方离子型稀土矿的开采方法

离子型稀土第一代提取工艺，可简述为"异地提取工艺"，或归结为"池浸工艺"。

其主要工艺过程为：表土剥离→开挖含矿山体、搬运矿石→浸矿池→将按一定比例（浓度要求）配置的电解质溶液作为"洗提剂"或"浸矿剂"，加入浸矿池，溶液对池中含"离子相"稀土矿石进行"渗滤洗提"或"淋洗"→溶液中活泼离子与稀土离子交换，"离子相"稀土从含矿载体矿物中交换出来，成为新状态稀土；加入"顶水"，获含稀土母液；母液经管道或输液沟流入集液池或母液池，然后进入沉淀池；浸矿后废渣从浸矿池中清出，异地排放→在沉淀池中加入沉淀剂、除杂剂，使稀土母液中稀土除杂、沉淀，获混合稀土；池中上清液经处理后，返回浸矿池，作"洗提剂"循环使用→混合稀土经灼烧，获纯度≥92%的混合稀土氧化物。由上可见，本工艺过程中的技术关键词是："表土剥离"、"开挖含矿山体"、"矿石搬运"、"浸矿池"、"洗提剂"、"异地渗滤洗提"、"离子交换"、"含稀土母液"、"尾砂异地排放"、"母液池"、"沉淀池"、"沉淀剂、除杂剂"、"沉淀、除杂"、"混合稀土"、"上清液返回"、"灼烧"、"REO≥92%混合稀土氧化物。

"池浸工艺"与传统的生产工艺相比较，其第一、二、三道工序过程相似于矿产资源开采中传统的采矿专业的各作业工序；第三、四、五道工序过程相似于传统选矿专业和湿法冶金专业相结合的各作业工序；自第五道工序过程以后的各工序，属于传统湿法冶金专业的各作业工序。其中，第三道工序中的"浸矿池"，起着联系传统采矿、选矿专业作业的作用，类似于矿山选厂的"原矿仑"；而第五道工序中的"沉淀池"，却起着联系传统选矿、湿法冶金专业作业的作用，类似于湿法冶金企业的"原料仑"。

由此，相似于传统选矿专业的主要选别过程，是在"浸矿池"中完成，而且作为本工艺的中间制品，在此获得含稀土的母液；而属于传统湿法冶金专业的典型湿法冶金过程，则主要在"沉淀池"中进行，并由此获得"稀土精矿"的初级产品--"混合稀土"；再经灼烧处理后即可获得"稀土精矿"终级产品--REO≥92%的混合稀土氧化物。

进而言之，上述作业过程中，先后在三个典型的作业过程中，分别获得了"中间制品"、"初级产品"和"终级产品"。亦即，在"浸矿池"中，通过离子交换，制得含稀土的母液；在"沉淀池"中，通过沉淀，制得混合稀土；在"灼烧"中，制得混合稀土氧化物。因此，为了确保离子型稀土的产品质量，主要应从这三个关键性作业过程中把好技术关。

在此工艺中，所获得的"稀土精矿"产品，已不再是传统概念中的"稀土精矿"矿产品，而是纯度相对较高的"混合稀土氧化物"产品。严格地说，离子型稀土矿山获得的终级产品，已不再从属于"矿产品"，而是湿法冶金范畴的产品。显然，其产品档次，比传统矿山开采的产品，已大大地提高了一步。

以上工艺流程结构，是稀土矿产资源开发利用中一种崭新的工艺。它彻底打破了稀土资源开发的传统工艺，而将多种专业和工艺集于一体，在矿山就直接制得纯度较高的混合稀土氧化物产品。应用这种生产工艺，而生产的产品质量指标，是此前稀土生产工艺难以达到的。可见，以这种产品作为原料，对于稀土冶炼的进一步深加工是十分有利的。

然而，世间任何事物往往都具有"两重性"。离子型稀土拥有非常突出的优势的一面，同时又由于它的赋存特征和工艺特征，而决定了它不令人满意的另一面。伴随着"池浸工艺"工业化生产后，导致出现一些非常尖锐和突出的问题：一是对生态环境破坏大。由于离子型稀土广泛赋存于地表浅层，展布面积大，再加上"池浸工艺"本身要求，该生产工艺实际上是一个"搬山运动"。据统计，每生产一吨混合稀土氧化物，约需消耗1,201-2,001吨矿石，同时还将伴随产生尾砂1,200-2,000吨，砂化面积约1亩。二是资源利用率低，资源浪费大。

