基于同步辐射XAFS实验技术对贵州织金含稀土磷矿床稀土元素赋存状态研究

There is a vast phosphorite-rare earth ore reserve (with 1.348 billion tons of phosphorite ores and 1.44 million tons of rare earth ores) in the mining area in Zhijin county, Guizhou province. Till now, the Zhijin phosphorite ores haven’t been exploited because the occurrence of the associated rare earth elements (REEs) has never been scientifically identified. Therefore, to quantitatively study the REE occurrence in phosphorite ores has become an urgent and important scientific problem to be solved. This applied project includes :① selecting dolomite, collophanite and bioclast samples by stereo-binocular microscope, gravity liquid centrifugal separation technology and selective dissolution methods; ②The morphology of colloidal phosphate (crystalloid, cryptocrystalline state and colloidal state) will be determined by scanning electron microscopy and electron probe;and ③ probing into the REE structural form, element valence, coordination information and other proprieties in dolomite, collophanite and bioclast by innovative experiments employing synchrotron radiation X-ray absorption fine structure spectroscopy (XAFS). The study results can not only enhance the theoretical analysis on applied mineralogy for phosphorite-rare earth ores, but provide reliable references for designing REE extraction processes in a reasonable and economical way. Thus, this study project is supposed to be important in both theoretical and economic practice.

贵州织金磷稀土矿储量大（磷矿储量13.48亿吨，稀土储量144万吨），由于伴生稀土的赋存状态尚待进一步查明，导致磷矿目前仍未开发利用。定量地查明稀土在磷矿石中的赋存状态，已成为亟待解决的科学问题之一。申请课题拟开展以下研究：①利用等离子质谱仪ICP-MS、岩相古地理及沉积微相等综合研究方法，查明富稀土磷块岩的分布层位及区域；②借助扫描电镜及电子探针查明胶磷矿的形态（结晶态、隐晶态及胶体状态）；③采用双目实体显微镜、重液离心分离技术及选择性溶解法等手段挑选白云石、胶磷矿及生物碎屑样品；④采用同步辐射XAFS创新性实验，重点研究稀土在白云石、胶磷矿及生物碎屑中的结构形式、元素价态及配位信息等特点。课题成果不仅能丰富该类型矿床稀土应用矿物学理论研究，而且能为经济合理的稀土提取工艺的设计提供可行性参考资料。项目的设立具有重要的理论研究意义和潜在经济价值。

贵州织金磷稀土矿储量大（磷矿储量13.48亿吨，稀土储量144万吨），由于伴生稀土的赋存状态尚待进一步查明，导致磷矿目前仍未开发利用。定量地查明稀土在磷矿石中的赋存状态，已成为亟待解决的科学问题之一。①利用等离子质谱仪ICP-MS、岩相古地理及沉积微相等综合研究方法，已查明富稀土磷块岩的分布层位及区域；②借助扫描电镜及电子探针查明胶磷矿的形态（结晶态、隐晶态及胶体状态），扫描电镜、能谱分析图表明仅在团粒状、椭圆状胶磷矿中可以测出Y元素峰值；电子探针面扫描在团粒状、椭圆状胶磷矿和胶磷矿化生物碎屑砂屑中均可检测到Y元素信号，但前者Ylevel高于后者；单矿物化学成分分析认为白云石和胶磷矿化生物屑砂屑中可以测出稀土元素，但含量低于团粒椭圆状胶磷矿。因此综合分析认为稀土Y元素在胶磷矿化生物碎屑中确有富集，但主要还是富集在团粒状、椭圆状胶磷矿中；③采用双目实体显微镜、重液离心分离技术及选择性溶解法等手段挑选白云石、胶磷矿及生物碎屑样品；④采用同步辐射XAFS创新性实验，重点研究稀土在白云石、胶磷矿及生物碎屑中的结构形式、元素价态及配位信息等特点。XANES近边实验数据表明样品Y元素的物质结构形态与所选标样Y2O3的物质结构形态不同；EXAFS实验表明样品Y元素的价态与标样Y2O3相同，都为Y3+，但局域结构与Y2O3不同，未有Y-O-Y此类的键合，Y-O键长并未有明显变化，其键长的分布更加的弥散，表明Y元素的局域环境和标样Y2O3明显不同，说明样品中钇的周围可能为有机物或大的聚合物。课题成果不仅能丰富该类型矿床稀土应用矿物学理论研究，而且能为经济合理的稀土提取工艺的设计提供可行性参考资料。