稀有和稀土金屬礦床

概述

地殼中豐度低、不易富集成礦或工業上提取較困難的金屬元素礦床,如鋰、銫、鈮、鉭、鈹、鋯和稀土元素礦床。它們的礦石礦物共生組合種類繁多,礦體的形態和產狀一般較複雜,礦床類型多種多樣。現分別或分組闡述其主要類型礦床。
鈮、鉭礦床 ①含鈮、鉭變花崗岩和翁崗岩(一種具玻基結構的鹼長花崗岩脈)礦床。礦床產於複式岩體的頂部,與富氟的納長石花崗岩有密切的成因聯繫。發育完整的含礦岩體常具有分帶性。鈮、鉭礦化(細晶石鉭鐵礦、鈮鉭鐵礦和鈮鐵礦)主要集中在上部的強鈉化花崗岩中,向下在200~300米深度內逐漸變貧,轉變為不具礦化的花崗岩。鋰雲母可作副產品,如中國江西宜春鈮鉭礦。②含鈮鹼性花崗岩礦床。礦床產於非造山構造環境的含鹼性角閃石和輝石的花崗岩中,以鈮鐵礦為主、燒綠石次之。共生的有用元素有鋯、輕稀土和釷等,有時有錫石,如非洲奈及利亞的這類礦床。③含燒綠石碳酸鹽岩礦床,常與含氟碳鈰礦等稀土碳酸鹽岩相共生。④含鈮鉭花崗偉晶岩礦床。主要礦石礦物為鈮鉭鐵礦、鉭鐵礦和細晶石,常與等共生。此外,中國白雲鄂博式稀土礦床(見彩圖)中也伴生有可利用的燒綠石,鈮鐵礦等鈮礦物。
稀有和稀土金屬礦床稀有和稀土金屬礦床
鋰和銫礦床 ①含鋰花崗偉晶岩礦床。鋰的主要礦石礦物是鋰雲母、鋰輝石。一般伴生的有用稀有金屬是鈹、鈮、鉭和銫(銫榴石)和錫等。如新疆阿爾泰的偉晶岩礦床。②鹽湖礦床。是鋰和銫稀鹼金屬的重要來源。不少岩鹽、鉀鹽、芒硝和硼砂鹽湖滷水中可能從工業上提取鋰和銫,如美國加利福尼亞瑟爾斯鹽湖和中國青海察爾汗鹽湖是鋰的重要來源。此外,含鋰雲母鈉長石化花崗岩和含鐵鋰雲母黑鎢礦-石英脈也是鋰的來源。
稀土礦床 地殼中稀土元素有等15種元素。一般前6種稱為輕稀土或鈰族稀土;後9種稱為重稀土或稱釔族稀土。它們的礦床種類主要有:①稀土碳酸鹽岩礦床。大多分布於地台區,常與超基性和鹼性岩構成雜岩體,岩體常具圓形和橢圓形環狀構造,稀土碳酸鹽岩多分布在其上部中心部分。礦化深度可達1000米以上,以輕稀土為主。礦石礦物有氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦等。共生的有用元素有鈮、鋯、鐵、磷、釷和鈦等。典型礦床如烏干達的蘇庫盧等。②白雲鄂博式礦床。是世界上最大的稀土礦床,與鐵礦共生,呈層狀或似層狀。礦床成因和時代爭論未定,有可能是碳酸鹽岩礦床的一種變種。稀土礦床主要是獨居石和氟碳鈰礦等輕稀土礦物。鈮鐵礦燒綠石易解石等鈮礦物可回收。③離子吸附型礦床。主要賦存於花崗岩類和中酸性火山岩的風化殼下部,受原岩、氣候和地貌等條件控制。礦床是由上部風化殼被雨水淋濾下來的稀土離子,被粘土礦物等吸附集中而成。根據稀土分配特徵,可將礦石分為重(或釔族)稀土型和輕(或鈰族)稀土型等。這類礦床主要分布於中國華南地區。此外,各類砂礦床和偉晶岩礦床中的獨居石、磷釔礦等也是稀土的工業來源。
白雲鄂博稀土礦山
白雲鄂博稀土礦山
鈹礦床
 ①含綠柱石花崗偉晶岩礦床,常與鋰、鈮、鉭等共生,是鈹的主要來源,如中國新疆阿爾泰等地礦床。②含綠柱石交代蝕變花崗岩礦床,產於鈉長石化花崗岩頂部,綠柱石呈浸染狀分布。如中國江西幕阜山等礦。③含鈹夕卡岩(或條紋岩)礦床。礦床產於花崗岩與白雲質灰岩的接觸帶中。礦石常呈條紋狀構造。鈹礦物主要是日光榴石金綠寶石、香花石和塔菲石等。鈣鎢礦磁鐵礦螢石等可作副產品。如中國湖南香花嶺等礦。此外,中國華南許多黑鎢礦-石英脈中綠柱石可作副產品。
鋯礦床 鋯在地殼中豐度雖高,但由於不易富集和提取困難,故列入稀有金屬之列。其主要礦床有3類。①海濱砂礦。常形成於海濱的浪擊帶,沿海濱呈狹長分布,延長數千米到100千米以上,厚度一般數十厘米。由於海岸變遷,使部分礦床成為埋藏礦床。重砂礦物中除鋯石外,常有鈦鐵礦金紅石獨居石釷石等;有時還有錫石等可綜合利用。如中國海南島海濱、澳大利亞東海岸等礦。一些衝擊砂礦中鋯石也可作副產品。②含異性石霞石正長岩礦床。如俄羅斯科拉半島希比內礦床等。③含鋯的鈉長石化鹼性岩礦床。礦石礦物主要為曲晶石、鋯石水鋯石等,其他共生的可利用礦物和燒綠石和釷石等。此外,部分的複雜偉晶岩也是鋯的來源。