为便于矿石的采、运以及尾砂的排放，降低成本，节省投资，许多矿山的浸矿池建在山坡矿体的中下部，"浸矿池"以下的含矿矿体，被所建生产系统"压矿"，尤其是如若被尾砂覆盖后，则更难于开采。据资料，该工艺表内资源利用率一般不达50%，低者仅25-30%左右。

稀土矿池浸法介绍

（一）氯化钠池浸法

氯化钠池浸法工艺是20世纪70年代处理风化壳淋积型稀土矿矿石的主要方法。从采场运来的矿石，送进一个长方形的水泥池中，加满NaC1水溶液浸泡，浸出液从池底的过滤层的排出口排出，浸渣人工清除，浸出液在饱和的草酸溶液中沉淀，过滤的滤饼即为草酸稀土，经灼烧、水烧、再灼烧得混合稀土氧化物。

（二）硫酸铵池浸法

由于氯化钠浸法存在许多缺陷，研究制定了用3%~5%硫酸铵溶液浸泡矿石，滤液草酸沉淀，草酸稀土一次灼烧即可获得＞90%REO的混合稀土氧化物，滤液补加硫酸铵返回再用。由于草酸较贵。20世纪80年代末已开始用碳酸氢铵代草酸作稀土沉淀剂，现已应用在部分厂矿中生产晶型碳酸稀土。

（三）堆浸法

开采的矿石直接成堆，注入溶液浸泡，滤液草酸或碳钱沉淀，草酸稀土或碳铵稀土一次灼烧即可获得＞90%REO的混合稀土氧化物。

（四）地浸法

地浸法的主要内容是不把含有稀土的矿石挖出拿走，而是在含有离子型稀土矿的矿区或地段打井，通过地表注液井加入浸矿液，经渗透和离子交换，有选择地将矿石中稀土离子浸出并回收的工艺。溶浸液的回收有负压抽液和水封堵漏法，前者适应性较广。收集流出的溶浸液用草酸或碳酸氢钱沉淀，得到稀土氧化物产品，稀土浸取回收率达70%~75%，这样地貌、地表和植被不遭破坏，原地浸取与池浸比较成本低1200~1300元/t。现已被广泛应用。随着原材料价格增加，成本价可能有所提升，具体看市场行情。


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世界主要稀土国家蕴含概况

（1）中国。我国是名副其实的世界第一大稀土资源国，已探明的稀土资源量约6588万t。我国稀土资源不但储量丰富，而且还具有矿种和稀土元素齐全、稀土品位及矿点分布合理等优势，为我国稀土工业的发展奠定了坚实的基础。中国稀土资源成矿条件十分有利、矿床类型齐全、分布面广而有相对集中，目前，地质科学工作中已在全国三分之二以上的省（区）发现上千处矿床、矿点和矿化地。但集中分布在内蒙古的白云鄂博、江西赣南、广东粤北、四川凉山和山东微山等地，形成北、南、西、东的分布格局，并且有北轻南重的分布特点

（2）美国。美国稀土资源主要有氟碳铈矿、独居石及在选别其它矿物时，作为副产品可回收黑稀金矿、硅铍钇矿和磷钇矿。位于加利福尼亚的圣贝迪诺县的芒廷帕斯矿，是世界上最大的单一氟碳铈矿，该矿山1949年勘探放射性矿物时发现，稀土品位为5～10%REO，储量达500万吨之多，是一大型稀土矿。美国很早就开采独居石，现在开采的砂矿量是佛罗里达州的格林科夫斯普林斯矿。矿床长约19km，宽1.2km，厚为6m，独居石较为丰富。此外，北卡罗来纳州、南卡罗来纳州、佐治亚州、爱达荷州和蒙大拿州也有砂矿分布，储量也相当可观。

