CN112763568B - 侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铀矿地质勘查领域，具体涉及一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，包括：步骤(1)、采集铀矿床中的典型矿石样品；步骤(2)、分析矿石全岩铀平均含量w(U)与锆平均含量w(Zr)；步骤(3)、测定矿石中锆石单矿物微区铀平均含量w′(U)；步骤(4)、估算锆石铀贡献率本发明方法能够解决初级勘探过程中，仅根据全岩铀含量无法初步评价矿床开发可行性的难题；同时可以为矿床可行性研究过程中系统性选矿冶金试验提供数据指导。
Description
技术领域
本发明属于铀矿地质勘查领域，具体涉及一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法。
背景技术
按照国际原子能机构(IAEA)的铀矿床分类，侵入岩型铀矿床是最主要的铀矿床类型之一，为典型的岩浆成因矿床。其主要矿化特征是，放射性元素铀主要是以类质同象的方式或伴生元素的方式存在于岩浆成因矿物中，例如，锆石、独居石、烧绿石、磷钇矿、铌钽铁矿。铀赋存在不同矿物中(尤其是重矿物)的比例，在很大程度上决定了铀矿石选冶的难度和成本，从而决定了矿床开发利用的可行性。
常规的岩石样品化学分析方法，只能给出全岩中铀含量数据，对于不同矿物铀含量对全岩铀含量的贡献无法实现。只能通过开展系统的矿物分选试验，所需样品往往到达数百公斤，甚至吨级样品，先通过分选出重矿物、磁性矿物等组分，再测定这些组分中的铀含量，从而间接计算出不同组别矿物中铀含量对全岩铀含量的贡献程度。然而，系统的选矿试验，其主要目的是获得最佳选冶条件和参数，若仅以获取某矿物铀贡献率为目的而开展选矿试验，无论是在成本还是效率等方面都是不可取的。对于一些初级勘查项目，也无法提供足够数量的矿石样品开展选矿试验。事实上，由于选矿过程只能根据某些特定物理化学参数将矿物按组进行分离，对于单矿物来说，选矿产品的某特定矿物含量精度往往受到限制，某特定单矿物的选出率也无法达到100％，从而影响估算出的某特定矿物铀贡献率，或仅能估算某些矿物组合的铀贡献率。
鉴于以上原因，在侵入岩型铀矿床的初级勘探项目中，往往仅提供全岩铀含量数据，对于不同矿物的铀贡献率并不清晰，铀的浸出难度和浸出率无法估算，不利于后期的开发可行性评价初判。因此，开发一种低成本的、快速的、适用于初级勘查阶段的单矿物铀贡献率估算方法，对于侵入岩型铀矿床勘查就显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，该方法能够解决初级勘探过程中，仅根据全岩铀含量无法初步评价矿床开发可行性的难题；同时可以为矿床可行性研究过程中系统性选矿冶金试验提供数据指导。
实现本发明目的的技术方案：一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、采集铀矿床中的典型矿石样品；
步骤(2)、分析矿石全岩铀平均含量w(U)与锆平均含量w(Zr)；
步骤(3)、测定矿石中锆石单矿物微区铀平均含量w′(U)；
步骤(4)、估算锆石铀贡献率
进一步地，所述步骤(1)具体为采集矿床不同部位的样品，样品总数量N≥30。
进一步地，所述步骤(2)具体包括以下步骤：
步骤(2.1)、将样品均匀分为A、B两份；
步骤(2.2)、将A份样品碎样、缩分备用；
步骤(2.3)、利用ICP-MS或XRF分析铀平均含量w(U)和锆平均含量w(Zr)。
进一步地，所述步骤(2.1)具体为：将单个样品在成分上均匀分为A和B两份，其中A份单个样品质量m1大于200g，B份样品单个样品质量m2大于1000g。
进一步地，所述步骤(2.2)具体为：将A份样品进行粉碎，碎样过程中添加一定比例的空白样，粉碎至200目，缩分至约5g备用。
