贵州普安矿区20号煤中锂的赋存状态及逐级化学提取实验研究

锂(Li)是一种重要的金属能源,近年来全球锂的需求持续增长。我国煤伴生型锂矿床的发现证明煤矿可能成为锂资源的潜在来源。以贵州普安矿区20号煤为研究对象,采用工业分析、镜下鉴定、X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、激光剥蚀?电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)等方法,分析原煤及浮沉实验获得的密度分级试样的基本性质、矿物组成、元素组成及煤中Li的赋存特征。结果表明,原煤中Li含量达134.09 μg/g,在6个密度级样品中,Li含量随煤样密度级的增加而增加(>1.8 g/cm3密度级样品中Li含量最高为212 μg/g),重力分选可使煤中Li得到一定程度的预富集。原煤主要矿物组分包括黏土矿物、黄铁矿、方解石、石英等,基于Li与Al、Si等的相关性以及矿物微区元素含量(LA-ICP-MS)等分析,推测Li可能主要以吸附态赋存于黏土矿物中。逐级化学提取实验结果表明,煤中Li的赋存特征为水溶态(20.96%)、离子交换态(32.90%)、硅酸盐/铝硅酸盐态(22.80%)、碳酸盐/磷酸盐态(10.81%)、二硫化物态(3.92%)和残渣/有机态(2.58%),说明通过离子交换法可以从煤矸石中回收Li。该研究结果为下一步分离提取煤中Li提供了一定理论指导。      

川南兴文地区上二叠统龙潭组黏土岩锂的富集特征及赋存状态

四川南部位于二叠纪峨眉山大火山岩省中—外带,广泛分布与火成岩风化- 沉积有关的上二叠统龙潭组黏土岩,具有形成锂等关键金属矿产资源的地质背景和成矿条件。本文对川南兴文地区上二叠统龙潭组下部黏土岩进行了较为系统的地质调查,对研究区以及钻孔岩芯样品进行了化学分析,以确定黏土岩中锂等元素的分布特征及富集规律。在此基础上,利用粉晶X- 射线衍射(XRD)分析了富锂黏土岩的矿物组成,采用聚焦离子束飞行时间二次离子质谱仪(FIB- TOF- SIMS)分析了富锂黏土岩微米尺度上的元素分布特征。结果表明,龙潭组下部黏土岩中富集Li以及Ga、Nb等元素,是一个多种关键金属的富集层,具有良好的成矿潜力和找矿前景。本区黏土岩来源于峨眉山大火山岩省火山岩的风化产物,富锂的矿层主要为含黄铁矿高岭石黏土岩,其沉积成岩环境为海陆过渡地区的潟湖还原咸水环境,Li含量与化学风化强度(CIA指数)密切相关,具有风化- 沉积型矿床的特征。富锂黏土岩中锂除少量赋存于锂云母之中外,主要是被吸附于黏土岩的蒙脱石相中,部分进入蒙脱石矿物结构,还有一部分赋存于伊利石中。Li除了来自火山岩的风化释放以外,部分还可能来自滨海浅层地下卤水的直接补给,从而形成含锂云母的高品位的富锂黏土岩。     

贵州铝土矿含矿岩系中锂的分布特征及富集机理

锂是我国关键矿产和高新产业发展的战略性资源之一。贵州铝土矿资源丰富,含铝岩系分布广,勘查发现铝土矿(岩)中伴生大量的锂资源。研究认为,全省含铝岩系中Li含量高,变化范围大(0.55×10^-6～2725.03×10^-6),平面上Li含量总体呈北东(务正道成矿区)、南西(修文-清镇成矿区)高,中间(播州-瓮安成矿区)低的分布态势;剖面上Li主要富集在矿系上部的致密状铝土岩(矿)中,Li含量一般>500×10^-6,矿系中土状铝土矿(岩)Li含量一般<30×10^-6;气候温湿、风化及淋滤作用强的陆相湖泊沉积环境,有利于高岭石为主的黏土矿物形成及Li⁺与Al³⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺发生类质同象,或被吸附进入黏土矿物层间构造同迁移同富集,Li与Al₂O₃含量呈正相关关系;成岩成矿后的次生改造阶段,古地磁测量及CIA显示为炎热潮湿的氧化环境...     

