(自然資源部稀土稀有稀散礦產(chǎn)重點實驗室，湖北省地質(zhì)試驗測試中心，湖北 武漢 430034）

鈮被廣泛應用于冶金工業(yè)、原子能工業(yè)、航空航天工業(yè)、軍事工業(yè)、電子工業(yè)、化學工業(yè)、超導材料以及醫(yī)療儀器等方面。近年來，湖北省高度重視兩竹（竹山-竹溪）地區(qū)地質(zhì)找礦工作，通過實施兩竹地區(qū)鈮金多金屬礦調(diào)查評價、竹溪縣巖屋溝—青巖溝地區(qū)鈮多金屬礦預—普查等省地勘基金項目，查明了區(qū)內(nèi)鈮礦富礦體賦存特征和分布規(guī)律，總結(jié)了鈮鉭稀土礦成礦模式，指導區(qū)域地質(zhì)找礦取得重要進展[1-3]。

通過地質(zhì)科研與找礦勘查，查明兩竹地區(qū)是湖北省重要的稀有稀土礦成礦區(qū)，主要有兩個主要成礦帶，一是廟埡鈮鉭稀土成礦帶[4]，以廟埡鈮稀土礦、土地嶺鈮鉭礦、文家灣鈮鉭礦為代表，含礦巖石主要為正長巖、碳酸巖、粗面巖、粗面質(zhì)凝灰熔巖、（含礫）巖屑晶屑凝灰?guī)r；二是蔣家堰-天寶鈮鉭成礦帶，以蔣家堰鈮鉭礦、青巖溝鈮礦、天寶鈮礦床為代表，含礦巖石為粗面質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、粗面質(zhì)熔結(jié)火山角礫巖、含鉀長石斑晶粗面巖[5-6]。

兩竹地區(qū)鈮礦礦石性質(zhì)復雜，即使同在蔣家堰-天寶鈮鉭成礦帶，其不同礦區(qū)礦點的礦石性質(zhì)都不盡相同，主要含鈮礦石類型以及礦石可選性都各有區(qū)別，本文將分別進行介紹。

1 竹溪縣蔣家堰礦區(qū)鈮礦

竹溪縣蔣家堰礦區(qū)鈮稀土礦行政區(qū)劃隸屬湖北省竹溪縣蔣家堰鎮(zhèn)。該區(qū)礦石自然類型是蝕變正長巖型鈮稀土礦石；工業(yè)類型為碳酸鹽化堿性巖原生鈮稀土礦石。具有斑狀結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)。塊狀構(gòu)造、弱定向構(gòu)造。

礦區(qū)礦石物質(zhì)組分復雜，主要鈮礦物有鈮金紅石、鈮鐵礦及燒綠石，礦物含量分別為0.6%、0.05%和 0.02%；主要含稀土元素礦物有獨居石、氟碳鈣鈰礦，其他金屬礦物褐鐵礦、黃鐵礦含量低，無回收利用價值。脈石礦物主要為方解石、正長石、斜長石、石英和黑云母等。

鈮元素主要以鈮金紅石、鈮鐵礦和燒綠石形式存在，其中以鈮金紅石的形式存在的鈮占原礦中鈮總量的 47.20%，鈮鐵礦中的鈮占原礦鈮含量的 35.80%，燒綠石中的鈮占原礦鈮含量的 17%。

礦石中有用礦物(鈮礦物、稀土礦物)粒度均較細，一般在 0.01～ 0.05 mm 之間，其中鈮金紅石-0.038 mm 75.37%，鈮鐵礦-0.038 mm 77.32%，燒綠石-0.038 mm 達到 79.25%，而且分布分散，包含于其他脈石礦物（如黑云母、長石及碳酸鹽礦物）中，連生關系復雜，單體解離度較低，增加分選難度[7]。

通過一系列的重、磁、浮探索實驗表明，采用硝酸鉛、碳酸鈉和 CMC 為調(diào)整劑，以羥肟酸為捕收劑[8]，可以得到產(chǎn)率 1.98%，Nb2O5品位2.679%，回收率 60.15%的浮選粗精礦。浮選精礦經(jīng)磁選后，Nb2O5 品位可以進一步得到提高。

