【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于稀土分析，具体涉及一种新类型稀土矿“沉积型稀土”中纳米级稀土矿物赋存状态结构模型的构建方法。
技术介绍
1、稀土作为新一代信息技术、高端装备、新材料、新能源、智能制造等新兴产业和军事国防工业必不可少的物质原料，一直是全球炙手可热的战略性关键矿产。近年来，各国科学家都在积极寻找新的稀土来源，包含深海沉积物(kato et al.,2011)，煤矿(dai etal.,2017)、磷矿(emsboa al.,2015)及铝土矿尾矿等(deady et al.2016)。伴随着新类型稀土资源的不断发现，针对稀土赋存状态的研究也成为热点。
2、传统观念认为，稀土的赋存形式分为4种：①水溶相，以水合稀土离子或羟基水合稀土离子随淋滤水而迁移，但又还未被吸附的这部分游离态稀土；②离子相，以水合阳离子或羟基水合阳离子被吸附在黏土矿物上的稀土；③胶态沉积相，以不溶性的氧化物或氢氧化物胶体沉积在矿物上或与某种氧化物化合形成新的化合物；④矿物相，以离子化合物形式参与矿物晶格，构成矿物晶体不可缺少的部分，或者以类质同晶置换形式分散于造岩矿物中的这部分稀土(田君等，2000)。也有研究将全相稀土划分为“四相八态”，包括“离子吸附相”(含可交换性吸附态、专性吸附态)、“胶体分散相”(含胶体吸附态、凝胶态)、独立矿物相(含表生矿物态、残留矿物态)、晶格杂质相(含类质同象态、内潜同晶态)。而稀土赋存状态的实际情况更为复杂(池汝安等，2007)，赣南地区离子吸附型稀土中除可交换性吸附态外，亦有约10％～58％的稀土以其他“三相七态”的形
3、近年来，随着场发射扫描电镜(fe-sem)、高分辨率透射电镜(hr-tem)(刘容等，2016)、离子探针(sims)(pi et al.,2013)、纳米离子探针(nano-sims)(hellebrand etal.,2005)等矿物超微结构分析技术进步，稀土在黏土矿物中的赋存状态再次成为研究热点。最新研究结果表明，稀土能以纳米矿物的形式存在于黏土类矿物的晶体表面或者缺陷中(刘容等，2016)；la、ce可以纳米颗粒的形式在成矿热液中进行迁移和富集(liu et al.,2021)；或者在高岭石颗粒上形成了球内络合物，且会大大抑制矿石中稀土的浸出率(mukaiet al.,2020)；基于同步辐射x射线吸收光谱的研究甚至锁定了离子吸附性稀土中ree主要以易交换的8-9次配位水合外球基面络合物的形式吸附在高岭石上，而不是作为内层或层间络合物的形式存在(borst et al.,2020)。
4、近年来，科学家在我国川滇黔相邻区，二叠系峨眉山玄武岩之上，上二叠统宣威组(p3x)底部发现了一套富稀土黏土岩建造，分布广泛，连续性好，厚度2～16m不等。随着综合利用的突破及成矿理论的不断深入，该稀土资源已经被明确定义为一种新类型的稀土矿床“沉积型稀土”(gong et al.,2020；田恩源等，2021；赖杨等，2022)。但沉积型稀土的赋存状态一直存在疑问。前人已经通过显微镜鉴定、x射线衍射、红外吸收光谱分析、扫描电镜微区能谱分析、电子探针分析等常规手段对宣威组沉积型稀土的赋存状态进行了研究，主要有以下几种认识：一是稀土元素主要由离子吸附相和富含稀土元素的残余独立矿物相组成，与高岭石等黏土矿物含量密切相关(周灵洁,2012；he et al.,2018)；二是稀土以类质同象为主，含离子吸附相(约20％)两种形式赋存于高岭石质黏土岩中(徐莺等，2018)；三是高岭石硬质黏土岩中包含离子吸附态、胶体吸附态等的混合态稀土(吴承泉等，2019)。
5、据申请人研究，沉积型稀土中矿物主要为高岭石、伊利石，另有少量的埃洛石、水云母和绿泥石；金属氧化物有锐钛矿，赤褐铁矿、磁铁矿，铝土矿；硅质矿物有石英和蛋白石，火山玻璃，锆石；金属硫化物见微量的黄铁矿；偶见微米级磷铝铈矿及方铈矿，含量小于1％；其他微量矿物见方解石和菱铁矿等。x射线衍射和电子探针分析后发现，锆石、方解石等矿物中包含少量类质同象的稀土元素，一些样品中偶见磷钇矿、氟碳铈矿，但类质同象和独立矿物形态的稀土总量低于1％。通过500～600℃高温焙烧后稀土的浸出率有显著提高，在高岭石脱除结构水的温度条件下，稀土元素从高岭石结构中得到了释放，这表明稀土元素具有特殊的赋存状态，可能以一种特殊的物质形态或纳米级矿物的形式被“囚禁”在高岭石层间。
6、综上可见，沉积型稀土的赋存状态非常特殊，稀土异常出现在以高岭石、伊利石为主的黏土岩中，高岭石及伊利石含量介于60％～80％(徐莺等，2018)，但又不同于离子吸附型稀土，稀土元素并不以离子交换和配位络合吸附于高岭石、埃洛石表面(yang et al,2019)，因为用传统的铵盐体系及硫酸体系浸出工艺，此稀土在常温条件下的直接浸出率极低(0.02％～24％)(张海，2014；陈蕤等，2019)。稀土元素至少有三种以上的赋存状态：独立矿物态(<1％)，类质同象态(<1％)，离子吸附态(0.02％～24％)，尚有75％以上的稀土元素的赋存状态通过常规方法难以查清。此外，沉积型稀土的粒度极细，用常规的赋存状态研究方法也很难有效的查明稀土在黏土矿物中的结构信息，这一技术瓶颈严重影响了沉积型稀土综合利用技术的研发及稀土富集机理及成矿理论研究，迫切需要一种全新的技术方法进行研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新类型稀土矿“沉积型稀土”中纳米级稀土矿物赋存状态结构模型的构建方法，解决了沉积型稀土赋存状态研究技术方法缺失的问题，同时为沉积型稀土综合利用及成矿理论研究提供支持。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、一种纳米级稀土矿物赋存状态结构模型的构建方法，包括以下步骤：
