第三章 稀土矿物1

1、第三章 稀土矿物第一节 稀土元素在各类地质体中的分布及其在矿物中的赋存状态 稀土元素在原始地幔超基性岩和橄榄岩中含量甚微，在基性岩辉长岩和玄武岩中稍有富集，在地壳及地壳发育的酸性盐花岗岩中则较为富集，特别是在碱性岩浆岩中更加富集。在自然界中，稀土多以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，一般呈三价状态出现，但也有以二价的铕和镱，四价态的铈和铽出现。稀土离子是亲氧性较强的过渡型离子，所以大部分矿物以各种含氧酸盐的形式出现。表 3-1 稀土元素在各类地质体中平均含量，ppm元素地幔橄榄岩辉长岩玄武岩地壳花岗岩Y4.475.930.429.133.034.0La0.706.716.115.830.060.

2、0Ce1.9012.731.931.960.0100.0Pr0.271.15.14.88.212.0Nd1.344.017.719.728.046.0Sm0.440.93.74.26.09.0Eu0.170.31.31.41.21.5Gd0.580.94.05.25.49.0Tb0.10.20.80.80.92.5Dy0.721.14.14.73.06.7Ho0.60.21.11.01.22.0Er0.470.52.22.92.84.0Tm0.700.070.60.50.480.3Yb0.480.51.82.70.34.0Lu0.070.60.30.40.51.0Sc15.030.022.01

3、4.0表3.2 世界已探明稀土储量（REO,万吨） 国家/地区 储量比例（%） 中国 5200 66.0美国 1300 16.5前苏联 600 7.6澳大利亚 520 6.6印度 110 1.4加拿大 94 1.2南非 39 0.5巴西 11 0.15马来西亚 3 0.04斯里兰卡 1.2 0.01总计 7878.2 1003.1 世界稀土资源的分布表3.2 中国稀土储量（REO万吨） 地区探明储量工业储量远景储量内蒙古包头10600435013500山东微山12704001300四川凉山240150500南方七省区8401505000贵州织金70-150其他150150225总计127705

4、200210003.2 中国稀土储量（REO万吨） 第二节稀土矿物晶体化学和稀土矿物分类一、稀土矿物的晶体化学及其类型依据晶体结构类型，稀土矿物可划分为两组六类。组是以稀土矿物中的阴离子是单个或成团为划分依据。单个的阴离子为一组，成团的阴离子为另一组。在成团的阴离子中，又有五种不同的成团形式，从而划分为五类。再加上单个阴离子的一类，共为两组六类，具体划分如下：第一类是稀土矿物晶体结构中含单个阴离子而无阴离子团的矿物类，属于这一类的是氟化物类和简单氧化物类的稀土矿物，例如氟铈矿、方铈石等。第二类是稀土矿物晶体结构中含孤立三角形离子团的矿物类，属于这一类的是碳酸盐类矿物、含水碳酸盐类矿物和氟碳酸盐

5、类矿物，如碳铈纳矿、氟碳铈矿、碳锶铈矿、黄河矿、包头白云鄂博矿等。第三类是稀土矿物晶体结构中含四面体阴离子团的矿物类，属于这一类的有磷酸盐类、砷酸盐类、钒酸盐类、部分硅酸盐类、硅酸磷酸盐和多酸盐类矿物，如：独居石、砷钇矿、钒钇矿、硅铍钇矿等。第四类是稀土矿物晶体结构中既含有三角形阴离子团又含四面体阴离子团的矿物类，属于这一类的有碳酸硅酸盐类的稀土矿物和碳酸磷酸盐类稀土矿物。前者如碳硅钛铈石、碳硅钇石、碳硅铈钙石和碳硅钙钇石；后者如大青山石。第五类是稀土矿物晶体结构中含四面体和八面体阴离子团的矿物类，属于这一类的有铝硅酸盐和钛、锆、铌等高价阳离子的钛硅酸盐矿物。例如褐帘石、层硅铈钛矿等。第六类是

