白云鄂博矿区矿石中磁铁矿及萤石的X射线粉晶衍射半定量分析方法及矿物三维空间分布模型

孙宁岳, 闫国英, 李国武, 王昭静, 申俊峰, 徐渴鑫, 孟文祥, 李凤坤. 2024. 白云鄂博矿区矿石中磁铁矿及萤石的X射线粉晶衍射半定量分析方法及矿物三维空间分布模型. 西北地质, 57(4): 113-120. doi: 10.12401/j.nwg.2024021
引用本文: 孙宁岳, 闫国英, 李国武, 王昭静, 申俊峰, 徐渴鑫, 孟文祥, 李凤坤. 2024. 白云鄂博矿区矿石中磁铁矿及萤石的X射线粉晶衍射半定量分析方法及矿物三维空间分布模型. 西北地质, 57(4): 113-120. doi: 10.12401/j.nwg.2024021
SUN Ningyue, YAN Guoying, LI Guowu, WANG Zhaojing, SHEN Junfeng, XU Kexin, MENG Wenxiang, LI Fengkun. 2024. Semi-quantitative Analysis of Magnetite and Fluorite by X-ray Powder Crystal Diffraction and Three-dimensional Distribution Model of Minerals in Bayan Obo Mining Area. Northwestern Geology, 57(4): 113-120. doi: 10.12401/j.nwg.2024021
Citation: SUN Ningyue, YAN Guoying, LI Guowu, WANG Zhaojing, SHEN Junfeng, XU Kexin, MENG Wenxiang, LI Fengkun. 2024. Semi-quantitative Analysis of Magnetite and Fluorite by X-ray Powder Crystal Diffraction and Three-dimensional Distribution Model of Minerals in Bayan Obo Mining Area. Northwestern Geology, 57(4): 113-120. doi: 10.12401/j.nwg.2024021

白云鄂博矿区矿石中磁铁矿及萤石的X射线粉晶衍射半定量分析方法及矿物三维空间分布模型

  • 基金项目: 包头钢铁(集团)有限责任公司矿山研究院(有限责任公司)2021年A类重点项目“白云鄂博稀土−铌−铁资源矿物标型学研究(BGKY-ZH-2021-Z-017)”资助。
详细信息
    作者简介: 孙宁岳(1998−),男,博士研究生,研究方向矿物晶体结构与晶体化学。E−mail:sunningyue1998@163.com
    通讯作者: 李国武(1964−),男,教授,博士,从事矿物晶体结构与晶体化学研究。E−mail:liguowu@cugb.edu.cn
  • 中图分类号: P575.5

Semi-quantitative Analysis of Magnetite and Fluorite by X-ray Powder Crystal Diffraction and Three-dimensional Distribution Model of Minerals in Bayan Obo Mining Area

More Information
  • 白云鄂博超大型铁-稀土-铌矿床,伴生大量萤石等资源。现阶段,矿山资源评价采用的是多元素定量分析方法,该方法存在不能客观的表征出可用资源的矿物组成和赋存状态的缺陷。为了较为准确地确定元素赋存形式及磁铁矿、萤石矿物含量,本研究选用粉晶X射线衍射K值法定量分析法,通过以白云鄂博白云石为参比物质分别调配1∶1比例产自白云鄂博的磁铁矿、萤石与白云石单矿物样品,获得以白云石为参比的磁铁矿参比强度KFe3O41 = 0.61、萤石参比强度KCaF21 = 2.51,同时,精选了白云鄂博其他常见共生矿物的K值,以实现对白云鄂博不同矿石类型中矿物含量的半定量分析,通过测试已知标样验证了改进优化K值的正确性和适用性。利用大量实际岩心矿石样品矿物定量分析数据,通过克里金插值法获得白云鄂博主矿磁铁矿和萤石矿物的空间分布三维模型,初步呈现了资源矿物的空间分布特征,推测在矿区深部仍存在巨大的找矿潜力。X射线粉晶衍射定量分析技术直接对可回收资源的矿物半定量分析研究,为矿山精准分采和资源综合利用探索了新的解决思路,也为选矿流程的优化提供的重要的技术参考。

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  • 图 1  配制样品中矿物百分含量与K值法计算结果的线性相关分析(K值来源晶体学数据库)

    Figure 1. 

    图 2  配制样品中矿物百分含量与K值法计算结果线性相关分析(K值来源本次研究实测)

    Figure 2. 

    图 3  采样钻孔位置在白云鄂博主矿区分布图 (据徐志豪等,2023修改)

    Figure 3. 

    图 4  钻孔8-01化学分析全铁含量与K值法半定量分析矿物含量协同图

    Figure 4. 

    图 5  K值法分析与化学元素全铁分析线性相关分析

    Figure 5. 

    图 6  白云鄂博主矿萤石及磁铁矿分布模型(坐标轴字母代表方位S:南 E:东)

    Figure 6. 

