含鈾磷塊巖型礦床研究現(xiàn)狀和未來展望

李治興，秦明寬，漆富成，王文全，王健，衣龍升，張云龍，李國臣，韓慧姿

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029）

鈾和磷礦均被我國自然資源部列入24 種國家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄，其重要戰(zhàn)略意義不言而喻。全球和中國擁有豐富的磷礦資源，磷塊巖中的鈾資源量在國際原子能機構（IAEA）的十五大類型中排名第二，磷塊巖經(jīng)常伴生鈾、鉬、鎳、釩、分散元素和稀土等多種戰(zhàn)略資源，資源潛力巨大。鑒于鈾資源的需求量逐年上升，大礦、富礦、經(jīng)濟可采礦的新發(fā)現(xiàn)和勘查難度在增大，隨著國際和國內(nèi)對資源尤其是戰(zhàn)略性關鍵礦產(chǎn)的掌控需求，保持能源的獨立性、可持續(xù)性和生態(tài)環(huán)保等要求下，磷礦床中鈾的綜合回收利用是十分必要的，前期基礎研究對綜合選冶技術的突破和升級有一定的意義。

1 含鈾磷塊巖型礦床定義

鈾礦床是一種天然存在的礦物組合，其中的鈾已經(jīng)或可能在現(xiàn)在或?qū)肀婚_采［1］。與磷塊巖相關的鈾礦床類型命名一直未能得到統(tǒng)一，國際原子能機構習慣叫作磷酸鹽型鈾礦床，國內(nèi)部分學者稱為磷塊巖型鈾礦床。本文考慮到大部分磷塊巖中的鈾品位偏低，只能作為非常規(guī)鈾資源，即磷塊巖中的鈾只作為次要產(chǎn)品或副產(chǎn)品開發(fā)利用，故統(tǒng)一命名為含鈾磷塊巖型鈾礦床。國際國內(nèi)對含鈾磷塊巖型礦床的研究較國內(nèi)四大類型鈾礦床（砂巖型、花崗巖型、火山巖型、碳硅泥巖型）較少，且不夠系統(tǒng)。關于含鈾磷塊巖型礦床的定義，國際原子能機構以美國佛羅里達州和猶他州含鈾磷塊巖型礦床為研究對象，Dahlkamp 編著的 《鈾礦床》 以及仉寶聚等（2010）編寫的《中國鈾礦床研究評價（第五卷其他類型）》 也分別對含鈾磷塊巖型礦床的定義進行了總結和描述。

本文在綜合國際和國內(nèi)對含鈾磷塊巖型礦床概念的研究基礎上，賦予含鈾磷塊巖型礦床如下定義：賦存于磷塊巖層位內(nèi)，含鈾同沉積層狀浸染型鈾礦化。

2 含鈾磷塊巖型礦床類型

據(jù)國際原子能機構（IAEA）鈾礦床地質(zhì)分類，含鈾磷塊巖型與不整合相關型、砂巖型和火山巖型等并列為十五大鈾礦床類型［2-4］。含鈾磷塊巖型進一步可分為3 種，有機含鈾磷塊巖型、微細浸染含鈾磷塊巖型和陸相含鈾磷塊巖型。微細浸染含鈾磷塊巖型是最主要的類型，主要礦床位于摩洛哥 （儲量為6.5 Mt，品位為60×10-6～150×10-6）、美國佛羅里達州 （儲量為1 Mt，品位為80×10-6～120×10-6）和愛達荷州的Phosphoria 地層（儲量為5 Mt，品位為60×10-6～200×10-6），共包含數(shù)百萬噸鈾資源，但是鈾品位較低（50×10-6～200×10-6），被認為是非常規(guī)鈾資源；有機含鈾磷塊巖型礦床只在哈薩克斯坦（Mangyshlak 地區(qū)的 Melovoe）和俄羅斯（Ergeninsky 地區(qū)）靠近里海的地方發(fā)現(xiàn)，包括富含含鈾魚類遺骸的泥質(zhì)海洋沉積物，與暗色黏土層互層，鈾資源規(guī)模為中型至大型（4 000～40 000 t），品位低 （0.02%～0.08%）；陸相含鈾磷塊巖型礦床并不常見，僅在中非共和國（巴庫馬地區(qū)）發(fā)現(xiàn)［2］。有機含鈾磷塊巖型和陸相含鈾磷塊巖型為常規(guī)鈾資源［2］。

