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一、铍矿物概述

 铍系碱土稀有轻金属,具低密度、高熔点高、大弹性模量和拉伸强度、优异的热性能、小的中子吸收截面、良好的X 射线透射性等优异性能,是航天、航空、电子和核工业等领域不可替代的材料,有“超级金属”、“{jd0}金属”、“空间金属”之称。

铍在地壳中的丰度为2.8ppm。各类岩石的铍含量为:玄武岩为0.3ppmm,花岗岩为5ppm,页岩为3ppm,石灰岩和砂岩小于1ppm,煤0.1~7ppm,平均1ppm。煤灰4ppm,个别煤灰4000ppm。

目前业已发现的铍矿物和含铍矿物计60余种,常见的有20多种。矿物种类以硅酸盐类最多,其次为磷酸盐类,仅少数为简单氧化物、硼酸盐、砷酸盐和锑酸盐等。具工业价值的铍矿物有:

绿柱石(含BeO 9.26%~14.4%),[Be3A12 (SiO3 ) 6 ],铍-铝硅酸盐类矿物,又称绿宝石。理论含量为:BeO 14.1%,Al2O3 19%,SiO2 66.9%。xx绿柱石矿物常含有其他杂质成分,一般含7%的Na2O、K2O、Li2O和少量的CaO、FeO、Fe2O3、Cr2O3、V2O3等。六方晶系, 硅氧四面体结构, 多呈六方柱状, 常具平行C 轴的纵向条纹, 不含碱的绿柱石柱面上条纹明显。晶体常呈长柱状, 富含碱的晶体则呈短柱状, 常见单形有六方柱、六方双锥等。细粒晶集合体可呈晶簇或针状,有时可形成伟晶,长可达5米,重达18吨。硬度7.5-8,比重2.63-2.80。条痕白色,一般均无磁性。不xx底面解理,易脆,呈玻璃光泽,透明至半透明,一轴晶负光性。当管状包体平行而密集排列时,有时显猫眼效应和星光效应。纯净的绿柱石是无色透明的。当绿柱石富含铯时,呈粉红色,称玫瑰绿柱石,铯绿柱石,又叫摩根石;含三价铁时,呈黄色,称黄色绿柱石;含铬时,呈鲜艳的翠绿色,称为祖母绿;含二价铁时,呈现浅天蓝色,称海蓝宝石。达碧兹(Trapiche)为特殊类型的祖母绿,具有特殊的生长特征;穆佐产出的达碧兹在祖母绿中间有暗色核和放射状的臂,是由碳质包裹体和钠长石组成,有时有方解石、黄铁矿罕见;契沃尔产出的达碧兹祖母绿中心为绿色六边形的核,由核的六边形棱柱向外伸出六条绿臂,在臂之间的“V”形区中是钠长石和祖母绿的混合物。


硅铍石(似晶石)(含BeO43.67%~45.67%),[Be2 SiO4]。三方晶系,常为针状、柱状、粒晶状,无色或呈粉红色、黄色,性脆,常含氧化镁、氧化钨、氧化铝等杂质。

羟硅铍石(含BeO39.6%~42.6%),[Be4 Si2 O9 H2 ]。薄板状、片状,无色或淡黄色,性脆。
羟磷铍钙石,Ca[Be[PO4](FOH)]。成分中F与(OH)间成xx类质同象,二分法分为羟磷铍钙石和磷铍钙石。单斜晶系,斜方柱晶类,常沿一个晶轴形成厚板状或柱状晶体,有时形成假六方或假斜方晶形,有时有双晶。硬度5.5;比重2.85-3.01;无解理;断口呈半贝壳状;浅黄色、浅绿色;条痕白色;透明到半透明;玻璃光泽;薄片中无色到绿灰或褐色;二轴晶(-)。


金绿宝石(含 BeO19.5%~21.5%),[BeAl2 O4],氧化铝-铍矿物。理论成份含19.8%BeO,80.2%Al2O3。斜方晶系。晶体呈短柱状和板状。棕黄、绿黄、黄绿、黄褐色。透明至不透明。玻璃至油脂光泽。硬度8.5,密度3.71-3.75。贝壳状断口,韧性极好。绿黄色的金绿宝石在短波紫外光下,产生绿黄色荧光。遇酸不受侵蚀。有奇异的猫眼变色效应。微含Cr3+而在日光下呈绿色,在透射光和在烛光等人造光下呈红色的变种,称为变石,宝石业中称翠绿宝石;另一种呈浅绿色并因含许多显微空洞和平行分布的针状包裹体而具蛋白光和活光的变种,则称为金绿宝石猫眼,如东方猫眼和锡兰猫眼。常因含有氧化铁、氧化锰等杂质而呈弱磁性。


