湖南大坪離子吸附型稀土礦床經(jīng)濟(jì)價(jià)值分析

于輝勝，許文力，魏元泵

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇三大隊(duì)，湖南 長(zhǎng)沙 410119）

稀土元素（REE）是化學(xué)元素周期表ⅢB族中原子序數(shù)為57-71和39、21的17種金屬元素的總稱，包括鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、钷（Pm）、釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm）、鐿（Yb）、镥（Lu）及釔（Y）、鈧（Sc）[1-4]。

稀土元素通常分為兩組：輕稀土元素（鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪）和重稀土元素（鈧、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥）[2-4]。地殼中的稀土平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為165.35×10-6[1]。以獨(dú)立礦物、類質(zhì)同象和離子態(tài)三種形式存在于自然界礦物中。

獨(dú)立礦物：以離子化合物形式賦存于礦物晶格中，如氟碳鈰礦、獨(dú)居石、磷釔礦、易解石；類質(zhì)同象：以類質(zhì)同象分散于稀有金屬與造巖礦物中，如含稀土的螢石、鈦鈾礦和磷灰石；離子狀態(tài)：以離子吸附狀態(tài)賦存于某些礦物的表面或顆粒之間。大坪離子吸附型稀土礦床屬于“離子態(tài)”類型。

近年來(lái)，伴隨著節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、新材料和新能源汽車等7大新興行業(yè)的發(fā)展，被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)維生素”“萬(wàn)能之土”和“21世紀(jì)新材料寶庫(kù)”的稀土的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，在國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中的地位越來(lái)越重要，稀土已成為當(dāng)下世界各國(guó)發(fā)展高精尖產(chǎn)業(yè)必不可少的原材料及國(guó)家重要的新興戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源[1，12-14]。

湖南大坪稀土礦床位于湖南省藍(lán)山縣九嶷山復(fù)式巖體中金雞嶺巖體東南緣，是湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇三大隊(duì)近年新發(fā)現(xiàn)的大型離子吸附型稀土礦床，礦床探獲可推斷RE2O3資源量691466t，平均品位0.0717%，礦體規(guī)模大，分布面積廣且連續(xù)。目前經(jīng)過(guò)多次修改后，正在進(jìn)行資源量備案，大坪礦床具備超大型稀土礦床規(guī)模。本文旨在了解國(guó)內(nèi)外稀土資源情況，并對(duì)大坪稀土礦床的發(fā)現(xiàn)意義及其資源重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行分析研究，并結(jié)合當(dāng)前地勘實(shí)際，對(duì)新形勢(shì)下的稀土找礦工作提出思考與建議，為大坪礦床的進(jìn)一步勘查及區(qū)域稀土找礦工作提供借鑒。

1 國(guó)內(nèi)外稀土礦產(chǎn)資源分布特征

世界稀土資源豐富，但分布很不均勻。2009—2019年世界主要國(guó)家（地區(qū)）稀土資源儲(chǔ)量概況見(jiàn)表1。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS），2019年稀土資源儲(chǔ)量世界總量達(dá)12000萬(wàn)噸，主要分布在中國(guó)（4400萬(wàn)噸）、越南（2200萬(wàn)噸）、巴西（2200萬(wàn)噸）、俄羅斯（1200萬(wàn)噸）、印度（690萬(wàn)噸）、澳大利亞（340萬(wàn)噸）、美國(guó)（140萬(wàn)噸）和馬來(lái)西亞（3萬(wàn)噸）這8個(gè)國(guó)家。從2009年起至今中國(guó)一直位于全球稀土資源儲(chǔ)量第一的位置，每年約占全球總儲(chǔ)量的三分之一，巴西與越南并列第二位，占全球總儲(chǔ)量的18.33%；俄羅斯排名第四，占全球總儲(chǔ)量的10%；最后是印度、澳大利亞、美國(guó)和馬來(lái)西亞，加拿大、泰國(guó)、格陵蘭、馬拉維、蒙古、朝鮮和南非等國(guó)家和地區(qū)也有少量資源儲(chǔ)量。

