金海龙，李娜，魏威，郭春雷，王维维

(包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室，内蒙古 包头 014030)

白云鄂博矿床是一个由多种、多期次地质作用形成的铁、稀土、铌等多金属共、伴生矿床，成矿作用复杂，矿石种类多样，矿石矿物含量、矿物组合差别明显，具有“贫、细、杂、多”的特点，资源利用难度较大[1-3]。

白云鄂博矿自发现以来，国内外科研部门、专家学者对矿石开采、分选、冶炼以及综合利用等做了大量的研究工作，主要针对生产流程中铁、稀土、铌等有用元素的赋存状态进行了侧重研究[4-12]，却忽略了有害元素在各个生产流程中起到的关键作用。随着白云鄂博矿开采深度的不断增加，矿石属性也由氧化矿石已转变为原生矿石，硫元素含量大幅度升高，稀土精矿中的铁磷比不稳定，镨钕配分也随之降低，矿石的矿物组成、矿物工艺性质、元素分布等均出现明显变化。其中有害元素赋存形式的演变尚未确认，相关科学问题亟待解决。本文以白云鄂博现行流程混合原矿中有害元素为研究对象，通过对其化学成分、矿物组成、有害元素分布率及其赋存状态等方面的研究，希望为白云鄂博现行工艺产品提质降杂与资源高效利用提供科学依据。

1 样品采集与分析方法

本次矿样采集分两部分组成，一是对主、东矿正在开采的台阶，以台阶为梯度、按矿石类型对矿体进行系统采样，共计205 个样品；二是在宝山公司现行流程中碎车间皮带上采集混合原矿。多元素分析通过采用分光光度法来测定矿石样品中SiO2、P2O5，化学滴定法测定F、TFe 的含量，高频红外碳硫仪进行S 的测定，原子吸收光谱仪测定Na2O 与K2O，用ICP-OES 测定CaO，用ICP-AES测得Nb2O5和REO，同时采用单偏光显微镜、场发射扫描电子显微镜与MLA 矿物自动分析系统对混合原矿进行了系统研究。

2分析结果

2.1 矿石化学成分

对主、东矿不同类型矿石以及生产车间混合原矿进行多元素测试，结果见表1。

表1 白云鄂博矿石多元素分析结果/%Table 1 Multi- element analysis results of Bayan Obo ores

由表1 可知，主、东矿不同类型矿石中P2O5含 量 介 于0.20% ～ 3.48%，F 含 量 介 于0.28% ～19.42%，S 含量介于0.14% ～ 4.30%，其中萤石型铌稀土铁矿石的P2O5、F 与REO 含量相对较高，可能是萤石、磷灰石与稀土矿物密切共生的原因；钠闪石型铌稀土铁矿石中S 含量较高可能与黄铁矿的存在有关。生产车间混合原矿中P2O5、F、S的含量分别为2.98%、8.89%、1.63%，有害元素的含量相对较高，会对生产流程中精矿产品产生不良影响。

表2 白云鄂博矿石矿物组成及含量Table 2 Mineral composition and content of Bayan Obo ores

2.3 元素分布率

根据白云鄂博混合原矿中的矿物含量、有害元素总含量及矿物中有害元素含量理论值[13]计算得出矿石中有害元素的分布率，计算结果见表3。

表3 白云鄂博矿石有害元素的分布率/%Table 3 Distribution rate of harmful elements of Bayan Obo ores

由表3 可知，白云鄂博混合原矿氟元素主要赋存在萤石与氟碳铈矿中，二者含氟量之和占原矿氟总量的98.22%；磷元素集中分布在独居石和磷灰石两种矿物中，二者含磷量之和占原矿氟总量的93.69%；硫元素主要赋存在重晶石与黄铁矿之中，其次为磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等，硫的分布率高达95.70%。

2.4 矿物特征

黄铁矿与重晶石是白云鄂博矿区分布比较广泛的含硫矿物，在主、东矿体内尤为常见。其中黄铁矿在钠闪石型铌稀土铁矿石中分布量最大，在其他类型矿石中虽亦有见到，但含量相对较少。黄铁矿结晶程度较好，一般呈立方体，显微镜下观察常呈正方形或长方形，与磁黄铁矿紧密共生，被磁黄铁矿所包裹，晶形保存完整，常见的共生矿物还有钠闪石、霓石、方铅矿、闪锌矿等(图1A)。

重晶石一般呈细粒集合体，粒径多在-0.1 mm，多以细条带的形式分布在萤石型铌稀土铁矿石或霓石型铌稀土铁矿石中，但在晚期脉中可发现重晶石斑晶，颗粒长达数厘米左右，而且在矿石间隙中可见完整的长板状重晶石晶体(图1B)。

图1 白云鄂博矿石矿物嵌布特征Fig .1 Dissemination features of Bayan Obo ores

独居石作为白云鄂博矿区分布最广泛的稀土矿物之一，产状形态多种多样，通常以极细小颗粒遍布各种矿石类型中，与磷灰石关系密切。独居石以“独居”为特点，零星分布，有时呈串珠状展布，粒度大小不一，可见不规则状独居石沿磁铁矿裂隙结晶(图1C)。磷灰石作为火成岩及变质岩中常见的副矿物，广泛分布于矿区的白云岩和各类矿石之中，以条带状萤石型矿石中为最多，在霓石型矿石中次之。磷灰石常与萤石、氟碳饰矿、重晶石等矿物密切共生，晶形比较完整，由粒状到长柱状均有结晶(图1D)。

在白云鄂博矿区萤石分布极为广泛，而且由于氟交代作用的强度不同，各矿体萤石的矿化作用也有所不同。主矿的萤石分布量明显多于东矿，西矿和东部接触带分布相对较少，萤石赋存在各种矿石类型中。萤石主要以条带状与浸染状两种形式产出。萤石多为不规则粒状，颜色呈不同程度的紫色，偶见黑紫色或无色。常见的共生矿物有氟碳铈矿、独居石、霓石、白云石等，有时可见萤石、磁铁矿、白云石、稀土矿物等近似平行地间隔分布(图1E)。氟碳铈矿作为整个矿区分布最广泛的稀土矿物，在各种矿石类型中也均有产出。氟碳铈矿多呈不规则粒状集合体或珠串状分布，与霓石、烧绿石、萤石、重晶石等矿物密切共生，早期的氟碳铈矿以极细小的颗粒被包裹在磁铁矿、霓石、萤石等矿物中，晚期的氟碳铈矿颗粒相对粗大，以不规则状析出于其他矿物晶粒间(图1F)。

3 结 论

（1）白云鄂博现行流程生产车间混合原矿中有害元素P2O5、F、S 的含量不低，可能会对后续的生产流程产生不良影响，势必引起高度重视。

（2）混合原矿中的有害元素主要以独立矿物形式存在，包括萤石、氟碳铈矿、独居石和磷灰石、重晶石、黄铁矿等，而且元素分布率均在93%以上。其中部分有害元素赋存在氟碳铈矿、萤石等有用矿物中，一定程度上降低了除杂难度。

（3）白云鄂博混合原矿中包含有害元素的矿物在矿区内分布极为广泛，以不同产状在各种矿石类型中均有产出。矿石类型多样、有害矿物种类复杂、有用矿物粒度细小，这些是影响白云鄂博矿石选别指标与资源利用不可忽视的重要原因。