X射线衍射和TIMA研究陕南镇巴地区富锂黏土岩的矿物组成及锂的赋存状态

黏土岩型锂矿作为可利用锂资源的重要组成部分,由于其分布广、储量大而备受关注。陕西镇巴地区晚二叠世吴家坪组新发现黏土岩型锂矿(资源),Li₂O最高含量可达0.39%,达到了黏土锂矿的工业指标(0.2%),具有一定的开发利用价值。为了查明陕南镇巴地区富锂黏土岩中黏土矿物种类、含量及富锂黏土岩中锂的赋存状态,本文选取陕西镇巴地区富锂黏土岩,通过偏光显微镜鉴定初步查明黏土岩的矿物组成,利用X射线衍射(XRD)、全自动综合矿物分析系统(TIMA)分析技术定量查明富锂黏土岩中黏土矿物及主要元素含量。结果表明：该黏土岩主要由高岭石、铝绿泥石、伊利石、锂绿泥石等黏土矿物以及赤铁矿组成,含少量绿泥石、金红石等矿物。TIMA分析表明样品中锂绿泥石最高含量为8.94%,对应锂含量为0.12%(Li₂O含量为0.26%),略低于该样品全岩Li₂O含量(0.31%)。锂绿泥石呈丝缕状,不规则粒状,嵌布于一水软铝石、伊利石、铝绿泥石之间。综合研究认为镇巴地区富锂黏土岩中锂主要赋存于锂绿泥石中,其他矿物的锂含量很低。锂绿泥石、伊利石、高岭石等层状结构...     

豫北焦作地区本溪组锂元素分布及富集特征

豫北焦作地区本溪组富铝含铁的黏土-铝土岩(矿)广泛分布,其中普遍伴生锂元素,为典型的沉积型锂矿床。为探讨锂元素分布和富集特征以及与主量元素的关系,对本溪组地层层序及沉积特征、岩(矿)石类型及组合进行了系统划分和Li与主量元素相关性分析。结果显示,焦作地区本溪组Li平均含量在平面分布上西部明显高于中、东部,富集程度具有"西高东低"特征;本溪组中各岩(矿)石Li含量差异较大,Li主要富集于本溪组中上部致密块状高铝黏土矿和硬质黏土矿中,部分软质黏土矿、铁质黏土岩和碳质黏土岩中Li有异常富集现象;富锂岩(矿)石Li与Al2O3、SiO2均先呈正相关,后呈负相关,且A/S值为0.8~1.5,Al2O3含量为30%~55%、SiO2含量为25%~45%时,Li最富集。综合分析认为,窑头、常平、盆窑北-张老湾南、焦谷堆-寨豁、栗井-大洼和上刘庄-王窑等矿区,可以连片大面积圈定锂矿体,是该区最佳锂资源潜力区。     

黔中九架炉组富锂黏土岩系的风化成因及锂的富集规律

为厘清黔中地区下石炭统九架炉组铝质黏土岩系中锂的超常富集机制(Li2O平均含量0.21%,最高达0.74%),为寻找锂资源提供新的途径,对黔中地区4个典型剖面进行了富锂黏土岩的主量、微量及稀土元素在剖面上的分布规律研究。结果表明,下石炭统九架炉组与下伏寒武系娄山关群白云岩的不活动元素比值相同,且其稀土元素球粒陨石标准化配分模式相似,都以轻稀土富集的平缓右倾型为特征,暗示九架炉组的形成可能与下伏娄山关群白云岩的风化和酸不溶物的积累有关。元素相关性分析和风化作用强度指标研究发现,锂含量与CIA和Si/Al值皆呈负相关的关系。初步推测,泥质白云岩的风化分解,主量元素的大幅度流失,是造成锂超常富集的重要机制。     