表1 大坪稀土礦區(qū)礦體可推斷資源量大致規(guī)模統(tǒng)計(jì)表

中國(guó)是世界上稀土資源最豐富的國(guó)家。2019年中國(guó)稀土資源儲(chǔ)量為4400萬(wàn)噸，較2009年的2700萬(wàn)噸增長(zhǎng)了1700萬(wàn)噸，增幅達(dá)38.63%。資源以輕稀土為主，集中在內(nèi)蒙古白云鄂博、山東微山和四川涼山地區(qū)，3個(gè)地區(qū)的輕稀土儲(chǔ)量占中國(guó)稀土資源總儲(chǔ)量的94%以上，其中內(nèi)蒙古地區(qū)的輕稀土資源最為豐富，占中國(guó)稀土資源的83%。

2 大坪稀土礦床地質(zhì)特征概況

大坪稀土礦床處在揚(yáng)子地臺(tái)與華南褶皺帶的交匯部位，南嶺成礦帶南部中段九嶷山復(fù)式巖體中金雞嶺巖體東南。地層主要為第四系，區(qū)內(nèi)巖漿巖廣泛分布，并具多期多階段成因特征和演化過(guò)程。

2.1 巖體特征

金雞嶺巖體侵位于九嶷山穹窿，位于復(fù)式巖體中部，面積約390km2。巖體南部及北部侵入寒武系及震旦系中，西部與雪花頂巖體呈侵入接觸。

第一次侵入體為巖體主體部分（γ52-1），俗稱金雞嶺巖體，總面積約330km2，區(qū)內(nèi)出露面積約263.53km2，以粗中粒斑狀黑云母花崗巖及中粒斑狀黑云母花崗巖為特征。

在第一次侵入后緊接著的又有一次補(bǔ)充期（γ52-1B）巖漿活動(dòng)，所構(gòu)成的巖體零星出露于各處，以細(xì)粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖為特征?？偯娣e為13km2。

2.2 花崗巖風(fēng)化殼特征

花崗巖風(fēng)化殼，是由花崗巖類巖石受風(fēng)化作用影響改變了原生基巖的特征，在原地殘留下來(lái)的一層結(jié)構(gòu)松散的風(fēng)化產(chǎn)物。根據(jù)風(fēng)化程度，自上而下大體可分為表土層、全風(fēng)化層、半風(fēng)化層、弱風(fēng)化層。全風(fēng)化層與半風(fēng)化層之間無(wú)明顯界線，為漸變過(guò)渡關(guān)系，半風(fēng)化層與弱風(fēng)化層之間界線較為清楚。大坪礦床總體風(fēng)化殼發(fā)育厚度變化很大，但局部厚度穩(wěn)定。在礦床西部荊竹地區(qū)風(fēng)化殼有的僅數(shù)米，礦床中部風(fēng)化殼深達(dá)47m。

2.3 礦體特征

大坪礦床礦產(chǎn)類型屬花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型礦床，礦體的形態(tài)為層狀、似層狀、透鏡狀或蓋帽狀產(chǎn)出于金雞嶺和砂子嶺巖體風(fēng)化殼中，風(fēng)化殼分布面積約90km2，厚度隨地形、地貌的變化而變化，風(fēng)化殼共同的特點(diǎn)是山脊相對(duì)厚，山坡溝谷相對(duì)薄。

含礦層主要為花崗巖全風(fēng)化層，其結(jié)構(gòu)疏松，自然滲透性能良好。礦體頂板主要為腐殖土層，礦體底板一般為弱風(fēng)化花崗巖，局部礦體底板為半風(fēng)化花崗巖。

2.4 資源儲(chǔ)量

礦體總體受地形地貌控制，多數(shù)分布于低山、丘陵地段。礦區(qū)南北向、東西向溝谷發(fā)育，同水系、公路一起將花崗巖風(fēng)化殼切割成塊。礦體分布眾多，規(guī)模、形態(tài)、大小不一。