日光榴石(含BeO8%~14.5%),[ (Be ,Mn , Fe)Si2O12 S]。以黄色和黄绿色居多,个别呈红褐色或黄褐色。若受后期蚀变,则退色;受表生风化,颜色转为暗沉,并现灰色,甚至黑色。等轴晶系,常具有弱磁性。它与铍榴石(Danalite)和锌榴石(Genthelvite)可形成xx类质同象系列。在紫外线照射下发出深紅色萤光。


中国发现的两种新的铍矿物:
香花石,Ca3Li2(BeSiO4)F4。理论含量BeO 15.78%,CaO 34.60%,Li2O 5.85%,SiO2 35.66%、F7.81%。组成中Ca可为少量的Na、K所代替,Al、Mg和Fe离子在碱性热液环境下呈四次配位代替Si和Be。1958年,黄蕴慧在湖南省临武香花岭锡矿考察时所发现。该矿物产于花岗岩与石灰岩的接触带,分布在白色条纹岩的黑云母脉中,接触带中发育有含铍(Be)的绿、白色的条纹岩与锂铍石、铍镁晶石、金绿宝石及萤石、方解石、锡石、白钨矿等共生,以产地命名为香花石。无色,乳白色;透明;玻璃光泽。硬度6.5。相对密度2.90~3.00。具脆性。等轴晶系;架状硅酸盐矿物。晶体呈粒状,晶体较小者(直径0.2~2mm)为无色,透明度高,主要的单形有立方体,四面体,菱形十二面体,三角三四面体,四角三四面体,五角十二面体,五角三四面体。有晶面斜条纹。晶粒大者(直径5~7mm)为乳白色,透明度较差,出现单形较少。香花石晶体多为乳白色或米黄色,也见少量淡绿色晶体和无色透明晶体。香花石晶体多呈球状,肉眼观察似鱼子蛋分布在白色方解石或萤石中,晶莹剔透,熠熠生辉,在太阳光下能见折射七彩光,光彩夺目,在放大镜下香花石晶体呈多面体,棱面最多可达128个棱面,排列有序。


顾家石(Ca2BeSi2 O7 ) ,含BeO 8.99%-9.49%。四方晶系。常呈四方板状。无色透明。玻璃光泽。硬度5左右。解理平行{110}xx,{001}中等。断口锯齿状。比重3.03。产于碱性正长岩与石灰岩接触的矽卡岩中。是中国1962年发现的新矿物。


二、铍矿工业指标与类型
铍矿床的工业指标
矿床类型         边界品位%         {zd1}工业品位%    {zd1}可采厚度m   夹石剔除厚度m
           机选BeO%  手选BeO%      机选BeO%   手选BeO%
气成热液型 0.04-0.06 0.05-0.10    0.08-0.12   0.2-0.7     0.8-1.5        ≥2.0
伟晶岩型   0.04-0.06 0.05-0.10    0.08-0.12   0.2-0.7     0.8-1.5        ≥2.0
碱性花岗岩 0.05-0.07              0.10-0.14                1-1.5         ≥4.0
砂矿床               0.6kg/m3                 2-2.5 kg/m3  1.0

铍矿物颗粒一般较粗,且常具较好的晶形。过去将铍矿石采出来后,将大的好的晶体作为宝石出售;小的晶形差的铍矿物颗粒作为铍精矿出售。因此,初期基本上用手选。目前手选完后,用浮选法进一步提纯。

绿柱石精矿指标,含BeO=11--13%(美国),一级铍精矿(含BeO 10%),二级铍精矿(含BeO 8%)。

铍矿床的类型主要有:

1、伟晶岩型
新疆阿尔泰绿柱石矿以含宝石稀有金属伟晶岩矿床为主, 形成于伟晶岩演化的第三阶段——热液阶段, 但阿尔泰阿斯喀尔特海蓝宝石-绿柱石矿床却形成于似伟晶岩中, 主要是由于阿斯喀尔特含Be、N b、Mo 花岗岩株顶部似伟晶岩顶部厚度大, 分带性好, 且有大气降水的参与, 从而形成了规模较大的海蓝宝石—绿柱石似伟晶岩矿床。

湖南幕阜山广泛出露燕山期花岗岩岩类, 绿柱石分布在分带性较好的伟晶岩中, 根据产出情况可将绿柱石分为四个世代: ①块状微斜长石- 石英组合中的巨晶绿柱石; ②白云母- 微斜长石- 石英组合中的块状绿柱石; ③内核带中的绿柱石; ④晶洞中的与水晶- 萤石组合共生的海蓝宝石。