Dahlkamp（1993）將含鈾磷塊巖型礦床分為兩個類型，即為原生沉積磷塊巖型（愛達荷型）和沉積再造磷塊巖型（殘余磷塊巖礫石型，佛羅里達型）［3，5］。前者在距離大陸架較遠處的的大陸架邊緣或外帶形成，地層由磷塊巖與黑色頁巖、燧石、碳質(zhì)泥巖以及少量的碳酸鹽巖構成；后者主要產(chǎn)于近岸淺海大陸架，磷塊巖與海相砂巖、淺水碳酸鹽巖和白云巖互層，其中黑色頁巖和燧石明顯缺失。

仉寶聚等（2010）等將含鈾磷塊巖型礦床列為四大類型（砂巖型，花崗巖，火山巖和碳硅泥巖型）以外的其他類型中［6］，且進一步細分為2 個亞類4 個分亞類，亞類分別依次為原生含鈾磷塊巖型礦床和次生（外生風化、淋慮作用）含鈾磷塊巖型礦床。漆富成等（2011）將磷塊巖型列為非常規(guī)鈾資源，進一步細分為含鈾磷塊巖型和鈾多金屬磷塊巖型。同時，指出含鈾磷塊巖型和鈾多金屬磷塊巖型是保障我國鈾資源中遠期供給的重要類型［7］。

結合上述分類，含鈾磷塊巖型礦床根據(jù)礦床成因分為原生沉積成因?qū)訝?、似層狀、鮞狀磷塊巖礦床，沉積再造型磷塊巖礦床和次生磷塊巖礦床。根據(jù)地球化學元素分為單鈾型含鈾磷塊巖型礦床和鈾多金屬磷塊巖型礦床兩類。

3 磷礦床和含鈾磷塊巖型礦床分布

3.1 磷礦床分布

縱觀地質(zhì)歷史和全球，從古元古代至現(xiàn)代，幾乎磷塊巖沉積貫穿整個地質(zhì)時期，但形成重要工業(yè)磷礦床則主要有八大成磷時期，分別為：古元古代（20～17 億年）、晚震旦世（7～5.7 億年）、早寒武世、中寒武世、二疊紀、晚侏羅世—早白堊世、晚白堊世-古近紀和新近紀—現(xiàn)代，但每個成磷期形成的工業(yè)磷礦床主要分布在某一個或少數(shù)幾個地區(qū)，并構成具有重要工業(yè)價值的成群的礦床［8］。以上八大成磷時期可進一步劃分出全球三大重要成磷期，分別為：晚震旦世-早寒武世成磷期、二疊紀成磷期和晚白堊世-古近紀成磷期［9］。古元古代綿屏期、晚震旦世陡山沱期和早寒武世梅樹村期是我國三大成磷期，分別依次主要發(fā)生于我國華北陸塊東至南緣、揚子陸塊東緣和揚子陸塊西緣［8］。

據(jù)中國產(chǎn)業(yè)網(wǎng) （http://www.chyxx.com/industry/2018）2018 年全球磷礦資源分布情況分析報道，全球探明的磷礦石資源量超過3 000 億t，大量的磷礦石埋藏在大西洋和太平洋的大陸架和淺海地帶，目前難以經(jīng)濟地開采，但短期內(nèi)不會出現(xiàn)資源短缺。全球磷礦石的陸上儲量為700 億t，分布較為集中。陸上磷礦石儲量約82.7%位于北非和中東地區(qū)，儲量為579 億t。非洲磷礦資源占全球總儲量的76.6%，主要分布在摩洛哥和西撒哈拉，阿爾及利亞和突尼斯等。摩洛哥和西撒哈拉磷礦資源主要分布在摩洛哥西部，P2O5品位多在34%以上，屬優(yōu)質(zhì)礦。亞洲地區(qū)磷資源也比較豐富，主要分布在中國、敘利亞、沙特阿拉伯和約旦等。歐洲磷礦資源主要分布在俄羅斯，主要為科拉半島（Kola）希賓（Khibing）特大磷礦床。太平洋地區(qū)澳大利亞最大的淺海相磷礦位于昆士蘭省東北喬治納盆地，磷資源量近20 億t。美洲磷礦資源主要分布在美國、巴西和秘魯 （來源于中國磷網(wǎng)http://www.cbcie.com/p/index.html 《2015 年世界磷礦資源現(xiàn)狀及開發(fā)利用》）。