大坪稀土礦區(qū)共圈定9個(gè)礦體，其中≥20萬(wàn)噸的礦體2個(gè)，為Ⅳ號(hào)礦體和Ⅶ號(hào)礦體，為礦區(qū)主礦體，規(guī)模最大，平均厚度10.74m，平均品位0.07%，估算可推斷資源量約50萬(wàn)噸，占礦區(qū)可推斷資源量的72.16%。兩個(gè)礦體因大橋河斷開(kāi)，所在的桅桿腳和源興村均為風(fēng)化殼發(fā)育、地形起伏度低的地區(qū)；10萬(wàn)噸-20萬(wàn)噸的礦體0個(gè)；5萬(wàn)噸-10萬(wàn)噸的礦體有2個(gè)，分別為Ⅴ號(hào)礦體和Ⅵ號(hào)礦體；1萬(wàn)噸-5萬(wàn)噸的礦體有3個(gè)；＜1萬(wàn)噸的有2個(gè)。

圖1 礦床九個(gè)礦體估算資源量對(duì)比圖

截至2020年4月18日，大坪礦床可推斷稀土礦資源量約60萬(wàn)噸，平均厚度8.18米，平均品位0.0717%。

工作區(qū)工作階段為普查，工作時(shí)間僅為兩年，工作程度仍然很低，在工作區(qū)西北部以及工作區(qū)的東北部發(fā)現(xiàn)大量花崗巖風(fēng)化殼，刻槽取樣結(jié)果顯示超過(guò)邊界品位，大坪礦區(qū)仍未“封邊”，尚具備巨大稀土礦找礦潛力，有望打造地區(qū)稀土產(chǎn)業(yè)園（基地）。

3 經(jīng)濟(jì)價(jià)值

大坪稀土礦床水文地質(zhì)條件屬較簡(jiǎn)單類型，地下水以裂隙水為主，水的補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水。全部礦段的礦體均位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，未來(lái)礦山宜以地浸為主。礦體直接頂板為腐殖土層，底板及圍巖為花崗巖，屬硬質(zhì)巖石，呈中等—強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，頂、底板及圍巖穩(wěn)定性一般，礦床開(kāi)釆技術(shù)條件簡(jiǎn)單。

離子吸附型礦床礦石加工工藝簡(jiǎn)單，選冶性能良好，礦體埋藏淺，覆蓋層疏松便于地浸開(kāi)采，開(kāi)采技術(shù)條件簡(jiǎn)單，礦石在采場(chǎng)附近可直接建池選冶加工成稀土產(chǎn)品，礦區(qū)交通較為方便，礦山建設(shè)和生產(chǎn)不需要大量外部運(yùn)輸，礦山采選冶的用電量不大，就近有電線線路，只需要增架到工地的電路即可解決生產(chǎn)用電。生產(chǎn)用水量也不大，可用附近溪流、小河中的水源解決。

因此，大坪礦床具備投資少、時(shí)間短、見(jiàn)效快、成本低、效益高的外部建設(shè)條件。

3.1 礦床潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值

礦床潛在價(jià)值采用計(jì)算公式：

式(1)中：Va一礦床潛在價(jià)值(單位：萬(wàn)元)

Q一資源量(t)

D一礦產(chǎn)品價(jià)格(萬(wàn)元／噸)

K—可信系數(shù)

本次計(jì)算為粗略計(jì)算可推斷稀土資源量，礦床礦石按中釔富銪礦進(jìn)行綜合比較。根據(jù)2020年1月市場(chǎng)價(jià)格（來(lái)自百川資訊網(wǎng)），RE2O3價(jià)格為15.44萬(wàn)元/噸（含稅價(jià)）。雖然礦床目前為普查階段，但礦體受巖體風(fēng)化殼嚴(yán)格控制，礦區(qū)地形起伏度小，礦體連續(xù)，厚度變化小，品位穩(wěn)定，本次將普查估算的資源儲(chǔ)量可信系數(shù)定為0.6。