河南省荥巩煤田下部铝土矿床及其含矿岩系锂元素分布规律研究

本文研究了河南省荥巩煤田下部铝土矿床铝土矿层及其含矿岩系锂元素(Li)的分布特征及其与主量元素的相关性,以期为铝土矿矿床伴生锂资源的综合利用与评价提供参考依据。研究表明,铝土岩的Li平均含量高于铝土矿和黏土岩,在空间上Li的分布差异较大。纵向上,中、上部颜色较深的铝土岩、铝土矿的Li含量高,往下岩(矿)石颜色变浅、Li含量降低。在矿体走向上,矿区中部岩(矿)石的Li含量最高,平均厚度最大,东部次之,西部最低;在矿体倾向上,深部和浅部铝土矿的Li含量相对高。矿区铝土矿、铝土岩的Li含量随Al_2O_3含量的升高而降低;Li与SiO_2呈中等正相关关系;Li与TiO_2、A/S呈中等负相关关系。     

桂西上二叠统合山组富锂黏土岩的发现及意义

本文首次报道了桂西平果地区上二叠统合山组含铝土矿层上部黏土岩呈现锂矿化现象.Li2O品位可达0.20％～0.53％,局部达到碳酸盐黏土型锂矿矿床工业指标,具有良好的勘查开发潜力.XRD分析结果表明锂绿泥石和蒙脱石是合山组Li超富集黏土岩中最重要的锂赋存矿物.本文推测Li主要以锂的独立矿物——锂绿泥石形式存在,部分Li可能以离子吸附形式赋存于蒙脱石中.地球化学分析结果表明合山组黏土岩主要来源于下伏基底碳酸盐岩以及晚二叠世中酸性火山岩.本次工作为探讨桂西平果地区上二叠统合山组黏土岩Li赋存状态和物质来源提供了初步约束,对下一步查明富锂黏土岩的时空分布和明确锂矿找矿方向具有十分重要的意义.     

铝土矿(岩)型锂资源及其开发利用潜力

铝土矿常共伴生Li、Zr、Nb、Sc等三稀元素,是潜在的巨大沉积型锂资源库。铝土矿中锂的赋存状态和分布规律研究,对丰富发展锂矿成矿理论和实现铝土矿资源的综合利用意义重大。文章系统收集了中国山西、河南、广西、贵州、云南和重庆等地区铝土矿床的地球化学、矿物学、年代学资料,探讨了锂的赋存、分布规律、影响因素和综合利用前景。黔北、渝南、豫西、晋中北铝土矿区的古风化壳沉积型富锂铝土矿(岩),成矿时代为晚石炭世本溪期和中二叠世梁山期,锂主要富集于含矿岩系中、下部致密块状铝土岩(高铝黏土岩)-硬质黏土岩中,其A/S值为1.1～1.8,w(SiO_2)为25%～45%,w(Al_2O_3)介于35%～55%,而在土状铝土矿中w(Li)偏低。锂主要以离子交换和离子吸附2种形式赋存在高岭石、绿泥石、蒙脱石等黏土矿物中,并且当黏土矿物含量高、种类多时,w(Li)更高。铝土矿(岩)型锂是沉积型锂资源的重要而巨大的来源,黏土提锂在实验和工业上的进展为铝土矿中锂的综合利用提供了广阔前景。     

贵州狮溪铝土岩型锂资源的发现及意义

狮溪锂资源位于贵州省桐梓县狮溪向斜东翼,是首次在黔北务(川)、正(安)、道(真)地区之外的下二叠统大竹园组中发现锂元素的异常富集。狮溪锂富集层位于大竹园组中—上部,具有厚度和品位均较为稳定的特征,含锂岩石类型为致密状和碎屑状铝土岩,主要矿物为伊利石(水白云母)。综合矿物学、岩石学及地球化学特征分析认为,该区域Li的富集与风化淋滤作用密切相关,受古气候、古地貌、地下水位等多因素控制。通过统计黔北地区和狮溪地区含铝岩系数据发现,Li含量与Al₂O₃、Al/Si值呈规律性变化,Li富集程度与大竹园组的岩性相关,大致可分为Li一般富集区(含矿岩石为泥岩或铝土质泥岩、较高品位铝土矿)和Li高度富集区(含矿岩石为铝土岩和低品位铝土矿)。笔者等通过狮溪锂资源的发现及综合分析认为,在黔北务(川)、正(安)、道(真)地区外围的近岸平原环境,特别是在地势低洼处形成的致密状和碎屑状铝土岩中,具有发现较高品位铝土岩型锂资源的巨大潜力。     

