内蒙古白云鄂博铁-铌-稀土矿床矿化蚀变矿物组合及流体组成

针对内蒙古白云鄂博铁-铌-稀土矿床是否多期成矿及底板白云岩的成因争论,本文通过光薄片岩矿鉴定和扫描电子显微镜研究,获得如下信息:(1)碳酸岩脉、磁铁矿石、蚀变岩及矿化白云岩中矿化蚀变的矿物组成类似,均以磁铁矿(碳酸岩脉中除外)、独居石、氟碳酸稀土矿物(氟碳铈矿等)、方解石、萤石、磷灰石、富钡矿物(重晶石或毒重石)、黑云母、富钠矿物(钠闪石、霓石)等为主,常见硫化物,显示为同一种富含Fe、REE、Ca、Ba、K、Na、Si及挥发分CO_(2)、P_(2)O_(5)、F、S的流体,岩(矿)石的结构构造也显示出明显的一期成矿特点,支持白云鄂博矿床主体是一期成矿事件的产物。(2)稀土矿化与底板白云岩不是同一流体的产物,稀土矿化与方解石为主的碳酸岩脉有关,有可能为火成碳酸岩或浆液过渡态流体;底板白云岩是稀土矿化的围岩,有更多的沉积成因信息,可能为热水沉积岩,或者为热液改造的沉积碳酸盐岩。(3)磁铁矿化与稀土矿化是同一成矿事件的产物,但碳酸岩中缺乏磁铁矿表明,铁质来源与稀土来源是否相同仍需要进一步研究。

白云鄂博铁矿石中的萤石及其中包裹体的特征

为了从白云鄂博铁矿中回收萤石,提高萤石精矿的品位,采用光片法测定了白云鄂博铁矿石中萤石的赋存状态及萤石中的包裹体。结果表明,白云鄂博铁矿石中的萤石夹杂脉石多,嵌布粒度细,是一种极其难选的矿石。在铁矿物富集的区域,萤石中的包裹体密度可以高达2100粒/mm^(2)。由于受包裹体的影响,白云鄂博萤石精矿比相同选别条件下一般萤石矿选出的精矿品位低。在白云鄂博铁矿石中,-75μm的萤石微粒绝大部分都集中在5~30μm,30~75μm粒级很少,进一步细磨提高-30μm粒级的比例,不会显著地提高萤石的解离度。建议生产现场以“低质高产”组织生产为宜,在目前的磨矿粒度下,做好“选净”工作更为切实可行。

白云鄂博发现全新结构重稀土新矿物——白云钇钡矿

2024年新年前夕,在严格的审查与投票后,由中国地质大学(北京)李国武教授领衔的团队发现申报的新矿物白云钇钡矿[bayanoboite-(Y)]获得国际矿物学协会-新矿物命名及分类委员会(IMA-CNMNC)全票批准通过,批准号IMA 2023-084。新矿物以发现地内蒙古自治区著名的白云鄂博命名。白云钇钡矿的发现是李献华院士主持的国家自然科学基金委员会《战略性关键金属超常富集成矿动力学》重大研究计划集成项目“白云鄂博超大型REE-Nb矿床的时空演化和资源量(92262303)”的创新成果之一,由中国地质大学(北京)、包钢集团公司和中国科学院地质与地球物理研究所合作取得的成果。

白云鄂博主、东矿三个剖面地球化学特征及其研究意义

近年来关于白云鄂博Nb-REE-Fe矿床H8岩体火成水成归属的争论已渐息,而矿床成矿过程以及REE富集机制仍是学术界关注的热点。文章对白云鄂博矿床白云石碳酸岩体、霓长岩化蚀变带、尖山组板岩3个典型剖面开展系统的岩石地球化学工作,发现赋矿碳酸岩、霓长岩、铁矿石微量与稀土元素配分模式具有相似性,靠近H8岩体的尖山组板岩往往有着更高的稀土元素含量,以及与成矿碳酸岩相近的微量元素配分模式。区内各类岩石单元稀土元素分馏明显,全岩La_(N)/Nd_(N)比值的变化规律显示,H8岩体内部比边缘更富La,边缘比岩体内部更富Nd。通过岩(矿)石薄片BSE图像结合矿物电子探针分析显示,H8岩体内的稀土元素矿物(主要是独居石、氟碳铈矿等)可分为2组,一组相对富La,呈半自形-他形,星点状分布;另一组相对富Nd,呈他形细粒,脉状分布。两组矿物中不同元素的富集特征可能代表了结晶过程中流体环境的改变。上述实验结合地质勘查结果表明,白云鄂博矿床初始成矿物质的起源与H8碳酸岩一致,均来源于中元古代碳酸岩岩浆活动,而不同类型的稀土元素矿物对应了白云岩成岩阶段与萤石矿化阶段两个不同的稀土矿化阶段。

