江西稀土矿开发利用现状及发展方向设想 | ![]() |
早在1967年国家就提出在江西建设重稀士基地的规划。龙南稀土矿的发现,矿石中稀主赋存特性的揭示,经济有效的提取工艺的发明,肯定了江西稀止矿的工业价值,为规划的实现奠定了基础。随着江西稀土矿探明储量的不断扩大,百余个稀土矿点投入生产,形成了北有包头轻稀土,南有赣南重稀土的格局。为了更好地开发利用江西稀土矿,本文在分析江西稀土矿开发利用现状的基础上,力求探讨江西稀土矿的发展方向问题。
一 江西稀上矿开发利用现状江西稀土矿是七十年代初期我国首先发现并命名的新型稀土矿种,国外称之为“罕见的粘王矿床”〔1〕。十几年的开发利用效果证明,其工业价值化于常见的氟碳铈镧矿、独居石。
江西稀土矿这种类型的稀土矿的存在,国外有过报导,但并未查清稀土赋存特性,更未确定其工业价值。П.E艾格化在《稀有金属》一书中写道:“许多稀土矿物在表生作用的影响下是不稳定的,当岩石发生深部化学风化和金属矿物分解时,稀土便形成新的、往往不能提取的矿物或破氢氧化铁和其他新生矿物所吸附”、“如在某一已勘探的矿床中,尽管其中稀土氧化物总含量达7%,但大部分是次生矿物,不能选矿,因此,其工业价值是令人怀疑的”。“由此可见,风化壳矿床中的稀土含量资料必须经过矿物分析证实。”〔2〕我国不仅发现了这种稀土总含量较高、稀土矿物量很低的风化壳稀土矿,而且确定了稀土的赋存状态,并提出了经济有效的提取方法,从而肯定了这类矿床的工业价值,这在国外是没有先例的〔3、4〕,应当说是稀土矿物学发展史上的一个创举。
(一) 江西型稀土矿的主要特征根据有关“江西稀土矿”的物质成分研究报告〔5〕等资料,该类稀土矿的特性可归纳如下:
1.该类矿床系原岩风化所形成的风化壳构造带,送种风化壳构造带是在潮湿多雨的气候条件下,经过长期的风化淋滤作用而形成的。风化壳残存的厚度一般为5—10米,最厚的达40余米,稀土在风化带中相对富集,其含量比基岩高2—5倍。
2.矿床中的稀土赋存状态是多相的,其中的矿物相和固体分散相约10%左右,如A矿的矿物相占6.83%,固体分散相占4.85%;B矿的矿物相占6.50%,固体分散相占1.56%;它们不是当前的回收对象。矿床主要的脉石矿物为高岭石,石英,长石和云母。化学成份以硅铝为主,SiO2含量为70—75%,Al2O3含量为10—15%,K2O为47%。
3.稀土矿化富集规律是,水平方向稀土含量较稳定,垂直方向有明显的分层结构,自上而下可分为,残坡积层、全风化层、半风化层和基岩。一般残坡积层和半风化层的稀土含量低,全风化层稀土含量高。同时,在垂直方向有稀土配分分异现象,钇值有沿矿体垂直方向逐渐增加的趋势,铈则相反。且在全风化层中镧铈含量不符合偶数规律。
4.稀土配分因矿区不同而差异基大,如A矿Y2O3含量>60%,重稀土总量达85%;B矿Y2O3含量为10%左右,轻稀土总量>80%。C矿Y2O3含量为20—30%,轻稀土总量为65%左右。它们的共同特点是铈的含量都很低,有的矿区富含钇,有的矿区富含Sm、Eu、Gd。其典型的配分结果列于表 1。
5.江西稀土矿因其稀土元素以特定的形态赋存于粘土等硅酸盐矿物中,现己査明,它们可用特定的分子式表示,但不像独居石、氟碳铈矿那样,同一矿区的REO的含量基本一致;且RE0与其它元素之比,不一定符合定比定律。
