方離子型稀土礦的開採方法

離子型稀土第一代提取工藝，可簡述為"異地提取工藝"，或歸結為"池浸工藝"。

其主要工藝過程為：表土剝離→開挖含礦山體、搬運礦石→浸礦池→將按一定比例（濃度要求）配置的電解質溶液作為"洗提劑"或"浸礦劑"，加入浸礦池，溶液對池中含"離子相"稀土礦石進行"滲濾洗提"或"淋洗"→溶液中活潑離子與稀土離子交換，"離子相"稀土從含礦載體礦物中交換出來，成為新狀態稀土；加入"頂水"，獲含稀土母液；母液經管道或輸液溝流入集液池或母液池，然後進入沉澱池；浸礦後廢渣從浸礦池中清出，異地排放→在沉澱池中加入沉澱劑、除雜劑，使稀土母液中稀土除雜、沉澱，獲混合稀土；池中上清液經處理後，返回浸礦池，作"洗提劑"迴圈使用→混合稀土經灼燒，獲純度≥92%的混合稀土氧化物。由上可見，本工藝過程中的技術關鍵字是："表土剝離"、"開挖含礦山體"、"礦石搬運"、"浸礦池"、"洗提劑"、"異地滲濾洗提"、"離子交換"、"含稀土母液"、"尾砂異地排放"、"母液池"、"沉澱池"、"沉澱劑、除雜劑"、"沉澱、除雜"、"混合稀土"、"上清液返回"、"灼燒"、"REO≥92%混合稀土氧化物。

"池浸工藝"與傳統的生產工藝相比較，其第一、二、三道工序過程相似於礦產資源開採中傳統的採礦專業的各作業工序；第三、四、五道工序過程相似于傳統選礦專業和濕法冶金專業相結合的各作業工序；自第五道工序過程以後的各工序，屬於傳統濕法冶金專業的各作業工序。其中，第三道工序中的"浸礦池"，起著聯繫傳統採礦、選礦專業作業的作用，類似於礦山選廠的"原礦侖"；而第五道工序中的"沉澱池"，卻起著聯繫傳統選礦、濕法冶金專業作業的作用，類似於濕法冶金企業的"原料侖"。

由此，相似于傳統選礦專業的主要選別過程，是在"浸礦池"中完成，而且作為本工藝的中間製品，在此獲得含稀土的母液；而屬於傳統濕法冶金專業的典型濕法冶金過程，則主要在"沉澱池"中進行，並由此獲得"稀土精礦"的初級產品--"混合稀土"；再經灼燒處理後即可獲得"稀土精礦"終級產品--REO≥92%的混合稀土氧化物。

進而言之，上述作業過程中，先後在三個典型的作業過程中，分別獲得了"中間製品"、"初級產品"和"終級產品"。亦即，在"浸礦池"中，通過離子交換，制得含稀土的母液；在"沉澱池"中，通過沉澱，制得混合稀土；在"灼燒"中，制得混合稀土氧化物。因此，為了確保離子型稀土的產品品質，主要應從這三個關鍵性作業過程中把好技術關。

在此工藝中，所獲得的"稀土精礦"產品，已不再是傳統概念中的"稀土精礦"礦產品，而是純度相對較高的"混合稀土氧化物"產品。嚴格地說，離子型稀土礦山獲得的終級產品，已不再從屬於"礦產品"，而是濕法冶金範疇的產品。顯然，其產品檔次，比傳統礦山開採的產品，已大大地提高了一步。

以上工藝流程結構，是稀土礦產資源開發利用中一種嶄新的工藝。它徹底打破了稀土資源開發的傳統工藝，而將多種專業和工藝集於一體，在礦山就直接制得純度較高的混合稀土氧化物產品。應用這種生產工藝，而生產的產品品質指標，是此前稀土生產工藝難以達到的。可見，以這種產品作為原料，對於稀土冶煉的進一步深加工是十分有利的。

然而，世間任何事物往往都具有"兩重性"。離子型稀土擁有非常突出的優勢的一面，同時又由於它的賦存特徵和工藝特徵，而決定了它不令人滿意的另一面。伴隨著"池浸工藝"工業化生產後，導致出現一些非常尖銳和突出的問題：一是對生態環境破壞大。由於離子型稀土廣泛賦存於地表淺層，展布面積大，再加上"池浸工藝"本身要求，該生產工藝實際上是一個"搬山運動"。據統計，每生產一噸混合稀土氧化物，約需消耗1,201-2,001噸礦石，同時還將伴隨產生尾砂1,200-2,000噸，砂化面積約1畝。二是資源利用率低，資源浪費大。