白云鄂博矿选冶固废烧结法制备微晶玻璃研究

为了更好地综合利用白云鄂博矿选冶固废,本文以白云鄂博萤石尾矿和包钢高炉渣为主要原料,采用一步烧结法研究了不同原料配比对制备微晶玻璃的影响。采用DSC、XRD、SEM、万能试验机、多道γ能谱仪进行表征分析,研究了不同原料配比对制备微晶玻璃的影响。结果表明:不同原料配比时,微晶玻璃主晶相为斜辉石、透辉石、鳞石英;随着萤石尾矿和高炉渣质量配比的增加,微晶玻璃颜色逐渐加深,且抗折强度先升高后降低,再升高再降低;当萤石尾矿和高炉渣质量配比为5∶5时,微晶玻璃抗折强度最高,达到76.85 MPa,主晶相为斜辉石和透辉石,晶粒大小均匀,排列规则;当萤石尾矿与高炉渣质量配比为2∶8时,微晶玻璃产品符合B类装饰装修材料标准,当萤石尾矿与高炉渣质量配比为3∶7、5∶5、6∶4时,微晶玻璃产品符合C类装饰装修材料标准。

白云鄂博稀土白云岩电磁学特征与影响因素

白云鄂博是全球最大的稀土矿,也是我国著名的铁矿区。稀土白云岩是白云鄂博稀土矿主要赋矿岩体,大部分铁矿也赋存于其中。然而,稀土白云岩的岩石电磁学特征至今没有清楚的认识,影响了电磁法勘探资料解释及稀土白云岩发育规律的认识。本文测量了白云鄂博稀土白云岩、铁矿石样品和部分围岩的岩石复电阻率,为分析岩矿石复电阻率的分布规律和影响因素,还测量了样品的磁化率数据。利用手持XRF分析仪对样品进行成分粗分析,部分样品进行了主微量分析和显微镜下分析。结果显示,矿区岩石电阻率变化范围跨度大,而且相同岩性岩石电阻率差异较大。矿区围岩与矿石(铁、稀土)之间有较为明显的磁化率差异、轻稀土元素含量(LREE:La、Ce、Pr、Nd)差异显著。岩石组分与岩石电磁属性的交汇结果显示,岩石磁化率与岩石Fe_(2)O^(T)_(3)含量正相关。镜下分析发现,磁铁矿的分布与联结程度影响白云鄂博铁矿石电阻率。白云鄂博稀土白云岩具有中高阻、甚至高阻特征,岩石中大量发育的高阻矿物是影响其电磁学特征的重要影响因素。岩石电磁学分析为白云鄂博电磁法勘探数据解释和隐伏矿预测提供了重要的岩石物理依据。

白云鄂博多金属矿含铁矿物嵌布特性研究

白云鄂博多金属矿是我国复杂难选铁矿资源之一,近年来对多金属矿进行技术攻关,但铁资源利用率较低。为了解矿石性质的变化,采用化学分析、矿物参数自动定量分析系统、偏光显微镜、扫描电子显微镜等方法及设备对多金属矿中铁矿物进行嵌布特性研究。结果表明,多金属矿中TFe含量为31.55%,主要含铁矿物为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿(磁黄铁矿)、菱铁矿,其中磁铁矿含量占9.467%,赤铁矿含量占31.280%。矿石中铁矿物以磁性铁和赤褐铁两种铁物相为主,磁性率为49.15%,为混合铁矿石类型。矿石中磁铁矿多与脉石相互交织形成网状嵌布,且夹杂少量黄铁矿,而赤铁矿多以斑状、粒状、浸染状、鳞片状集合体嵌布,两者中存在微细粒包裹体结构。铁矿物粒度不均,-0.040mm粒级约占55%,且磁铁矿、赤铁矿与28种矿物嵌连,主要是萤石、赤铁矿、磁铁矿、稀土、石英、重晶石、方解石、铁白云石。在-0.074mm占60%的磨矿细度条件下,铁矿物解离度达82.78%,但微细粒铁矿物包裹体与脉石、微细粒脉石矿物包裹体与铁矿物均解离困难,阶段磨矿及充分细磨是铁矿物高效回收的关键。

