铟资源供给与消费格局分析

铟资源广泛应用于ITO靶材、半导体化合物、焊料及合金等材料的生产制造,是21世纪重要的战略金属。文章基于铟资源全产业链视角,通过分析2000年以来全球铟资源供给与消费格局,并展望未来供需趋势,得出的结论主要有:(1)全球再生铟供给已超过原生铟供给;原生铟供给高度集中在中国、韩国、日本、加拿大四国;再生铟供给集中于日本、韩国。(2)全球铟资源消费量大幅增长,二十年来,翻了两番;日本与韩国是全球铟资源的消费主体;ITO靶材是主要消费领域。(3)2007年以来,全球铟资源总供给量大于总消费量600 t,预判这部分差量进入了国家储备。(4)未来中国增加铟资源供给的途经可以借鉴日本与韩国的经验,从社会存量中再利用铟资源,提高铟全产业链利用效率。     

中国铍矿成矿规律

中国是世界铍资源大国,本次工作统计到中国铍资源产地241处。铍矿床可分为内生型和外生型。根据岩浆系统的碱铝属性,内生铍矿床可分属于过铝性、偏铝性、过碱性成矿系统;根据流体演化阶段,再分为岩浆型、伟晶岩型、岩浆热液型等3个类型;然后根据赋矿环境进一步分为伟晶岩型、花岗岩型、石英脉型、矽卡岩型、云英岩型等多个矿化形式。过铝性系统的矿石矿物主要为绿柱石;偏铝性系统的矿石矿物主要为硅铍石、羟硅铍石、日光榴石等;碱性系统的矿石矿物主要为硅铍钠石、斜方板晶石、硅钡铍矿、硅铍石、羟硅铍石、硅铍钇矿等。不同赋矿环境产生不同类型的铍矿床,对应不同的矿物组合、矿化分带、矿石结构。统计结果表明,中国铍矿床主要产于过铝性的成矿系统,偏铝性、碱性成矿系统的铍矿床较少。多数铍矿床形成于中生代,主要产于新疆阿尔泰、川西、南岭等成矿带。碱性成矿系统的铍矿床多分布在板块边缘的深断裂或裂谷,过铝性成矿系统的铍矿床主要形成于褶皱造山带,具有一定的定向分布特征。过铝性-偏铝性成矿系统的铍成矿作用可用表示不同岩浆演化阶段和成矿环境的成矿模型描述。笔者建议:在阿尔泰和川西成矿带,重点考虑花岗伟晶岩型锂铍铌钽资源的综合找矿工作;在华南地区,注意与钨锡共(伴)生的铍资源的综合利用;着重在地质找矿和科研工作程度较低的地区,包括在东南沿海、大兴安岭地区寻找火山岩型和岩浆热液型铍矿床;加大西部铍资源空白区的找矿工作。     

关键金属铍的成矿机制与找矿前景

铍是战略性新兴产业和国防军工行业不可替代的一种关键金属,其赋存形式、成矿机制以及资源分布是关键金属矿产研究的重要内容。地球化学性质上,铍在大部分造岩矿物晶体结构中表现为不相容,倾向在岩浆演化晚期甚至热液阶段富集结晶。然而,铍又是一种典型的双性元素,在酸性和碱性环境中均可得到富集沉淀,因而铍矿主要赋存于花岗质岩石和碱性岩及其相关岩石中,与岩浆-热液过程相关的铍矿床主要包括"火山岩型"铍矿、高分异花岗岩-伟晶岩型铍矿、云英岩-石英岩型铍矿、碱性岩型铍矿、矽卡岩型铍矿、碳酸岩型铍矿等铍矿床。酸性和碱性岩浆的结晶分异、岩浆-热液过程以及挥发组分含量等制约Be的富集、迁移、结晶与成矿过程。同时,铍常与其它稀有稀土金属元素协同成矿,形成共/伴生矿床,在矿产开采过程中,应注意分选工艺、提纯过程等研究。我国铍资源有望在花岗岩型、伟晶岩型以及"火山岩型"铍矿获得突破,东南沿海火山岩地区、大兴安岭火山岩地区、藏南地区、新疆中西部地区等区域可成为铍资源的重要靶区。     