表1 蔣家堰鈮礦浮選實驗結(jié)果Table 1 Flotation results of Jiangjiayan niobium ores

2 天寶礦區(qū)、野虎寨礦區(qū)含鈮礦石

本部分研究樣品分別采自兩個不同礦區(qū)。其一采自天寶礦區(qū)，位于蔡家壩幅中南部天寶鄉(xiāng)一帶，其巖性主要為次粗面巖、粗面斑巖。鈮主要呈鈮錳礦、燒綠石、榍石的形式存在[6]，鈮元素分布率分別占 44.17%、29.24%和 15.43%，其次以易解石、含鈮鈦鐵礦、含鈮金紅石形式存在，鈮元素分布率分別為 5.42%、3.16%和2.42%。礦石中鈮礦物粒度主要分布于 2～ 25 μm，其中褐簾石粒度主要分布于 3～ 90 μm，燒綠石、鈮錳礦、易解石粒度主要分布于 2～ 5 μm。

其二采自野虎寨礦區(qū)，位于泉溪幅的東部野虎寨一帶。巖漿巖在此區(qū)大面積分布，以次粗面巖、粗面斑巖為主，其次為輝綠巖、輝長輝綠巖。鈮主要呈鈮易解石、易解石的形式存在，鈮元素分布率占 85.47%，其次以鈮鐵礦、含鈮鈦鐵礦、含鈮金紅石形式存在，鈮元素分布率分別為 8.58%、4.48%和 1.44%。礦石中鈮礦物粒度主要分布于 2～25 μm，其中褐簾石粒度主要分布于 3～ 90 μm，燒綠石、鈮錳礦、易解石粒度主要分布于 2～ 5 μm。

經(jīng)過一系列的磁選、重選探索實驗，并分別進行了浮選不同捕收劑探索實驗[9-10]，結(jié)果表明，磁選精礦富集比較低，重選精礦回收率很低，浮選亦無法獲得較好的技術(shù)指標。因單一選礦方法皆不能很好地對竹溪鈮礦中有用組分進行有效回收，故進行了重-浮、磁-浮聯(lián)合流程實驗，結(jié)果表明雖有富集，尾礦可由原礦 0.082%降低到0.068%，但精礦回收率僅10%左右，選礦指標仍不理想。

工藝礦物學研究表明，鈮在礦石中主要賦存礦物為（鈮）易解石和榍石，礦石中鈮含量過低，且礦物嵌布細度極其細微，這是導致其選礦指標低的根本原因。

3 巖屋溝-青巖溝礦區(qū)含鈮礦石

湖北省竹溪縣巖屋溝-青巖溝礦區(qū)鈮礦分布范圍廣，出露寬度大，部分裸露地表，覆蓋層薄，礦層厚度大，厚度變化較小，構(gòu)造簡單，開采技術(shù)條件簡單。目前圈出了兩條礦體，本研究對象為規(guī)模較大的Ⅰ礦體，根據(jù)礦石類型，采取 2 種礦石樣品，分別編號為 K60 和K120。

3.1 K 60 礦樣

K 60 屬于堿性火山巖型鈮礦床，礦石品位低(原礦中含 Nb2O5 為 0.0855%)，鈮礦物主要以副礦物形式產(chǎn)出，含量低，粒度細小，偏光顯微鏡下觀察困難。原礦中主要有價元素為鈮以及稀土元素（包括鈰、鑭、釹、钷和釔等）。含鈮礦物主要為易解石和榍石、有極少量燒綠石；易解石粒度微細（-1 μm 95.01%），多呈板狀、柱狀或不規(guī)則粒狀，集合體可見與鉀長石、鈉長石和黑云母連生，常見呈微細粒包含于鉀長石和鈉長石中。另外，Nb 以類質(zhì)同像的形式賦存于榍石中，有的榍石中不含，平均含 Nb2O5 0.92%，常見呈不規(guī)則柱狀或粒狀與長石、云母和方沸石連生或以包裹體形式包含其中，偶爾可見包含鈦鐵礦。次要含鈮礦物燒綠石和細晶石呈完全類質(zhì)同象，燒綠石粒度微細（-10 μm），常見呈微細粒包裹體包含于鈉長石、鉀長石，并多見與鈦鐵礦連生。鈮在礦石中的元素配分見表 2。

表2 K60 樣品鈮在礦石中的平衡分配Table 2 Distribution of niobium in ore K60

由表 2 可見，獨立礦物中 Nb2O5 的總分布率僅為 27.51%，主要分布于易解石和榍石中，分布率分別為 12.21%和 9.76%，其余礦物未檢出Nb2O5，可能以分散狀態(tài)或顯微包裹體的形式存在，所占分布率為 72.49%。