白云鄂博某难选铁矿石氢基矿相转化——磁选尾矿浮选稀土试验

堆置多年的白云鄂博中贫氧化矿含有铁、稀土等成分,常规工艺难以高效分选,但氢基矿相转化—磁选工艺可高效回收其中的铁。为了解氢基矿相转化过程是否影响富稀土铁尾矿中稀土矿物的可浮性,进行了系统的选矿试验。结果表明,在506E用量4200 g/t、水玻璃用量1800 g/t、矿浆温度65℃条件下,采用2粗3精、中矿顺序返回闭路浮选流程处理矿样,能够获得REO品位59.00%、REO回收率67.91%的稀土精矿。化学成分分析及X射线衍射分析结果表明,浮选精矿中主要成分为稀土氧化物(Ce_(7)O_(12))、独居石及少量萤石,稀土组分有效富集在精矿中;氢基矿相转化过程未对稀土组分的浮选回收造成不利影响。

白云鄂博稀土混合精矿工艺矿物学研究

目前白云鄂博稀土元素的提取主要采用重污染和高能耗的高温浓硫酸焙烧法,“三废”问题至今没有得到合理的解决,且钍元素作为一种伴生组分难以得到再回收利用。采用自动矿物分析仪、X射线衍射分析、扫描电镜分析、配分分析、光学显微镜等分析方法对白云鄂博稀土混合精矿的化学成分、矿物组成、粒度及嵌布特征等进行了工艺矿物学研究,结果表明,该稀土混合精矿REO品位为59.25%,主要稀土矿物由氟碳铈矿、独居石和氟碳钙铈矿组成,主要脉石矿物为磷灰石、萤石、黄铁矿和磁/赤铁矿。在矿物中主要分布的稀土元素为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd。矿样中矿石-38μm粒级含量占95.92%,氟碳铈矿和独居石单体解离度均在55%以上,矿石整体嵌布特征较为复杂,稀土矿物与萤石和磷灰石的连生关系最为密切。为简化冶金工艺,高效提取稀土元素,提出了采用矿相转化后“浮少抑多”的方法分离氟碳铈矿和独居石的展望,为白云鄂博稀土混合精矿的合理开发应用提供新思路。

内蒙古白云鄂博矿床年代学特征及其地质意义

内蒙古白云鄂博矿床是世界罕见的特大型REE-Nb-Fe多金属共生矿床,由于经历了复杂的区域地质演化历史,至今仍对稀土成矿时代认识不一。基于前人的同位素年代学研究成果,结合矿床地质特征对稀土成矿时代进行讨论。研究表明,白云鄂博矿区经历了华北克拉通2.5~1.8 Ga的前寒武纪构造演化过程;哥伦比亚超大陆裂解的最后阶段,约1.3 Ga在白云鄂博裂谷形成了巨型稀土矿床,与同期碳酸岩墙形成时代一致;受后期华北克拉通北缘古亚洲洋俯冲碰撞造山的影响,白云鄂博地区引发热液交代活动,形成了晚期稀土矿脉和原有稀土矿物的重结晶,导致H 8赋矿白云岩同位素系统受到扰动,呈现出多期次(1.0~0.2 Ga)的同位素年龄结果。总之,白云鄂博是一个在约1.3 Ga裂谷成矿并叠加了加里东和海西2期热扰动事件的巨型稀土矿床。

用氢氟酸从白云鄂博矿中浸出铌及动力学研究

针对白云鄂博尾矿中含铌矿物综合回收利用中存在的问题,研究了用氢氟酸浸出含铌矿物中的铌,确定了最佳工艺条件,并探讨了浸出动力学。结果表明:在反应温度90℃、液固体积质量比7/1、氢氟酸浓度20 mol/L、反应时间2 h、搅拌速率300 r/min条件下,铌浸出率达90.91%;铌的浸出过程符合核收缩模型,浸出过程由化学反应和扩散混合控制,表观活化能为35.459 kJ/mol。该法能有效提取尾矿中的铌,有利于后续分离提纯。