全球铍资源分布及供需格局

铍矿石是中国的紧缺金属矿产之一,已在多领域有广泛应用,但其组分复杂,铍含量差别较大,且常与其他金属矿物伴生,给分析测试带来诸多挑战,制约了铍矿产的勘查开发。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）目前用于分析铍矿石仅针对单一类型样品,且存在基体干扰、分解不完全等不足,需建立适用于多种类型的铍矿石样品、仪器分析溶液基体干扰小的多元素同时测定方法。本文选用绿柱石、香花石、日光榴石样品,比较了电热板、高压密闭、微波消解、不同种类消解酸和提取酸等8种酸消解条件对铍矿石的分解效果,优化了称样量、加酸量、消解时间和仪器测定参数,建立了ICP-OES测定铍矿石中铝铍钙铁钾钠镁锂锰9种主次量元素的分析方法。结果表明,电热板消解的混合酸为硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸最佳,提取酸为盐酸优于硝酸或王水,高压密闭法不能完全消解绿柱石Al、Ca、Mg元素,微波法对绿柱石Mg元素消解效果较差。通过优化现有方法的混合酸消解条件和仪器测定条件,建立的方法对精矿样品也能准确测定,仪器测定溶液的基体简单。本方法Be元素检出限0.0001%,低于铍矿石边界品位,其他元素检出限均优于现有的标准方法,主量元素精密度（RSD）均＜5%,经标准物质验证,准确度满足铍矿石测定需要。该方法适用于不同类型和不同含量铍矿石样品的多元素同时分析。

     

新疆某铍矿床工业铍矿物的微区原位鉴定

通过电子探针分析仪和微区X射线衍射仪的联合应用,对新疆某铍矿床的铍矿物存在形式进行研究,结果表明:电子探针背散射图像观察和X射线能谱定性分析确定铍矿物的电子探针鉴定标志:铍矿物的灰度比石英暗,X射线能谱图中仅显示Si和O元素的峰,且O元素的峰高大于Si元素的峰高。通过LDE3H分光晶体测试,该矿物在177.384mm处存在明显的Be元素Kα谱峰。电子探针半定量分析结果显示,该矿物中Si和O元素的质量分数分别为21.93%和60.06%,与羟硅铍石的理论值[w(Si):23.53%,w(O):60.50%]相近。通过微区X射线衍射的分析,样品谱图与PDF卡片号为01-087-0669的羟硅铍石的谱图一致,最终确定该矿床的工业铍矿物为羟硅铍石。     

可持续发展与资源有效供给

发展需要消耗资源,我国资源供给形势严峻。可持续发展是我国经济发展的必然选择,资源持志开发和利用是实现可持续发展的关键。实现这一点,一方面要充分发挥市场机制在资源配置中的基础作用,另一方面要加强对资源开发和利用的宏观调控作用,保证资源的有效供给。     

某锡铁矿尾矿脱铍回收工艺研究

本研究以某锡铁矿尾矿为试验原料,采用高温焙烧-硫酸浸出工艺脱除尾矿中的有毒金属元素铍,考察了焙烧温度、焙烧助剂、浸出时间、浸出温度、液固比、焙烧时间、硫酸浓度等因素对尾矿中铍浸出率的影响.结果表明:尾矿经950℃高温焙烧2h后,以质量浓度30％硫酸作浸出剂,液固比4:1,在90℃高温条件下浸出6h,可获得铍浸出率86....     

偏硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱法测定铍矿石中的铍及主量元素

广泛赋存在花岗伟晶岩和热液石英脉中的铍矿石是铍最重要的矿物载体,目前铍矿石系统分析仍以传统化学法为主,影响分析效率,亟待开发一种简单高效的铍矿石中多元素分析方法。本文建立了一种基于偏硼酸锂熔融-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定铍矿石中铍及主量元素的定量分析方法,使用4∶1熔剂-样品比,950℃下熔融15min后,通过超声提取制备溶液。偏硼酸锂熔融法能有效地分解铍矿石中的氧化物,克服了传统酸溶或碱熔无法检测硅、钠、钾等元素的局限。本方法通过校准曲线与样品基体匹配,加入铕作内标等措施消除基体效应,实现了各元素(以氧化物计)低至0.003%～0.2%的检出限,满足铍精矿质量检测需求。对绿柱石、香花石、日光榴石样品(BeO含量范围为0.14%～13.33%)测定的相对标准偏差(RSD)小于6.83%,与混合酸酸溶分析方法的测定值相对偏差为0.06%～21.28%。通过标准物质GBW07150、GBW07151和GBW07183验证,本方法精密度和准确度均符合地质矿产实验室测试质量管理规范,适用于多种类型铍矿石样品中铍及主量元素的快速连续分析。     