(3)印度。印度主要矿床是砂矿。印度的独居石生产从1911年开始，最大矿床分布在喀拉拉邦、马德拉斯邦和奥里萨拉邦。有名矿区是位于印度南部西海岸的恰瓦拉和马纳范拉库里奇称为特拉范科的大矿床，它在1911～1945年间的供矿量占世界的一半，现在仍然是重要的产地。1958年在铀、钍资源勘探中，在比哈尔邦内陆的兰契高原上发现了一个新的独居石和钛铁矿矿床，规模巨大。印度独居石钍含量高达8%ThO2。在马纳范拉库里奇采的重砂独居石占5～6%。钛铁矿占65%，金红石3%，锆英石5～6%，石榴石7～8%。(4)前苏联。前苏联的稀土储量很大，主要是伴生矿床位于科拉半岛，存在于碱性岩中的含稀土的磷灰石。前苏联的主要稀土来源就是从磷灰石矿石中回收稀土，此外，在磷灰石矿石中，还可回收的稀土矿物有铈铌钙钛矿，含稀土为29～34%。另外，在赫列比特和森内尔还有氟碳铈矿。

(5)澳大利亚。澳大利亚是独居石的生产大国，独居石是作为生产锆英石和金红石及钛铁矿的副产品加以回收。澳大利亚的砂矿主要集中在西部地区。澳大利亚也产磷钇矿。澳大利亚可开发利用的稀土资源，还有位于昆士兰州中部艾萨山的采铀的尾矿，南澳大利亚州罗克斯伯唐斯铜、铀金矿床。

(6)加拿大。加拿大主要从铀矿中副产稀土。位于安大略省布来恩德里弗-埃利特湖地区的铀矿，主要由沥青铀矿、钛铀矿和独居石、磷钇矿组成，在湿法提铀时，可把稀土也提出来。此外，在魁北克省的奥卡地区拥有的烧绿石矿，也是稀土的一个很大潜在资源。还有纽芬兰岛和拉布拉多省境内的斯特伦奇湖矿，也含有钇和重稀土正准备开发。

(7)南非。南非是非洲地区最重要的独居石生产国。位于开普省的斯廷坎普斯克拉尔的磷灰石矿，伴生有独居石，是世界上唯一单一脉状型独居石稀土矿。此外，在东南海岸的查兹贝的海滨砂中也有稀土，在布法罗萤石矿中也伴生独居石和氟碳铈矿，正计划和研究回收。

(8)马来西亚。主要从锡矿的尾矿中回收独居石、磷钇矿和铌钇矿等稀土矿物，曾一度是世界重稀土和钇的主要来源。

(9)埃及。埃及从钛铁矿中回收独居石。矿床位于尼罗河三角洲地区，属于河滨沙矿，矿源由上游风化的冲积砂沉积而成，独居石储量约20万吨。

(10)巴西。巴西是世界稀土生产的最古老国家，1884年开始向德国输出独居石，曾一度名扬世界。巴西的独居石资源主要集中于东部沿海，从里约热内卢到北部福塔莱萨，长达约643km地区，矿床规模大。


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中重稀土氧化物富集物质量标准
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稀土应用知识

稀土——现代工业的维生素

我国稀土应用已有50多年历史。20世纪50年代开始把稀土应用于汽灯纱罩、打火石和电弧碳棒等方面，进而大量应用于冶金、机械、石油、化工、玻璃和陶瓷等传统产业，对改善产品性能、增加产品品种、提高生产效率发挥了巨大作用。稀土已成为改进产品结构、提高科技含量、促进行业技术进步的重要元素。由于稀土用量少，作用大，并已渗透到国民经济各个领域，成为许多产业不可缺少的“助剂”，被人们誉称为“现代工业的维生素”。

永磁之王——钕铁硼

金属钕和镨钕合金主要用于制造钕铁硼永磁材料，它是目前世界上磁性最强的永磁体，被誉为“永磁之王”。用它代替其他永磁材料，可使器件体积和重量成倍下降，从而获得了极为广泛的应用。目前主要应用领域有：永磁电动机、发电机、核磁共振成像仪、磁选机、音响扬声器、磁力传动、磁力起重、仪器仪表、液体磁化、磁疗设备等等，已成为汽车制造、通用机械、电子信息产业和尖端技术不可缺少的功能材料。进入本世纪，我国钕铁硼永磁材料产量超过日本，成为世界第一大生产国，成为消费增长最快的稀土功能材料。