白云鄂博发现全新结构重稀土新矿物——白云钇钡矿

2024年1月11日,在国家自然科学基金委“战略性关键金属超常富集成矿动力学”重大研究计划集成项目“白云鄂博超大型REE-Nb矿床的时空演化和资源量” 2023年度进展报告会上,中国地质大学(北京)李国武教授正式宣布,在包头白云鄂博发现一种全新结构重稀土新矿物——白云钇钡矿。白云钇钡矿是在对白云鄂博矿区深部岩心进行扫描电子显微镜自动矿物分析(TIMA)研究中发现的,通过单晶X射线衍射确定其晶体结构为一种全新的氟碳酸盐结构类型。

白云鄂博西矿含铁岩选矿工艺试验研究

为实现白云鄂博西矿TFe品位13%~16%铁素资源(含铁岩)的回收利用,本文以含铁岩为研究对象,通过采用化学分析、X射线衍射仪、光学显微镜等检测手段研究其矿石性质,并在此基础上进行系统的选矿试验。研究结果表明:该含铁岩中TFe品位13.14%,可回收的主要金属矿物为磁铁矿,占全铁比例为52.28%。含铁岩需破碎至−3 mm时才能获得TFe品位20%以上的预选粗精矿,且通过阶段破碎-分级预选流程试验可获得尾矿抛除产率56.01%、粗精矿TFe品位20.62%、磁性铁品位14.80%、TFe回收率69.19%、磁性铁回收率94.27%的技术指标,推荐采用三段破碎-两级预选-高压辊磨超细碎抛尾的原则流程作为预选技术改造方案。将预选粗精矿细磨至−0.045 mm含量85.80%时,经过两次弱磁选后最终获得TFe品位65.10%、TFe回收率50.25%、磁性铁回收率93.03%的合格铁精矿。该研究结果可为含铁岩的高效回收利用提供科学依据。

白云鄂博发现重稀土元素新矿物——白云钇钡矿

2024年1月11日,在国家自然科学基金委《战略性关键金属超常富集成矿动力学》重大研究计划集成项目“白云鄂博超大型REE-Nb矿床的时空演化和资源量” 2023年度进展报告会上,中国地质大学(北京)李国武教授正式宣布在白云鄂博发现一种全新结构重稀土新矿物——白云钇钡矿。

白云鄂博稀士资源研究与综合利用全国重点实验室

白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室(英文名称:State Key Laboratory of Baiyunobo Rare Earth Resource Researches and Comprehensive Utilization)是在原“白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室”的基础上,通过优化研究方向,依托包头稀土研究院,联合具有深度合作基础的兰州大学、长沙矿冶研究院有限责任公司,聚集领域内科技人才,提升科研能力进行重组,2022年11月经科技部批复正式进入全国重点实验室建设序列。

白云鄂博矿床稀土富集过程:来自成因矿物学的证据

稀土富集机制一直是白云鄂博矿床的重要研究内容之一,深刻理解稀土矿物的形成过程对于高质化开发利用稀土资源具有重要意义。白云鄂博主矿区矿石样品扫描电镜观察显示:最主要的两种稀土矿物氟碳铈矿和独居石常常呈细脉状产出,局部稀土细脉明显是由微细裂隙充填所致。需要特别关注的是,稀土矿物细脉外多见氟碳铈矿或独居石呈细小的浑圆状晶体被白云石包裹或赋存于白云石晶界处。同时,稀土细脉中也零星可见一些氟碳铈矿或独居石保留浑圆状的形态特点。如上这些现象暗示稀土物质最初是伴随白云质碳酸盐岩浆侵位而迁移到地壳浅部,并伴随岩浆固结成岩过程呈细小浑圆状晶体被白云石包裹或赋存于白云石晶界处,浑圆状似“珠滴”的晶体形态抑或是白云质碳酸盐岩浆固结成岩时发生了强烈的不混溶作用所致。此外,细脉状稀土矿物中局部可见富含Nb和Cr的独居石晶体,也可见一些独居石中包裹了早期自形富Si独居石,也说明氟碳铈矿或独居石的富集成矿具有岩浆属性。还需注意的是,在氟碳铈矿或独居石组成的稀土细脉中,除了少量晶体保留浑圆状形态外,大多呈半自形或它形晶体形态。同时,多处可见白云石晶体遭受溶蚀后被氟碳铈矿、独居石或萤石等包围的现象。特别是伴随氟碳铈矿或独居石细脉,有大量的萤石富集,局部还有较多的磷灰石结晶,其中一些磷灰石晶体中也包裹有细小浑圆状独居石。这些现象暗示早期伴随岩浆作用形成的氟碳铈矿、独居石和白云石,与后期富含F和P的流体发生了强烈相互作用。即氟碳铈矿或独居石细脉的形成,同时具有显著的热液作用属性。上述矿物学现象综合表明,白云鄂博稀土富集成矿至少经历了两次明显的成矿作用。首先是伴随碳酸盐岩浆侵位作用,稀土被运移到地壳浅部,并由于不混溶作用而得以初步富集;之后由于富含F和P的热液流体作用,使稀土物质发生了再活化和循环迁移,并得以再次富集形成稀土矿体。

