時　皓，段先哲，韓世禮，李　南，譚凱旋，謝焱石，陳　亮，馮志剛，胡　楊

(1 南華大學(xué)核資源與工程學(xué)院，湖南　衡陽　421001; 2 內(nèi)蒙古自治區(qū)礦產(chǎn)實驗研究所,內(nèi)蒙古　呼和浩特　010031; 3 湖南省核燃料循環(huán)技術(shù)與裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南　衡陽　421001;4 國有資產(chǎn)管理處，南華大學(xué)，湖南　衡陽　421001)

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專論與綜述

石灰窯礦床對我國鈮鉭銣資源開發(fā)研究的意義*

時皓1,2，段先哲1,3，韓世禮1，李南4，譚凱旋1，謝焱石1，陳亮1，馮志剛1，胡楊1

(1 南華大學(xué)核資源與工程學(xué)院，湖南衡陽421001; 2 內(nèi)蒙古自治區(qū)礦產(chǎn)實驗研究所,內(nèi)蒙古呼和浩特010031; 3 湖南省核燃料循環(huán)技術(shù)與裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南衡陽421001;4 國有資產(chǎn)管理處，南華大學(xué)，湖南衡陽421001)

鈮鉭銣?zhǔn)欠浅Ｖ匾南∮薪饘伲粌H在軍事工業(yè)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，而且在民用領(lǐng)域有著廣泛的用途。我國最近在內(nèi)蒙錫林浩特石灰窯發(fā)現(xiàn)了大型的花崗巖型鈮鉭銣多金屬礦床，其中Ta2O5和(Ta,Nb)2O5平均品位分別為0.0148%和0.0262%，Rb2O平均品位0.163%，初步探明總金屬量超過87萬噸，潛在經(jīng)濟(jì)價值巨大，且外部開發(fā)建設(shè)條件和開采技術(shù)條件有利，進(jìn)一步勘查和開發(fā)潛力較好。該礦床的發(fā)現(xiàn)不僅能將推動該區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且對我國稀有金屬資源勘查與開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

鈮鉭銣；錫林浩特石灰窯；礦產(chǎn)勘查與開發(fā)；經(jīng)濟(jì)發(fā)展

1　資源形勢分析

1.1鈮鉭市場供需情況

鈮和鉭是我國目前主要的鼓勵勘查評價礦種，在地殼中的平均含量分別為20×10-6和2.4×10-6，具有熔點高、耐高溫、蒸汽壓低、抗腐蝕、導(dǎo)熱性好、導(dǎo)電性強(qiáng)、可塑性高和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性，使之在電子工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、化學(xué)工業(yè)以及原子能、超導(dǎo)技術(shù)、宇航等諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用[1-4]。隨著計算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、車載電子系統(tǒng)的需求日益轉(zhuǎn)旺，近年來世界對鉭的總需求在2000噸左右，鈮的需求則超過了2萬噸，我國寧夏東方有色金屬集團(tuán)生產(chǎn)的鉭絲、鈮絲分別占世界20%和45%的市場份額，電容器用鉭粉、鉭絲的用量占鉭總消費量的一般以上，由于近幾年來鉭資源緊缺，人們也在開發(fā)鈮電容器；鋼鐵添加劑用鈮量占鈮總消費量的90%。

最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球已探明的鈮和鉭儲量分別為440萬噸和4.3萬噸，年產(chǎn)量分別為3.4萬噸和1500噸[3]。世界上鈮鉭產(chǎn)量主要分布在巴西、加拿大、澳大利亞、剛果、莫桑比克、尼日利爾[5]。盡管我國鈮鉭礦床(點)星羅棋布，但是大型的、單一的和高品位的礦床比較少，年產(chǎn)量也相對較低，且鉭鈮礦資源品位低，嵌布粒度細(xì)而分散，礦石性質(zhì)復(fù)雜，造成難采、難分、難選，回收率低；賦存狀態(tài)差，大規(guī)模露采的礦山較少[6]。我國沒有獨立的鈮礦山，鈮往往與稀土、鉭伴生。目前我國能夠上規(guī)模的鈮鉭礦已經(jīng)不多，多數(shù)生產(chǎn)基地出現(xiàn)資源危機(jī)，總體形勢呈現(xiàn)礦山關(guān)閉速度加快、產(chǎn)能持續(xù)下降的勢頭。

盡管我國Ta2O5儲量和基礎(chǔ)儲量在數(shù)量上是很大的，但大部分鉭鈮礦床品位都接近或略高于最低工業(yè)品位指標(biāo)。Ta2O5品位超過0.02%的幾乎沒有；而Nb2O5品位超過0.1%的也只有幾個碳酸鹽類型礦床，其它類型礦床Nb2O5品位均在0.02%左右。有鑒于此,尋找大中型、單一型和高品位的鈮鉭礦床是當(dāng)務(wù)之急。

