2.3 鈧資源分布
全世界鈧的儲量約為200萬噸,擁有鈧資源較多的國家依次為中國、美國和俄羅斯。我國鈧的儲量約為65.7萬噸,占世界儲量的32.5%。
2.3.1 世界鈧資源
目前,全世界的鈧90%~95%賦存于鋁土礦、磷塊巖及鐵鈦礦中,少部分在鈾、釷、鎢和稀土礦石中。鈧主要分布在俄羅斯、塔吉克斯坦、美國、馬達加斯加和南非等國家。
已有資料表明,含鈧礦床分為內生礦床和外生礦床兩大類。其中,內生礦床包括基性超基性巖型、花崗偉晶巖型以及氣成熱液型;外生礦床包括沉積型砂礦床、風化淋濾沉積型以及沉積吸附型(表2.4)。
表2.4 含鈧礦床的分類

其中,重要的伴生鈧礦床類型可分為以下六類:沉積型鈾(Sc)礦床、鋁土(Sc)礦床和磷塊巖(Sc)礦床;風化淋濾型磷酸鹽巖(Sc)礦床;堿性-超基性巖型(Sc)礦床、稀土、稀有(Sc)礦床;偉晶巖型鈹、鈮(Sc)礦床;碳酸鹽巖型鈮(Sc)礦床;熱液型鈾(Sc)、鎢、錫、鉬(Sc)礦床。
2.3.1.1 東歐國家的鈧資源
科拉半島和俄羅斯地區是鈧資源的重要分布區,科拉半島希賓堿性雜巖磷礦床的磷灰石中,Sc2O3含量為16×10-6,整個礦床鈧儲量達1.6萬噸;與堿性-超基性巖有關的風化淋濾型稀土(Sc)磷酸鹽礦石(Sc-Ta-Y-Nb)中,Sc2O3含量高達1300×10-6。
俄羅斯地區北部托姆托爾的稀有金屬(Nb、Ta、Y、Sc)礦床,礦石類型復雜,包括內生稀有金屬礦石、殘余風化殼型礦石和再沉積風化殼型礦石,后兩者屬于風化殼淋濾型磷酸鹽巖(Sc)礦床,Sc2O3平均含量為650×10-6,最高達1400×10-6。
北烏拉爾和烏克蘭地區與超基性巖有關的鐵鈦礦石和輝石巖中亦含有較高的鈧含量。人們系統地研究了各種類型伴生鈧礦床后發現,沉積型鋁土礦礦床、與堿性-超基性巖有關的風化淋濾型稀有、稀土磷酸鹽巖(Sc)礦床以及某些鐵鈦(Sc)礦床是鈧的主要來源。
2.3.1.2 北美洲的鈧資源
美國同樣是鈧資源豐富的國家。在科羅拉多高原的含鈾砂巖礦床中,Sc2O3含量為100×10-6;新墨西哥州安布羅斯湖區沉積型鈾礦床中,Sc2O3含量為15×10-6;猶他州含磷酸鹽泥質頁巖礦床中,Sc2O3含量為(10~500)×10-6;Fairfield含磷鋁石礦床中,Sc2O3含量為(300~1500)×10-6,其中的水磷鈧石和磷鋁鍶石,已作為提取鈧的原料加以開采。
加拿大安大略省鈾礦床和魁北克奧卡碳酸鹽型鈮礦床的巖石中,Sc2O3含量為(25~103)×10-6。
2.3.1.3 其他地區的鈧資源
馬達加斯加、挪威的鈧資源主要集中在富含鈧釔石的花崗偉晶巖中。希臘的帕爾納斯-基歐納沉積型鋁土礦雖然鈧含量僅為19×10-6,但礦床規模很大。南非的維特互特斯蘭德含鈾石英礫巖具有較高的鈧含量,其中鈦鈾礦中Sc2O3含量為(60~100)×10-6。澳大利亞的雷山熱液鈾鈦磁鐵礦中,Sc2O3含量達3000×10-6,可實現鈾、釷和鈧的共同回收。
2.3.2 我國鈧資源