桂西沉积型锂矿资源潜力分析

桂西地区是我国重要的铝土矿产区,共、伴生有镓、钪等多种稀有、稀土元素.为探讨其锂矿资源潜力,在对区域地质背景、锂地球化学异常、矿产分布等综合分析的基础上,对比了以右江断裂为界的南北两侧锂异常特征和物源差异：南侧锂异常可能主要源于局限台地,异常与二叠系合山组吻合;北侧锂异常则与石炭系尧云岭组更加密切,引起异常物质可能主要源于扬子地台碳酸盐岩风化.初步认为桂西锂矿勘查应优先在右江断裂以北展开,以碳酸盐黏土型锂矿为主要目标,以Li、Be、Fe₂O₃等综合异常区的碳酸盐岩古风化壳,尤其是石炭系尧云岭组和二叠系合山组中的古风化壳为主要目标层位.     

黔北上二叠统底部发现REY、Nb、Zr和Li等关键金属异常富集层

在黔北上二叠统底部铁铝质黏土岩、下部煤层及其顶底板炭质黏土岩中发现其富集稀土、铌、锆和锂等关键金属元素,其中铁铝质黏土岩REY、Nb、Zr和Li平均含量分别为807×10^-6、143×10^-6、1107×10^-6、375×10^-6,下部煤层及其顶底板炭质黏土岩中REY、Nb、Zr和Li平均含量为分别为555×10^-6、104×10^-6、786×10^-6、116×10^-6。显示出该区域该层位具有关键金属矿床良好的找矿前景。     

新疆可可托海矿区小虎斯特91号脉中云母类矿物学特征与地质意义

以小虎斯特91号伟晶岩脉中的不同结构带及蚀变围岩、交代岩、锂云母细脉中云母矿物为研究对象,通过电子探针(EMPA)和激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)对各结构带不同产状的云母进行主微量成分分析.研究表明,91号脉从围岩蚀变带、伟晶岩边缘带、外侧带、中间带到核部带,依次发育黑云母、白云母、富锂白云母和锂云母,伟晶岩中云母类矿物显示由白云母向锂云母演化趋势.Li在白云母和富锂云母(锂白云母和锂云母)中的置换机制不同,分别可能为2SiⅣ+ LiⅥ(←→)3A1Tot和Si+Li(←→)AlTot+Fe (Zn,Mn,Mg)(白云母)和3LiⅥ(←→)AlⅥ+ 2□Ⅵ(富锂云母,□代表空位).小虎斯特91号伟晶岩脉经历了岩浆-热液的演化过程,随着演化进行,云母中K/Rb、Mg/Li比值显著降低,Li、Rb、Cs、F含量显著增大,指示分离结晶作用是晚期熔体相Li、Rb、Cs、F富集的主要机制.但云母类矿物的主、微量元素特征显示小虎斯特91号脉岩浆-热液过渡阶段特征不明显,伟晶岩演化很快由正岩浆阶段转化为热液阶段.     

黔东大田铝土矿(岩)伴生元素分布特征

通过对大田铝土矿矿床钻孔岩芯样品进行地球化学分析,探讨了矿床铝土矿矿石和围岩中的Li、Sc、Ga和稀土元素(REE)的分布特征.大田矿床赋矿层位为二叠系梁山组,研究发现含矿岩系中Li、Ga等元素有一定的富集特征.Li主要聚集在铝含量相对较少的的黏土矿物中,Ga在Al含量较高的土状铝土矿中未发生富集,但在剖面上与Al具有一定的相关性特征,并主要富集于含碎屑块状铝土岩下部,推测其分布形式受矿源岩演化作用的影响,与其它含铝矿物一起向下迁移富集.Sc主要以离子赋存的形式存在,其次为类质同象替代形式.对剖面上REE研究显示,含矿岩系在矿源岩风化淋滤过程中轻稀土元素(LREE)和重稀土元素(HREE)发生了一定程度的分馏,致使铝土矿层显示左倾的配分模式.虽然剖面上的脱硅作用未发育,但去铁作用使得含矿岩系中稀土元素与含铁矿物一起迁移,在底部的铁矿层中发生异常富集.     

