内蒙古白云鄂博稀土-铌-铁矿床中钪的矿物分布规律与富集机制研究

　　针对白云鄂博矿床中关键金属钪(Sc)的赋存状态不明问题，研究人员采用LA-ICP-MS技术系统分析了20余种矿物中的Sc分布特征，发现铌铁矿(平均Sc 9100 ppm)、黑稀金矿(2200 ppm)等为主要赋存矿物，揭示了Sc3+ 通过类质同象置换进入霓石、钠闪石的机制，为尾矿中Sc资源高效回收提供了理论依据。

　　

钪(Sc)作为航空航天和新能源领域不可或缺的"奇迹金属"，其全球储量稀缺且提取困难。尽管地壳平均含量达22 ppm，但Sc高度分散难以形成独立矿床，目前主要从钛铁矿、钨锡矿等副产品中回收。中国白云鄂博稀土-铌-铁矿床作为世界级超大型矿床，虽已探明Sc₂
O₃
储量达11.5万吨，但因赋存状态复杂，约70%资源滞留尾矿。此前研究仅通过电子探针(EPMA)分析了少数矿物中的Sc含量，对全矿物分布规律和富集机制认识严重不足。

中国科学院研究人员采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术，对采自东、主、西矿体的6类矿石（霓石型、钠闪石型等）进行系统分析。通过扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)完成矿物形貌与成分表征，结合流体包裹体数据探讨Sc富集的控制因素。

【矿物学特征】研究发现矿石主要呈条带状构造，霓石型矿石中磁铁矿(48%)与霓石(32%)共生，钠闪石型矿石以钠闪石(35%)和磁铁矿(30%)为主。氟碳铈矿、独居石等稀土矿物多呈脉状穿插。

【Sc分布规律】LA-ICP-MS数据显示Sc呈显著不均一分布：铌铁矿(9100 ppm)和黑稀金矿(2200 ppm)为超常富集载体；霓石(NaFe³⁺
Si₂
O₆
)平均1250 ppm且具Sc富集边-亏损核环带结构；锆石(350 ppm)和钠闪石[Na₂
(Mg,Fe)₃
Fe²⁺
(Si₈
O₂₂
)(OH)₂
]（20-200 ppm）为次要载体。而其余17种矿物（如钛铁矿、磁铁矿等）Sc含量均<20 ppm。

【富集机制】研究揭示两种关键置换途径：霓石中Sc³⁺
+Al³⁺
?Mg²⁺
+Ti⁴⁺
，钠闪石中Sc³⁺
+Mg²⁺
?Al³⁺
+Fe²⁺
。霓石的Sc环带结构暗示溶解-再沉淀过程，而Sc与稀土元素(REE)的分异受流体F/Cl比值调控。值得注意的是，磁铁矿氧化为赤铁矿不会导致Sc富集，高Sc赤铁矿直接沉淀自含Sc流体的发现修正了传统认知。

该研究首次建立白云鄂博矿床全矿物Sc分布谱系，阐明Sc在硅酸盐矿物中的晶体化学行为，为制定"矿物靶向提取"新工艺奠定基础。发现Sc在铌铁矿中的超常富集现象，为全球Sc资源勘探提供新思路。研究结果发表于《Journal of Asian Earth Sciences》，对推动关键金属战略资源开发利用具有重要指导意义。