磷礦儲量在10 億t 以上的國家（地區(qū)）按儲量大小順序依次為摩洛哥和西撒哈拉、中國、阿爾及利亞、敘利亞、巴西、南非、沙特阿拉伯、埃及、澳大利亞、美國、芬蘭和約旦，合計儲量672 億t，占世界總儲量的96%（表1）。排名第一的摩洛哥及西撒哈拉地區(qū)的磷礦石儲量為500 億t，占世界磷礦石總儲量的71.4%，中國擁有全球第二大的磷礦石儲量，約為32 億t，占世界總儲量的4.6%。中國也是全球最大的磷礦石生產(chǎn)國，2018 年，全球生產(chǎn)磷礦石2.70 億t，其中超過一半由中國供給。

表1 全球主要國家磷礦儲量和產(chǎn)量分布情況 （據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局2019 年2 月更新的礦物商品簡況數(shù)據(jù)）Table 1 Distribution of phosphate production and reserves of major countries in the world （mineral commodity profile data from the USGS Feb.2019 update）

中國磷礦主要分布在中國西南、中南盆地，其中云南、貴州、四川、湖北和湖南5省的磷礦查明資源儲量占全國的75%以上。賦礦層位不少于24 個，礦產(chǎn)地約500 處，主要類型有外生-沉積磷塊巖礦床，內(nèi)生-磷灰石礦床、變質(zhì)-磷灰?guī)r礦床和鳥糞礦床等。外生-沉積磷塊巖礦床主要成礦地層為新元古代震旦紀陡山沱組、燈影組以及早寒武世的梅樹村組，其中揚子地臺的陡山沱組為我國最大的磷礦床沉積層；燈影組磷塊巖主要見于湖北南漳鄧家崖，但是構成具有經(jīng)濟價值的磷礦床不多見；梅樹村組是僅次于陡山沱組構成我國的第二大磷礦床沉積層，主要集中于上揚子成磷帶的云南、四川和陜西，地理上呈南北向帶狀分布。內(nèi)生-磷灰石礦床主要與幔源巖漿活動密切相關，按成礦母巖不同，分為基性-超基性和偏堿性-超基性兩大亞類。其中基性-超基性雜巖體磷灰石礦床主要分布于穩(wěn)定陸塊或地盾地區(qū)的大斷裂帶上，偏堿性超基性雜巖體磷灰石礦床主要產(chǎn)于穩(wěn)定地臺區(qū)兩組大型構造交匯處。變質(zhì)-磷灰?guī)r礦床主要產(chǎn)于太古宙和元古宙的變質(zhì)巖層內(nèi)，豐寧式磷礦床、雞西式磷礦床和海州式磷礦床分別為太古宙、元古宙早期和元古宙晚期的代表性礦床［10］。