6、稀土矿物晶体结构中含八面体离子的阴离子团矿物类，属于这一类的是复杂氧化物类的稀土矿，即所谓的正铌酸盐类、正钽酸盐类、偏钛钽铌酸盐类。如褐钇铌矿、褐钇钽矿、黑稀金矿、铌钇矿、易解石等。二、稀土矿物分类按照稀土矿物的化学组成，并参考其晶体结构和晶体化学特征，可将稀土矿物划分为十二类，具体划分如下：1.氟化物类矿物该类矿物的结构特点是由单个的阴、阳离子组成，而没有阴离子集团。包括以下几种：(2) 氟铈矿 Fluocerite-(Ce) ( Ce,La)F3 (3) 氟钙钠钇石 Gagarinite ( RE,Ca)2( ,Na)F6 或NaCaYF3 (4) 氟钇钙矿 Tveitite-(Y) Ca

7、1-XYxF2+x 或 Ca14Y5F43(5) 钇萤矿 Yttian Fluorite) ( Ca,Y)F2 (6) 含稀土的萤石 RE-bearing Fluorite ( Ca,RE)F2 （1）镧氟铈矿 Fluocerite-(La) (La,Ce)F32.简单氧化物类矿物该类矿物的结构特点是由单个阴、阳离子组成，阴离子为氧，而没有阴离子集团，如方铈石等。（1）方铈石 Cerianite (Ce,Th)O2（2）含铌锐钛矿 Niobian Anatase (Ti,Nb,Fe,RE)O23. 复杂氧化物类矿物该类矿物的结构特点是具有大阳离子、中等大小的及小阳离子的复杂推及堆积，如钙钛矿主

8、族中的铈铌钙钛矿，锶铁钛矿组中的一些矿物。4.钽铌酸盐和偏钽铌酸盐类矿物该类矿物的结构特点是含有八面体的阴离子集团，如褐钇铌矿族，易解石族，黑稀金矿族，铌钇矿族以及烧绿石族中的许多矿物。5.磷酸盐类、砷酸盐类和钒酸盐类矿物该类矿物的结构特点是含有三角形的碳酸根阴离子集团，氟碳酸盐和含水的碳酸盐类矿物皆属此类，如氟碳铈矿、碳锶铈矿等。6.磷酸盐类、砷酸盐类和钒酸盐类矿物该类矿物的结构特点是含有孤立的四面体阴离子集团，如独居石、磷钇矿、砷钇矿、钒钇矿等。7.硫酸盐类矿物这类矿物的结构特点是含硫酸根四面体。该类稀土矿物较少且易溶于水，在自然界中难于长期存在，例如水氟钙铈钒，结构中的硅和铝为六次配位。

9、8.硼酸盐类矿物该类矿物的结构特点是含硼酸根，自然界中此类矿物甚少，例如水铈钙硼石。9.复酸盐类矿物（1）碳酸硅酸盐类矿物既含有三角形碳酸根；又含有四面体形硅酸根的阴离子集团，如碳硅钛铈钠石、碳硅钇石、碳硅铈钙石、碳硅钙钇石、硅碱钙钇石。（2）碳酸磷酸盐类矿物既含有三角形碳酸根，又含四面体形磷酸根的阴离子集团，如大青山矿。（3）硅酸磷酸盐类矿物同时含有硅酸根和磷酸根的四面体，如铈硅磷灰石、水硅钛铈矿、磷硅铈矿、，磷硅铈矿中的硅氧四面体呈六方环状，整个结构是棒状。（4）硅酸鹏酸盐类矿物属于该类的矿物有：硼硅钡钇矿、菱硼硅铈矿。后者产于澳洲含铀硅卡岩矿床中，与褐帘石共生。（5）硅酸砷酸盐类矿物属于