云南哀牢山伟晶岩分带性较差, 绿柱石只分布在微斜长石- 石英组合、云母- 长石- 石英组合及晶洞中。

2、矽卡岩-云英岩型
四川平武产出板状、板柱状绿柱石, 属典型的云英岩型绿柱石矿床。绿柱石宝石矿床产于紫柏杉穹隆背斜核部燕山早期稀有金属花岗岩与围岩接触带附近云英岩化晶洞及石英脉中。呈团块状或晶簇状产出。绿柱石矿化主要形成于岩浆期后的气成—热液阶段, 与岩浆期后云英岩化关系密切, 花岗岩富碱富钠, 并富含Be、W、Sn 等稀有元素。

3、石英脉型
江西绿柱石矿主要为石英脉型, 分布比较广泛, 但规模较小, 独立的绿柱石矿(点) 只有三处, 且矿化组合一般比较简单, 主要为绿柱石- 云母- 石英或钾长石。通过对独立绿柱石矿床及其它共生绿柱石矿床的特点分析, 江西绿柱石成矿作用和控矿因素主要存在三大特点: ①与花岗岩, 特别是与燕山中晚期花岗岩有关, 成矿物质主要来源于花岗岩浆; ②与钠长石化、云英岩化、锂云母化蚀变作用强烈程度密切相关, 其强烈地段绿柱石较为富集; ③与沉积—浅中变质围岩有关。

4、火山岩型
据2008年12月报道,新疆发现了一个新型的铍矿床(和布克赛尔蒙古自治县白杨河矿区二号铍矿床),位于准噶尔盆地西北缘,属火山岩型铍矿床。有用铍矿物主要为羟硅铍石,铍矿体产出于次火山岩体与二叠系陆相火山岩接触带附近,矿体延伸规模较大,同时伴生有铀等工业矿产。规模达中型,远景资源量可达大型以上。

1980年代,美国德州Hudspeth县埃尔帕索以东85英里处发现了朗德桃帕的火山岩型铍-铀-稀土矿。其中含铀达1.09%。沿着流纹岩与石灰岩接触处的似脉状的破碎带上发育铍矿化。BeO地质资源量约为85万吨(2500万磅),平均品位1.5%。1988年在本带西端又控制了约30万吨、BeO含量达1.9%(1100万磅的氧化铍)的资源量,局部BeO高达3.08%,宽10英尺以上。
 
5、砂矿
砂铍矿是由于绿柱石等原生铍矿物部分出露地表, 表生作用下形成松散的矿床类型。绿柱石砂矿往往透明度高,品质好, 是找寻绿柱石宝石的重要场所。如阿尔泰的绿柱石外生矿床,以古风化壳、洪积- 冰渍型、残积- 残坡积型三类宝石矿床为主, 其矿床(点) 的宝石自然松散, 解离度高, 宝石品质和含矿均好于其原生矿。

据美国矿产地质调查局(1981~1994年)估计,世界铍的金属储量为72.6万吨。中国的铍矿总保有储量BeO 23万吨,分布在14个省区,新疆占29.4%,内蒙古占27.8%(主要伴生铍矿),四川占16.9%,云南占15.8%,4省区合计占89.9%,其次为江西、甘肃、湖南、广东、河南、福建、浙江、广西、黑龙江、河北等10个省区,合计占10.1%。绿柱石矿物储量,主要分布在新疆(占83.5%)、四川(占9.6%),两省区合计93.1%,其次为甘肃、云南、陕西。

1972-1974年,世界铍矿的年产量(以金属铍计)约为185吨。1980年世界铍矿产量(以金属铍计)约为1315吨。1990年以来,铍的用量逐年增加。

目前铍的价格是:金属铍6000-6500元/千克(铍≥98%);高纯氧化铍1200元/kg;铍铜合金125000元/吨;铍铝合金225000元/吨;铍青铜合金(275C)100000元/吨。

三、找矿标志
1、萤石、锂云母、白云母、锂辉石、方解石、石英、白云石、石榴子石、黄玉、钠长石、电气石、黑钨矿、锡石、辉钼矿、黄铁矿、铌钽矿共生体。

2、气成热液交代蚀变体、伟晶岩化带、矽卡岩化带、云英岩化带。如钠长石化块状微斜长石带、钠长石化变文象伟晶岩、钠长石化白云母花岗岩、块状石英核与环绕石英核的微斜长石带的接触带、石英-白云母集合体、叶钠长石或叶钠长石-锂辉石交代伟晶岩。

3、碱性花岗质岩体、流纹岩和伟晶岩。

4、具有Li、Nb、Ta、W、Sn、F、B、Be化探异常。

5、特征的绿色晶体,色彩斑斓晶荧剔透的矿物晶体集合体。
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