3.2 含鈾磷塊巖型礦床分布

據(jù)國際原子能機構（IAEA）最新數(shù)據(jù)［11］，截止2019 年9 月，世界鈾礦床數(shù)為3 610 個，其中含鈾磷塊巖型礦床數(shù)為88 個，占比為2.4%。具體按照地域來分，非洲含鈾磷塊巖型礦床數(shù)為25 個，主要分布在中非共和國、摩洛哥、埃及和阿爾及利亞，礦床數(shù)分別依次為5 個、4 個、4 個和3 個；中歐、東歐、東南歐含鈾磷塊巖型礦床數(shù)為14 個，主要分布在俄羅斯，礦床數(shù)為13 個；美洲含鈾磷塊巖型礦床數(shù)為21 個，主要分布在美國、墨西哥和哥倫比亞，礦床數(shù)分別依次為6 個、5 個和4 個；中東、中亞和南亞含鈾磷塊巖型礦床數(shù)為24 個，主要分布在伊拉克、哈薩克斯坦、約旦、沙特阿拉伯和敘利亞，礦床數(shù)分別依次為7 個、6 個、4 個、3 個和3 個。另外西歐和東南亞、太平洋和東亞含鈾磷塊巖型礦床數(shù)均為2 個（圖1）。世界鈾資源量為6 487 萬t，其中含鈾磷塊巖型礦床鈾資源量為1 467 萬t，占比為22.6%，含鈾磷塊巖型礦床資源潛力巨大（圖2）。

圖1 全球含鈾磷塊巖型礦床分布情況［11］Fig.1 Global distribution of uranium-bearing phosphorite deposits

圖2 按鈾礦床類型統(tǒng)計的鈾資源量［11］Fig.2 Uranium resources by type of uranium deposit

4 磷塊巖和含鈾磷塊巖型礦床研究現(xiàn)狀

4.1 磷塊巖國外研究現(xiàn)狀

國外專家學者對磷塊巖的勘查研究起步較早，最初對磷塊巖的研究集中在磷塊巖的成因。1845 年，俄國學者凱茲爾林格第一個提出生物成因說，這是關于磷塊巖成因提出的最早觀點；其后，索勒特（1873）、科尼斯（1886）、英國地質(zhì)學家穆雷和雷納爾（1891）均提出了生物形成磷塊巖的觀點，具體包括生物遺體分解，糞化石堆積以及魚群死亡后形成磷塊巖。從生物成因說提出到19 世紀末的近半個世紀里，生物成因說占主導地位。但是由于生物成因說無法解釋晚元古代-早寒武世早期磷塊巖中沒有帶骨骼的動物，沒有糞化石的現(xiàn)象，生物成因說逐漸被化學成因說代替。

前蘇聯(lián)學者卡查科夫 （A.B.Kazakov）1937 年提出著名的磷塊巖洋流上升成礦理論，其觀點是當飽含CO2和P2O5的深層水隨著上升洋流到大陸架淺海陸棚帶時，因溫度升高、壓力降低，磷酸鹽溶解度降低造成磷酸鹽過飽和，磷酸鹽便在大陸架淺海陸緣帶上部和中部 （水深50～200 m）沉淀。20 世紀50、60 年代，麥凱爾維 （V.E.Mekelvey）和謝爾登（R.P.Sheldon）等人在研究了成磷古緯度和古地理的基礎上，進一步發(fā)展了這個理論。該理論被絕大多數(shù)磷塊巖地質(zhì)工作者所接受，并且運用該理論，在澳大利亞、秘魯、哥倫比亞、土爾其、印度等地找礦取得很大的成功，至今對磷塊巖的解釋仍有很大的影響力，但是該理論弱化了生物作用，未能解釋極淺海條件下磷塊巖的形成等問題。

其他關于成因探討還有生物-化學成因說、物理富集成礦說、無機沉淀說、交代成因說，以及1978 年，前蘇聯(lián)學者格·尼·巴圖林根據(jù)上述所有成因假說提出 “生物-成巖成磷模式”。他認為新近紀磷塊巖的形成是多旋回反復進行的總和，每個旋回包括5 個循序漸進的階段。我國學者東野脈興于2015 年系統(tǒng)提出 “陸緣坻” 概念和 “陸緣坻巖套”，理論上解決了磷塊巖的成因、成礦規(guī)律和找礦模型［5，8-9］。

4.2 含鈾磷塊巖型礦床國外研究現(xiàn)狀

Strutt 在1906 年 《論鐳在地殼中的分布》一文中首次發(fā)現(xiàn)了磷塊巖中高鈾含量的特征，直到原子能工業(yè)的發(fā)展，才引起研究人員的注意，加強了磷塊巖中鈾的勘查和研究工作［12］。1924 年在阿爾及利亞白堊紀和始新世的磷塊巖中首次發(fā)現(xiàn)鈾，隨后埃及、突尼斯和摩洛哥的相同年代的磷塊巖，前蘇聯(lián)伊沃塔河地區(qū)白堊紀磷塊巖和沃爾日斯克古近紀-新近紀磷塊巖，美國佛羅里達州Bone-Valley組磷塊巖也相繼報道了其中鈾或放射性物質(zhì)的明顯富集［13］。

