赵井沟铌钽矿区位于华北地台北缘内蒙古地轴中部阴山断隆大青山复背斜北翼，为华北地台北缘金、铁、稀有金属、稀土金属成矿带。矿区已发现40余条矿化岩脉，其中较大铌钽矿体5条，含钨锡石英脉数10条。矿区主要含矿岩石为含天河石钠长石化碱长花岗岩，次为花岗细晶岩、云英岩及天河石花岗伟晶岩，在近矿围岩、脉岩以及深部的花岗岩中，也存在不同程度的矿化现象。经地质详查工作获得Nb₂O₅+Ta₂O₅：探明的经济基础储量(331)矿石量170.12万t，金属量390.09 t；控制的资源储量(332)矿石量2 495.37万t，金属量6 235.36 t；推断的资源储量(333)矿石量839.64万t，金属量2 129.34 t；全区原矿矿石量3505.12万t，金属量8 744.78 t，其中铌占48.6%，钽占51.34%。

1 矿石化学成分

通过对原矿进行化学多项分析，查明矿石中所含主要化学成分的含量，结果见表 1。

由表 1可以看出，矿石的有用元素Ta、Nb含量均达到工业利用品位。其他伴生金属元素REE、Fe、S、W等含量都很低，均没有达到工业利用品位。

2 矿石的矿物组成

矿区主要的含矿岩石为含天河石钠长石化碱长花岗岩，次为花岗细晶岩、云英岩及天河石花岗伟晶岩。矿石中主要的含钽、铌矿物为钽铌锰矿和铌钽锰矿，含铷的矿物主要是天河石，金属矿物还有褐铁矿、黄铁矿；脉石矿物主要为钠长石、石英、天河石，次为白云母。矿石主要矿物相对含量见表 2。

3 矿石的主要矿物特征 3.1 铌铁矿族矿物[(Fe, Mn)(Nb, Ta)₂O₆]

斜方晶系，晶体呈柱状、板状，晶面条纹明显，颜色为铁黑色、褐黑色、暗褐红色，条痕灰褐色、暗红褐色，金属光泽或半金属光泽，解理中等-不完全，断口贝壳状-不平坦状，性脆。在薄片中为暗红色，有时呈黑色，有些色调较浅，呈棕红色，色调不均匀，多色性明显^[1-4]。

钽铌锰矿和铌钽锰矿是矿石中主要的有用矿物，该类型矿物中铌和钽、铁和锰为完全类质同象，根据矿物中Fe/Mn和Nb/Ta的原子比，可分为铌铁(锰)矿、铌钽铁(锰)矿、钽铌铁(锰)矿、钽铁(锰)矿^[1]。该矿中钽铌类矿物Ta、Nb元素平均含量的结果为Ta₂O₅ 31.76%、Nb₂O₅ 47.96%。钽铌矿物除呈单矿物形式存在外，尚有部分Ta₂O₅、Nb₂O₅呈分散状态分布在脉石矿物之中。根据电子探针分析结果(表 3)，可分为铌钽锰矿、钽铌锰矿共2个矿物亚种，以富锰和富铌为主，该类矿物铁与锰，铌与钽分别为完全类质同象^[5-7]，有一定量的钛等混入，电子探针分析结果表明：一部分为铌钽锰矿，另一部分为钽铌锰矿(图 1)。

钽铌类矿物以板状、长条状、不规则粒状为主，晶体形态统计结果见表 4，主要以板状形式存在，占49.11%，其次是长条状和不规则粒状。

钽铌类矿物嵌布形式主要被钠长石、白云母、石英、天河石等脉石矿物包裹图 2(a、b)，其中被钠长石和天河石包裹占36.21%，被石英包裹占21.76%，被白云母包裹占8.86%，脉石矿物粒间分布占33.17%，可以看出以包裹为主，这样导致该矿钽铌类有用矿物单体解离困难。