4、s1、样品选择：选择treo含量大于0.26％的沉积型稀土矿石；
5、s2、微米尺度矿物组成分析及矿石类型划分：查明微米尺度矿石中矿物组成、嵌布特征及独立稀土矿物的类型、含量及粒度并划分矿石类型；选择微米级独立稀土矿物进行下一步分析；
6、s3、纳米尺度矿物组成分析：查明纳米尺度矿物组成及含稀土矿物的类型、含量及粒度，标定矿物电子衍射花样；
7、s4、构建赋存状态结构模型：挖掘纳米尺度含稀土矿物在黏土矿物中的赋存状态结构信息，建立赋存状态结构模型。
8、进一步的，步骤s1中，所述样品选择在完成样品地球化学分析的基础上。
9、进一步的，步骤s1中，所述样品选择具体为：选择稀土氧化物(treo)含量大于0.26％的露采矿石，或选择treo含量大于0.36％的洞采矿石。稀土氧化物品位大于值的样品具有区域代表性，低于此含量的样品不具有工业利用价值，且在后续纳米尺度观察中研究难度较大。
10、进一步的，步骤s2中，所述微米尺度矿物组成分析中所使用的仪器包括：电子探针(epma)和/或扫描电镜(sem-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米级稀土矿物赋存状态结构模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S1中，所述样品选择之前需完成样品地球化学分析。
3.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，步骤S1中，所述样品选择具体为：选择TREO含量大于0.26％的露采矿石，或选择TREO含量大于0.36％的洞采矿石。
4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S2中，所述微米尺度矿物组成分析中所使用的仪器包括：电子探针(EPMA)和/或扫描电镜(SEM-EDAX)和/或矿物全自动分析系统(AMICS)和/或X射线衍射分析(XRD)。
5.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S2中，划分矿石的类型和方法为：根据达到综合利用上限的伴生主量元素钛和钾的含量，将矿石划分为高钛型(TiO2>4.5％)或高钾型(K2O>5％)；以单个黏土矿物含量大于50％为标准，将矿石划分为高岭石型或伊利石型。
6.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S3中，纳米尺度矿物组成分析所使用
7.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于，步骤S3中，所述含稀土矿物的类型通过电子衍射花样测量样品中晶面的间距和晶面法向的夹角，对照标准图谱来确定样品的晶体结构确定。
8.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S4中，所述赋存状态结构信息包括：含稀土纳米矿物于黏土矿物的嵌布关系，和/或，纳米尺度矿物在不同矿石类型中的赋存状态结构信息。
9.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S4中，所述赋存状态结构信息通过使用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和/或能量色散谱(EDS)获得。
10.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S4中，所述建立赋存状态结构模型具体为：综合成矿背景及沉积型稀土的“源-汇”系统，利用绘图软件模拟建立赋存状态结构模型。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米级稀土矿物赋存状态结构模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤s1中，所述样品选择之前需完成样品地球化学分析。
3.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，步骤s1中，所述样品选择具体为：选择treo含量大于0.26％的露采矿石，或选择treo含量大于0.36％的洞采矿石。
4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤s2中，所述微米尺度矿物组成分析中所使用的仪器包括：电子探针(epma)和/或扫描电镜(sem-edax)和/或矿物全自动分析系统(amics)和/或x射线衍射分析(xrd)。
5.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤s2中，划分矿石的类型和方法为：根据达到综合利用上限的伴生主量元素钛和钾的含量，将矿石划分为高钛型(tio2>4.5％)或高钾型(k2o>5％)；以单个黏土矿物含量大于50％为标准，将矿石划分为高岭石型或伊利石型。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚大兴，惠博，徐莺，赖杨，徐璐，田恩源，蒋朋，王晓慧，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。