隨著含鈾磷塊巖型礦床的不斷發(fā)現(xiàn)，20世紀50 年代美國地質(zhì)學家對其典型的佛羅里達和愛達荷州兩種類型含鈾磷塊巖型礦床成礦特征進行了詳細的研究，并且國際原子能機構以這兩種類型含鈾磷塊巖型礦床為實例賦予了 “含鈾磷塊巖型礦床” 定義，同時進行了類型的詳細劃分，以及時空分布數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和研究。

在美國、比利時和以色列，鈾已經(jīng)被作為磷塊巖的副產(chǎn)品回收。在比利時，從加工摩洛哥磷塊巖中回收了約690 t U；在佛羅里達，1978—2000 年間從8 個生產(chǎn)中心生產(chǎn)了至少18 200 tU；在哈薩克斯坦，從生產(chǎn)魚骨有機磷礦床中回收了40 000 tU［2，14］。

國際上對含鈾磷塊巖型礦床的研究主要集中于含鈾磷塊巖型礦床的類型、磷塊巖中放射性、鈾的含量、鈾回收技術等［2，14-19］。北非-中東磷礦資源豐富，磷塊巖勘查和研究工作較為系統(tǒng)，但對于磷塊巖中鈾的研究主要集中于不同年代、不同類型磷礦床以及同一磷礦床不同位置、不同層位鈾含量特征和分布的研究［16-20］。同時對磷塊巖相較于其他沉積巖諸如碳酸鹽巖、砂巖和頁巖較為富集鈾的原因進行了淺析［20］。但是含鈾磷塊巖中鈾源，鈾富集的演化和機理，磷塊巖中鈾的賦存狀態(tài)，以及在沉積和成巖過程中控制鈾行為的主要因素等尚待進一步研究。

5 中國含鈾磷塊巖型礦床勘查和研究現(xiàn)狀

新中國成立后，1954 年開始籌備鈾礦地質(zhì)工作，1955 年作出發(fā)展原子能事業(yè)的戰(zhàn)略決策，從此我國有了專業(yè)化和正規(guī)化的的鈾礦地質(zhì)勘查隊伍。和世界含鈾磷塊巖型礦床一樣，中國含鈾磷塊巖型礦床的勘查和研究也是在磷礦的基礎上開展的。由于貴州磷礦資源豐富，因此含鈾磷塊巖型礦床的首選地區(qū)同樣為貴州省。最早于1956 年，核工業(yè)中南三〇九隊六分隊在貴州省金沙縣巖孔發(fā)現(xiàn)含鈾磷塊巖放射性異常，并提交遠景資源量；1968—1970 年，貴州七隊相繼進行地表揭露和詳查等工作，于1973 年獲取U、P2O5、V2O5遠景資源量和工業(yè)資源量，提交鈾礦床一處。此外，貴州七隊、核工業(yè)中南二〇九隊，四川一隊，四川三隊對貴州遵義松林、黔西南興義縣、龍門山地區(qū)進行了區(qū)調(diào)普查工作；20 紀中期，核工業(yè)北京地質(zhì)研究院貴州組于1967 年和1968 年兩次對貴州地區(qū)含鈾磷塊巖型礦床開展鈾礦區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和成礦規(guī)律研究；21 世紀以來，由中國核工業(yè)地質(zhì)局（中國鈾業(yè)有限公司）組織實施，由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院承擔完成的 “中國非常規(guī)鈾資源” 系列科研項目對我國包括含鈾磷塊巖型礦床的非常規(guī)鈾資源進行了系統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)查和評價工作。對含鈾磷塊巖型礦床的分布、鈾含量特征、賦存形式、地球化學組合類型及遠景區(qū)和靶區(qū)進行了系統(tǒng)研究和篩選。近二十年來，國內(nèi)對含鈾磷塊巖型礦床主要是科研項目，尚未開展系統(tǒng)的勘查工作，因此直到目前，金沙巖孔礦床仍是我國唯一的含鈾磷塊巖型礦床。