粒度统计结果见表 5。

粒度主要集中在0.074~0.02 mm之间，其中-0.074 mm占77.12%，说明主要以微细粒嵌布为主，单体解离难度较大，这会严重影响选矿指标。

3.2 脉石矿物

脉石矿物主要有钠长石、天河石、石英和白云母，还有少量的萤石和黄玉。

钠长石：呈柱状、粒状，在单偏光下透明，在正交镜下，干涉色一级灰白，聚片双晶明显。天河石呈淡绿色，粒状，粒度较细，单偏镜下一组解理明显，表面有褐色质点的高岭土化。石英形成有两期，早期石英粒度较粗，晚期硅化石英呈细脉穿插在钠长石中，粒度一般小于0.01 mm。石英多包裹细粒的钠长石和钽铌锰矿，构成嵌晶结构。

萤石：粒状，玻璃光泽，单偏光下为淡紫色，均质体，在矿石中含量低。

白云母：在矿石中的含量为2.4%，呈鳞片状，珍珠光泽，无色，微弱的多色性，一组解理发育，二级干涉色，约有14.5%白云母约中含有钽铌锰矿的包体，包体较细，包体的最大粒度为0.05 mm左右，但是钽铌锰矿一般垂直于白云母的解理分布，这不利于钽铌锰矿的单体解离。

4 铌、钽元素的赋存状态

钽、铌主要以钽铌锰矿类矿物的形式存在，分散分布在云母、长石和石英中。为了定量的查明矿石中有用元素赋存状态，分析有用元素的集中和分散情况，对该矿石的钽、铌元素进行金属平衡计算(表 6)。

从表 6可以看出，已回收目的矿物钽铌锰矿计算，该矿Nb₂O₅的集中系数(集中系数为该元素的最大回收率)为61.23%，Ta₂O₅的集中系数为57.17%。表明钽铌精矿理论最高品位为Nb₂O₅ 47.96%和Ta₂O₅ 31.76%，Nb₂O₅、Ta₂O₅的理论回收率为61.23%和57.17%。

影响该矿Nb和Ta元素回收的主要原因是：33.87%的Nb元素和34.87%的Ta元素高度分散分布在长石和石英中，难于回收。

5 影响选矿的工艺矿物学因素

(1) 钽铌锰矿粒度微细，一般在0.02~0.074 mm之间，加之多被脉石矿物包裹，这样造成有用矿物单体解离困难；该矿存在一定量的褐铁矿，在强磁粗选时，褐铁矿易进入粗精矿，这将降低磁选后粗精矿的品位。

(2) 由于有用矿物粒度微细，如果粗磨，单体解离不够; 如果细磨，由于钽铌类矿物性脆，容易泥化，所以建议粗磨强磁选、粗精矿再磨再选的原则流程。再磨精选的关键制约因素是具有弱磁性的褐铁矿基本富集到磁选精矿中，这就需要对精矿再进行重选精选。所以建议的原则流程是磨矿—强磁选—重选—强磁精选。

(3) 矿石中约有33.87%的Nb元素和34.87%的Ta元素分散到长石和石英中，这部分是难以回收的，可以合理损失到尾矿中。

(4) 天河石和钠长石、石英之间交代结构发育，相互嵌布关系复杂，粒度较细，通过浮选法难以实现长石类矿物与石英的分离。

6 结论

(1) 赵井沟铌钽矿矿区主要含矿岩石为含天河石钠长石化碱长花岗岩，次为花岗细晶岩、云英岩及天河石花岗伟晶岩。矿石中主要金属矿物为钽铌锰矿、褐铁矿、黄铁矿；主要脉石矿物为钠长石、石英、天河石和白云母。钽铌锰矿的粒度为一般在0.02~0.074 mm之间，以微细粒嵌布为主。钽铌类矿物有两种嵌布形式，粒间分布占33.17%，呈包裹体分布的占66.83%。

(2) 钽铌锰矿类矿物主要为为钽铌锰矿、铌钽锰矿2个矿种，以富锰和富铌类占多数，铁与锰，铌与钽分别为完全类质同象，有一定量的钛等元素混入。

(3) 该矿中钽、铌主要赋存在钽铌锰矿类矿物中，部分呈高度分散分布在云母、长石、石英等矿物中。钽铌精矿理论最高品位为Nb₂O₅ 47.96%和Ta₂O₅ 31.76%，理论回收率为61.23%和57.17%。