我國是鈧資源非常豐富的國家,含鈧礦產儲量巨大,其中包括鋁土礦、磷塊巖礦、華南斑巖型和石英脈型鎢礦、華南稀土礦、內蒙古白云鄂博稀土鐵礦和四川攀枝花釩鈦磁鐵礦等。其中,鋁土礦和磷塊巖礦優勢明顯,其次是鎢礦、釩鈦磁鐵礦、稀土礦和稀土鐵礦等。我國主要含鈧礦物與分布見表2.5。
表2.5 我國主要含鈧礦物與分布

2.3.2.1 鋁土礦和磷塊巖礦
我國鋁土礦和磷塊巖礦十分豐富,估計二者合計鈧的儲量為29萬噸,占總儲量的51%。其他類型含鈧礦床的鈧儲量約為26萬噸。我國華北地區(主要包括山東、河南和山西)和揚子地區西緣(主要包括云南、貴州和四川)是我國鋁土礦和磷礦(包括風化淋濾型磷礦)十分豐富的地區。華北地區鋁土礦的Sc2O3含量為(110~150)×10-6,華南地區鋁土礦的Sc2O3含量為(66~100)×10-6,西南地區鋁土礦的Sc2O3含量為(40~80)×10-6,貴州林夕鋁土礦的Sc2O3含量為(41~75)×10-6,廣西平果鋁土礦的Sc2O3含量為75×10-6。
上述資料表明,我國鋁土礦的Sc2O3含量是世界鋁土礦鈧平均含量(按Sc2O3為38×10-6計算)的2~5倍。
目前,關于磷礦的鈧資料甚少,貴州開陽磷礦、甕福磷礦、織金新華磷礦磷塊巖的Sc2O3含量為(10~25)×10-6。
(1)黔中鋁土礦的鈧資源 黔中鋁土礦及伴生的硬質黏土巖的主要化學成分列于表2.6和表2.7,二者均含有較豐富的Sc2O3和稀土元素。黔中鋁土礦及伴生的硬質黏土巖的總的分布特點是:鋁土礦含Sc2O3和稀土的量大于硬質黏土巖,在小山壩和烏栗礦區尤為明顯(表2.8);礦區之間鈧和稀土含量有一定差異,小山壩和麥格兩礦區含稀土高;稀土含量比Sc2O3含量波動大;鋁土礦中稀土和Sc2O3有一定的相關性,相關系數為0.693,而硬質黏土巖不存在這種相關性。
表2.6 黔中鋁土礦的主要化學成分、Sc2O3和稀土含量

表2.7 黔中硬質黏土巖的主要化學成分、鈧和稀土含量

表2.8 鋁土礦和硬質黏土巖的鈧和稀土含量對比

(2)重慶南川-武隆鋁土礦的鈧資源 重慶南川-武隆鋁土礦屬于渝南-黔北鋁土礦成礦帶,為喀斯特型鋁土礦床。經過X射線衍射分析儀、礦物自動分析儀和掃描電子顯微鏡等對礦床礦物學的研究,發現組成鋁土礦的主要礦物為一水硬鋁石、高嶺石、綠泥石,次要礦物為伊利石、一水軟鋁石、三水鋁石、鮞綠泥石、菱鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、黃鐵礦、銳鈦礦、金紅石、磷灰石、石英、鋯石、方解石和長石等;鋁土礦是稀土元素和稀散元素的重要來源,其中,鈧含量為(18.6~79.4)×10-6,平均為36.68×10-6,鎵含量為(24.6~146)×10-6,平均為67.55×10-6。重慶南川-武隆鋁土礦中礦物組成見表2.9。
表2.9 重慶南川-武隆鋁土礦中礦物組成

主量元素和微量元素的XRF和ICP-MS技術分析結果見表2.10。
表2.10 重慶南川-武隆鋁土礦主量元素、微量元素和稀土元素組成

重慶南川-武隆鋁土礦屬于渝南-黔北鋁土礦成礦帶的北部(圖2.1),目前已發現1個大型鋁土礦床和5個中型鋁土礦床。

圖2.1 重慶南川-武隆鋁土礦分布
