.6 mmol/L;Hydrus-1D能够较好模拟浸矿和淋洗过程中NH_(4)^(+)的迁移行为。示踪实验中Cl^(-)穿透耗时为30~90 min;浸矿实验中,4个观测孔达到吸附饱和耗时为60~150 min;淋洗实验中,4个观测孔的NH_(4)^(+)浓度低于检测限的耗时为360~540 min;土壤吸附作用对浸矿与淋洗过程中NH+4运移过程的影响显著。

基于多道伽马能谱测量的离子吸附型稀土矿放射性勘查方法研究——以攀西德昌地区为例

冕宁—德昌稀土成矿带资源潜力大,以往的找矿方向集中在寻找与喜马拉雅期碱性杂岩有关的硬岩型稀土矿,对离子吸附型稀土矿的研究程度较浅。为探究区内广泛分布的花岗岩风化壳的成矿前景,以区内狮子山地区为研究对象,部署多道伽马能谱测量、土壤剖面测量和浅钻工程,在摩所营花岗岩风化壳中圈定1处离子吸附型稀土矿点。对地、物、化剖面及含矿量的放射性响应进行分析,发现Th与K含量对稀土稀有矿化具有较高的指示意义,当6.2537×10^(-6),w(K)>4.2%时,就可能出现矿化好、具有工业规模的离子吸附型稀土矿。从放射性异常对表生风化的响应特征分析,钍异常晕对花岗岩岩体具有较好的指示作用,钾异常晕能较好地圈定花岗岩风化壳的范围。

广东韶关红岭黑云母花岗岩和离子吸附型稀土矿床地球化学特征

离子吸附型稀土矿产是中国优势资源,对其开展深入的研究,有助于提升中国关键金属资源的安全保障程度。对广东韶关红岭地区新发现的离子吸附型稀土矿床的钻孔中的风化壳剖面和深部的新鲜黑云母花岗岩开展了全岩主量元素、微量稀土元素和锆石U-Pb年代学分析,旨在查明成矿母岩的地球化学特征和稀土元素在风化壳中的富集特征。新鲜花岗岩的锆石U-Pb年龄为(162.0±0.5)Ma。红岭花岗岩的SiO_(2)(平均值为73.73%)、Al_(2)O_(3)、K_(2)O质量分数和A/CNK值均较高(平均值为1.2),属于钙碱性岩浆岩;结合微量元素特征,红岭岩体起源于下地壳变沉积岩部分熔融形成的S型花岗岩。红岭花岗岩稀土元素总量较高(平均值为225.3×10^(-6)),是形成离子吸附型稀土矿的优质物源。从表土层、全风化层到半风化层,稀土元素质量分数由小到大再变小。风化层的稀土元素质量分数整体较高,平均值为608.9×10^(-6);轻/重稀土元素比值平均为5.5,属于轻稀土元素富集型。风化层中的稀土元素继承了深部花岗岩的地球化学特征。花岗岩的稀土元素质量分数较高,并且风化层中高的化学蚀变指数表明研究区具有较好的离子吸附型稀土矿的找矿潜力。

离子吸附型稀土矿区生态环境问题与土壤修复技术研究进展

我国南方离子吸附型稀土矿产资源丰富,近几十年来,无序民采和商业矿采活动给矿区及周边生态环境造成了严重破坏,已极度威胁到当地农产品质量与人体健康安全。目前,寻找合适的矿山土壤与生态修复技术是国内外生态环境领域的研究热点与难点。本文在全面调研和搜集离子吸附型稀土矿相关文献的基础上,阐明了采矿活动引起的生态破坏和环境污染,评价了矿区居民的人体健康风险,总结了土壤修复与植被恢复技术在离子吸附型稀土矿区中的应用进展。最后结合各修复技术特点和场地条件展望了稀土矿区的未来用途,以期改善其恶劣的土壤与生态条件、促进稀土矿区环境与经济的协同发展。

机械研磨对离子吸附型稀土矿石中稀土赋存形态的影响

离子吸附型稀土矿是一类稀土元素呈水合或水合羟基吸附在黏土矿物表面的风化矿床。首次发现了这类矿石中在干法研磨条件下会导致稀土相态发生变化,通过模拟实验,证实机械研磨对矿石中离子相稀土含量变化的影响及其相态转变路径。结果表明,研磨后矿石中减少的离子相稀土主要转换为碳酸盐结合态,少数转换为铁锰结合态、腐殖酸结合态。其中,离子交换稀土减少53.48%,而碳酸盐结合态稀土增加36.05%。XRD和FTIR表明,机械研磨过程会导致黏土矿物发生结构性损伤,晶体结构受到变形,引起黏土矿物晶格破坏,出现了无序化特征。机械研磨伴随发生的机械力化学过程,可能是导致机械研磨后离子相稀土减少、稀土赋存状态变化、形态间发生转移等变化的关键原因,对于制定离子吸附型稀土矿勘查规范、矿石加工工艺、标准物质的研制流程、分析测试及黏土矿物的机械研磨机理研究等领域都具有重要的启示意义。机械研磨离子吸附型稀土矿矿石导致离子相稀土减少是这类矿床研究中一个重要的新发现。