滇西梁河县新发现那俄铍矿岩石地球化学特征及铍成矿事件

滇西梁河县新发现的那俄铍矿是一含绿柱石岩浆热液伟晶岩脉型铍矿床,矿体产状多数为北东-南西向延伸,延伸走向长50～1220 m,厚度0.36～3.70 m,品位0.045%～1.79%,并伴生有铌钽铷等多种稀有金属。该矿床围岩主要为二长花岗岩、石英二长闪长岩等。二长花岗岩类SiO_2=65.02%～73.65%,Al_2O_3=13.27%～16.80%,K_2O/Na_2O=1.18～2.07,A/NCK=1.05～1.15,表现出高硅、富碱、低镁铁的特点;石英二长闪长岩(花岗闪长岩)类SiO_2=51.03%～65.88%,Al_2O_3=15.97%～18.56%,K_2O/Na_2O=0.57～0.86,A/NCK=0.83～1.10;花岗伟晶岩SiO_2=75.16%,Al_2O_3=13.52%,K_2O/Na_2O=1.39,A/NCK=1.08,δEu=0.13～0.36,分异指数85,与围岩差异较大,认为那俄铍矿为岩浆热液演化晚期分异结晶形成。研究区所在的勐养岩体锆石U-Pb年龄127.9±1.0～115.2±1.1 Ma,均为早白垩世。通过对研究区的区域大地构造演化、岩石地球化学和U-Pb年代学特征研究认为,那俄地区在早白垩世经历了早期陆内应力调整期、中期构造活跃期、晚期岩浆热液成矿期三个差异明显的构造-岩浆阶段,而那俄铍矿的形成则是晚期岩浆热液作用的结果。     

荣成大疃刘家铍矿矿物赋存状态

大疃刘家铍矿铍元素主要以羟硅铍石单矿物赋存在矿石中。以羟硅铍石单矿物存在的BeO占79．45％;少部分分散在其他矿物中,以赤铁矿、褐铁矿中 BeO 含量较高,其次是绢云母、重晶石等。BeO 呈分散状态占20．55％,主要集中在绢云母中,这是由于矿石中绢云母含量高所致,分散状态的BeO无法回收。根据矿石中有用矿物和脉石矿物组合,矿石类型为羟硅铍石绢云母碳酸盐岩长石石英型铍矿石。     

中国石墨供应风险评价

石墨是战略性矿产,是支撑未来战略性新兴产业发展的重要资源。通过收集石墨储、产、消、贸、价等方面的数据资料,构建了资源安全、贸易安全和市场安全三维供应风险评价体系,通过计算资源保障程度、自给率、进口份额占比、进口国家风险、进口国家集中度、进口价格波动指数、价格波动指数7个指标对石墨资源供应风险进行评价,结果显示市场安全对石墨供应风险影响最大。建议建立大鳞片石墨资源储备制度,实施石墨出口配额制度,以石墨烯技术辐射带动整个石墨产业,打破石墨提纯及深加工技术垄断,引领中国石墨产业发展,促进中国由石墨资源大国向石墨资源强国迈进。     

中国石墨供应风险评价

石墨是战略性矿产,是支撑未来战略性新兴产业发展的重要资源。通过收集石墨储、产、消、贸、价等方面的数据资料,构建了资源安全、贸易安全和市场安全三维供应风险评价体系,通过计算资源保障程度、自给率、进口份额占比、进口国家风险、进口国家集中度、进口价格波动指数、价格波动指数7个指标对石墨资源供应风险进行评价,结果显示市场安全对石墨供应风险影响最大。建议建立大鳞片石墨资源储备制度,实施石墨出口配额制度,以石墨烯技术辐射带动整个石墨产业,打破石墨提纯及深加工技术垄断,引领中国石墨产业发展,促进中国由石墨资源大国向石墨资源强国迈进。     

平原水库供水水源系统可靠性及风险分析方法

本文通过建立模糊带权马尔柯夫链模型,预测径流量未来的丰枯变化情况,评价运行期供水水源系统的可靠性。以供水工程承担的供水外来负荷大于工程本身的承载能力的概率定义了平原水库供水水源系统的风险,阐述了供水水源系统风险分析及模拟方法。     

电子探针对含Be矿物绿柱石的定量分析

绿柱石是最常见的含有超轻元素Be的硅酸盐矿物,其准确定量测试一直是电子探针微束分析领域的一大难点。本文总结了超轻元素微区测试的特点和难点,使用电子探针并结合全元素测试的思路对含Be矿物绿柱石进行微区化学成分分析,获得了令人满意的结果。结果同时表明,全元素测试方法可用于硅酸盐矿物中氧元素测试。此外,应用此方法对于含水或是变价元素矿物可得到更为理想的元素定量结果。     

矿产资源供应基地评价与供应链调查理论技术方法

当前,新冠肺炎疫情仍然在全球蔓延,全球矿产资源供应受到较大影响,由于资源供应节点众多,风险因素复杂多变,亟需从产运供应链角度,开展矿产资源供应基地、供应节点、供应链的综合研究.本文立足于全球视野,在长期从事全球矿产资源的风险评价和对策研究的基础上,首次提出了矿产资源供应链概念、内涵和评价方法,从空间上追溯矿产品从生产、运输到目标国全链条.以矿产资源供应基地为切入点,建立了基于空间技术的矿产资源供应基地厘定与综合评价方法,实现矿产资源供应基地划定由传统的平面化向空间化转变.通过建立矿产资源供应关键节点与供应链厘定技术体系,可系统针对目标国的矿产资源供应情况,厘定供应链与关键节点,利用矿产资源供应链风险评价方法,针对供应链开展风险评价,有助于目标国全面掌握矿产资源供应链风险隐患,根据不同的预警级别,分级分类制定安全预案,保障矿产资源持续稳定供应.     

