我國稀土資源現(xiàn)狀與冶煉技術(shù)進展

施立寶

江蘇金石稀土有限公司 江蘇徐州 221000

稀土屬于國家的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源，改革開放以來，稀土開采、冶煉和應(yīng)用技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，不僅滿足了國內(nèi)經(jīng)濟社會發(fā)展的需要，而且為全球提供了超過90%以上的稀土需求。但經(jīng)過半個多世紀的超強度開采，中國稀土資源的保有儲量和保障年限不斷下降，主要礦區(qū)資源加速衰竭。1991年，離子型稀土礦產(chǎn)被列入國家保護性開采的特定礦種，政府開始對稀土資源開發(fā)與生產(chǎn)進行管制。2006年以前，我國以審批和頒發(fā)采礦許可證為手段治理礦業(yè)開發(fā)秩序，缺乏對資源開發(fā)的合理規(guī)劃與管理，政策效果并不顯著，仍然存在資源過度開采、回收率較低、非法開采等問題，資源環(huán)境破壞比較嚴重[1]。

1 稀土資源現(xiàn)狀

我國的稀土儲量高居全球第一，也是全球第一的稀土生產(chǎn)和出口大國。據(jù)中國稀土行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2019年我國稀土儲量約為4400萬t，稀土和其制品出口量累計高達9.0431萬t，我國承擔(dān)了全世界90%的稀土供應(yīng)量，而出口金額僅為1.570325億元。龐大的稀土資源卻未能轉(zhuǎn)變成我國的戰(zhàn)略性優(yōu)勢，因為缺乏自主定價權(quán)以及高端應(yīng)用（如稀土磁材）不足，我國的稀土產(chǎn)業(yè)仍然處于相對被動的狀態(tài)。

稀土作為一種不可再生的資源，其價值占總資源價值的70%以上，更是關(guān)乎國家的經(jīng)濟、軍事等戰(zhàn)略性發(fā)展，如何利用和保護稀土資源，已成為我國現(xiàn)階段的重要任務(wù)之一。包鋼稀土資源占全國稀土資源的80%以上，其每年選礦石總量中的稀土氧化物高達幾十萬噸，稀土綜合利用率不足10%，其余稀有元素回收率更低。

1992年，鄧小平在南巡講話中指出：“中東有石油，中國有稀土?！庇纱丝梢?，稀土對國民經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定增長的作用巨大。過去的70年間，我國存在稀土資源盲目開采，粗放式資源出口，長期處于稀土生產(chǎn)原料過剩，而精細化高端生產(chǎn)制造能力不足等問題，導(dǎo)致了產(chǎn)銷失衡、大量稀土尾礦堆積。早在1984年，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會就提出了無尾開采的目標，而中國也在2008年明確提出“綠色礦山”理念。稀土尾礦作為價值巨大的二次資源，不僅能夠應(yīng)對資源枯竭困局，保持中國在稀土產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先地位，又能改善生態(tài)環(huán)境[2]。

2 稀土綠色冶煉技術(shù)進展

2.1 單一氟碳鈰礦及獨居石冶煉技術(shù)

目前工業(yè)上處理單一氟碳鈰礦的主流工藝為氧化焙燒-鹽酸浸出工藝，這一方法處理氟碳鈰礦的生產(chǎn)成本比較低，但氧化焙燒時易產(chǎn)生氟化稀土，導(dǎo)致處理流程長，酸堿消耗量大以及含氟廢水處理困難等問題。因此開發(fā)氟伴生資源回收的高效綠色冶煉工藝是從源頭治理含氟廢水、廢渣的關(guān)鍵。

目前冶煉過程治理氟的思路主要有：①加入鈣、鋁、硅進行固氟，使氟以渣等形式脫除；②利用有機溶劑萃取的方式將氟洗滌分離、回收。豆志河等提出氟碳鈰精礦鈣化轉(zhuǎn)型預(yù)處理—酸浸提取稀土的新思路，低溫焙燒鈣化轉(zhuǎn)型過程中，氟隨損失量僅為1.6%，在酸浸溫度80℃、鹽酸濃度1mol·L-1、液固比15：1時，稀土總浸出率為74.03%，氟以CaF2形態(tài)留在酸浸渣中，實現(xiàn)了氟與稀土的分離，但稀土浸出率偏低。Ceng等提出了Ca(OH)2焙燒—硫酸浸出的綠色工藝處理氟碳鈰礦，結(jié)果表明在在50℃下加入質(zhì)量分數(shù)20%Ca(OH)2和氟碳鈰礦進行焙燒，98%左右的氟都以CaF形態(tài)留在渣中，硫酸浸出鈣化渣的稀土浸出率可達98.84%。實現(xiàn)氟碳鈰礦綠色冶煉的關(guān)鍵是在進一步分離稀土前將氟分離并資源化，但目前受限于成本、收率等因素，要完全實現(xiàn)氟的高效回收化仍需進一步研究，未來開發(fā)低成本的氟資源化工藝是氟碳鈰礦冶煉實現(xiàn)綠色生產(chǎn)的重要方向。

2.2 離子交換法

離子交換法可以直接分離提純浸出液中的單一稀土元素，不同點是離子交換法的本質(zhì)是固液進行分離。離子交換法主要是應(yīng)用了陽離子交換劑或者是陰離子交換劑等來同浸出液中的稀土離子出現(xiàn)復(fù)分解反應(yīng)，促使稀土離子可以選擇性在交換劑上進行吸附，然后通過淋洗劑以及延緩劑促使稀土離子可以分離解吸到液相中，確保稀土元素的分離以及凈化富集。應(yīng)用離子交換法可以將钷之外其他稀土元素分離同時將其制成高純的單一稀土產(chǎn)品。該技術(shù)應(yīng)用的交換劑包括活性炭、酚醛樹脂、聚苯乙烯樹脂。具有著良好的分離效果、純度較高、回收效率高等優(yōu)勢。因為樹脂成本較高、生產(chǎn)周期長等，因此大部分情況下可以被溶劑萃取法代替。

3 結(jié)語

我國稀土資源豐富，但初級稀土產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，需進一步加強對稀土資源的管理，合理規(guī)劃稀土開采指標，重點保護中重稀土資源，嚴格控制稀缺稀土元素的出口。我國稀土產(chǎn)業(yè)仍然處于世界稀土產(chǎn)業(yè)的中低端，缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，需進一步提升稀土新材料制備技術(shù)，特別是加強高端稀土材料的研發(fā)力度，打破國外高端稀土材料技術(shù)壟斷。進一步發(fā)展選冶技術(shù)，加強稀土資源綜合利用，重點推進稀土冶煉過程中伴生資源如磷、氟及釷的資源化，并完善冶煉過程中酸、堿、鹽的回收技術(shù)。隨著稀土資源的不斷開采，稀土礦物逐漸貧化是趨勢，開發(fā)低品位稀土礦物冶煉技術(shù)和高效的尾礦回收工藝，有利于提高稀土資源的利用率[3]。