世界稀土礦場分布

磷釔礦
磷釔礦
稀土元素在地殼中豐度並不稀少,只是分散而已。已經發現的稀土礦物約有250種,但具有工業價值的稀土礦物只有50~60種,目前具有開採價值的只有10種左右,現在用於工業提取稀土元素的礦物主要有四種-氟碳鈰礦、獨居石礦、磷釔礦和風化殼淋積型礦,前三種礦占西方稀土產量的95%以上。獨居石和氟碳鈰礦中,輕稀土含量較高。磷釔礦中,重稀土和釔含量較高,但礦源比獨居石少。
世界稀土資源擁有國除中國外,還有俄羅斯、吉爾吉斯斯坦、美國、澳大利亞、印度、薩伊等;主要稀土礦物是氟碳鈰礦、離子吸附型礦、獨居石、磷釔礦、黑稀金礦、磷灰石、鈰鈮鈣鈦礦等。主要進行開採、選礦生產的國家是中國、美國、俄羅斯、吉爾吉斯斯坦、印度、巴西、馬來西亞等。1998年全世界稀土精礦產量13萬餘噸(自然噸位)。值得注意的是澳大利亞、印度、南非等擁有稀土資源的國家,在未來五年內,將克服技術障礙,生產高附加值的單一稀土產品。屆時世界市場的競爭將更加激烈。
(1)中國
中國占世界稀土資源的41.36%,是一個名符其實的稀土資源大國。稀土資源極為豐富,分布也極其合理,這為中國稀土工業的發展奠定了堅實的基礎。
主要稀土礦有白雲鄂博稀土礦、山東微山稀土礦、冕寧稀土礦、江西風化殼淋積型稀土礦、湖南褐釔鈮礦和漫長海岸線上的海濱砂礦等等。
白雲鄂博稀土礦與鐵共生,主要稀土礦物有氟碳鈰礦和獨居石,其比例為3∶1,都達到了稀土回收品位,故稱混合礦,稀土總儲量REO為3500萬噸,約占世界儲量的38%,堪稱為世界第一大稀土礦。
微山稀土礦和冕寧稀土礦是以氟碳鈰礦為主,伴生有重晶石等,是組成相對簡單的一類易選的稀土礦。江西風化殼淋積型稀土礦是一種新型稀土礦種,它的選冶相對較簡單,且含中重稀土較高,是一類很有市場競爭力的稀土礦。
中國的海濱砂也極為豐富,在整個南海的海岸線及海南島、台灣島的海岸線可稱為海濱砂存積的黃金海岸,有近代沉積砂礦和古砂礦,其中獨居石和磷釔礦是處理海濱砂回收鈦鐵礦和鋯英石時作為副產品加以回收。
總之中國的稀土資源儲量大,礦種和稀土元素齊全,稀土品位高,礦點分布合理等。海外市場的刺激,致使國內稀土行業亂采濫挖現象嚴重,幾近瘋狂的開採使中國的稀土探明儲量從1995年的4300萬噸、占全球總量的43%,下降到2009年的3600萬噸、占全球總量的36.52%。
鈮稀土礦
鈮稀土礦
(2)美國
美國它的稀土資源約占12.50%,其稀土消費和氟碳鈰礦產量幾年來一直居世界第一,但近幾年稀土產量已退居第二位,讓位於中國(由於美國政府十分重視稀土的保護,而中國稀土由於管理不善被嚴重浪費)。美國稀土資源主要有氟碳鈰礦、獨居石及在選別其它礦物時,作為副產品可回收黑稀金礦、矽鈹釔礦和磷釔礦。
位於加利福尼亞的聖貝迪諾縣的芒廷帕斯礦,是世界上最大的單一氟碳鈰礦,該礦山1949年勘探放射性礦物時發現,稀土品位為5~10%REO,儲量達500萬噸之多,是一大型稀土礦。