广东兴宁大坪地区花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿成矿特征

为探讨广东省兴宁市大坪地区花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿的分布特点、富集规律和找矿标志,开展野外地质调查、人工冲击取样钻施工及样品分析测试等工作。结果表明,稀土矿主要赋存在花岗岩全风化层中,少量赋存在残坡积层和半风化层,产于花岗岩风化壳中;花岗岩风化壳结构模式自上而下可分为4层,有明显的分带性,稀土矿主要集中在风化壳中部的全风化层中;轻、重稀土在垂直方向上富集现象明显,轻稀土主要富集在全风化层,重稀土基本富集在半风化层上部;离子吸附型稀土矿主要受地形地貌、成矿母岩以及风化壳厚度的联合控制。

滇南发现超大规模离子吸附型稀土矿

近日,以中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所王学求团队研究成果为依托,滇南地区首次发现潜在资源量达超大型规模、富含轻稀土和重稀土的离子吸附型稀土矿。快速圈定富含中重稀土矿床是新一轮找矿突破战略行动中急需解决的科学难题。为此,王学求团队通过中国地球化学基准研究,发现轻稀土矿轻重稀土比值大于5.0、重稀土矿轻重稀土比值小于3.5,可作为中重稀土矿找矿判别标志。根据这一判别标志,团队将云南省红河哈尼族彝族自治州作为中重稀土找矿靶区。

赣南峰山离子型稀土矿床成矿机理探讨

以赣南大埠岩体西部峰山钻孔风化壳剖面为研究对象,在风化壳剖面各层地质特征研究的基础上,对风化壳剖面各层中含稀土矿物开展了扫描电镜和电子探针分析,探讨了风化壳剖面各层主、微量(包括稀土)元素和离子相稀土元素特征。研究表明,风化壳中稀土元素呈“弓背式”分布,矿体位于风化壳剖面2~9 m,w(REE)平均为516.8×10^(-6),离子相稀土元素浸出率为51%~84%,离子相与全项稀土元素总量分布特征一致。风化壳中稀土元素主要以离子吸附态形式和独立矿物(次生方铈矿和风化残余的磷钇矿、褐钇铌矿)形式存在,以离子吸附态形式为主。峰山风化壳离子吸附型稀土矿为轻、重稀土元素共生型稀土矿,以重稀土元素占主导,矿体上部相对富集轻稀土元素,下部相对富集重稀土元素。风化壳剖面中稀土元素的富集分异主要受轻重稀土元素地球化学行为的差异性、风化程度和黏土矿物含量联合控制。

粤北某离子吸附型稀土矿山土壤和地表水重金属分布及风险评价

对粤北某离子吸附型稀土矿24个土壤样品中的As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn和Hg,以及15个地表水样品中的As、Cd、Cu、Hg、Mn、Pb和Zn进行了检测,并以多元统计分析与土壤潜在生态风险指数法、地表水健康风险评价模型相结合的方式,研究了重金属的分布特征及风险水平。结果表明:在土壤中,Mn、Zn、Cd和Pb的平均含量均超过了背景值;Mn、Cr、Ni、Cu、Cd和Zn在采区有较明显集聚,As、Pb和Hg的高含量分布相对均匀;Cr、Ni、Cu和Pb含量主要受区域背景影响,Zn、As、Cd和Hg含量与矿区人类活动关系密切,Mn含量受自然和人为因素共同控制;重金属造成的土壤潜在生态风险整体处于轻微水平,Ⅱ采区和Ⅶ采区生态风险较高;Cd和Hg是造成土壤生态危害的主要重金属元素。在地表水中,Mn的平均浓度超过了《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)规定的限值,其余重金属的含量均满足该标准中的Ⅲ类水质要求;重金属浓度在靠近采区及位于河流中下游的位置偏高;Mn、Cd、Pb、Zn和Cu浓度受稀土开采影响较大,As、Hg浓度主要受自然因素影响;重金属产生的健康总风险(9.39×10^(-7)~1.01×10^(-6) a^(-1))低于国际辐射防护委员会推荐的参考标准(5×10^(-5) a^(-1)),但儿童通过饮水途径受到的健康风险(1.01×10^(-6) a^(-1))略超过部分机构的推荐限值;Cd和As是地表水中产生健康风险的主要重金属元素。综上,研究区重金属污染风险管理的主要对象是Cd和Mn。