1—石炭系含礦巖系沉積區;2—二疊系含礦巖系沉積區;3—石炭系非含礦巖系沉積區;4—未沉積區;5—無礦帶發育區;6—鋁土礦床
2.3.2.2 稀土礦
(1)內蒙古白云鄂博稀土礦 白云鄂博礦是世界罕見的大型稀土元素共生的綜合礦床,顯著富集的元素有鐵、鈮、鈰、鐠、釹、銪、釔、鈧、氟、鈉、碳、鈣、鎂、鋇和磷等,形成獨立礦物而存在的元素有鐵、稀土、鈮、鈦、錳、鈣和鎂等。白云鄂博礦現已發現175種礦物和71種元素,具有綜合利用價值的元素有26種。
白云鄂博礦含有豐富的鈧資源,各類礦石中都不同程度地含有鈧,是一個巨大的伴生鈧礦床。經過幾十年的研究,鐵、稀土和鈮相繼得到開發和利用,但對鈧的綜合回收研究剛剛起步,相關文獻資料還在完善中。
鈧在白云鄂博礦的各類礦石和巖石中普遍存在,礦床中的鐵礦物、稀土礦物及其他脈石礦物普遍含有鈧。研究發現,稀土礦和硅酸鹽礦鈧含量相對較高。
礦區內巖石中Sc2O3平均含量為50×10-6,礦區內礦石的Sc2O3含量為(40~160)×10-6,單礦物的Sc2O3含量一般為(100~450)×10-6,個別單礦物高達2000×10-6。如果鈧品位按平均100×10-6計算,白云鄂博礦中鈧儲量在14萬噸以上。
鈧在白云鄂博礦床中分布有以下特點。
①幾乎所有的礦物中都不同程度地含有鈧,但是沒有獨立的工業礦物存在。
②鈮鐵金紅石鈧含量較高,但礦床中該礦物含量極少。
③礦床中的稀土礦和硅酸鹽礦鈧含量相對較高。
(2)華南地區的風化殼淋積型稀土礦 20世紀70年代,在我國華南地區發現了儲量巨大的離子吸附型稀土礦。離子吸附型稀土礦屬于風化殼礦床,主要礦物為石英、長石、高嶺土和云母等,稀土主要以離子形式賦存在高嶺土等黏土礦物上。
但長期以來,華南地區離子吸附型稀土礦中的鈧資源一直被忽略。研究發現,有些風化殼淋積型稀土礦中的伴生鈧礦床的Sc2O3含量為(20~50)×10-6,而獨立鈧礦床中Sc2O3含量大于50×10-6。
2.3.2.3 鈦鐵礦
攀枝花釩鈦磁鐵礦是我國大型的釩鈦鐵礦床,其超鎂鐵巖和鎂鐵巖的Sc2O3含量為(13~40)×10-6。對于釩鈦磁鐵礦中鈧的賦存狀態研究表明,鈦普通輝石、鈦鐵礦、鈦磁鐵礦是鈧的主要載體礦物。攀枝花釩鈦磁鐵礦中礦石的化學成分見表2.11,原礦中Sc2O3含量為0.0039%。
表2.11 礦石的化學成分

(1)攀枝花釩鈦磁鐵礦的礦物組成 經過對原礦進行光學顯微鏡、粉晶X射線衍射和電子探針分析表明,礦石的礦物組成以鐵、鈦氧化物和硅酸鹽礦物為主,尚有少量硫化物。
主要金屬氧化物為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、鈦鐵晶石和鎂尖晶石,另有少量磁赤鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦等。
硫化物以磁黃鐵礦為主,同時有少量黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、鈷鎳黃鐵礦和硫鈷礦等。
硅酸鹽礦物以鈦普通輝石、斜長石為主,其次為綠泥石、蛇紋石、橄欖石、鈦角閃石、絹云母、伊丁石、高嶺石、葡萄石、龍息石、透閃石、綠簾石、磷灰石和方解石等。