进一步地，所述步骤(2.3)具体为：对于矿石样品铀含量小于1000×10-6，锆含量小于10000×10-6，利用电感耦合等离子体质谱ICP-MS方法进行分析；对于矿石样品铀含量大于1000×10-6，锆含量大于10000×10-6，利用X射线荧光光谱XRF方法进行分析。
进一步地，所述步骤(2)具体为：收集矿床已有化学分析数据或资源量估算数据，获得全岩铀含量铀平均含量w(U)和锆平均含量w(Zr)。
进一步地，所述步骤(3)具体包括以下步骤：
步骤(3.1)、将样品B依次进行碎样、淘洗、磁选、重选、挑选出不少于100颗锆石；
步骤(3.2)、将锆石单矿物制靶并照相；
步骤(3.3)、使用LA-ICP-MS，对锆石靶开展锆石微区铀元素平均含量w′(U)分析。
进一步地，所述步骤(3.2)具体为：单个样品不少于50颗锆石，按样品编号固定在双面胶上，装入制靶模具并注入树脂，烘烤凝固后进行打磨抛光，露出锆石表面，制成锆石靶后进行透射光、反射光、阴极发光等照相。
进一步地，所述步骤(3.3)中分析单个样品的测点数量不少于15个，或总测点数不少于300个。
进一步地，所述步骤(3)具体为：制备岩石光薄片进行微区分析。
进一步地，所述岩石光薄片的厚度一般为60μm左右。
进一步地，所述微区分析为使用LA-ICP-MS方法，对光薄片中的锆石开展微区铀元素平均含量w′(U)分析。
进一步地，所述步骤(4)中估算锆石铀贡献率的公式为：
式中：w(u)为矿石全岩铀含量平均值；w(Zr)为矿石全岩锆含量平均值；w′(U)为锆石单矿物微区铀含量平均值；为锆石铀贡献率。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法实现了在不开展选矿实验的前提下，简易、快速的估算锆石铀含量在全岩铀含量中的占比；
2、本发明的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法适用于其它含铀矿物铀贡献率的估算，为初步评价矿床开发利用的可行性研究提供有效的参考数据。
附图说明
图1为本发明所提供的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，以对沙特阿拉伯Ghurayyah侵入岩型铀多金属矿床为例，本发明提供的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：采集铀矿床中的典型矿石样品。
由于岩浆结晶分异的特点，不同矿物先后结晶顺序有差异，在岩体的不同部位，赋矿矿物的含量会存在一定差距。对于侵入岩型铀矿床，往往在岩体的顶部或边部铀、钍、铌、钽、稀土等高场强元素矿物更为富集，在岩体深部或中心，矿化程度会有降低趋势。为最大程度减弱这种不均一矿化对估算结果带来的偏差，要求岩石样品采集应充分考虑矿床不同部位(包括平面空间和深度空间)矿化的差异性，采集具有代表性的矿石样品。各部位样品数量根据该部分在矿床中的比例确定，样品总数量(N)根据矿床规模和取样限制条件确定，一般应符合N≥30。
优选的，部分矿床会在局部出现岩浆结晶末期流体或后期流体的叠加成矿，即存在其它成矿作用的叠加，致使矿物成分及组成与原矿体差异较大，应单独作为一个相对独立的矿体考虑。
沙特阿拉伯Ghurayyah铀矿床在平面上铀矿化较为均一，在深度上品位出现缓慢升高的趋势(铌、钽、稀土、锆等其它矿化元素缓慢降低)。在矿化岩体东南角，发现一处超高品位矿化，经研究推测与岩浆末期残余岩浆分异流体叠加成矿有关，故本次锆石铀贡献率估算仅以超高品位矿体之外的部分作为估算主体。根据品位变化和该品位所占比重，在矿床的不同部位、不同深度共采集地表与岩心矿化样品35件。
步骤(2)：分析矿石全岩铀平均含量(w(U))与锆平均含量(w(Zr))。
步骤(2.1)：将单个样品在成分上均匀分为A和B两份，其中A份单个样品质量(m1)大于200g，B份样品单个样品质量(m2)大于1000g。
步骤(2.2)：将步骤2.1中的A份样品粉碎至200目，缩分至约5g备用。样品碎样过程中应添加一定比例的空白样，以监控碎样过程中的相互污染问题，提高数据质量。