    表 1  代表矿石类型样品中典型矿物种类

    Table 1.  Typical mineral species represented in samples of different ore types

    勘探
    线号
    钻孔号 样品原
    始编号
    标高(m) 主要矿物种类(%)* 矿石类型
    3副 3F-6 45 1339 磁铁矿(9.98 51.81)、霓石(61.13 26.93)、萤石(6.59 6.85)、白云石(12.63 8.16)、方铅矿(9.98 6.25 霓石型磁铁矿矿石
    4 4-4 50 1364 磁铁矿(17.66 57.80)、萤石(34.81 22.83)、白云石(9.83 4.00)、
    重晶石(37.66 15.35
    萤石型磁铁矿矿石
    8 8-6 106 1210 磁铁矿(3.80 22.86)、萤石(11.33 13.65)、白云石(81.06 60.66)、重晶石(3.79 2.84 白云石型磁铁矿矿石
    9 9-5 30 1397 磁铁矿(18.89 62.08)、萤石(19.02 12.52)、白云石(15.26 6.24)、重晶石(46.84 19.16)、霓石、氟碳铈矿、独居石 萤石型磁铁矿矿石
    8 8-7 23 1416 萤石(36.04 30.33)、磁铁矿(7.29 35.4)、赤铁矿(19.46 11.77)、
    白云石(16.79 10.15)、重晶石(13.04 7.89)、石英(7.38 4.46
    萤石型磁(赤)铁矿矿石
    8 8-01 237 912 磁铁矿(7.28 38.08)、白云石(77.47 50.46)、萤石(3.8 3.98)、
    重晶石(11.84 7.48
    白云石型磁铁矿矿石
    8 8-01 141 1157 磁铁矿(1.79 11.53)、云母(24.8 19.9)、萤石(11.42 18.8)、
    白云石(5.78 4.64)、长石(56.24 45.13
    云母型磁铁矿矿石
    8 8-01 212 977 磁铁矿(21.65 54.73)、钠闪石(28.45 13.21)、萤石(21.78 19.01)、云母(24.38 11.32)、白云石(3.71 1.72 萤石石型磁铁矿矿石
    8 8-6 55 1348 磁铁矿(44.16 70.63)、钠闪石(15.18 4.46)、白云石(4.4 1.29)、
    长石(5.51 1.62)、萤石(9.44 15.76)、云母(21.22 6.23
    萤石石型磁铁矿矿石
    8副 8F-12 110 1218 磁铁矿(56.19 72.98)、萤石(22.3 21.88)、白云石(8.43 2.01)、
    云母(4.70 1.12)、钠闪石(8.37 2.00
    萤石型磁铁矿矿石
    9副 9F-12 120 1193 磁铁矿(11.27 47.92)、钠闪石(42.82 24.84)、萤石(1.72 1.61)、
    云母(15.34 8.9)、白云石(4.04 2.34)、重晶石(24.81 14.39
    钠闪石型磁铁矿矿石
    13 WK13-01 10 1521 磁铁矿(16.47 43.27)、钠闪石(8.09 3.90)、萤石(33.09 32.39)、
    白云石(25.33 12.22)、黄铁矿(13.78 6.65)、云母(3.24 1.56
    萤石石型磁铁矿矿石
      注:*未加粗的数值代表使用相关文献中的萤石与磁铁矿K值进行矿物含量半定量计算,而加粗显示的数值则基于本研究所获得的K值测定。鉴于目前尚未获取适宜于稀土矿物的K值,这些矿物未被纳入本研究的定量分析范畴。因此,含有稀土矿物的样品所得到的矿物半定量分析结果,实为除稀土矿物外其他组分的归一化结果。
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    表 2  适用于白云鄂博矿区常见矿物的K值参数

    Table 2.  Selection parameters of different minerals’ K-values in Bayan Obo district

    矿物种类 hkl 2θ (°) D(nm) K 来源
    白云石 104 30.95 0.2886 2.64 SY/T 5163-2010
    萤石 111 28.28 0.3150 2.51 本次实测
    磁铁矿 113 35.44 0.2530 0.61 本次实测
    石英 100 20.86 0.4255 0.91 SY/T 5163-2010
    方解石 104 29.42 0.3034 2.86 SY/T 5163-2010
    铁白云石 104 30.84 0.2894 2.60 SY/T 5163-2010
    重晶石 211 31.56 0.2833 0.87 SY/T 5163-2010
    黄铁矿 200 33.00 0.2712 2.06 SY/T 5163-2010
    方铅矿 200 30.09 0.2968 4.95 PDF 65-0241
    赤铁矿 104 33.09 0.7000 2.40 PDF 33-0664
    霓(辉)石 −221 31.02 0.2985 0.80 PDF 41-1370
    闪石(族) 110 0.82-0.85 1.36 PDF 89-7282
    云母(族) 001 0.98-1.00 3.4 PDF 42-1437
    长石(族) 0.32-0.33 1.22 俞旭等,1984
      注:SY/T5163-2010来源中华人民共和国行业标准;PDF卡片来源为粉晶衍射数据库(ICDD);2θ (°) 角度对应Cu靶数据。
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出版历程
收稿日期:  2023-09-18
修回日期:  2024-01-16
录用日期:  2024-02-01
刊出日期:  2024-08-20

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