用磁力分選、重砂分離等手段,對礦石中的主要礦物鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、鈦普通輝石、斜長石及硫化物(以磁黃鐵礦為主),分別提取了單礦物,并結合顯微鏡定量分析獲得礦石中主要礦物的含量,見表2.12。
表2.12 礦石中主要礦物的含量

(2)攀枝花釩鈦磁鐵礦中鈧的賦存狀態 單礦物的化學分析認為,鈦普通輝石、鈦鐵礦和鈦磁鐵礦是鈧的主要載體礦物,斜長石和硫化物中含有微量鈧。
①鈧分布在鈦普通輝石、鈦鐵礦和鈦磁鐵礦中的分配率分別為65.92%、14.88%和16.95%。斜長石和硫化物中鈧的分配率分別為1.96%和0.29%。
②鈧為親石元素,親氧性強,在周期表中雖位于第四周期鐵族之首,但親鐵性弱,同時也不形成S、Se或Te化合物,缺乏親銅性。在自然界中鈧恒為+3價。
③巖漿作用中鈧的地球化學行為,主要與鐵、鋁、鋯及稀土等元素相關,間接地受SiO2含量的影響。由于鈧在巖漿中的低含量,同時鈧與Fe2+和Mg2+的晶體化學性質的近似性,促使它在巖漿巖中廣泛分散,在巖漿作用的基本階段不形成獨立礦物,而多賦存于暗色造巖礦物中。
在巖漿作用后期,因鈧能進入的礦物數量不多,故使鈧堆積于殘余熔液及氣成熱液中。這里鈧一方面表現為痕量元素存在于各種副礦物中,同時也發生某些富集,個別場合下還可形成鈧的獨立礦物。
從巖漿演化的早期到晚期,總的趨勢是鈧的絕對量下降,但相對來說,鈧在巖漿作用的早期階段主要是分散的,而在晚期有明顯的富集。攀枝花釩鈦磁鐵礦屬于早期巖漿礦床,礦體產于基性輝長巖體中。
(3)攀枝花釩鈦磁鐵礦中鈧的晶體化學 Sc3+與礦物中其他離子的相互替代首先要滿足離子半徑相近、電價總和平衡及化學鍵性相近等基本條件,此外,能量條件和熱力學條件對類質同象替代也有很大影響。
由鈧及有關元素的晶體化學參數可知,Sc3+與Fe2+、Mg2+的離子半徑最為接近。已知,,
,而
,
,
,
。從離子半徑的大小來看,Sc3+最易于與Fe2+和Mg2+發生類質同象替代。
Sc3+半徑大于Fe3+半徑但與Fe2+半徑相近,同時,Sc3+電荷數與Fe3+相同而高于Fe2+。所以,Sc3+的極化力應高于Fe2+而低于Fe3+。因此,Sc3+更容易替代晶格中的Fe2+,難以替代Fe3+。從離子極化因素考慮,有利于Sc3+替代Mg2+、Ca2+,而不利于替代Ti4+和Al3+。Sc3+的離子電位和能量系數高于Fe2+、Mg2+,低于Fe3+、Al3+和Ti4+。
對比鈧與其他元素的電離勢和電負性,Sc3+的堿度比Fe2+、Mg2+和Ca2+弱,而較Fe3+、Al3+和Ti4+強。鈧的晶體化學性質與Fe2+、Mg2+最為接近,Sc3+與Fe2+、Mg2+間的類質同象替代最易進行。單礦物的化學分析結果表明,鈦普通輝石、鈦鐵礦、鈦磁鐵礦是鈧的主要載體礦物。
(4)鈦普通輝石中鈧的賦存狀態 鈦普通輝石是鈧的最主要的載體礦物。對鈦普通輝石進行多點離子探針分析表明,鈧不存在局部富集,而呈現均勻分布。鈧的離子圖像與鐵的離子圖像形貌相近,以此判斷鈧在鈦普通輝石中是以類質同象形式存在的,且與鐵關系密切。