步骤(2.3)：将粉碎缩分后的样品插入一定比例的认证标准物质(CRM)，以实现对化学分析质量的监控。将制备好的样品选取0.1g添加到偏硼酸锂/四硼酸锂助熔剂中，充分混合并在1025℃的熔炉中熔融。然后，将所得熔体冷却并溶解在含有硝酸、盐酸和氢氟酸的酸混合物中，利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对该溶液进行分析，测定元素为但不限于铀和锆。计算全部矿石样品的铀和锆平均含量，结果分别记录为w(U)和w(Zr)。如果矿石样品铀含量大于1000×10-6，锆含量大于10000×10-6，将制备好的样品选取0.1g与含有氧化剂的硼酸锂助熔剂混合，并浇注以形成熔融圆盘，利用X射线荧光光谱(XRF)对所得圆盘进行分析。
优选的，对于工作程度较高的地区，可以充分收集矿床的已有矿化元素含量数据，计算矿床的铀平均含量(w(U))与锆平均含量(w(Zr))，或直接利用矿床资源量估算中的铀平均品位与锆平均品位数据，作为矿石全岩铀平均含量(w(U))与锆平均含量(w(Zr))。
对在矿床采集的35件矿化样品按步骤(2.1)和步骤(2.2)进行分离和碎样。将全部矿石样品均采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行铀和锆含量分析。测试结果表明，部分矿石样品铀含量大于1000×10-6或锆含量大于10000×10-6，超出ICP-MS检测限，将相应样品的副样利用XRF分析相应超出检测限的元素含量。最终得到35个样品的铀和锆含量，计算出全岩铀和锆的平均品位，即全岩铀和锆的平均含量分别为w(U)＝116×10-6和w(Zr)＝5564×10-6。
步骤(3)：测定矿石中锆石单矿物微区铀平均含量(w′(U))。
步骤(3.1)：将步骤2.1中分离出的B份样品，依次进行碎样、淘洗、磁选、重选后，在双目镜下挑选锆石，要求单个样品锆石颗粒不少于100颗。
步骤(3.2)：单个样品优选不少于50颗锆石，按样品编号固定在双面胶上，装入制靶模具并注入树脂，烘烤凝固后进行打磨抛光，露出锆石表面，制成锆石靶后进行透射光、反射光、阴极发光等照相。
步骤(3.3)：使用LA-ICP-MS技术，对锆石靶开展锆石微区微量元素含量分析。单个矿石样品分析锆石数量不少15颗，或总测量点数不少于300个。对于明显有增生边或继承核现象的锆石，应相应增加测点，单个样品测点越多，统计学精度越高。测定元素为但不限于铀，记录全部样品的所有测点结果，并计算平均铀含量，结果记录为w′(U)。
优选的，对于不具备挑选单矿物条件的情况下，可以制备专门的岩石光薄片，厚度一般要求为60μm左右。也可以使用用于岩矿鉴定的光薄片(厚度一般为30μm左右)，但由于厚度相对较薄，在微区分析时，需要掌握激光剥蚀时间。光薄片的数量不少于矿石样品总数，圈出待测试锆石，单个矿石样品的锆石测试数量不少25颗。微区铀含量分析同步骤(3.3)。
对35个矿石样品的B样按步骤(3.1)和步骤(3.2)挑选单颗粒锆石并制靶。在西北大学大陆动力学国家重点实验室使用LA-ICP-MS技术，对锆石靶开展锆石微区微量铀元素含量分析，共完成测点304个。获得锆石中的铀平均含量为w′(U)＝170×10-6。
步骤(4)：估算锆石铀贡献率
将步骤(2)获得的矿石全岩铀平均含量(w(U))与锆平均含量(w(Zr))和步骤(3)获得矿石中锆石单矿物微区铀平均含量(w′(U))代入以下方程：
式中：w(u)为矿石全岩铀含量平均值；w(Zr)为矿石全岩锆含量平均值；w′(U)为锆石单矿物微区铀含量平均值；为锆石铀贡献率。
将步骤(2)获得的全岩铀含量平均值w(U)＝116×10-6和全岩锆含量平均值w(Zr)＝5564×10-6，以及步骤(3)获得的锆石微区铀含量平均值w′(U)＝170×10-6代入方程，计算出锆石铀贡献率为锆石对全岩铀的贡献率很低，铀主要赋存于其它矿物中，锆石对铀的浸出率影响较小。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (10)