刚玉的铍扩散处理实验研究

铍扩散处理是一种较新的刚玉处理方法,目前在国内还未见相关的实验研究报道。运用类质同象替代原理与扩散原理,以焰熔法合成无色刚玉和山东天然蓝宝石为实验对象,在一定的温度环境下,加入适量的BeO或金属Be粉末及其它添加剂,进行了铍扩散处理实验。实验结果显示,样品的颜色色调及浓度有明显的改善,表明铍扩散处理可以使样品的颜色变为粉红色、黄色和橙红色,也可以使山东天然蓝宝石样品的颜色变浅。     

全球镍矿贸易网络的供应风险传播研究

镍是全球能源低碳转型所需的关键金属之一。近年来受资源保护、地缘政治冲突、突发事件等的影响, 镍供应风险随时可能发生。因此, 了解不同国家供应危机的传播过程和影响强度, 对于贸易国来说非常重要。为了探讨这一问题, 我们使用2020年的数据构建了全球镍矿贸易网络, 并在此基础上建立了级联失效模型。因此, 本文不仅模拟了供应风险在贸易网络中的传播过程, 而且导出了一个雪崩网络用来分析危机传播动力学的结构特征。结果表明: (1)影响供应危机传播过程动力学的一个决定性参数r=7时, 不同国家镍矿供应风险雪崩规模之间的差异性能够良好体现。(2)不同国家发生供应风险时, 出口量最大的国家不一定影响最多的国家。(3)只有菲律宾的供应短缺能引发中国的镍矿供应危机。(4)在级联过程中, 间接链路在风险的传播中起着关键作用。     

Modes of Occurrence and Geological Origin of Beryllium in Coals from the Pu''''an Coalfield, Guizhou, Southwest China

The concentration, modes of occurrence and geological origin of beryllium in five workable coal beds from the Pu'an Coalfield of Guizhou were studied using the inductively coupled-plasma mass spectrometry (ICP-MS), floating and sinking experiments (FSE) and sequential chemical extraction procedures (SCEP). The results show that the average concentration of beryllium in coals from the Pu'an Coalfield is 1.54μg/g, much lower than that in most Chinese and worldwide coals. Beryllium in the Pu'an coals was not significantly enriched. However, it should be noted that the No. 8 coal bed from the study area has a high concentration of beryllium, 6.89μg/g, three times higher than the background value of beryllium in coal. Beryllium in coal mainly occurs as organic association and has predominantly originated from coal-forming plants when its concentration is relatively low. The concentration of beryllium occurring as organic association is close to that distributed in inorganic matter when beryllium concentration of coal is similar to its background value, and in addition to coal-forming plants, beryllium is mainly derived from detrital materials of terrigenous origin. When beryllium is anomalously enriched in coal, it mainly occurs as organic association and is derived from volcanic tonsteins leached for a long geological time and then adsorbed by organic matter in peat mire.     

Modes of Occurrence and Geological Origin of Beryllium in Coals from the Pu'an Coalfield, Guizhou, Southwest China

The concentration, modes of occurrence and geological origin of beryllium in five workable coal beds from the Pu'an Coalfield of Guizhou were studied using the inductively coupled-plasma mass spectrometry (ICP-MS), floating and sinking experiments (FSE) and sequential chemical extraction procedures (SCEP). The results show that the average concentration of beryllium in coals from the Pu'an Coalfield is 1.54μg/g, much lower than that in most Chinese and worldwide coals. Beryllium in the Pu'an coals was not significantly enriched. However, it should be noted that the No. 8 coal bed from the study area has a high concentration of beryllium, 6.89μg/g, three times higher than the background value of beryllium in coal. Beryllium in coal mainly occurs as organic association and has predominantly originated from coal-forming plants when its concentration is relatively low. The concentration of beryllium occurring as organic association is close to that distributed in inorganic matter when beryllium concentration of coal is similar to its background value, and in addition to coal-forming plants, beryllium is mainly derived from detrital materials of terrigenous origin. When beryllium is anomalously enriched in coal, it mainly occurs as organic association and is derived from volcanic tonsteins leached for a long geological time and then adsorbed by organic matter in peat mire.