根據單礦物分析資料,計算出鈦普通輝石的晶體化學式為:
鈦普通輝石為鏈狀基型,屬于C2/C型結構。輝石鏈是由硅(包括部分鋁)氧四面體共兩個頂角構成直線型單鏈,每個重復單位有四個活性氧。活性氧有兩種指向,大致成直角。
鏈與鏈之間通過活性氧與陽離子相連接,陽離子在結構中有兩種位置MⅠ和MⅡ。由上述鈦普通輝石的晶體化學式可知,MⅠ位主要為Mg、Fe2+所占據,Ti、Fe3+、Al和Mn等為六次配位,呈較規則的MⅠ—O八面體。
MⅡ位主要為Ca所占據,其余Mg、K和Na為八次配位,呈不規則的MⅡ—O配位多面體。四面體位主要為Si所占據,部分Si被Al所替代。成分中Fe2+、Mg2+以類質同象替代形式存在。
由鈦普通輝石的成分及結構特點可知,該礦物的成分和結構都比較復雜,晶格中存在著廣泛的類質同象替代,有利于鈧進入晶格。根據鈧的晶體化學性質,Sc3+與Fe2+、Mg2+的類質同象替代最易進行,而Fe2+及大部分Mg占據MⅠ位置,所以Sc3+應主要以類質同象方式替代占據MⅠ位置的Fe2+和Mg2+。同時,Se3+半徑與Fe2+更為接近,應優先置換晶格中的Fe2+。
電價平衡可通過Al3+替代Si4+實現,類質同象置換關系可表示為:
(5)鈦鐵礦中鈧的賦存狀態 鈦鐵礦是鈧的主要載體礦物之一,離子探針分析結果表明,鈧在鈦鐵礦中同樣沒有局部富集,呈均勻分布,鈦鐵礦中的鈧也以類質同象方式賦存。根據鈦鐵礦的單礦物化學分析資料計算,鈦鐵礦的晶體化學式為:
鈦鐵礦屬于簡單配位基型,三方晶系。晶體結構與剛玉類似,特點是O2-作六方最緊密堆積,堆積層垂直于三次軸,Fe2+、Ti4+相同排列呈六次配位充填于由O2-所組成的八面體空隙數的2/3。[FeO6]和[TiO6]八面體以共棱、共頂角和共面方式相互連接形成菱面體晶胞。由鈦鐵礦的晶體化學式可知,結構中的Fe2+部分被Mg2+、Ca2+、Fe3+、Mn2+所替代,Ti4+部分被Fe3+和Al3+所替代。
由以上鈦鐵礦的成分和結構特點及鈧的晶體化學特性,Sc3+能夠以異價類質同象方式替代鈦鐵礦中的Fe2+、Mg2+,電價平衡依靠Fe3+、Al3+替代Ti4+實現。類質同象置換關系可表示為:
(6)鈦磁鐵礦中的鈧賦存狀態 離子探針分析結果表明,鈧在鈦磁鐵礦中呈不均勻分布狀態,其分布特征與Mg、Ti和Al的分布特征相似,而與Fe的分布特征有一定的差異。Mg、Ti和Al在鈦磁鐵礦中的分布的不均勻與鈦磁鐵礦中的鎂尖晶石、鈦鐵晶石和鈦鐵礦出熔物有關。
磁鐵礦的單礦物分析結果表明,除主量元素Fe外,尚有較高的TiO2、Al2O3和MgO等。Mg和Al主要賦存于鎂尖晶石中,少量呈類質同象置換磁鐵礦中的Mg和Al的離子圖像顯示出不均勻的分布特征。
鈦磁鐵礦中Sc2O3含量為18×10-6,鈧在其中的富集不顯著,而鈦鐵礦中的Sc2O3含量達到61×10-6。離子探針分析結果顯示,鎂尖晶石和鈦鐵晶石中的鈧的濃度較磁鐵礦中高,說明鈧在磁鐵礦中的產出是困難的。這主要是由于磁鐵礦的結構和成分所決定的。