1.一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、采集铀矿床中的典型矿石样品；
步骤(2)、分析矿石全岩铀平均含量w(U)与锆平均含量w(Zr)；
步骤(3)、测定矿石中锆石单矿物微区铀平均含量w′(U)；
步骤(4)、估算锆石铀贡献率
所述步骤(2)具体包括以下步骤：
步骤(2.1)、将样品均匀分为A、B两份；
步骤(2.2)、将A份样品碎样、缩分备用；
步骤(2.3)、利用ICP-MS或XRF分析铀平均含量w(U)和锆平均含量w(Zr)：对于矿石样品铀含量小于1000×10-6，锆含量小于10000×10-6，利用电感耦合等离子体质谱ICP-MS方法进行分析；对于矿石样品铀含量大于1000×10-6，锆含量大于10000×10-6，利用X射线荧光光谱XRF方法进行分析；
所述步骤(3)具体包括以下步骤：
步骤(3.1)、将样品B依次进行碎样、淘洗、磁选、重选、挑选出不少于100颗锆石；
步骤(3.2)、将锆石单矿物制靶并照相；
步骤(3.3)、使用LA-ICP-MS，对锆石靶开展锆石微区铀元素平均含量w′(U)分析；
所述步骤(4)中估算锆石铀贡献率的公式为：
式中：w(u)为矿石全岩铀含量平均值；w(Zr)为矿石全岩锆含量平均值；w(U)为锆石单矿物微区铀含量平均值；为锆石铀贡献率。
2.根据权利要求1所述的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为采集矿床不同部位的样品，样品总数量N≥30。
3.根据权利要求1所述的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，其特征在于，所述步骤(2.1)具体为：将单个样品在成分上均匀分为A和B两份，其中A份单个样品质量m1大于200g，B份样品单个样品质量m2大于1000g。
4.根据权利要求1所述的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，其特征在于，所述步骤(2.2)具体为：将A份样品进行粉碎，碎样过程中添加一定比例的空白样，粉碎至200目，缩分至约5g备用。
5.根据权利要求1所述的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：收集矿床已有化学分析数据或资源量估算数据，获得全岩铀含量铀平均含量w(U)和锆平均含量w(zr)。
6.根据权利要求1所述的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，其特征在于，所述步骤(3.2)具体为：单个样品不少于50颗锆石，按样品编号固定在双面胶上，装入制靶模具并注入树脂，烘烤凝固后进行打磨抛光，露出锆石表面，制成锆石靶后进行透射光、反射光、阴极发光等照相。
7.根据权利要求1所述的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，其特征在于，所述步骤(3.3)中分析单个样品的测点数量不少于15个，或总测点数不少于300个。
8.根据权利要求1所述的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：制备岩石光薄片进行微区分析。
9.根据权利要求8所述的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，其特征在于，所述岩石光薄片的厚度一般为60μm左右。
10.根据权利要求8所述的一种侵入岩型铀矿床中锆石铀贡献率的快速估算方法，其特征在于，所述微区分析为使用LA-ICP-MS方法，对光薄片中的锆石开展微区铀元素平均含量w′(U)分析。
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