稀土在冶金-机械制造中的应用

钢中加入微量稀土可以提高钢的强度、韧性、耐磨和耐腐蚀性能。铝镁铜等有色金属合金中加入稀土可细化晶粒显着提高综合性能。稀土用于铝电缆可提高材料强度、导电性和耐腐蚀性能。

稀土在玻璃-陶瓷中的应用

玻璃陶瓷工业是稀土重要传统应用领域之一。稀土在玻璃工业中被用作光学玻璃添加剂、澄清剂、脱色剂、着色剂和抛光粉，起着其他元素不可替代的重要作用。

稀土镍氢动力电池应用

与传统的化学电源（如铅酸、镍镉等）相比，镍氢动力电池具有无污染、高比能、大功率，可快速充放电，耐滥用性等许多优异特性，具有广阔的应用和市场前景。电池具有如下特点：

1、大容量：6Ah～200Ah，可满足各种类型电动车的使用要求

2、公称电压：单体1.2V，电池组电压可按要求设计制作

3、高比能：50～70wh/kg，赋予电动车更长的一次充电行驶距离

4、比功率：160～800W/kg，也可根据用户需求设计开发各类高功率或超高功率型镍氢动力电池，赋予电动车高效的起动、爬坡与加速性能或混合动力电动车使用。可按高功率型电池、高能量型两种类型电池分别设计。

5、长寿命：高能量型动力电池300～800次（80％）DOD，赋予电动车以优异的综合性能／价格比，高功率型电池寿命在浅充放循环下达20万次以上。

6、使用温度：－20℃～60℃无污染：被誉为“绿色电源”，为当今电动车发展最具现实应用性的首选二次电源。

纳米晶稀土合金磁粉

纳米晶稀土合金磁粉产业化，是采用国际先进的、拥有自主知识产权的大功率高频电磁振荡雾化速凝制粉新技术和新工艺，建成高产量纳米晶稀土合金磁粉生产线。结构晶粒度达几十纳米，可大幅度降低氧含量，提高磁性能和耐腐蚀性，并能降低生产成本，使磁粉具有优良的性能价格比。

本项目的技术特点和创新性是：

1.自行设计了大功率高频振荡雾化高熔点金属速凝制粉装置，并采用相关的工艺，来制备纳米晶稀土合金磁粉。

2.生产纳米晶稀土合金瓷粉不需要机械研磨，比需要高纯原料合金粉粒度可达1微米，粉粒结构粒度可达10um。大幅度提高了磁粉的性能。

3.用该磁粉制作磁体，无需在无氧条件下压型和烧结，在低氧条件下也可操作。

稀土超磁致伸缩材料

新型功能材料，主要是指铽镝铁磁致伸缩合金（Terfenol-D），具有比传统的磁致伸缩材料和压电陶瓷高几十倍的伸缩性能，故被称作超磁致伸缩材料。其机械响应快、功率密度高，尺寸的变化大，使电-机械转换技术获得突破性进展，开辟了磁致伸缩材料的新时代。广泛应用于声纳、燃料喷射、液体阀门、驱动器等精密控制、太空望远镜的调节机构和飞机机翼调节器等领域，是一种具有广阔发展前景的稀土功能材料，对发展尖端科学、军事技术及传统产业的现代化将产生重要作用。

稀土电热材料

铬酸镧（LaCrO3）是一种新型功能材料，可用作氧化气氛中高温电炉发热体，可以在1500~1800℃高温下长时间使用，电阻变化小于5%，具有良好的抗腐蚀和化学稳定性，易于实现精确控温，1750℃以下使用超过4000小时。主要用于精密陶瓷烧结、高温单晶材料制备、材料高温性能测量、宝石变色处理等方面。在燃料电池、热敏电阻、高温导电涂层及光催化等领域具有很好发展前景。

稀土在石油化工中的应用

稀土可用做许多无机和有机化学反应的催化剂。用于催化裂化精炼原油，可显着提高轻质油的产率。石油直接蒸馏仅得到15%～20%的汽油，而加稀土催化裂化取得的汽油可达原油的80%。稀土催化还用于机动车尾气净化、合成橡胶、油漆催干、塑料稳定剂及稀土高分子材料等众多领域。


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