針對 K60 礦石樣品進行了重選（搖床、離心）、磁選（強磁、超導）、浮選以及濕法浸出等試驗，結(jié)果表明，磁選、重選分選效果不明顯，浮選指標不高。浮選采用活性氣泡浮選工藝，以改良捕收劑 DB-11 為捕收劑，可獲得產(chǎn)率為 8.49%，品位為 0.193%，回收率為 19.88%的鈮粗精礦。

3.2 K 120 礦樣

K 120 屬于堿性火山巖型鈮礦床，礦石品位低（原礦中含 Nb2O50.0824%），鈮礦物主要以副礦物形式產(chǎn)出，含量低，粒度細小，偏光顯微鏡下觀察困難。礦石中主要鈮礦物為易解石，其次為鈮鐵礦，少量以類質(zhì)同像的形式賦存于鈦鐵礦中。鈮礦物多與脈石礦物連生，易解石主要呈板條狀或它形粒狀，粒徑一般為 0.01 mm 左右，顆粒細小，包裹于鈉長石、鉀長石、磷灰石、黑云母中或與其連生，連生關系復雜。Nb 在礦石中的平衡分配見表 3。

表3 MLA 分析鈮在礦石中的平衡分配Table 3 Distribution of niobium in ore(MLA)

由表3 可知，獨立礦物中 Nb2O5 的總分布率僅為 35.03%，主要分布于易解石中，分布率為23.60%，鈦鐵礦、鈮鐵礦中僅占總分布率的 5.60%和 9.47%，其余礦物未檢出 Nb2O5，可能以分散狀態(tài)或顯微包裹體的形式存在，所占分布率為64.97%。通過重選（搖床、離心）、磁選（常規(guī)脈動高梯度磁選、超導脈動高梯度磁選）、超導脈動高梯度磁選-重選聯(lián)合流程、浮選以及濕法浸出等實驗，來驗證該區(qū)礦石的可選性。結(jié)果表明，K 120 樣品的可選性要優(yōu)于 K 60 樣品。雖然強磁和離心分選效果不明顯，但超導磁選和搖床對該礦石具有一定的分選富集作用，采用超導磁選-搖床聯(lián)合流程實驗，可以得到品位為 0.97%，回收率21.58%的鈮粗精礦。浮選實驗表明，采用活性氣泡浮選工藝，DB-11 為捕收劑，可以得到產(chǎn)率為19.06%，品位為 0.157%，回收率為 36.94%的鈮粗精礦。K 120 活性氣泡工藝浮選指標見表 4。

表4 K 120 樣品活性氣泡工藝浮選結(jié)果Table 4 Flotation results of active bubble process(K120)

結(jié)合樣品工藝礦物學和選礦實驗結(jié)果來看，兩個樣品礦石性質(zhì)具有一定差異，含鈮含稀土礦物不甚相同，粒度均較細微，常規(guī)選礦方法對其富集分選效果不明顯。部分含鈮礦物可以通過超導磁選或采用新型捕收劑以活性氣泡浮選新工藝進行富集，并有一定的效果，但仍有大部分含鈮礦物疑因粒度過于細微或呈分散態(tài)存在，導致無法綜合回收。

4 結(jié) 語

(1)兩竹地區(qū)鈮礦礦石性質(zhì)復雜，即使同在蔣家堰—天寶鈮鉭成礦帶，其不同礦區(qū)礦點的礦石性質(zhì)都不盡相同，主要含鈮礦石類型以及礦石可選性都各有區(qū)別。蔣家堰礦區(qū)主要含鈮礦物為鈮金紅石、鈮鐵礦；巖屋溝—青巖溝礦區(qū) K 120 樣品主要含鈮礦物為易解石、鈮鐵礦；天寶礦區(qū)主要含鈮礦物為鈮錳礦和燒綠石；野虎礦區(qū)主要含鈮礦物為鈮易解石（占85.47%）；巖屋溝-青巖溝K 60 樣品主要以易解石和榍石為主。

(2)礦石可選礦實驗結(jié)果表明，兩竹地區(qū)礦石普遍屬于難選礦石，但蔣家堰及巖屋溝 K 120 樣品的可選性要優(yōu)于其他樣品，其嵌布粒度細微和鈮呈分散狀態(tài)是影響其選礦指標的重要因素。

(3)湖北省兩竹地區(qū)含鈮礦石復雜多樣，不同礦區(qū)或礦點的礦石礦物皆存在差異，但在礦石物質(zhì)組分研究以及微細粒礦物分選技術(shù)方面研究還不夠深入，還存在較大的研究空間。