江南造山带基底变质沉积岩中锂元素分布和富集机制及对锂成矿的制约

内容提要:江南造山带是我国重要的稀有金属成矿带,已发现多处与锂相关的花岗伟晶岩型稀有金属矿床。锂等稀有金属元素在源区基底岩石中的富集是花岗伟晶岩型锂稀有金属矿床成矿的物质基础,但是江南造山带基底岩石中锂的分布及其富集机制仍不清楚。本文详细调查研究了江南造山带东段新元古代冷家溪群、双桥山群、溪口岩群和板溪群变质沉积岩和星子杂岩。这些基底变质岩的岩石类型包括变质砂岩、泥质板岩、千枚岩和云母片岩以及少量片麻岩。地球化学分析结果显示,冷家溪群、双桥山群和溪口岩群变质沉积岩具有相似的成分,变质砂岩和云母片岩-片麻岩整体上比泥质板岩和千枚岩具有较高的Si O₂含量,较低的Ti O₂、Al₂O₃、K₂O、Mg O和TFe₂O₃含量。泥质板岩和千枚岩含有更高的稀有金属元素含量,其中锂含量达到61.8×10^-6,而变质砂岩的锂丰度为44.9×10^-6。板溪群具有最低的稀有金属元素含量(Li=30.8×10     

黔中-渝南铝土矿含矿岩系稀土元素地球化学特征

黔中-渝南成矿带内,不同沉积环境形成的铝土矿含矿岩系,其岩石组合与REE特征有着明显差别。各沉积区铝土矿、黏土岩的∑Ce/∑y均大于1,皆以轻稀土为主。修文沉积区铝土矿、黏土岩的∑REE含量最多,重稀土相对含量最少,息烽-遵义沉积区的则均次之,黔北沉积区的铝土矿、黏土岩中∑REE含量最少,重稀土相对含量最多。区内铝土矿特殊稀土(TSE)含量排序为HoEuTbTmLu,黏土岩的TSE含量排序多为EuHoTbTmLu,与国内外各时代页岩一致。这些特征均与下伏基底岩石有密切的成因联系。修文沉积区九架炉组铝土矿含矿岩系的母岩,是寒武系碳酸盐岩与下奥陶统页岩、白云岩、灰岩;息烽-遵义沉积区九架炉组铝土矿含矿岩系的母岩,是下奥陶统页岩、白云岩和灰岩;黔北沉积区大竹园组铝土矿含矿岩系的母岩,则是下志留统页岩与上石炭统灰岩。各沉积区铝土矿、黏土岩REE特征与下伏母岩REE特征相似,它们之间可能具有继承性规律,因而可以追踪到铝土矿含矿岩系的物质来源。     

喜马拉雅吉隆淡色花岗岩-伟晶岩中云母的矿物学研究：对锂富集过程的指示

喜马拉雅造山带多个花岗岩-伟晶岩岩体与锂铍等稀有金属成矿作用相关,如普士拉、热曲、珠峰前进沟等。吉隆岩体位于喜马拉雅造山带中部,出露大量淡色花岗岩和含绿柱石伟晶岩,中国锂地球化学分布图上显示吉隆地区有锂富集异常。本次研究在吉隆二云母花岗岩和伟晶岩(含细晶岩)不同岩相的样品中发现了富锂的云母。利用扫描电镜、电子探针和LA-ICP-MS,对不同岩相中云母族矿物的结构特征以及原位主、微量元素成分进行了分析。研究结果表明,云母具有良好的成分分带,原生铁叶云母和白云母为核部,铁锂云母和锂白云母出现在边部;还可见共生的铁锂云母与石英以后成合晶的结构交生产出,替代铁叶云母的核部。因此从核部到边部,云母成分变化存在两个演化序列,即从铁叶云母到铁锂云母±锂白云母,Al、Li和F的含量呈明显增高的趋势,铁锂云母的Li₂O和F含量分别达到～3.4%和～4.5%;而另一序列从白云母变为锂白云母±铁锂云母,锂白云母F含量最高达7.8%,通过计算得到Li₂O含量最高达到6.0%。云母的化学成分显示,从二云母花岗岩、伟晶岩到细晶岩,铁叶云母和白云母的K/Rb比值分别逐渐降...     