基于DEM的华南离子吸附型稀土矿床地形地貌特征分析

稀土是重要的战略资源,全球90%以上的重稀土蕴藏在我国南岭花岗岩风化壳稀土矿床内,如何快速实现花岗岩风化壳型(也称离子吸附型)稀土找矿技术的突破是目前面临的难题。近年来随着遥感技术的快速发展,利用遥感数据的空间特征、光谱特征和纹理特征,结合地质背景、成矿母岩、气候和地形地貌等分析离子吸附型稀土矿床的成矿条件已成为该类矿产勘查的有效手段。本文在利用华南地区DEM数据提取高程因子及坡度、坡形、地表粗糙度等派生因子的基础上,分析研究地形地貌特征对离子吸附型稀土矿床成矿的影响。研究结果表明:离子吸附型稀土矿床(点)分布于高程<500 m、坡度15°~25°、地形起伏度0~30 m、地表切割深度10~50 m、地形特征为山顶或山脊等有利于风化作用形成风化壳的地区,这些地形地貌特征对于离子吸附型稀土矿床成矿具有明显的约束和控制作用。

四川冕宁——德昌地区发现离子吸附型稀土矿点

1研究目的(Objective)与喜马拉雅期碱性杂岩有关的轻稀土是四川省优势矿产,资源潜力大,其中冕宁牦牛坪超大型稀土矿床为世界第三大稀土矿,德昌大陆槽稀土矿床是四川除牦牛坪稀土矿床之外的又一个大型稀土矿。冕宁—德昌稀土成矿带中酸性岩浆发育,气候湿热多雨,风化作用强烈,沿着安宁河谷断裂两侧花岗岩风化壳广泛发育,具有寻找离子吸附型稀土矿的良好前景。本文依托中国地质调查局“攀西冕宁—德昌地区稀土及多金属矿产地质调查”项目,在德昌地区取得稀土矿找矿新进展,发现一处离子吸附型稀土矿点,该矿点位于德昌马岩山黑云母二长花岗岩风化壳中,风化壳平均厚度约10 m,同时位于镧、钇元素浓集中心,成矿条件有利,表现出较好的找矿前景。

云南邦棍尖山花岗岩的岩石学、地球化学和年代学特征对离子吸附型稀土成矿的制约

云南陇川龙安稀土矿是云南境内唯一开采的离子吸附型稀土(iREE)矿床,其成矿母岩为邦棍尖山花岗岩。近年来该花岗岩风化壳中相继发现了一系列iREE矿化点甚至矿床,其中不乏重稀土(HREE)矿。本文选取邦棍尖山南段的花岗岩进行岩石学、矿物学、地球化学和年代学等研究工作,并探讨其对iREE(甚至离子吸附型重稀土(iHREE))成矿的制约。邦棍尖山岩体的主要岩性为黑云母二长花岗岩,本研究测得花岗岩锆石U-Pb年龄为50.33 Ma(50.33±0.30 Ma,MSWD=0.15),形成于喜山期(古近纪),是目前发现的成矿母岩最年轻的iREE矿床。花岗岩具有以下地球化学特征:高硅高碱、低铁低镁,A/CNK>1.1,高钾-强过铝质,S型。岩体轻稀土(LREE)相对富集,轻重稀土分异较强烈(LREE/HREE为2.54~8.98),Eu负异常(δEu=0.06~0.17);微量元素显示出高Rb、Th,低Ba、Nb、Sr、Zr、Hf、Ti的特征,岩浆岩高度分异。邦棍尖山花岗岩中的(含)稀土矿物主要是榍石(∑REE=14506.24×10^(-6),LREE/HREE=1.14,n=6)、褐帘石(∑REE=232860.82×10^(-6),n=2)、褐钇铌矿和锆石,其次为少量独居石、磷钇矿、钍石、含稀土萤石和氟碳酸盐矿物等。此外,黑云母(∑REE=168.60×10^(-6),LREE/HREE=1.41,n=10)和斜长石(∑REE=123.60×10^(-6),LREE/HREE=2.77,n=8)中少量的REE对原岩也有贡献。(含)稀土矿物是基岩中REE含量的主要贡献者,这些矿物在自然风化作用下风化-解离后吸附于黏土矿物之上即有可能形成iREE矿床。通过本次研究得出以下认识:(1)花岗岩的演化主要影响REE的迁移、分馏和再富集,与REE含量变化关系不大;(2)花岗岩演化过程中产生的热液使REE从原矿物中迁出并形成新的(含)稀土矿物,是iREE(甚至iHREE)成矿的关键;(3)龙安iREE矿床基岩中,榍石、褐帘石、钍石、含稀土萤石和氟碳酸盐矿物是iREE成矿的主要来源,其次为斜长石和黑云母,这些矿物总体显示出LREE含量相对较高,从而使矿床LREE相对富集。