6.矿席中放射性元素含量低,其放射性比度均小于1 × 10-7居里/公斤。
(二) 江西稀土矿回收工艺鉴于“江西稀土矿”赋存状态和有关的物理化学等特性,该类稀土均不能用一般物理的或物理化学的选矿方法进行有效的富集。而是采用化学选矿法将其中的稀土以混合稀土氧化物或分组的稀土氧化物形式予以回收。其回收工艺由浸取、母液净化、草酸沉淀,或者萃取分组—草酸沉淀,草酸液再生,草酸稀止灼烧等工序绍成。其原则流程示于图 一。
按图 一所示的原则流程,处理“江西稀土矿”的回收指示,因矿区的不同或同一矿区的不同品位而异,其典型的试验结果示于表 2。
(三) 江西稀土的开发利用
江西稀土矿自1971年3月首次肯定其工业价值以来〔7〕,迄今已有15年的开发利用历史,15年的开发利用现状简要归纳如下,
1。在我国稀土资源储量表中,添上了一种新的稀土资源,即江西稀土矿,其储量在目前有开发利用价值的稀土资源中居第二位,仅次于包头稀土矿〔9〕。
2.江西稀土矿在区域分布上不断扩大,不仅已由最初的龙南、寻乌二县扩展到赣南的18个县市(初步探明储量达×××.××万吨REO)而且已扩展到广东、湖南和福建(初步探明储量为×××.×万吨)。
3.七十年代制订的用化学选矿法化江西稀土矿中提取稀土氧化物的工艺是非常成功的,据不完全统计,这种工艺仅赣州地区就有×××矿点在使用,其总生产能力已达× ×××吨/年,约占全国稀土总生产能力的四分之一。各个生产矿点的生产指标,虽然因对该工艺的掌握程度和管理水平的高低,矿石性质的差异等而有高有低,但总的趋势是好的,个别矿点生产中存在的问题,经技术人员短期指导即可得到解决。
4.鉴于江西稀土矿所产稀土氧化物具有低铈(或者低镧、低铈),富含钇,或富含钐、铕、铽,放射性比度低等特点,自1980年进入国际市场以来,深受国内外用户的欢迎、以致其产量连年翻番,如1984年为×××吨,1985年为×××吨,1986年予计为××××吨,约占全国稀土总产量的四分之一,如以重稀土计,则约为全国重稀土的92%。
5. 1985年仅赣州地区开发利用江西稀土的总产值就达××××万元,利税为×× ××万元,约占全国稀土总产值的五分之一。1985年赣州地区出口稀土产品×××吨,创汇约×××万美元,约占全国稀土创汇的30%。
6.江西稀土在世界上越来越引人注目,Joyce Griffiths 1984年的评论:“特别是中国,具有全部三种主要稀土矿石,储量超过3700万吨,”“而且在江西省,含有稀土的粘图储量大约有100万吨稀土氧化物。” “江西矿石的特点是铈含量很低,并且稀土氧化物组份中,或者富含钐、铕、铽,或者富含钇。” “自化联合埃尼亚巴有限公司
(注)建立以来,在稀土领域中的新鲜事,也许是中国以大规模的生产者出现于世。
〔1〕就是例证。”
二 江西稀上矿发展方向设想根据江西稀土矿开发利用现状和国内外稀土工业的发展趋势,江西稀土矿发展方向设想是:巩固、充实现有稀土矿点,积极慎重地发展分离提纯,配套发展稀土应用,集中统一发展稀土产品外销。
(一) 巩固、充实现有稀土矿点1.重点矿实现推土松动、装运机械化,一般矿点采取简便的半机械化作业,以减轻劳动强度,提高采运效率。
2.对现行的稀土提取工艺进行全面总结,推广先进经验,强化管理,使现有矿点技术经济指标有较大幅度的提高。力求在不新建矿点的情况下,生产能力提高10%,成本降低5 %以上。