磁鐵礦屬于立方晶系,具有反尖晶石結構。根據鈧的晶體化學性質,在尖晶石礦物中,Sc3+應優先替代離子半徑相近并占據四面體位的Fe2+、Mg2+等離子。因此,與磁鐵礦相比,Sc3+更易于進入具有正尖晶石結構的鎂尖晶石和鈦鐵晶石中,導致鎂尖晶石和鈦鐵晶石中鈧的濃度高于磁鐵礦。
分析發現,鈦磁鐵礦中釩含量很高,分配率達95.45%。這說明釩在鈦磁鐵礦中發生了相對富集。釩在鈦磁鐵礦中是以補償類質同象的方式賦存:
由氧化物結構的四面體和八面體配位體中過渡金屬離子的晶體場穩定性可知,Sc3+、Cr3+比Ti4+優先進入磁鐵礦晶格并占據八面體位,以替代Fe3+、V3+在鈦磁鐵礦中的富集,一方面限制了Ti4+Fe3+,同時也使異價置換Sc3+
Fe2+的電價平衡變得困難。
2.3.2.4 鎢礦和錳礦
我國的錳礦資源伴生鈧品位可達到180×10-6,鈧主要以離子吸附形式不均勻地賦存于錳礦物中。
華南斑巖型和石英脈型鎢礦具有較高的鈧含量,黑鎢礦的Sc2O3含量為(78~377)×10-6,最高含量達到1000×10-6。
在通常情況下,將鎢礦溶解于堿性溶液中形成鎢酸鹽,雜質鈣、鐵、錳等形成沉淀,鈧會富集在加工鎢礦生成的殘渣中。
廣西貧錳礦中,鈧含量在181×10-6左右,鈧以離子吸附形式賦存于錳礦物中。目前,國內主要利用鈦、錳礦物作為提取鈧的原料,其他含鈧物料,包括鎂鋁礦、鐵廢料、工業赤泥、鎢礦、錫礦和鈾礦等正逐步被開發利用。
2.3.2.5 鈾礦
據統計,世界上含鈧的鈾礦石約有6億噸,鈧含量為0.0001%~0.001%,每年在鈾礦石加工過程中有50~500tSc2O3,但回收量極少。分析發現,褐釔鉭礦含Sc2O30.02%,鈦鈰鐵礦含0.02%,黑稀金礦含0.075%,釔鈾燒綠石含0.08%~0.2%。
2.3.2.6 近年來我國新的含鈧資源
(1)云南牟定二臺坡特大型鈧礦 2010年,中國國土資源網報道,云南省有色地質局首次發現特大型鈧礦床。礦區位于牟定縣城,牟定二臺坡基性超基性巖體原是一個低品位小型鐵礦床,儲量1006.3萬噸,TFe平均品位9.14%。伴生Pt391.11kg,平均品位0.034g/t;氧化鈧(Sc2O3)資源量750t,Sc2O3平均品位66.08g/t,規模已達到特大型礦床要求。
二臺坡基性超基性巖體位于元謀綠汁江基性超基性巖帶南段,隸屬川滇新裂谷帶,形成于晚二疊世,與攀枝花巖體年齡接近,多呈陡傾巖墻及巖盆侵位于中元古界龍川群變質巖系中。
分析未見巖石中Sc的獨立礦物,Sc主要以類質同象的形式分布于單斜輝石、角閃石、斜鋯石和鋯石中,其在各種礦物中的含量變化較大。所以基性超基性巖體賦存的獨立鈧礦體具有較大研究意義。
二臺坡巖體中的鈧主要賦存于磁鐵輝石巖和橄欖輝石巖,總體來看,與攀枝花鐵礦石中Sc的賦存狀態類似,但鈧含量高于攀枝花鐵礦石。
①二臺坡巖體地質 其走向西北55°,長軸長360m,寬100~300m。平面上似梨形。磁測圈定面積0.151km2。巖體總體向東南側伏,側伏角30°~40°,微向東北傾斜。巖體邊沿傾角陡,中下部傾角相對較緩,立體不規則喇叭狀巖盆產出,具明顯的巖相分帶。從下到上由超基性—基性—堿性演化,即橄欖輝石巖—磁鐵輝石巖—輝長巖—正長輝長巖—二長輝長巖,各帶間均為過渡接觸,互不穿插。磁鐵礦及伴生組分氧化鈧、鈦和鉑產于磁鐵輝石巖帶、橄欖輝石巖帶中。