國內(nèi)含鈾磷塊巖型礦床相對國內(nèi)四大類型（砂巖型、花崗巖型、火山巖型和碳硅泥巖型）研究程度較低，目前成礦物質(zhì)來源問題仍然有很多爭議，包括有陸源輸入、海底噴流沉積、生物作用及復合物質(zhì)來源等不同的觀點。有學者通過研究揚子陸塊東南緣陸緣裂陷中磷塊巖地球化學特征認為鈾多金屬磷塊巖與海底噴流沉積有關［21］；也有學者認為晚震旦世-早寒武世磷塊巖的形成過程中，生物有機質(zhì)直接或間接參與成巖作用［22-23］，磷塊巖中的磷灰石δ13C 同位素的特征也指示有一定的生物作用；也有學者認為，循環(huán)的熱流體對盆地底部的基性-超基性巖汲取成礦元素后，經(jīng)斷裂構造向上運移至海底附近，在缺氧還原環(huán)境下，由于生物和熱水沉積共同作用形成多金屬層堆積［24-25］。總體上，這些磷塊巖的形成與其中的鈾多金屬富集與生物沉積作用和熱流體參與的熱水沉積作用密切相關。

漆富成（2011）系統(tǒng)地闡述了中國非常規(guī)鈾資源，指出含鈾磷塊巖型和鈾多金屬磷塊巖型兩種類型為重要的非常規(guī)鈾資源類型，進而論述了構造環(huán)境、成礦帶、含礦層、主要控礦因素及富集作用等，并指出陸緣裂谷和陸緣裂陷是有最有利的富集環(huán)境。我國含鈾磷塊巖型非常規(guī)鈾資源代表地區(qū)有甘肅北山、湖南汪家寨和貴州金沙巖孔，鈾多金屬磷塊巖型代表地區(qū)有湖南曉坪和貴州金頂山［7］。仉寶聚等系統(tǒng)研究了中國含鈾磷塊巖型礦床，對中國含鈾磷塊巖型礦床的成礦特征、典型礦床式、成礦規(guī)律以及與世界磷塊巖型鈾礦的異同性進行了研究、總結［6］。Ye Yiyang從理論上計算了我國每年可從磷礦石生產(chǎn)過程中回收約700 t 非常規(guī)鈾，同時對中國部分含鈾磷塊巖型礦床的鈾含量進行了梳理，并篩選出最有潛力六大含鈾磷塊巖型礦床提取鈾［26］。王文全（2016）對湘黔地區(qū)海相磷塊巖礦物組成、地球化學特征、鈾多金屬賦存狀態(tài)及存在形式、鈾多金屬富集作用及形成機理進行了探討［27］。

6 含鈾磷塊巖型礦床未來展望

6.1 含鈾磷塊巖型礦床的鈾資源潛力

據(jù)國際原子能機構（IAEA）最新數(shù)據(jù)，截止2019 年9 月，世界含鈾磷塊巖型礦床數(shù)為88 個，鈾資源量為1 467 萬t，占世界鈾資源總量的22.6%。在國際原子能機構按十五大類型統(tǒng)計的鈾資源量中排列第二［11］。

