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稀土矿为什么难选?这四大原因不可忽视

发表于:2019-06-05 11:14 浏览次数:

2019年5月28日,我国发改委负责人就中国稀土资源的出口是否会成为反制美国无端打压中国和中国企业的武器问题,做出表态,一时间,稀土矿成为热议话题。

《纽约时报》在5月23日发表文章指出:“由于稀土加工中最关键的流程——将稀土氧化物转化为金属,中国完全占据主导地位,而且成本低、产能大,以至于其他国家的企业对再投资设立自己的工厂非常谨慎。”由此我们不难看出稀土矿难选,那么是哪些原因造成的稀土矿难选呢?这里鑫海小编就为您做简要分析。

稀土矿元素表

稀土矿的主要元素

稀土矿又称稀土元素矿或稀土金属矿,主要在地壳中以矿物形式存在,作为矿物的基本组成元素,以离子化合物形式赋存在矿物晶格中,构成矿物必不可少的成分。

稀土矿共有17种元素,即镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)和钇(Y),这些元素异常珍贵,是无数高精尖产业必备的原料,具有重要的经济战略价值。

从冶金、石油、化工、玻璃、陶瓷,到电子、民生,再到隐形战机、核潜艇以及制导导弹,每一行业都离不开稀土,因此稀土也被称为“万能之土”。

稀土元素—镧,是光学精密仪器必须的材料,也是军事设备的主要元素,与钆、钐结合,可制成军用防辐射涂料[1]。

稀土元素—铕和钇,是电视、电脑显示屏的主要材料,它决定了电视、电脑屏幕的鲜艳度和清晰度。

稀土元素—钕,是决定相机、手机像素高低的主要原因,照片是否清晰,全靠它。

稀土元素的用量虽然很少,在其他原料中只要加入微量的稀土元素,便能大幅度提升产品质量及性能,因此稀土也被誉为现代工业的“维生素”。

稀土矿难选的四大原因

全球用稀土,但并非全球有稀土,也并非全球都拥有稀土选矿技术。

目前,仅中国拥有完备的稀土产业链。那为什么稀土矿选别这么难?

稀土矿为啥如此难选?主要是因为稀土矿本身矿物性质复杂、工艺技术要求高、人才稀缺、稀土矿污染问题。

1、矿物性质复杂

稀土矿组成非常复杂,且矿物成分多样,其有用矿物与脉石矿物也较多,在选别过程中需要通过多重联合工艺完成,且对选矿技术的要求非常高。

稀土矿石

例如:

稀土矿中独居石砂矿,不仅矿物组成复杂,其独居石的含量仅占1-5%,最高含量有可能达到10%以上,但最低含量可能仅占0.5%左右,与它伴生的重矿物如磷钇矿、锆萤石、金红石、钛铁矿等,脉石矿多为石英、长石、绿泥石、电氯石、石榴石等,对于该种独居石矿砂,需要通过重选、磁选、电选等多种工艺联合进行选别[2]。

再如:

白云鄂博矿属于由71个元素组成的119种矿物复杂型稀土矿,其中Fe、RE、Nb、CaF2、P、Mn、Ti、K等矿物均有回收利用的价值,此外还发现11(或以上)种稀土矿物,主要以氟碳铈矿和独居石为主,其嵌布粒度细小,与其他有用矿物及脉石矿物之间的选矿性质差异非常小,要从如此复杂的矿种中分选出稀土矿是相当困难的[3]。

2、工艺技术要求高

将稀土矿精矿分解,获得混合稀土化合物后,为获得单一纯稀土元素,需针对每种元素进行提纯工艺,这种工艺要求非常复杂、困难,因此对于工艺、技术的要求非常高。其主要原因如下:

稀土元素之间的物理、化学性质都极其相似

稀土元素之间的物理、化学性质都极其相似,大部分稀土离子半径居于相邻两元素之间,在水溶液中都是稳定的三价态,又受水物质的保护,使稀土离子与水的亲和力很大,因此分离提纯的工艺技术要求非常高。

稀土矿中伴生的杂质多

稀土精矿分解后,得到的混合稀土化合物中伴生的杂质较多,如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等,因此分选工艺技术非常复杂。

稀土矿

因此在分选稀土元素的工艺技术中,不仅需要考虑其十几个物理、化学性质极其相似的稀土元素之间的分离,还要考虑稀土元素与伴生杂质之间的分选[4]。

3、人才稀缺

说到人才,美国是稀土开发最早的人才聚集地,也是全球最大的稀土供应源。到90年代,美国开始封存自己的稀土矿,限制进而停止稀土开发,转而从我国进口稀土作为战略储备。再到后来,其他拥有大量稀土矿的西方国家也开始纷纷停止稀土矿开发,转而从中国进口稀土资源。

这个时期,白云鄂博稀土矿正处于疯狂开发阶段,也正因如此,中国渐渐建立起了其庞大的稀土技术产业链。

稀土矿产业链人才稀缺

据国外稀土开发公司Lynas的执行官在接受《纽约时报》采访时所说,“我认为稀土行业中,有大约100名博士在中国境内从事应用并从事技术开发”。当问到中国以外有多少博士时,这位执行官用手指摆出了一个“0”的手势。

由此可见,在庞大的稀土产业链背后,全球人才稀缺是不争的事实。

4、稀土矿污染问题

稀土开发利用技术不仅会对周边的水环境和生态环境造成污染,也会影响下游稀土矿元素,再开采,便难上加难。

某些稀土矿会采用“原地浸取”的开采工艺,即在地表直接挖掘注液孔,将电解质溶液经注液孔注入到矿体中,吸附在矿体黏土矿表面的稀土离子与电解质溶液中的阳离子发生交换解析,形成稀土母液,回收母液后再从中提取稀土。

稀土矿地质

该工艺中形成的母液会发生渗漏,通过岩土层的垂直入渗,随着风化带内所含水、大气降雨下渗的地表水在风化带的运移,会将含矿风化带中残留的稀土带入到下游的地表水或下方地势较低的上体含水层中,导致地表水和地下水中稀土和金属离子的含量增多,使其pH值发生变化,为此,不仅会污染水质,对于下游稀土矿的采选更增加了难度[5]。

稀土矿地质

针对以上四大难题,我国一直在不断研发新技术,培养新进人才,在稀土污染方面更是推出了相应的政策,除加大环保治理外,还建立了稀土开采生产的准入条件,对于离子型稀土禁止采用池浸、堆浸等落后的工艺,并针对环保不达标企业实施停业管理。

在过去的几十年里,我国稀土资源的粗放式开发模式,导致大量的稀土资源流失,因此我国对于稀土的开发控制非常有必要。

 

参考资料:

[1] 李中华 张卫平 刘甲祥 《稀土材料在现代军事技术上的应用及发展趋势》-湖南稀土金属材料研究院

[2] [3] 曹兴兰 李芳积 刘剑军 《中国稀土选矿工艺进展》 稀土研究室

[4] 印万忠 王余莲 《金属、非金属选矿技术问答》 化学工业出版社

[5] 韩德飞 《稀土矿开采对环境的主要影响及保护措施》 福建省环境科学研究所

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