磁鐵礦體產于巖體邊沿或中下部,有兩個賦存于磁鐵輝石巖、橄欖輝石巖帶中。礦體產狀與巖相分帶或圍巖的接觸面產狀相一致。
1號礦體位于磁鐵輝石巖上部與輝長巖接觸帶附近,粗粒結構,塊狀構造,磁性強且均勻。礦體長280m,寬45~310m,厚12~23m。TFe7.88%~17.41%,平均13.72%;伴生Pt0.0043~0.23g/t,平均0.047g/t;伴生Sc2O3平均63.24g/t。
2號礦體位于下部細粒磁鐵輝石巖及橄欖輝石巖中。磁鐵礦化弱,磁性弱且不均勻。礦體長280m,寬45~330m,厚12~97m。TFe6.01%~10.67%,平均8.28%;伴生Pt 0.0042~0.52g/t;伴生Sc2O3平均66.71g/t。
3號礦體位于巖體東南閃長巖中,細粒結構,致密塊狀構造,顯不均勻弱磁性。礦體長80m,寬40~70m,厚30m。TFe9.06%~13.14%;伴生Pt0.0067~0.029g/t;伴生Sc2O3 30.17~57.6g/t,平均43.89g/t。
鈧是二臺坡巖體中最重要的伴生元素,各類巖石都含Sc2O3,含量為4.73~79.97g/t。
②二臺坡巖體鈧的富集規律 選擇1號礦體樣品(TFe13.4%)和2號礦體樣品(TFe 8.17%),分析二者的Sc2O3含量分別為55.2g/t和67.8g/t,平均含量為61.5g/t。又選擇礦體中夾石(TFe<7%),Sc2O3含量為60.3~79.97g/t,平均72.67g/t。
顯然,礦體中夾石的鈧含量遠高于鐵礦體,這說明Sc2O3的礦化范圍已經超過鐵礦體本身,涵蓋了整個磁鐵輝石巖相帶及橄欖輝石巖相帶。
磁鐵輝石巖和橄欖輝石巖中TFe與Sc2O3均呈反消長關系,即TFe品位相對較高,則Sc2O3含量相對較低,而TFe品位相對較低者,Sc2O3含量相對較高。礦體中夾石更明顯,但Sc2O3與Pt沒有對應關系(表2.13)。二臺坡稀土及鈧的分析統計見表2.14。
表2.13 磁鐵輝石巖和橄欖輝石巖Sc2O3組合分析

表2.14 二臺坡稀土及鈧的分析統計

無論是基本分析還是組合分析,磁鐵輝石巖和橄欖輝石巖中Sc2O3含量基本一致,遠高于二長輝長巖和輝長巖。原因是二長輝長巖和輝長巖的K2O+Na2O含量高于8%,堿性環境不利于Sc2O3的富集。
Sc2O3在垂向上是由磁鐵輝石巖向橄欖輝石巖變富的趨勢,橫向上是由地表(巖體邊部)向深部(巖體中心)變富的趨勢。
礦石經磁選后,鐵精礦含Sc2O3平均值分別為10.83g/t、24.2g/t,而尾礦含Sc2O3平均值分別為61.13g/t、74.1g/t,說明Sc2O3主要富集在尾礦中。尾礦是提取Sc2O3的主要對象。
單礦物分析結果表明,Sc2O3富集于暗色硅酸鹽礦物中,鈦普通輝石含Sc2O393.6~112g/t,鈦磁鐵礦含Sc2O316.9~21.5g/t,黑云母平均含Sc2O316.6g/t。
