中国铝土岩系中伴生钪资源富集规律及富集机制初探

钪(Sc)作为新世纪的重要资源,广泛分布于自然界中,但其分布极为稀散,钪的独立矿物稀少,独立矿床几乎没有。铝土岩系中的钪资源储量巨大,本文统计了中国各铝土矿成矿带Sc数据,在对比山西(断隆)成铝区、华北陆块南缘成铝区、渝南—黔北成铝带、黔中成铝区和滇东南—桂西成铝区的数据基础上,发现滇东南—桂西成铝区的Sc含量最高,含钪铝土岩系形成时代主要为石炭纪和二叠纪。通过对比分析A/S与钪的关系,在A/S小于2.5,钪的含量总体较高,且与A/S正相关,大于2.5后,与A/S负相关。从而得出在铝土岩系中,Sc分布在顶层的黏土岩、中部的铁质铝土矿以及底部的铁质黏土岩、铁质岩,尤其是在含铁铝土岩系中高度富集。通过对比分析铝土岩系各元素含量,发现钪与铁、铌、钒、铬元素成正相关,综合铝土岩系中其他元素的矿物表现形式,推测钪在铝土岩系中的赋存形式可能为：类质同象、离子吸附、和超显微非结构混入物。本文初步探讨总结钪在铝土岩系中可能的赋存形式、时空分布规律及钪的迁移转化机制,为铝土矿中伴生钪资源的综合利用开发提供理论支撑。     

黔中地区含铝岩系中钪的分布及丰度研究

黔中地区含铝岩系是重要的含钪层,其铝土矿体和伴生硬质粘土岩中含有较为丰富的Sc2O3研究表明：铝土矿品位越高的区域,其含铝岩系中硬质粘土岩中钪的含量更高。铝土矿的Al2O3和A／S能直接反映Sc2O3质量和规模。Sc2O3与SiO2关系较为密切,与TFe2O3呈弱相关性,Fe203异常值时Sc2O3含量异常较明显。     

Scandium-Bearing Minerals in the Bayan Obo Nb-REE-Fe Deposit, Inner Mongolia, China

Aegirine, “perrierite‐(Ce)”, and ferrocolumbite, occurring in the Bayan Obo Nb‐REE‐Fe deposit in Inner Mongolia, China, contain appreciable amounts of scandium. The Sc₂O₃ content in aegirine (sample TS‐15) was 0.34–1.81 wt% (with one exceptionally high value of 3.45%) with an average value of 1.19%. The Sc₂O₃ content of “perrierite‐(Ce)” (TS‐20) was 2.82–3.64% with an average value of 3.26%. In the ferrocolumbite samples (TS‐16, TS‐23), the Sc₂O₃ content was 0.20–0.25% with an average value of 0.22% in sample TS‐16, and 0.56–1.04% with an average value of 0.67% in sample TS‐23. These data provide the basic information for future possible recovery of scandium as a by‐product from the deposit.     

碳酸盐岩样品中镍和钪的电感耦合等离子体质谱分析与干扰校正方法

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)已在碳酸盐岩微量元素测试中得到了广泛应用。然而,采用ICP-MS分析碳酸盐岩中含量较低的Ni(1.6~50.5μg/g)和Sc(0.3~6μg/g)时,信号值会受到高含量CaO(可高达56%)和MgO(可高达21%)的显著干扰,使测试值远高于真实值,从而无法获得准确的待测元素含量。为解决这一问题,本文通过实验探寻测试中的主要干扰因素,再据此确定相应的校正方法。首先,利用Ca和Mg的单标系列对碳酸盐岩ICP-MS测试中的高含量Ca、Mg对Ni、Sc的干扰分别进行研究,发现高含量Mg对Ni和Sc的测试存在基体效应的非质谱干扰;而高含量Ca则形成氧化物、氢氧化物及多原子离子对Ni和Sc形成质谱干扰,并且这一干扰程度与溶液中Ca含量呈良好的线性关系。然后,进一步选择碳酸盐岩国家一级标准物质作为校正载体以消除Mg的基体效应,同时根据样品溶液中CaO含量与Ni、Sc受干扰程度呈现的良好线性关系,提出了扣除拟合干扰的校正方法。相对于前人仅利用单标对实际样品进行干扰校正而言,本方法采用国家一级标准物质作为校正载体,克服了基体效应的干扰。并经GBW07108等五个碳酸盐岩国家一级标准物质验证,测定值与认定值相符,相对标准偏差(RSD,n=10)小于5.5%。将未知碳酸盐岩样品的校正结果与电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)及X射线荧光光谱法(XRF)测试结果进行对比,相对偏差均小于15%。该校正方法简单易行,测定结果准确可靠。     