1.2銣?zhǔn)袌龉┬枨闆r

銣金屬是非常重要的稀有金屬之一，其化學(xué)性質(zhì)活潑。銣在遇水起劇烈作用，生成氫氣和氫氧化銣。易與氧作用生成氧化物。由于遇水反應(yīng)放出大量熱，所以可使氫氣立即燃燒。銣原子的最外層電子很不穩(wěn)定，在光電輻射作用下，很容易被激發(fā)放射出來[7-9]。根據(jù)銣原子的這個特點，科學(xué)家們設(shè)計出了磁流體發(fā)電和熱電發(fā)電兩種全新的發(fā)電方式[10]，另外利用銣制作(含銣涂層電極)的熱電換能器，與原子反應(yīng)堆聯(lián)用時，可在原子反應(yīng)堆的內(nèi)部實現(xiàn)熱離子熱核發(fā)電，這些都廣泛地用于能源領(lǐng)域；此外，銣所具有的光電效應(yīng)這一重要物理性質(zhì)[7-8]，使得銣顯示出優(yōu)良的光電特性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及強(qiáng)烈的化學(xué)活性，在制造電子器件(光電倍增管、光電管)、分光光度計、自動控制、光譜測定、彩色電影、彩色電視、雷達(dá)、激光器以及玻璃、陶瓷、電子鐘等方面發(fā)揮著有著獨特的用途[11]; 在空間技術(shù)領(lǐng)域，由于銣輻射頻率具有長時間的穩(wěn)定性，由于銣輻射頻率具有長時間的穩(wěn)定性，銣被用作衛(wèi)星的發(fā)射系統(tǒng)、導(dǎo)航、運載火箭導(dǎo)航、導(dǎo)彈系統(tǒng)、無線通訊、電視轉(zhuǎn)播、收發(fā)分置雷達(dá)、全球定位系統(tǒng)(GPS)等方面的原子頻標(biāo)，以獲得精確的時間和穩(wěn)定的頻率[12]；在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域，放射性銣可用于測定巖石年齡[13]；此外，銣的化合物應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、造紙業(yè)[14]。銣還可作為真空系統(tǒng)的吸氣劑，吸氣劑的作用類似凈化劑，可去除可能會污染系統(tǒng)的多余氣體。因此，銣金屬不僅在軍事工業(yè)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，而且在民用領(lǐng)域有著廣泛的用途，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位[15-19]。

據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局資料，全球Rb2O儲量為341萬噸，其中偉晶巖中Rb2O儲量總計167萬噸，鹽湖鹵水(死海和大鹽湖)中Rb2O儲量總計109萬噸，德國地下光鹵石礦中的Rb2O儲量總計約65萬噸。國外偉晶巖中Rb2O儲量共計18.3萬噸，其中津巴布韋11萬噸，占58%；納米比亞5.5萬噸，占29%；加拿大1.3萬噸，占7%。這三個國家Rb2O儲量為17.8萬噸，占國外偉晶巖銣資源的95%。國外鹽湖鹵水中Rb2O儲量為109.4萬噸。

據(jù)國土資源部信息中心2011年資料，目前我國Rb2O儲量約為29.3萬噸，基礎(chǔ)儲量約43.5萬噸，資源量約135.9萬噸，查明資源儲量約179.4萬噸，其中偉晶巖中R2O約148.7萬噸，占全國銣資源儲量的82.9%。我國銣資源儲量主要分布在江西、湖南兩省，其中江西占全國的99.9%。江西宜春是我國最主要的銣供應(yīng)地。我國銣資源量以新疆居首，占全國資源量48%，其次是江西25%，湖南10%，廣東9%[7](圖1)。但與國外資源相比，我國銣資源具有分布范圍廣、規(guī)模小、低品位、難開發(fā)利用等特點[15-19]。

圖1　我國銣資源量分布圖

我國目前正處于國民經(jīng)濟(jì)高速增長階段，對礦產(chǎn)品需求不斷加大，特別是加入世貿(mào)組織后，開始融入世界的主流，這種變化給我國地勘業(yè)和礦產(chǎn)生產(chǎn)企業(yè)帶來極大影響和極好的發(fā)展機(jī)遇。但由于鈮鉭銣的應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)品研制、開發(fā)進(jìn)展緩慢，現(xiàn)有的鈮鉭銣的生產(chǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，因此必須加大以上礦種的勘查和開發(fā)。