二臺坡各礦物中同時存在稀土和Sc2O3,Sc2O3與稀土元素含量呈反消長關系。
③二臺坡巖體礦床成因 根據二臺坡巖體、磁鐵礦體綜合研究分析,礦體位于特定的相帶中,即磁鐵礦體產于巖體邊部或中下部的磁鐵輝石和橄欖輝石巖帶中。
礦石中金屬礦物包括:氧化物礦(磁鐵礦、鈦磁鐵礦和鈦鐵礦);少量硫化物礦(黃鐵礦和微量黃銅礦);伴生元素(均未見單礦物出現,鈧、鉑和鈀)。
磁鐵礦、鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、鈧及鉑、鈀與橄欖石、輝石同是巖漿早期結晶分異、熔離的產物,礦床應屬于巖漿早期礦床。
④二臺坡巖體礦鈧的含量 二臺坡巖體中鈧主要賦存于磁鐵輝石巖、橄欖輝石巖中,總體來看,與攀枝花鐵礦石中Sc的賦存狀態類似,但鈧含量高于攀枝花鐵礦石(表2.15)。
表2.15 Sc在各種主要礦物中的分配率

Sc主要以類質同象的形式分布于單斜輝石、角閃石、斜鋯石和鋯石中,Sc在各種礦物中的含量變化較大(表2.16)。
表2.16 二臺坡巖體及圍巖部分樣品的鈧含量

注:數據(Ⅰ)由北京礦業研究總院測定;數據(Ⅱ)由中國地質科學院地球物理化學勘察研究所測定。
(2)云南大型獨立鈧礦床 2010年6月,中國國土資源網報道,云南省有色地質局首次發現兩個大型獨立鈧礦床,估算鈧資源量可達到726t,Sc2O3的含量為1×10-6,達到大型獨立鈧礦規模。預計此礦床遠景資源量將超過5000t,潛在經濟價值達數百億元。
(3)浙江浙西地區超大型鈧多金屬礦床 2011年3月,浙江省浙西地區發現一個超大型鈧多金屬礦床,其中每噸礦石含鈧14g左右,初步探明鈧資源量超過70t,價值約為700億元。同時發現,鈧多金屬礦約含銀800t,含鉛、鋅13萬噸,含鎘3000t。此外,還伴有中型規模的錫、鎵和錸共生礦床,其中約含錫7000t、鎵400t和錸5.5t。
(4)遼寧鞍山群含鐵巖系鈧的潛力分析 2011年對鞍山群含鐵巖進行詳查時,對那些低品位磁鐵礦、夾層及黃鐵礦化較強的圍巖巖芯進行了鈧元素取樣測試,取樣617件,鉆孔10個。結果表明,鈧元素最低含量為10~15g/t,一般為20~30g/t,最高在50g/t以上。
目前,鞍山地區累計探明鐵礦儲量達127.33億噸以上,加上圍巖及夾層的量可達200億噸以上。分析鈧元素的617件樣品的測試結果發現,鐵礦石及圍巖中均具有一定的含量,甚至圍巖中的品位比鐵礦石中的品位還要高一些,鈧元素平均品位為20g/t。按此估算,鞍山地區鈧潛在資源量達40萬噸。
(5)甘肅發現三處獨立的大型鈧礦井 由甘肅省地質調查院提交的鈧礦礦產勘查成果通過專家的評審驗收。此次勘查共發現酒泉市境內的孫家嶺、黑山梁、延龍山三處獨立鈧礦,現已探明資源量豐富,達到大型至超大型標準。在新發現的三處鈧礦中,僅孫家嶺鈧礦一處,經過地表初步評價和少量鉆探控制驗證,探明儲量在94t以上,圈出鈧礦(化)體51條。
由于鈧在地殼中豐度很低,且大多伴生于鋁土礦、磷礦、葉蠟石礦和鈦磁鐵礦等礦產中,使得生產成本高,回收利用難度大,所以此次勘查發現的大型至超大型獨立鈧礦在國內十分罕見。