三明市域离子吸附型稀土矿远景评价

对三明市域范围内16个区块开展离子吸附型稀土矿调查工作。通过地质测量,圈定风化壳范围;采用人力冲击取样钻工程采集相关样品,对稀土氧化物(REO)、稀土元素(REE)进行了分析,划分了矿石自然类型为花岗岩风化的砂土状矿石和火山岩(碎斑熔岩)风化的砂土状矿石。通过调查发现,三明市域范围内风化壳面积大,成矿母岩类型种类多,具有很好的大、中型规模稀土矿成矿远景。

离子吸附型稀土矿床成矿规律及找矿潜力——以广西姑婆山和广东新丰地区为例

离子吸附型稀土矿床是我国上世纪60年代发现的一种矿床类型,该类型矿床自发现到现在不断在南岭地区发现此类矿床和矿点,已经成为我国除白云鄂博碱性岩型稀土矿床外的第二大稀土产量的矿床类型。研究发现离子吸附型矿床与燕山期花岗岩有关,主要分布在南岭造山带及其附近区域,其中在广西、广东、湖南、江西和福建最为常见。广西姑婆山。

基于放射性测量的离子吸附型稀土矿勘探方法设计

为推进离子吸附型稀土矿的勘探进程,提出基于放射性测量的离子吸附型稀土矿勘探方法。分析了稀土元素在风化壳中的分布特征,采用γ能谱测量方法测量离子吸附型稀土矿内稀土元素的放射性,根据放射性测量结果,以Delaunay三角剖分原理为基础,划分矿块的最优剖面,同时引入基于剖面的反距离加权空间插值算法,计算矿体微元的品位以及稀土氧化物的储量,实现对离子吸附型稀土矿的勘探。测试结果表明:该方法可准确地勘探矿区的矿石量、稀土资源量以及平均品位,具有较高的勘探精度。

南岭离子吸附型稀土矿床成矿规律研究新进展

离子吸附型稀土矿是我国的优势资源,是全球重稀土的主要来源。20世纪80年代我国对此类矿床的成矿规律开展过大量研究,但仍有诸多未解之谜。为了解目前离子吸附型稀土资源的分布特征和成矿规律,2011~2015年中国地质科学院矿产资源所三稀项目组对52个离子吸附型稀土矿床进行了综合研究,本文介绍稀土成矿规律研究方面取得的一些新进展:(1)离子吸附型稀土矿床广泛分布在华南地区,以南岭最为发育,近些年在越南、老挝、泰国及美国也有发现。矿床主要产在花岗岩和酸性火山岩风化壳中,近几年也在变质岩和灰岩风化壳中有所发现,但花岗岩离子吸附型稀土矿床规模较大,品位较高,仍是最为重要的一类(亚类)稀土矿床;(2)成矿花岗岩的形成时代范围较宽,锆石U-Pb年龄集中在461~384Ma、228~242Ma和189~94Ma三个区间。相对于LREE型成矿花岗岩,HREE型更加富硅,富HREE,具有强烈的负Eu异常,普遍高Rb,低Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Ba、Sr等微量元素,暗示HREE型成矿花岗岩岩浆经历了高度分异。值得注意的是,部分LREE型成矿花岗岩相对富集HREE,特别是富集Y,轻重稀土元素比值(LREE/HREE)多介于1~3之间,风化易形成HREE型风化壳,这很可能是今后重稀土资源的重要来源之一;(3)成矿花岗岩中稀土矿物的成因多样,有岩浆成因(如榍石、褐帘石、独居石、磷钇矿等)、流体交代成因(稀土氟碳酸盐类)和表生成因(水磷铈矿、水磷镧矿等),稀土元素的内生矿化很大程度上受流体交代作用影响;(4)发育完整的风化壳垂向剖面中稀土元素含量呈"弓背式"分布,即表土层和半风化层中含量低,全风化层中含量高,但受地形、地貌及地表水等因素的影响,稀土含量变化曲线呈多种形态。垂向上LREE和HREE可分层富集,即全风化层上部富集LREE,下部富集HREE,也可以同时富集在全风化层下部。华南大量成矿母岩和风化壳样品的化学风化蚀变指数(CIA)与稀土元素总量(∑REE)之间存在明显的相关性,当CIA<85%时,CIA与∑REE呈正相关,当85%<CIA<100%时,CIA与∑REE呈负相关;(5)表生过程中,母岩中易风化的稀土矿物不断释放出可交换性吸附态的稀土元素,酸性淋滤作用是稀土元素迁移的动力,黏土矿物是稀土元素赋存的载体,风化程度影响稀土元素的次生富集。