钪（Ⅲ）的反相萃取柱色层新体系研究及应用

本文设计出钪（Ⅲ）的反相萃取柱色层新体系并加以应用。该新体系以聚四氟乙烯－７０１为载体，磷酸三丁酯（ＴＢＰ）为固定相，在１０ｍｏｌ·Ｌ￣（－１）盐酸中定量萃取层析钪（Ⅲ），用１０ｍｏｌ·Ｌ（－１）盐酸淋洗杂质元素，４ｍｏｌ·Ｌ（－１）盐酸解脱钪，经二甲酚橙光度法测定其回收率可达１００％。本法简便快速，选择性高，分离效果好，能用于岩石、矿物等物料中钪的定量分离、富集及测定。     

钪－4，5－二溴苯基荧光酮－CTMAB－吐温－60多元配合物的分光光度法研究

研究结果表明，在混合表面活性剂ＣＴＭＡＢ－吐温－６０存在下的ＰＨ５．７－６．５的缓冲介质中，Ｓｃ（Ⅲ）与４，５－二溴苯基荧光酮形成高灵敏的多元配合物，其ε５９０＝２．２６×１０＾５Ｌ．ｍｏｌ＾－１．ｃｍ＾－１，组成比为：Ｓｃ：ＤＢＰＦ：ＣＴＭＡＢ＝１：２：４。采用混合表面活性剂使增溶增敏作用更为显著，并加速了显色反应，增强了配合物的稳定性。而Ｎａ２ＳＯ４的加入能显著地提高体系的灵敏度，Ｓｃ量在０－     

Similar V/Sc Systematics in MORB and Arc Basalts: Implications for the Oxygen Fugacities of their Mantle Source Regions

V/Sc systematics in peridotites, mid-ocean ridge basalts andarc basalts are investigated to constrain the variation of fO₂in the asthenospheric mantle. V/Sc ratios are used here to ‘seethrough’ those processes that can modify barometric fO₂determinations in mantle rocks and/or magmas: early fractionalcrystallization, degassing, crustal assimilation and mantlemetasomatism. Melting models are combined here with a literaturedatabase on peridotites, arc lavas and mid-ocean ridge basalts,along with new, more precise data on peridotites and selectedarc lavas. V/Sc ratios in primitive arc lavas from the Cascadesmagmatic arc are correlated with fluid-mobile elements (e.g.Ba and K), indicating that fluids may subtly influence fO₂ duringmelting. However, for the most part, the average V/Sc-inferredfO₂s of arc basalts, MORB and peridotites are remarkably similar(–1·25 to +0·5 log units from the FMQ buffer)and disagree with the observation that the barometric fO₂s ofarc lavas are several orders of magnitude higher. These observationssuggest that the upper part of the Earth's mantle may be stronglybuffered in terms of fO₂. The higher barometric fO₂s of arclavas and some arc-related xenoliths may be due respectivelyto magmatic differentiation processes and to exposure to large,time-integrated fluid fluxes incurred during the long-term stabilityof the lithospheric mantle. KEY WORDS: vanadium; scandium; oxygen fugacity; mantle; arcs     

稀散元素Sc的矿床类型及找矿前景

Sc是一种典型的稀散元素,常类质同象进入镁铁质矿物中。自然界中罕见钪的富集体。Sc主要是从铝土矿、钛铁矿、磷块岩、黑钨矿、锡石等矿石中作为伴生元素加以回收。近几年,随着对复杂硅酸盐矿物Sc浸出试验的研究,Sc元素也可从富Sc的基性-超基性岩体(Sc2O350×10-6)中提取。主要富Sc矿物有单斜辉石、角闪石。云南二台坡岩体源区可能具有富Sc的特性,在岩浆结晶早期大量进入镁铁质硅酸盐矿物,形成钪的独立矿床(Sc2O3=66.08×10-6)。这类矿床在国内外还属首例,其发现扩大了独立钪矿床类型,对寻找新型钪矿具有重要的指导意义。     

二溴对羧基氯磺酚光度法测定地质物料中痕量钪

在ｐＨ４的ＨＡｃＮａＡｃ介质中,钪与二溴对羧基氯磺酚发生反应,在５ｍｉｎ内完成显色,生成蓝色配合物,吸光度至少稳定２４ｈ,组成比为１∶３,λｍａｘ＝６３８ｎｍ,ε为３７４×１０４Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１,钪的质量浓度在０～０７２ｍｇ／Ｌ符合比尔定律。试剂对轻稀土有较好的抗干扰能力。所拟方法经国家一级标准物质中钪的测定检验,结果与标准值相符。     

高分辨电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中钪钇和稀土元素

建立了高分辨电感耦合等离子体质谱法(HR-ICP-MS)测定地球化学样品中钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥的分析方法。样品经氢氟酸-硝酸-硫酸-王水消解,试液直接用HR-ICP-MS测定钪、钇和14种稀土元素。用高分辨模式有效地避免了多原子离子及难熔氧化物离子对待测元素测定的干扰,为钪、钇和14种稀土元素选择了最佳的测定同位素和合适的分辨率;用地球化学标准物质制备的溶液优化仪器工作参数,确定了最佳的仪器测定条件。方法检出限(6σ)为0.003～0.013μg/g(稀释因子为1000),相对标准偏差(RSD,n=12)小于6%。方法经国家一级地球化学标准物质验证,测定值与标准值吻合。