為便於礦石的采、運以及尾砂的排放，降低成本，節省投資，許多礦山的浸礦池建在山坡礦體的中下部，"浸礦池"以下的含礦礦體，被所建生產系統"壓礦"，尤其是如若被尾砂覆蓋後，則更難於開採。據資料，該工藝表內資源利用率一般不達50%，低者僅25-30%左右。

稀土礦池浸法介紹

（一）氯化鈉池浸法

氯化鈉池浸法工藝是20世紀70年代處理風化殼淋積型稀土礦礦石的主要方法。從采場運來的礦石，送進一個長方形的水泥池中，加滿NaC1水溶液浸泡，浸出液從池底的過濾層的排出口排出，浸渣人工清除，浸出液在飽和的草酸溶液中沉澱，過濾的濾餅即為草酸稀土，經灼燒、水燒、再灼燒得混合稀土氧化物。

（二）硫酸銨池浸法

由於氯化鈉浸法存在許多缺陷，研究制定了用3%~5%硫酸銨溶液浸泡礦石，濾液草酸沉澱，草酸稀土一次灼燒即可獲得＞90%REO的混合稀土氧化物，濾液補加硫酸銨返回再用。由於草酸較貴。20世紀80年代末已開始用碳酸氫銨代草酸作稀土沉澱劑，現已應用在部分廠礦中生產晶型碳酸稀土。

（三）堆浸法

開採的礦石直接成堆，注入溶液浸泡，濾液草酸或碳錢沉澱，草酸稀土或碳銨稀土一次灼燒即可獲得＞90%REO的混合稀土氧化物。

（四）地浸法

地浸法的主要內容是不把含有稀土的礦石挖出拿走，而是在含有離子型稀土礦的礦區或地段打井，通過地表注液井加入浸礦液，經滲透和離子交換，有選擇地將礦石中稀土離子浸出並回收的工藝。溶浸液的回收有負壓抽液和水封堵漏法，前者適應性較廣。收集流出的溶浸液用草酸或碳酸氫錢沉澱，得到稀土氧化物產品，稀土浸取回收率達70%~75%，這樣地貌、地表和植被不遭破壞，原地浸取與池浸比較成本低1200~1300元/t。現已被廣泛應用。隨著原材料價格增加，成本價可能有所提升，具體看市場行情。


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世界主要稀土國家蘊含概況

（1）中國。我國是名副其實的世界第一大稀土資源國，已探明的稀土資源量約6588萬t。我國稀土資源不但儲量豐富，而且還具有礦種和稀土元素齊全、稀土品位及礦點分佈合理等優勢，為我國稀土工業的發展奠定了堅實的基礎。中國稀土資源成礦條件十分有利、礦床類型齊全、分布面廣而有相對集中，目前，地質科學工作中已在全國三分之二以上的省（區）發現上千處礦床、礦點和礦化地。但集中分佈在內蒙古的白雲鄂博、江西贛南、廣東粵北、四川涼山和山東微山等地，形成北、南、西、東的分佈格局，並且有北輕南重的分佈特點

（2）美國。美國稀土資源主要有氟碳鈰礦、獨居石及在選別其他礦物時，作為副產品可回收黑稀金礦、矽鈹釔礦和磷釔礦。位於加利福尼亞的聖貝迪諾縣的芒廷帕斯礦，是世界上最大的單一氟碳鈰礦，該礦山1949年勘探放射性礦物時發現，稀土品位為5～10%REO，儲量達500萬噸之多，是一大型稀土礦。美國很早就開採獨居石，現在開採的砂礦量是佛羅里達州的格林科夫斯普林斯礦。礦床長約19km，寬1.2km，厚為6m，獨居石較為豐富。此外，北卡羅來納州、南卡羅來納州、佐治亞州、愛達荷州和蒙大拿州也有砂礦分佈，儲量也相當可觀。