锂同位素在四川甲基卡新三号矿脉研究中的应用

锂同位素作为一种示踪工具在地球化学研究中发挥着重要作用。本文首次尝试将锂同位素研究应用于四川甲基卡伟晶岩型锂多金属矿区新三号(X03)矿脉的找矿实践。新三号矿脉ZK1101的系统锂同位素分析结果显示,含矿(锂辉石)伟晶岩中的w(Li)为0.94%~1.80%,δ7 Li值为-1.5‰~-1.0‰,平均值为-1.3‰,相对稳定,变化幅度小;不含矿伟晶岩的w(Li)平均值为0.04%,δ7 Li平均值为+2.0‰,与含矿伟晶岩可区分开;围岩的w(Li)为0.02%~0.12%,δ7 Li值为-13.4‰~-0.4‰,平均值为-7.7‰,变化范围较大。锂同位素在含矿伟晶岩、不含矿伟晶岩和围岩中存在的明显差异,可作为今后找矿的"示踪剂"。锂同位素组成与锂含量之间不存在直接的线性关系,其三者之间的差异可能在于分馏机制的差异:伟晶岩中锂同位素的分馏机制属于"热力学平衡分馏";而围岩中锂同位素的分馏机制属于"动力学非平衡分馏"。新三号矿脉中伟晶岩锂同位素的组成暗示其与矿区二云母花岗岩之间具有成因联系,同时围岩中锂同位素的变化趋势也暗示其深部可能存在隐伏矿体,具有找矿潜力。     

高岭石和蒙脱石吸附Li~+的实验研究

为探讨粘土矿物从溶液中吸附锂的基本特征,选取蒙脱石和高岭石与合成的含锂人工海水(ρ(Li)=1.4mg/L)在室温下进行吸附反应,探讨其吸附平衡时间、pH和水岩比对吸附的影响。实验结果表明蒙脱石和高岭石与锂溶液在2 h内均达到吸附平衡。pH从4升高至8时,高岭石对锂吸附的量从33.2μg/g升高到72.4μg/g。而pH>8时,高岭石对锂吸附的量开始减小。水岩比明显的影响到高岭石的吸附能力。水岩比从50mL/g变化到100 mL/g和200 mL/g,其吸附量从25.2μg/g增加到58.8μg/g和142.6μg/g。这说明所用高岭石量足够与实验溶液达到吸附平衡,可以用本实验来研究吸附过程的锂同位素分馏特征。     

滇中盆地南缘富锂黏土岩地球化学特征及沉积环境初探

沉积岩中的微量元素对沉积环境变化有较高的敏感度,是研究古沉积环境的有效手段。滇中盆地倒石头组是一套富锂的黏土岩地层,其古环境的研究对恢复该时期盆地沉积格局和锂元素富集具有重要意义。基于滇中盆地倒石头组两个典型钻孔样品详细的地球化学研究,探讨了倒石头组富锂黏土岩形成时的沉积环境及其对锂元素富集的影响。研究结果表明:所有样品Sr、Ga元素含量及Sr/Ba值指示研究区古水体介质为淡水陆相沉积环境;其δU值介于0.51～1.63,U/Th值介于0.11～1.49,V/(V+Ni)值介于0.48～0.86,V/Cr值介于0.45～1.24,同时在U₍(EF))-Mo₍(EF))协变模式图中,样品数据均未落在缺氧和硫化区域,表明研究区富锂黏土岩的沉积环境为氧化—弱还原环境;且样品Sr/Cu比值介于0.69～4.87,CIA值介于86.3～99.66,XRD全岩黏土矿物分析显示高岭石为主要的黏土矿物,表明富锂黏土岩在形成过程中处于温暖潮湿的沉积环境并伴随较为强烈的化学风化作用。