美國很早就開採獨居石,現在開採的砂礦量是佛羅里達州的格林科夫斯普林斯礦。礦床長約19km,寬1.2km,厚為6m,獨居石較為豐富。此外,北卡羅來納州、南卡羅來納州、喬治亞州、愛達荷州和蒙大拿州也有砂礦分布,儲量也相當可觀。
(3)印度
印度主要礦床是砂礦。印度的獨居石生產從1911年開始,最大礦床分布在喀拉拉邦、馬德拉斯邦和奧里薩拉邦。有名礦區是位於印度南部西海岸的恰瓦拉和馬納范拉庫里奇稱為特拉范科的大礦床,它在1911~1945年間的供礦量占世界的一半,現在仍然是重要的產地。1958年在鈾、釷資源勘探中,在比哈爾邦內陸的蘭契高原上發現了一個新的獨居石和鈦鐵礦礦床,規模巨大。
印度獨居石釷含量高達8%ThO2。在馬納范拉庫里奇采的重砂獨居石占5~6%。鈦鐵礦占65%,金紅石3%,鋯英石5~6%,石榴石7~8%。
(4)前蘇聯
前蘇聯的稀土儲量很大,主要是伴生礦床位於科拉半島,存在於鹼性岩中的含稀土的磷灰石。前蘇聯的主要稀土來源就是從磷灰石礦石中回收稀土,此外,在磷灰石礦石中,還可回收的稀土礦物有鈰鈮鈣鈦礦,含稀土為29~34%。另外,在赫列比特和森內爾還有氟碳鈰礦。
(5)澳大利亞
澳大利亞是獨居石的生產大國,獨居石是作為生產鋯英石和金紅石及鈦鐵礦的副產品加以回收。澳大利亞的砂礦主要集中在西部地區。澳大利亞也產磷釔礦。
澳大利亞可開發利用的稀土資源,還有位於昆士蘭州中部艾薩山的采鈾的尾礦,南澳大利亞州羅克斯伯唐斯銅、鈾金礦床。
加拿大產的鈾礦
加拿大產的鈾礦
(6)加拿大
加拿大主要從鈾礦中副產稀土。位於安大略省布來恩德里弗-埃利特湖地區的鈾礦,主要由瀝青鈾礦、鈦鈾礦和獨居石、磷釔礦組成,在濕法提鈾時,可把稀土也提出來。
此外,在魁北克省的奧卡地區擁有的燒綠石礦,也是稀土的一個很大潛在資源。還有紐芬蘭島和拉布拉多省境內的斯特倫奇湖礦,也含有釔和重稀土正準備開發。
(7)南非
南非是非洲地區最重要的獨居石生產國。位於開普頓的斯廷坎普斯克拉爾的磷灰石礦,伴生有獨居石,是世界上唯一單一脈狀型獨居石稀土礦。此外,在東南海岸的查茲貝的海濱砂中也有稀土,在布法羅螢石礦中也伴生獨居石和氟碳鈰礦,正計畫和研究回收。
(8)馬來西亞
主要從錫礦的尾礦中回收獨居石、磷釔礦和鈮釔礦等稀土礦物,曾一度是世界重稀土和釔的主要來源。
(9)埃及
埃及從鈦鐵礦中回收獨居石。礦床位於尼羅河三角洲地區,屬於河濱沙礦,礦源由上游風化的沖積砂沉積而成,獨居石儲量約20萬噸。
(10)巴西
巴西是世界稀土生產的最古老國家,1884年開始向德國輸出獨居石,曾一度名揚世界。巴西的獨居石資源主要集中於東部沿海,從里約熱內盧到北部福塔萊薩,長達約643km地區,礦床規模大。

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