一种风化壳淋积型稀土矿中重稀土富集区的探矿方法

摘要

本发明涉及一种风化壳淋积型稀土矿中重稀土富集区的探矿方法，其步骤如下：(1)对风化壳淋积型稀土矿的矿山区域不同位置进行化学取样分析，初步圈定风化壳淋积型稀土矿富集区；(2)对风化壳淋积型稀土矿富集区的矿山的山脊处和山坳背处分别进行大量取样，并对所取样品进行稀土品位的测定以及稀土配分分析；(3)根据测试结果选定风化壳淋积型稀土矿中重稀土富集区。本发明方法可以快速确定风化壳淋积型稀土矿的中重稀土富集区，降低人力成本，提高寻找商业利用和经济价值较高的中重稀土资源的命中率，并且提高了风化壳淋积型稀土矿原地浸出开采的中重稀土回收率。

说明书

技术领域

本发明属于地质探矿技术领域，涉及一种风化壳淋积型稀土矿中重稀土富集带的探矿方法。

背景技术

风化壳淋积型稀土矿是我国特有的稀土资源，广泛分布于我国南方的江西、广东、福建、广西、湖南、云南和浙江等七省，具有分布广、矿点多、规模小、原矿放射性低、稀土配分齐全及富含中重稀土元素等特点。风化壳淋积型稀土矿中中重稀土储量占到世界70％以上，弥补了矿物型稀土矿中重稀土含量低的不足，并且其商业价值极高，该矿的开采和高科技利用一直得到国内外的高度重视，被国家确定为战略矿种，对世界稀土行业起着举足轻重的作用。

风化壳淋积型稀土矿是由富含可风化稀土矿的花岗岩和火山岩等岩体在温暖湿润的气候下，经化学和物理及生物作用，使稀土原生矿风化成粘土矿物而成，同时，原岩中可风化的稀土矿物，如氟碳酸盐、硅铍钇矿等稀土矿较易风化而解离出稀土离子，形成带羟基水合稀土离子，随淋滤水的下迁过程中被吸附在粘土矿物上，形成风化壳淋积型稀土矿。工业上用阳离子作浸矿剂，通常用铵盐或钠盐作为浸矿剂，采用堆浸工艺或原地浸出工艺，通过离子交换将稀土置换于溶液中，再用草酸或碳酸氢铵沉淀回收稀土。

现有的探矿技术中只是单纯的去检测稀土矿的总含量，并没有去区分稀土矿中经济价值较高的中重稀土含量高低，而且为了寻找风化壳淋积型稀土矿，往往需要在山体漫山遍野地密集打孔，测试地表下腐殖层、全风化层及半风化层中中重稀土含量，耗费大量人力物力，成本高且费时长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种风化壳淋积型稀土矿中重稀土富集区的探矿方法，能够方便快捷地探测出中重稀土富集区，减少人力成本，并且有效提高矿土中稀土提取率。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种风化壳淋积型稀土矿中重稀土富集区的探矿方法，其步骤如下：

(1)对风化壳淋积型稀土矿的矿山区域不同位置进行化学取样分析，对比风化壳淋积型稀土矿开采的边界品位，根据稀土总含量是否达到开采的边界品味初步圈定风化壳淋积型稀土矿富集区；

(2)对风化壳淋积型稀土矿富集区的矿山的山脊处和山坳背处分别进行大量取样，并对所取样品进行稀土品位的测定以及稀土配分分析；

(3)比较风化壳淋积型稀土矿矿山山脊和山坳背处样品的中重稀土含量高低，根据测试结果确定中重稀土总含量高的区域，即风化壳淋积型稀土矿中重稀土富集区。

本发明根据稀土在风化壳山体中的分馏效应，可以判断出稀土中的中重稀土在山坳背处富集，这样就可以在所寻找的富集区域中进行密集打孔，较有针对性的对这部分稀土进行开采。而不是对所有稀土矿都采取一样的布液方式，在一些稀土含量少的地方采取同样的布液方式会造成经济上的浪费。测试取样深度一般在全风化层。

按上述方案，步骤(1)所述取样为在全风化层和半风化层进行取样。

按上述方案，步骤(2)所述取样为在山脊处和山坳背处的全风化层和半风化层进行取样。通过检测稀土配分，对比山脊处和山坳背处两个不同的稀土配分，发现山坳背处中重稀土的含量增高，而轻稀土含量降低。稀土元素可分为轻稀土和中重稀土，从经济价值的角度来说，中重稀土的经济价值较高，是国家重要的战略资源。通过检测配分的比较可以发现中重稀土在配分上的变化，因此，可以确定为风化壳淋积型稀土矿的中重稀土富集区。

本发明方法原理在于：

风化壳淋积型稀土矿中的粘土矿物主要是蒙脱石、埃洛石和高岭石，它们的颗粒都在2μm以下，都是层状结构的粘土矿物，比表面能大，具有较强的吸附能力，所吸附的阳离子主要赋存在层状硅酸盐结构的内外表面上。在铝硅酸盐粘土矿物晶体结构中主要是由四配位的硅-氧四面体和八配位的铝-氧八面体组成。由于类质同象置换，导致层状硅酸盐结构中的的硅和铝可被低价态的金属阳离子取代，造成铝硅酸盐层状结构中正负电荷不平衡，出现过剩负电荷，形成了取代结构吸附活性中心。同时，在黏土矿物晶体结构断面上，层状硅酸盐结构中的硅-氧和铝-氧中的一个氧暴露在外面，带有剩余的键力，具有吸附阳离子形成化学键的能力，形成了断面余键吸附活性中心。吸附活性中心模型如图1所示。其中(a)为断面余键吸附活性中心，(b)为取代结构吸附活性中心(*取代原子)。