RE2O3價(jià)值：600000t×15.44萬(wàn)元/噸×0.6≈555.84億元。

大坪離子吸附型稀土礦床潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值超550億元人民幣。

3.2 礦床經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值估算分析

根據(jù)鄰區(qū)離子吸附型稀土礦床（江華姑婆山稀土礦區(qū)）資料顯示，通過(guò)經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算，開(kāi)發(fā)本類型礦床取得的利潤(rùn)高，投資收益率相當(dāng)好，達(dá)到86%，且整個(gè)投資的回收期短，投資不僅能得到80%以上的高額收益率的年利潤(rùn)，而且還能得到不少的現(xiàn)值利益。

RE2O3經(jīng) 濟(jì) 利 用 價(jià) 值 ：600000t×15.44萬(wàn) 元/噸×0.6×86%÷10000≈478.02億元。

經(jīng)過(guò)粗略概算，礦床經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值達(dá)478億元。此外，礦床地處湘南少數(shù)民族集聚區(qū)，當(dāng)?shù)厣a(chǎn)以林業(yè)、農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)林經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)遲緩，伴隨工程的建設(shè)，需要在當(dāng)?shù)夭少?gòu)各類木材、水泥、糧食、蔬菜等，可以很好地帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

大坪礦床中除離子吸附型稀土礦外，還伴生有大量的石英、長(zhǎng)石非金屬礦和少量的稀有稀土獨(dú)立礦物可回收利用，根據(jù)資料，對(duì)石英、長(zhǎng)石有較好的選礦效果，但該階段未作正規(guī)的工業(yè)性流程試驗(yàn)，無(wú)確切的工業(yè)評(píng)價(jià)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。下一階段在回收稀土的基礎(chǔ)上能增加一個(gè)綜合回收選礦流程，將會(huì)提高礦床的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。

4 討論

離子吸附型稀土礦在國(guó)內(nèi)福建、湖南、廣東、廣西等南嶺地區(qū)均有發(fā)現(xiàn)，但以江西比較集中、量大，湖南勘查程度低，找礦潛力大。離子吸附型稀土礦具備分布面積廣、規(guī)模大，地浸方式開(kāi)采容易，工藝簡(jiǎn)單、成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，是我國(guó)獨(dú)特的新型稀土礦床，具有很強(qiáng)的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.1 社會(huì)效益

與湖南省永州市簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議的央企在永州市江華縣投資20.8億元開(kāi)發(fā)稀土分離、稀土冶煉、熒光粉、節(jié)能燈、永磁材料、稀土貯氫合金粉等稀土深加工及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈。但是湖南省稀土資源勘查工作程度低，稀土資源量預(yù)測(cè)儲(chǔ)量多，找礦潛力大，上表資源量卻少，沒(méi)有穩(wěn)定的稀土原料供應(yīng)，很多計(jì)劃都已擱淺。

大坪稀土礦床經(jīng)概略估算具有重大經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值，不僅可以在湖南省離子吸附型稀土礦資源量上增加濃墨重彩的“一筆”，也可為一直“無(wú)米下鍋”的央企提供資源量。

此外，稀土資源開(kāi)采成本低、產(chǎn)品附加值高、便于運(yùn)輸，建議以大坪稀土礦床為基地、為契機(jī)，建立大坪稀土產(chǎn)業(yè)園（基地），打造稀土產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)集中發(fā)展。扶持龍頭企業(yè)，推進(jìn)自主創(chuàng)新，積極組建一流的稀土科研平臺(tái)，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，發(fā)揮行業(yè)協(xié)會(huì)等中介機(jī)構(gòu)的作用，實(shí)現(xiàn)重要突破，推進(jìn)稀土應(yīng)用領(lǐng)域的國(guó)際技術(shù)交流和合作。