白云鄂博矿床元素空间分布规律及找矿启示

白云鄂博矿床是全球最大的稀土-铌-铁矿床。本文对白云鄂博矿床主矿、东矿赋矿白云岩、不同类型稀土-铌-铁矿石和富钾板岩进行详细的野外地质调查和地球化学成分分析,揭示了成矿元素稀土、铌和主要蚀变元素钠、钾、氟、磷的空间分布规律。结果表明,白云鄂博主采坑比东采坑具有更高的稀土含量,矿体由外围向中心、由浅部向深部有明显的稀土元素(尤其是中-重稀土元素)富集的现象,矿体深部具有更大的中-重稀土元素找矿潜力;成矿元素铌的异常范围与重稀土的异常范围相吻合,表明二者具有密切的共生关系;蚀变元素氟的异常范围与稀土-铌-铁矿体的分布范围相一致,是重要的沉淀成矿元素;蚀变元素磷的异常要明显超过稀土-铌-铁矿体的分布范围,是重要的迁移载体元素;钠化蚀变主要出现在矿体下盘含稀土白云岩中,代表早期高温蚀变过程;钾化蚀变主要发育在矿体上盘的富钾板岩中,代表晚期低温蚀变过程;钾化、萤石化及磷的异常是碳酸岩型稀土矿床最主要的浅部和外围示矿指标。

白云鄂博氧化矿选矿的环境影响分析

多金属共生矿选矿过程复杂,环境影响因素多样。本文采用生命周期评价方法,对白云鄂博氧化矿选矿的环境影响进行定量分析。其间选取1 t铁精矿、1 t稀土精矿作为功能单位,研究臭氧损耗、全球气候变暖、酸化、富营养化等10个方面的环境影响,并基于结果识别环境热点,分析其关键生产过程及关键物质,为白云鄂博氧化矿选矿的绿色生产提供理论参考。

白云鄂博多金属矿含铌矿物赋存特征及矿相重构热力学分析

为利用白云鄂博多金属矿铌资源,采用化学分析、矿物参数自动分析仪、扫描电镜等方法对多金属矿中铌矿物赋存特征进行系统研究。结果表明:矿石Nb_(2)O_(5)含量0.40%。Nb主要赋存在铌铁矿、易解石、褐钇铌矿、铌钙石、烧绿石等7种矿物中;铌矿物普遍以细粒、微细粒包裹体嵌布,69.59%的铌铁矿颗粒小于0.04 mm;多金属矿磨至-74μm占60%时,铌矿物单体解离度仅17.52%,与萤石、赤铁矿、碳酸盐、铁白云石、稀土紧密连生。利用双参数模型及HSC软件,对铌矿物的热力学进行分析,铌铁矿、易解石在氧气气氛下会氧化生成Fe2O_(3)、CeO_(2),且铌铁矿与CaO、CaCO_(3)等发生反应的趋势大,可能转化为烧绿石等;在氢气气氛下,在683~1387 K范围,铌铁矿会还原成Fe、Nb_(2)O_(5),而Nb_(2)O_(5)无法被H2还原。

白云鄂博中元古代铌成矿特征及可利用性评价

铌是我国被“卡脖子”的战略性矿产资源,铌资源找矿和综合开发利用迫在眉睫。白云鄂博是我国最大的伴生铌矿床,占我国铌资源储量的95%。但由于白云鄂博Fe-REE-Nb矿床多元素共伴生,其矿石类型复杂,铌矿物种类众多,嵌布粒度较细,单体解离度低,分散程度高等的特殊性,导致铌资源综合利用率较低。