(3)印度。印度主要礦床是砂礦。印度的獨居石生產從1911年開始，最大礦床分佈在喀拉拉邦、馬德拉斯邦和奧裏薩拉邦。有名礦區是位於印度南部西海岸的恰瓦拉和馬納範拉庫裏奇稱為特拉範科的大礦床，它在1911～1945年間的供礦量占世界的一半，現在仍然是重要的產地。1958年在鈾、釷資源勘探中，在比哈爾邦邦內陸的蘭契高原上發現了一個新的獨居石和鈦鐵礦礦床，規模巨大。印度獨居石釷含量高達8%ThO2。在馬納範拉庫裏奇采的重砂獨居石占5～6%。鈦鐵礦占65%，金紅石3%，鋯英石5～6%，石榴石7～8%。(4)前蘇聯。前蘇聯的稀土儲量很大，主要是伴生礦床位於柯拉半島，存在於鹼性岩中的含稀土的磷灰石。前蘇聯的主要稀土來源就是從磷灰石礦石中回收稀土，此外，在磷灰石礦石中，還可回收的稀土礦物有鈰鈮鈣鈦礦，含稀土為29～34%。另外，在赫列比特和森內爾還有氟碳鈰礦。

(5)澳大利亞。澳大利亞是獨居石的生產大國，獨居石是作為生產鋯英石和金紅石及鈦鐵礦的副產品加以回收。澳大利亞的砂礦主要集中在西部地區。澳大利亞也產磷釔礦。澳大利亞可開發利用的稀土資源，還有位於昆士蘭州中部艾薩山的采鈾的尾礦，南澳大利亞州羅克斯伯唐斯銅、鈾金礦床。

(6)加拿大。加拿大主要從鈾礦中副產稀土。位於安大略省布來恩德裏弗-埃利特湖地區的鈾礦，主要由瀝青鈾礦、鈦鈾礦和獨居石、磷釔礦組成，在濕法提鈾時，可把稀土也提出來。此外，在魁北克省的奧卡地區擁有的燒綠石礦，也是稀土的一個很大潛在資源。還有紐芬蘭島和拉布拉多省境內的斯特倫奇湖礦，也含有釔和重稀土正準備開發。

(7)南非。南非是非洲地區最重要的獨居石生產國。位於開普省的斯廷坎普斯克拉爾的磷灰石礦，伴生有獨居石，是世界上唯一單一脈狀型獨居石稀土礦。此外，在東南海岸的查茲貝的海濱砂中也有稀土，在布法羅螢石礦中也伴生獨居石和氟碳鈰礦，正計畫和研究回收。

(8)馬來西亞。主要從錫礦的尾礦中回收獨居石、磷釔礦和鈮釔礦等稀土礦物，曾一度是世界重稀土和釔的主要來源。

(9)埃及。埃及從鈦鐵礦中回收獨居石。礦床位於尼羅河三角洲地區，屬於河濱沙礦，礦源由上游風化的沖積砂沉積而成，獨居石儲量約20萬噸。

(10)巴西。巴西是世界稀土生產的最古老國家，1884年開始向德國輸出獨居石，曾一度名揚世界。巴西的獨居石資源主要集中於東部沿海，從里約熱內盧到北部福塔雷薩，長達約643km地區，礦床規模大。


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中重稀土氧化物富集物質量標準
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稀土應用知識

稀土——現代工業的維生素

我國稀土應用已有50多年歷史。20世紀50年代開始把稀土應用於汽燈紗罩、打火石和電弧碳棒等方面，進而大量應用於冶金、機械、石油、化工、玻璃和陶瓷等傳統產業，對改善產品性能、增加產品品種、提高生產效率發揮了巨大作用。稀土已成為改進產品結構、提高科技含量、促進行業技術進步的重要元素。由於稀土用量少，作用大，並已滲透到國民經濟各個領域，成為許多產業不可缺少的“助劑”，被人們譽稱為“現代工業的維生素”。

永磁之王——釹鐵硼

金屬釹和鐠釹合金主要用於製造釹鐵硼永磁材料，它是目前世界上磁性最強的永磁體，被譽為“永磁之王”。用它代替其他永磁材料，可使器件體積和重量成倍下降，從而獲得了極為廣泛的應用。目前主要應用領域有：永磁電動機、發電機、核磁共振成像儀、磁選機、音響揚聲器、磁力傳動、磁力起重、儀器儀錶、液體磁化、磁療設備等等，已成為汽車製造、通用機械、電子資訊產業和尖端技術不可缺少的功能材料。進入本世紀，我國釹鐵硼永磁材料產量超過日本，成為世界第一大生產國，成為消費增長最快的稀土功能材料。