4.2 礦產(chǎn)勘查與開(kāi)發(fā)要高效、綠色、環(huán)保

“綠水青山就是金山銀山”“既要金山銀山也要綠水青山”等生態(tài)環(huán)保理念，對(duì)新時(shí)代地質(zhì)工作提出了更高的要求。傳統(tǒng)的地質(zhì)工作手段、方法及礦山開(kāi)發(fā)利用技術(shù)已較難適應(yīng)新的環(huán)保要求。今后礦產(chǎn)勘查與開(kāi)發(fā)工作要做到勘查高效、開(kāi)發(fā)利用符合環(huán)保要求，注重新技術(shù)新方法及多方法的綜合運(yùn)用。契合綠色環(huán)保理念，走可持續(xù)發(fā)展道路。大坪離子吸附型稀土礦床自項(xiàng)目啟動(dòng)到目前投入僅700萬(wàn)元。礦床潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值超550億元。雖然礦床目前僅為普查階段，勘查還遠(yuǎn)未結(jié)束、礦床也未開(kāi)采，但考慮到其開(kāi)采技術(shù)條件成熟、礦床綜合利用率高等因素，可以預(yù)測(cè)該礦床投入產(chǎn)出比大，將遠(yuǎn)超其它有色金屬勘查投入產(chǎn)出率，做到勘查高效。

由于離子吸附型稀土礦中的稀土元素主要以離子態(tài)存在，目前對(duì)環(huán)境污染和破壞比較小的采礦工藝是采用原地浸取電解質(zhì)離子交換的化學(xué)選礦法，而這類較為先進(jìn)的開(kāi)采工藝中，大量注液孔的開(kāi)挖和浸泡礦液不可避免的泄漏仍然對(duì)礦區(qū)環(huán)境造成一定的破壞，導(dǎo)致礦區(qū)土壤沙化、肥力保水力失衡、pHEh值發(fā)生改變、局部產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害隱患。

在對(duì)大坪稀土礦進(jìn)行后續(xù)勘探和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，要采用改良的“贛南鉆”進(jìn)行鉆探，減少槽探、井探對(duì)植被的破壞。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中要對(duì)礦區(qū)環(huán)境防護(hù)、治理成本進(jìn)行總體評(píng)估，為后期環(huán)境修復(fù)經(jīng)費(fèi)提供數(shù)據(jù)支撐。搞好廢水的處理。產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水，其主要污染物是NH+和部分重金屬離子，而對(duì)水中的NH+要采用生物法去除，用生物法去除NH+后可以進(jìn)行循環(huán)利用。防止產(chǎn)生此生地質(zhì)災(zāi)害。原地浸礦工藝的實(shí)施，破壞了風(fēng)化層的土壤力學(xué)結(jié)構(gòu)，開(kāi)挖、布井和注液不當(dāng)可能會(huì)造成局部的塌方、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患。因此在開(kāi)發(fā)過(guò)程中上要采取先評(píng)估制定預(yù)案后開(kāi)發(fā)等有效措施，防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

根據(jù)《綠色勘查指南》要求，項(xiàng)目在實(shí)施工作中或大坪礦床開(kāi)采過(guò)程中將全程響應(yīng)上級(jí)主管部門要求，從源頭上保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少植被破壞、降低環(huán)境污染和提高生態(tài)恢復(fù)治理效益，實(shí)現(xiàn)資源的綠色開(kāi)發(fā)、綠色應(yīng)用、綠色發(fā)展，今后打造成為高效、綠色、環(huán)保的稀土勘查與開(kāi)發(fā)示范基地。

5 結(jié)論

（1）大坪離子吸附型稀土礦床，礦體規(guī)模大、分布面積廣且連續(xù)，礦體厚度穩(wěn)定，具備超大型礦床規(guī)模。礦區(qū)及周邊地區(qū)仍具有巨大找礦潛力，礦床綜合開(kāi)采利用價(jià)值大，潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值超過(guò)650億元，有望成為華南地區(qū)高效勘查與綠色開(kāi)發(fā)的稀土產(chǎn)業(yè)園。

（2）大坪離子吸附型稀土礦床具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，作為提高投入產(chǎn)出比，使有限的資金投人產(chǎn)出巨大的經(jīng)濟(jì)效益的典范，能夠?qū)崿F(xiàn)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

（3）稀土礦是國(guó)家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，地質(zhì)勘查要提升到國(guó)家戰(zhàn)略高度。必須進(jìn)一步加大關(guān)鍵礦產(chǎn)勘查力度，確保資源保障與資源安全；要重視礦床的綜合勘查與綜合利用評(píng)價(jià)：要樹(shù)立生態(tài)文明理念，做到高效勘查、高效開(kāi)發(fā)、綠色環(huán)保。