我國最近在內(nèi)蒙錫林浩特石灰窯地區(qū)發(fā)現(xiàn)一大型花崗巖型鈮鉭銣稀有金屬礦床，其中Ta2O5和(Ta,Nb)2O5平均品位分別為0.0148%和0.0262%，Rb2O平均品位0.163%，總金屬量超過87萬t[17]。該區(qū)的勘查和開發(fā)將會帶動蒙東地區(qū)乃至內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)發(fā)展，成為新的稀有金屬基地?？梢姳緟^(qū)的評價與開發(fā)具有較實際和現(xiàn)實的經(jīng)濟(jì)意義。

2　礦床地質(zhì)評價

圖2　Ⅴ號巖體地質(zhì)簡圖

石灰窯礦區(qū)主要鈮鉭礦體賦存于Ⅴ號花崗巖體(圖2)中，巖體受后期氣成熱液作用影響，部分地段具不同程度的鈉長石化和云英巖化，多為面型交代蝕變，成巖時代為燕山早期。礦體形態(tài)較簡單，以地表礦為主，總體產(chǎn)狀較緩，呈厚大板狀，向兩側(cè)分枝，整體呈“蝎子”型產(chǎn)出。厚度變化較穩(wěn)定，礦化均勻。礦床成因類型為巖漿期后交代蝕變類型稀有金屬礦床。經(jīng)資源量估算達(dá)大型鈮鉭礦床遠(yuǎn)景規(guī)模，進(jìn)一步勘查和開發(fā)潛力較好。

3　礦床開發(fā)建設(shè)條件

3.1交通

工作區(qū)位于白音希勒鎮(zhèn)東北方向10 km，有砂石簡易路相通；白音錫勒鎮(zhèn)至錫林浩特市運距55 km，交通便利。

3.2供水、供電

礦區(qū)地表徑流很少，主要分布在錫林河兩岸地段，但地下水資源豐富，可掘井解決；礦區(qū)西10 km的白音錫勒鎮(zhèn)有110 kV高壓變電站一座，供電可直達(dá)礦區(qū)，電力供應(yīng)充足?？蓾M足礦山生產(chǎn)生活用水用電之需。

3.3區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會環(huán)境

礦區(qū)地處錫林郭勒盟地區(qū)，居民以蒙、漢為主，人煙稀少，主要聚居于錫林浩特市及白音希勒鎮(zhèn)，經(jīng)濟(jì)落后，糧食不能自給，完全依賴外地供給。但區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源較為豐富，除本礦區(qū)外，還有螢石礦、石灰石礦等一批非金屬礦產(chǎn)資源地，許多已得到不同程度的開發(fā)利用，產(chǎn)生了良好的社會及經(jīng)濟(jì)效益，帶動了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略的實施，本區(qū)的礦業(yè)開發(fā)將積極地促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。區(qū)內(nèi)勞動力匱乏，需從錫林浩特市引進(jìn)，經(jīng)上崗前培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，可滿足礦山建設(shè)時期的大量勞力需求。

4　礦床開采條件

4.1礦床水文、工程、環(huán)境地質(zhì)條件

礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬以裂隙含水層充水為主的水文地質(zhì)條件簡單類型；工程地質(zhì)條件屬簡單類型；環(huán)境地質(zhì)條件屬中等類型。

4.2礦床開采技術(shù)條件分析

礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面1190 m，主要礦體出露標(biāo)高在1100 m以上，且以地表礦為主，礦體呈厚板，向兩側(cè)分枝，整體呈“蝎子”型產(chǎn)出，厚度較穩(wěn)定，礦化均勻，地形中等，產(chǎn)狀平緩，適宜露采。

5　結(jié)　論

內(nèi)蒙錫林浩特石灰窯花崗巖型鈮鉭銣多金屬礦床是我國最近發(fā)現(xiàn)的一處大型稀有金屬礦床，其中Ta2O5和(Ta,Nb)2O5平均品位分別為0.0148%和0.0262%，Rb2O平均品位0.163%，總金屬量超過87萬t，潛在經(jīng)濟(jì)價值巨大，外部開發(fā)建設(shè)條件和開采技術(shù)條件有利，進(jìn)一步勘查和開發(fā)潛力較好。該礦床的發(fā)現(xiàn)不僅能將推動該區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且對我國稀有金屬資源勘查與開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

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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

國家自然科學(xué)基金(41503016)；湖南省教育廳優(yōu)秀青年項目(15B201)；中國博士后科學(xué)基金(2015M582334)；國防基礎(chǔ)科研計劃項目(B3720110004)；南華大學(xué)博士科研啟動基金(2014XQD08)；南華大學(xué)“蒸湘學(xué)者計劃”；內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查專項基金。

段先哲(1985-)， 男，博士，講師，主要從事地球化學(xué)和礦床學(xué)等方面的研究工作。

韓世禮(1979-)，男，博士，講師，主要從事地球化學(xué)和礦床學(xué)等方面的工作。

P617

A

1001-9677(2016)01-0003-03