6.2 選冶工藝和經(jīng)濟性

按市場角度，磷礦廠的商業(yè)開發(fā)以及鈾作為副產(chǎn)品從中提取，只有當磷礦床的礦床經(jīng)濟可行時，鈾才可作為副產(chǎn)品進行提煉，因此，磷礦床中提取鈾的量取決于磷礦床的市場行情和經(jīng)濟性。從戰(zhàn)略角度和環(huán)保角度，鈾作為特殊的戰(zhàn)略礦產(chǎn)，對少數(shù)國家而言，沒有經(jīng)濟可采鈾開發(fā)的前提下，鈾的提取有時不需要考慮市場因素。美國20 世紀80 年代后使用溶劑萃取法從磷肥廠提取了鈾，該項技術在工業(yè)規(guī)模上得到證實，實現(xiàn)了超過90%～95%的高鈾回收率，獲得每磅八氧化三鈾的成本為44～61 美元。改進的離子交換技術目前正在試驗工廠進行規(guī)模測試，可望以每磅33～54 美元的較低成本獲得更好的回收率［28］。2009 年，加拿大SNC-蘭萬靈（SNCLAVALIN）集團公司對約旦Aqaba 復合肥生產(chǎn)的磷酸中提取鈾的可行性開展研究，預計內(nèi)部回報率為6.8%［1］。2015 年，美國佛羅里達磷礦廠實驗了Phos Energy 有限公司和Cameco 公司開發(fā)的 “Phos Energy” 工藝，在磷礦的加工流程中提取鈾，取得了良好的效果，其運營成本低于25 美元/磅U［1］。未來應重視綜合開采，加大綜合選冶工藝的研究，在降低成本的情況下研究磷肥中伴生的鈾、稀土、鎳、鉬、釩和其他伴生元素的同時或分級提取綜合選冶技術。一旦工藝獲得優(yōu)化，將目前處于盈利邊緣的磷礦提鈾技術產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化。

6.3 環(huán)境保護

磷礦礦物加工過程中，80%～90%的鈾轉移到磷酸和磷酸二銨中，并因此散布在農(nóng)業(yè)土壤上，導致地表土以及地下水和地表水的污染。其余殘留在磷酸石膏中［28］，對地表環(huán)境帶來放射性污染。

綜合以上因素，隨著未來大礦、富礦、經(jīng)濟可采礦的勘查難度進一步加大，鈾和磷均作為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，以及國家為了維護其能源獨立性，可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保等方面要求，尤其在那些急需鈾資源的國家，政府很可能授權從磷塊巖中提取鈾或者設置溢價來確保核燃料供應，從而可以避免對第三方的依賴，以及隨著綜合選冶工藝的進一步改進，未來國際上處于經(jīng)濟非經(jīng)濟邊緣的含鈾磷塊巖型礦床的綜合開采將成為趨勢。對我國來說，以4.6%的磷礦資源供應了全球超過50%的磷礦需求，在加大國內(nèi)含鈾磷塊巖型礦床綜合開采的前提下，應借鑒國外鉀肥行業(yè)的經(jīng)驗，建立磷塊巖資源戰(zhàn)略聯(lián)盟，充分利用摩洛哥和撒哈拉的磷礦資源，且摩洛哥和撒哈拉磷塊巖中伴生的鈾資源豐富。在國內(nèi)進行綜合開采回收，實現(xiàn)我國能源的可持續(xù)發(fā)展。

7 結論

全球磷礦探明資源量超過3 000 億t，陸上儲量為700 億t，磷礦資源量巨大。含鈾磷塊巖礦床由于鈾的品位較低，過去未能給予充分重視，因此磷塊巖中的鈾資源量未進行充分統(tǒng)計，但是截至2019 年9 月，國際原子能機構（IAEA）統(tǒng)計的全球含鈾磷塊巖型礦床中鈾資源量就高達1 467 萬t，在十五大類型中排列第二［16］。而且磷塊巖中經(jīng)常伴生鈾、鉬、鎳、釩、分散元素、稀土等多種戰(zhàn)略資源。國際上，美國20 世紀80 年代后從磷塊巖中綜合回收鈾有成功的實踐，2015 年，美國佛羅里達磷礦廠運用“Phos Energy” 工藝綜合回收鈾，運營成本約為20 世紀80 年代從磷塊巖中回收鈾成本的一半，顯示較好潛力。未來隨著未來大礦、富礦、經(jīng)濟可采礦的新發(fā)現(xiàn)和勘查難度在增大，磷塊巖中綜合回收鈾和其他伴生元素的技術進一步優(yōu)化和改進，國際和國內(nèi)對資源尤其是戰(zhàn)略性關鍵礦產(chǎn)的掌控需求，保持能源的獨立性、可持續(xù)性和生態(tài)環(huán)保等要求下，含鈾磷塊巖型礦床的綜合開采將成為趨勢。