在没有外来因素干扰下，金属阳离子能吸附在这些活性中心上，稳定的赋存于粘土矿物中。通过CND0/2量子化学方法对粘土矿物埃洛石中部分氧原子电荷密度计算，发现粘土矿物中不等价阳离子的类质同象置换造成取代结构中的氧比未取代断面余键的氧上正电荷亏损更大，吸附能力更强，取代结构吸附活性中心的吸附能力要大于断面余键吸附活性中心。虽然稀土离子性质十分相近，但存在着微小差异，对于稀土离子，它们与粘土矿物的取代活性中心吸附能力大小顺序为：La³⁺＞Ce³⁺＞Pr³⁺＞Nd³⁺＞Sm³⁺＞Eu³⁺＞Gd³⁺＞Tb³⁺＞Dy³⁺＞Ho³⁺＞Y³⁺＞Er³⁺＞Tm³⁺＞Yb³⁺＞Lu³⁺。因此，稀土离子在风化矿体中随地下水的向下迁移过程中，在粘土矿物上不断地发生吸附和脱附，不同稀土离子与粘土矿物之间相互作用存在微小的差异，产生了稀土的迁移和富集的分馏效应，出现风化淋积型稀土矿的矿山随矿体深度加深，下层中重稀土配分值较高，导致了矿体上层较富集轻稀土和下层较富集中重稀土。随着地下水的流向，汇集在山坳背中，产生中重稀土在山坳背局部富集的现象，我们将这一现象作为中重稀土山坳局部富集理论，可作为风化壳淋积型稀土矿中重稀土探矿的一个新的找矿标志。

这种基于稀土迁移分馏效应的中重稀土山坳局部富集理论可以作为新的找矿标志，能较好地指导风化壳淋积型稀土矿中重稀土矿区的发现，减少漫山遍野的密集打孔，大大降低了生产成本。同时也为风化壳淋积型稀土矿的原地浸出开采的合理布液提供了理论依据。

本发明的有益效果在于：1、本发明基于稀土迁移分馏效应的中重稀土山坳局部富集理论，可以快速确定风化壳淋积型稀土矿的中重稀土富集区，降低人力成本，提高寻找商业利用和经济价值较高的中重稀土资源的命中率；2、在稀土品位较低的矿区少打布液孔，降低成产成本；在中重稀土富

集区进行密集布液，提高了风化壳淋积型稀土矿原地浸出开采的中重稀土回

收率。

附图说明

图1为风化壳淋积型稀土矿中的粘土矿物颗粒吸附活性中心模型。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

广东某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇富铕型，稀土平均品位RE₂O₃ 0.083％。沿着风化壳淋积型稀土矿矿山山脊处和山坳地带进行取样，对样品的稀土品位和稀土配分进行检测，山脊处的平均稀土品位为0.056％，山坳地带的平均稀土品位为0.11％。山脊处和山坳背处的稀土配分如下表1。

表1.山脊处和山坳背处的稀土配分(％)

从表1中的稀土配分情况可以看出，山坳背处中重稀土所占稀土总量的47.82％，山脊处中重稀土所占稀土总量的42.74％，山坳背处中重稀土含量明显高于山脊处，山坳背处为风化壳淋积型稀土矿中重稀土的富集区。

实施例2

广东某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇型，稀土平均品位RE₂O₃0.12％。沿着风化壳淋积型稀土矿矿山山脊处和山坳地带进行取样，对样品的稀土品位和稀土配分进行检测，山脊处的平均稀土品位为0.091％，山坳地带的平均稀土品位为0.14％。山脊处和山坳背处的稀土配分如下表2。

表2.山脊处和山坳背处的稀土配分(％)

从表2中的稀土配分情况可以看出，山坳背处中重稀土所占稀土总量的80.33％，山脊处中重稀土所占稀土总量的78.52％，山坳背处中重稀土含量明显高于山脊处，山坳背处为风化壳淋积型稀土矿中重稀土的富集区域。

实施例3

江西某风化壳淋积型稀土矿，稀土配分为中钇轻稀土矿型，稀土平均品位RE₂O₃ 0.11％。沿着风化壳淋积型稀土矿矿山山脊处和山坳地带进行取样，对样品的稀土品位和稀土配分进行检测，山脊处的平均稀土品位为0.074％，山坳地带的平均稀土品位为0.14％。山脊处和山坳背处的稀土配分如下表3。

表3.山脊处和山坳背处的稀土配分(％)

从表3中的稀土配分情况可以看出，山坳背处中重稀土所占稀土总量的43.81％，山脊处中重稀土所占稀土总量的40.63％，山坳背处中重稀土含量明显高于山脊处，山坳背处为风化壳淋积型稀土矿中重稀土的富集区。