10、该类矿物的有不含磷的砷锶铝钒（来开石）属于该类矿物的有硅砷铁铈矿（6）硫酸砷酸盐类矿物10.多酸盐类矿物含有三种不同酸根，如含硅酸、磷酸、硫酸根的磷硅铝钇钙石；含钪钇石，硅铍钇矿，兴安矿等11.硅酸盐类矿物该类矿物晶体结构中含有孤立的、两两相联的或环状的硅氧四面体阴离子集团，如钪钇石，硅铍钇矿，兴安矿，铈硅石等。12.钛、锆或铝的硅酸盐类矿物 含有四面体和八面体的阴离子集团，如褐帘石，层硅铈钛矿，赛马矿等。第三节 稀土工业矿物简介在稀土工业矿物中，重点介绍下列矿物：氧化物类矿物、氟碳酸盐类矿物、磷酸盐类矿物、硅酸盐类矿物。这些矿物在稀土成矿过程中出现几率最多，是最主要的稀土工业矿物。一、钽铌酸

11、盐和偏钛钽铌酸盐类矿物（一）褐钇铌矿1.化学组成褐钇铌矿族矿物为稀土钽铌酸盐，该族矿物中有富铌、富钽、富铈族稀土及富钇族稀土，因此出现不同的种名。此外尚含有放射性元素铀、钍及钙、锰、铁、铝、硅、钛、锡等元素。表 3.4 中国几个褐钇铌矿的稀土配分（RE=100%)元素名称姑婆山 花岗岩第二期产出姑婆山 花岗岩第三期产出姑婆山 花岗岩伟晶岩状产出白云鄂博西矿产出La0.690.330.240.19Ce2.071.320.941.57Pr0.770.520.680.88Nd3.363.732.769.90Sm3.493.651.637.52Eu0.590.550.362.33Gd6.447.236

12、.3810.66Tb2.001.891.811.69Dy8.598.818.0312.00Ho4.022.572.45Er5.195.505.004.43Tm2.102.352.582.09Yb5.366.416.153.10Lu1.912.031.831.83Y53.3953.1157.6642.162.物理性质浅黄、黄、灰、褐、棕、红、黑等色，玻璃光泽油脂光泽，硬度5.56.5，密度4.895.82g/cm3,具有放射性。3.产状成因产于花岗岩、花冈伟晶岩、碱性岩火热液蚀变岩中，常为残积砂矿或冲积砂矿中的重砂矿物。（二）铈易解石和钇易解石 易解石族矿物为含稀土的偏钛钽铌酸盐类矿物，除钛、铌

13、、钽、稀土外，尚含有钙、镁、铁、锰、钍、铀等。易解石族矿物种甚多，如铈易解石富铈族稀土，钇易解石富钇族稀土。1.化学组成表 3.5 中国易解石族某些矿种稀土配分（REO=100%)元素名称铈易解石，白云鄂博(RE=100%)钕易解石，白云鄂博主矿铈铌易解石，白云鄂博(RE=100%)钇易解石，内蒙古富钛钇易解石，江西La5.42.73.791.730.34Ce32.523.9839.127.031.67Pr7.68.288.071.450.46Nd31.548.1533.799.222.07Sm7.87.275.787.743.18Eu1.90.98Gd0.54.372.7013.296.97Tb0.40.862.041.73Dy2.32.451.5412.5514.04Ho0.41.862.28Er0.53.496.85Tm0.311.08Yb0.20.091.438.42Lu1.17Y5.32.793.7237.4249.742.中国易解石族某些矿种稀土配分3.物理性质黄、褐、棕、红、黑等色，油脂光泽，金刚光泽，性脆，硬度4.56.5，密度5.05.4g/cm3,具有放射性。4.产状成因易解石矿物广泛分布于花岗岩、花冈伟晶岩、碱性岩及其伟晶岩中，矽卡岩及热液矿床中均可有多量产出。（三）黑稀金矿和复稀金矿1.化学组成 黑稀金矿族矿物为含稀土的偏钛钽铌酸盐