惠博，毛益林，杨进忠

（中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041）

铼（Re）属于分散元素，自然界铼的独立矿物很少，多以分散吸附或类质同象替代形式伴生于钼、铜、铅、锌、钯等矿物中[1]。铼在航空、国防、核电、电子工业等领域应用广 泛，目前具有不可替代性，属于战略资源[2-4]。世界铼资源较丰富，主要分布在美国、智利、加拿大、墨西哥和秘鲁等国，主要伴生于斑岩铜、钼、金矿内[5-6]。中国也是铼的主要资源国之一，铼的矿产地主要分布在西藏、黑龙江、陕西、河南、湖南、广东、福建等省。中国的铼资源主要伴生于铜、钼矿内，其中斑岩型占62.83%、斑岩-矽卡岩型占20.40%、矽卡岩型占10.56%、石英脉型占4.32%[7]。在贵州、重庆、湖南、四川等省的寒武系地层中也发现了黑色页岩型铼资源，储量丰富，经济价值较大。本文对川北某地黑色页岩型铼矿的工艺矿物学特征进行了详细研究，基本查明了其中铼的赋存状态。

1 物质组成

1.1 化学组成

通过X 射线荧光光谱（XRF）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等手段对选矿综合样品进行了分析（表1）。样品分析结果显示，矿石中Re 含量为3.68×10-6，达到了钼矿和铜钼矿矿石中Re 的一般工业品位要求（0.0002%）[8-9]，属于有价值伴生组分，应充分研究其赋存状态，以便确定其利用工艺。

表1 化学多项分析结果/%Table 1 Multiple analysis results

1.2 矿物组成

通过光学显微镜、扫描电镜（SEM）和X 射线衍射分析（XRD）等手段综合鉴定了矿石中矿物类型，按照化学组成划分为碳质、粘土矿物、硅酸盐矿物、金属氧化物、金属硫化物、含氧盐以及微量组分7 个类型，见表2。矿物组成以碳质、粘土矿物、石英、黄铁矿为主，其中碳质约30%，粘土矿物约14.6%，石英约37.7%，黄铁矿约16.2%。

表2 矿石中矿物组成Table 2 Mineral composition in ores

2 工艺粒度

对样品中主要的矿物黄铁矿、石英以及粘土矿物进行了粒度分析见表3。黄铁矿单晶细小且少见，常见粒度较粗大的多晶集合体，但粒度极不均匀。大部分粒径集中在10 ～ 150 μm 范围内（约占60%），呈浸染状或者星散状分布在矿石中，其中微细粒级的黄铁矿与粘土矿物紧密集合，二者难以解离，给选矿工作造成很大困难。石英整体粒度微细，粒级主要分布在-150 μm。粘土矿物主要包括伊利石、高岭石和绢云母。其三者粒度相近，结构相似，在电子显微镜下多呈集合体形态出现，单晶常呈鳞片状、片状、绒毛状等，单晶粒度一般在1 μm 左右，个别大者可以达到1000 μm，因此粘土矿物之间难以单独分离。

表3 黄铁矿和石英的粒度分布Table 3 Particle size distribution of pyrite and quartz

3 矿物工艺特征

在矿相显微镜研究的基础上，利用扫描电镜和能谱探针对样品中的粘土矿物、黄铁矿等主要矿物进行了详细的结构和成分分析，以此来查明铼的赋存状态与主要载体矿物，及矿石中的有益组分和有害组分。

3.1 粘土矿物

矿石中粘土矿物分布广泛，种类繁多，本次研究的样品中粘土矿物主要为伊利石，其次是绢云母和高岭石。

在矿相显微镜下，粘土矿物呈集合体形态产出，非常微细，10 ～ 30 倍显微镜下各种粘土矿物相互混杂，无法进行详细的种属鉴定和进一步的深入研究。扫描电子显微镜观察发现，即使在高倍镜下，粘土矿物的结晶状态依然较模糊，仅局部可见结晶的矿物颗粒见图1(a)。能谱探针分析结果表明典型区域的粘土矿物主要是含钒伊利石，但Re 的含量低于能谱的检测下限（未能探明其Re 的赋存状态）见表4。

表4 含钒伊利石的能谱分析数据Table 4 Energy spectrum analysis data of vanadium bearing illite

Si 12.05 9.63 1511.91 5.49 Mo 1.09 0.25 63.86 11.62 K 0.88 0.50 82.46 9.51 Ti 1.71 0.80 110.92 10.57 V 0.84 0.37 44.93 15.98 Fe 20.98 8.43 601.81 3.44

图1 扫描电镜和能谱分析结果Fig. 1 Scanning electron microscope and energy spectrum analysis of clay minerals and pyrite

3.2 黄铁矿

黄铁矿是样品中最重要的金属矿物，含量约占16%。黄铁矿的化学分子式为FeS2，晶体属等轴晶系的硫化物矿物，理论组成为Fe 46.55%，S 53.45%，分子中常有Co、Ni 类质同像而形成FeS2CoS2或FeS2-NiS2系列。

通过扫描电镜和能谱探针对黄铁矿进行了详细鉴定，结果显示矿物中并未发现Re 元素（图1b）。

进一步的电子探针分析结果显示6 个测点的Re 的平均值为0.024%，点lx-4 为最大值0.051%，点lx-1 为最小值0，反映出黄铁矿中Re 含量差异很大，极不稳定，部分或不含Re（见表5）。因此推测，部分Re 以类质同象形式赋存于黄铁矿内。

表5 黄铁矿电子探针分析/%Table 5 Electron probe analysis of pyrite

4 铼的赋存状态

Re 在地球化学演化过程中趋于分散，因此很少形成独立铼矿物，多以分散形式或类质同象形式赋存于其他矿物中。

通过光学显微镜、X 射线衍射分析、扫描电镜和能谱探针分析，矿石中均未发现铼的独立矿物，但部分测点显示黄铁矿与铼元素关系密切，初步判断部分铼是以类质同象形式存在于黄铁矿内，但含量变化较大，极不稳定。X 射线能谱面分析结果进一步证明，黄铁矿（FeS2）与Re 元素紧密伴生，是Re 的重要载体矿物。推测一部分Re 以分散形式赋存于其他矿物内。

5 结 论

(1)样品为黑色页岩，有机碳含量为23.6%，石墨含量为6.5%。样品具典型的粘土结构，矿物粒度微细。粘土矿物总量为14.6%，以伊利石为主。粘土矿物多呈隐晶质致密块状或土状集合体，单晶体形态变化较多，有鳞片状、片状、绒毛状，单晶体粒度一般在1 μm 左右。黄铁矿含量16.2%，呈浸染状或者星散状分布在矿石中，其中微细粒级的黄铁矿与粘土矿物紧密集合，难以分离。石英含量37.7%，以微细粒为主。

(2)通过矿相显微镜、扫描电镜、能谱探针、X 射线能谱元素面分析等多种手段综合研究了样品中铼的赋存状态。黄铁矿典型测点Re 含量介于0.051% ～ 0.00%，平均为0.024%，含量极不稳定，变化较大。因此，铼有两种赋存状态，一种以类质同象形式赋存于黄铁矿之中；一种以分散形式分布于其他矿物之中。黄铁矿是样品中铼的重要载体矿物。建议采用浮选分离黄铁矿，以实现铼的富集。