稀土在冶金-機械製造中的應用

鋼中加入微量稀土可以提高鋼的強度、韌性、耐磨和耐腐蝕性能。鋁鎂銅等有色金屬合金中加入稀土可細化晶粒顯著提高綜合性能。稀土用於鋁電纜可提高材料強度、導電性和耐腐蝕性能。

稀土在玻璃-陶瓷中的應用

玻璃陶瓷工業是稀土重要傳統應用領域之一。稀土在玻璃工業中被用作光學玻璃添加劑、澄清劑、脫色劑、著色劑和拋光粉，起著其他元素不可替代的重要作用。

稀土鎳氫動力電池應用

與傳統的化學電源（如鉛酸、鎳鎘等）相比，鎳氫動力電池具有無污染、高比能、大功率，可快速充放電，耐濫用性等許多優異特性，具有廣闊的應用和市場前景。電池具有如下特點：

1、大容量：6Ah～200Ah，可滿足各種類型電動車的使用要求

2、公稱電壓：單體1.2V，電池組電壓可按要求設計製作

3、高比能：50～70wh/kg，賦予電動車更長的一次充電行駛距離

4、比功率：160～800W/kg，也可根據用戶需求設計開發各類高功率或超高功率型鎳氫動力電池，賦予電動車高效的起動、爬坡與加速性能或混合動力電動車使用。可按高功率型電池、高能量型兩種類型電池分別設計。

5、長壽命：高能量型動力電池300～800次（80％）DOD，賦予電動車以優異的綜合性能／價格比，高功率型電池壽命在淺充放迴圈下達20萬次以上。

6、使用溫度：－20℃～60℃無污染：被譽為“綠色電源”，為當今電動車發展最具現實應用性的首選二次電源。

納米晶稀土合金磁粉

納米晶稀土合金磁粉產業化，是採用國際先進的、擁有自主知識產權的大功率高頻電磁振盪霧化速凝制粉新技術和新工藝，建成高產量納米晶稀土合金磁粉生產線。結構晶粒度達幾十納米，可大幅度降低氧含量，提高磁性能和耐腐蝕性，並能降低生產成本，使磁粉具有優良的性能價格比。

本專案的技術特點和創新性是：

1.自行設計了大功率高頻振盪霧化高熔點金屬速凝制粉裝置，並採用相關的工藝，來製備納米晶稀土合金磁粉。

2.生產納米晶稀土合金瓷粉不需要機械研磨，比需要高純原料合金粉粒度可達1微米，粉粒結構粒度可達10um。大幅度提高了磁粉的性能。

3.用該磁粉製作磁體，無需在無氧條件下壓型和燒結，在低氧條件下也可操作。

稀土超磁致伸縮材料

新型功能材料，主要是指鋱鏑鐵磁致伸縮合金（Terfenol-D），具有比傳統的磁致伸縮材料和壓電陶瓷高幾十倍的伸縮性能，故被稱作超磁致伸縮材料。其機械回應快、功率密度高，尺寸的變化大，使電-機械轉換技術獲得突破性進展，開闢了磁致伸縮材料的新時代。廣泛應用於聲納、燃料噴射、液體閥門、驅動器等精密控制、太空望遠鏡的調節機構和飛機機翼調節器等領域，是一種具有廣闊發展前景的稀土功能材料，對發展尖端科學、軍事技術及傳統產業的現代化將產生重要作用。

稀土電熱材料

鉻酸鑭（LaCrO3）是一種新型功能材料，可用作氧化氣氛中高溫電爐發熱體，可以在1500~1800℃高溫下長時間使用，電阻變化小於5%，具有良好的抗腐蝕和化學穩定性，易於實現精確控溫，1750℃以下使用超過4000小時。主要用於精密陶瓷燒結、高溫單晶材料製備、材料高溫性能測量、寶石變色處理等方面。在燃料電池、熱敏電阻、高溫導電塗層及光催化等領域具有很好發展前景。

稀土在石油化工中的應用

稀土可用做許多無機和有機化學反應的催化劑。用於催化裂化精煉原油，可顯著提高輕質油的產率。石油直接蒸餾僅得到15%～20%的汽油，而加稀土催化裂化取得的汽油可達原油的80%。稀土催化還用於機動車尾氣淨化、合成橡膠、油漆催幹、塑膠穩定劑及稀土高分子材料等眾多領域。


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