3.采取水土同时保持的尾矿治理方针,研究尾矿库设人工隔水层以及耐旱并适宜在弱酸性土壤中生长的果木花草。
进入八十年代,国内外主要稀土原料生产厂矿都在扩大生产能力,如澳大利亚联合埃尼亚巴有限公司独居石年产量已扩大到10440吨,美国钼公司氟碳铈镧矿精矿年产已达41000吨(REO27000吨),我国包头稀土精矿“七五”期间将增加二倍。上述设想似乎与这一动向矛盾,但作者提出的依据:一是国内外大型稀土矿建设周期长,扩产目的着眼于现在和未来,迎接新的稀土市场需求。江哥稀土矿建设周期短,视市场急求可随时扩大生产能力。二是近几年世界稀土消费量为2.5~3万吨REO,1984年世界稀土精矿产量(REO)达3.65万吨,这种供过于求的趋势,需要继续观察。三是以三大矿种(独居石、磷钇矿、氟碳铈矿)的现有生产能力等数据推算,江西稀土矿的年生产能力为3000吨(REO)时,即可满足1990年全世界对钇、钐、铕的需求量(见表 3)。
表 3 为满足1990年Y2O3.Eu2O3等的需要量推算江西的稀土生产能力 |
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(二) 积极、慎重发展分离提纯
众所周知,产品的深度加工是发挥资源优势的重要环节,因此,积极慎重地发展江西稀土矿的分离提纯,乃是“七五”期间江西稀土工业的重要任务之一。对发展分离提纯应持积极态度理由是:
1.稀土应用的发展,使单一稀土特别是EuO3、Sm2O3、Y2O3、Gd2O3、Tb6O11等单一稀土的用量增加,此乃当前世界稀土行业的新动向。如美国1983年比1982年REO的需求量增加了4%,但混合稀土化合物的消费量却比1982年下降了36%,而单一稀土化合物的用量则比1982年增加了52%。又如从1983年开始日本对单一稀土的需求量猛增,年递增量大于500吨,其中,中、重稀土的需求增长速度更快,Eu2O3、Sm2O3、Y2O3,1983年的需求比1982年分别增加200%、100%、70%,1985年的需求量比1982年分别增加300%、233%、150% 〔6〕
2.江西稀土矿的特点之一是富含世界稀土行业紧缺稀贵的钐、铕,钆、铽、钇而著称于世。(参阅表 1)分离为单一稀土,仅钐、铕、钆、铽、钇、镨、钕等7元素的产值即可再升值200%。
3.江西稀土矿的另一特点是低铈或者低镧、低铈(参阅表 1)。这一特点既有助于解决按中、重稀土的需求量,分离独居石,氟碳铈矿等轻稀土原料而带来的铈、镧等大大过剩的问题;还可获得一种更适于制造石油裂化剂的富镧低铈产品,其La2O3:
4.江西稀土矿的分离提纯技术,“六五”期间国家科委直接安排专题,进行了研究,许多问题已圆满地获得了解决;另外尚有国内几家分离广分离江西稀土氧化物的经验可供借鉴,总之分离提纯江西稀土的技术已经成熟,这一点在国外也得到承认,“中国拥有世界最大的稀土矿物资源,同时拥有处理分离出‘四个9’以上纯度稀土的工艺〔1〕”。
5.众所周知,稀土行业的应用和分离是相互促进的。就目前情况而言,分离提纯的发展,优质价廉的单一稀土化合物的保障供给,是国内进一步发展稀土应用工业的前提。也是江西稀土矿进一步发展的主要出路。
但是,也需指出,在发展分离提纯持积极态度的同时,在实施过程又要持慎重态度,其理由是:
1.稀土的分离提纯属高技术的范畴,世界上只有法、美、日、英、挪威、中国等少数国家拥有稀土分离提纯技术;但我国的分离技术与法国的罗纳·普朗克,挪威金属制取集团公司与MCI—梅冈公司拥有生产“五至六个9”的高纯稀土化合物的工艺比,仍有一定差距,尤其是在控制与检测方面的差距更大。
2.在产品销售方面,为了占据市场在国内外都面临强大的对手,如法国的罗纳·普朗克公司,挪或的金属制取集团公司,MCI—梅冈公司,美国的钼公司,日本的三德金属工业公司,信越化学工业公司,钇公司等,与此同时,还会遇到相当大的“用户阻力”。
3.国外还有失败的教训似应注意,如澳大利亚稀土联合有限公司曾试图改变与稀土原料国不相称的地位而发展选冶工业,但未获成功,失败的原因在于缺少流动资金加上没有打入世界市场;又如1979—1982年间,英国的斯蒂特利化学制品有限公司,因遇到复杂的技术问题和刚步入市场时遭到经济衰退的打击,仅生产12个月而关闭,损失惨重。
4.当前南北的中、重稀土产量持平,北方轻稀土产量从综合利用上考虑要发展,相应的中、重稀土产量会上升,则南方中、重稀土的发展,从全国一盘棋共同对外来看,会明显受到国内外消费量的制约。
总之,在分离提纯发展计划时,则应慎重地研究和处理各种可能出现的情况,并制订相应的对策,使之处于不败之地。
(三) 配套发展稀土的应用如前所述,稀土原料工业的发展取决于它们的应用,稀土应用的发展又促进稀土原料工业的前进,这可说是世界稀土工业的发展规律。根据江西稀土矿的资源特点和江西稀土原料工业的现状——江西现有四个稀土厂已经具备或即将具备批量生产下列单一稀土化合物或制品的能力。
1.纯度为“四个9”的Y2O3、Eu2O3、Gd2O3;
2.纯度>99.5%的Sm2O3、Tb4O7;
3.纯度为99—99.5%的Nd2O3、Pr6011;
4.纯度>85的La2O3
5.金属钕、镨黄、重稀土硅铁合金、三基色荧光粉等。
规划、研究江西如巧套配推广应用江西自己的稀土产品,发展江西稀土推广应用体系,乃是“七五”期间稀土行业的另一重要任务。建议近期江西稀土的推广应用,着重考虑如下方面:
1.在有关行业特别是民用行业开发推广各种荧光粉、民用紧密型节能荧光灯等;
2.开发推广稀土永磁材料特别是钕铁硼及其制品在声频设备和冶金矿山设备微型电动机等方面的应用;
3.发展和推广镨,钕及其制品在玻璃,陶瓷等行业着色方面的应用;
4.进一步推广重稀土合金在冶金、铸造等行业的应用;
5.开展贫铈富镧产品制造石油裂化催化剂等方面的研究;
6.稀土农用微肥,轻纺、皮革等方面的应用,主要是用轻稀土,很可能以我省稀土冶炼厂的铈富集物为原料,宜继续推广。
(四) 集中统一,发展稀土产品的外销关于稀土市场情况和我们的对策,已有专文〔10〕详加论述,本文作者支持该文的论点,仅作如下补充,余不重述。
《稀土——越来越引人注目》一文的作者惊呼:“中国以引人注目的生产国的出现,一定会对稀土市场产生重大影响。中国拥有世界最大的稀土资源,同时拥得处理和分离‘四个9’以上纯度稀土的工艺。然而,中国必须占据更大的市场,然后才能成为主要力量。一开始,中国的稀土产品会遇到相当大的用户阻力,当这种阻力最终被克服以后,中国就会对现有生产国提出举足轻重的挑战〔1〕。”这可能充分反映了现有稀土生产厂商的心理状态。日本几家大的稀土厂商及美国钼公司,法国罗纳·普朗克公司的代表,为中、重稀土应用猛增而造成原料不平衡和价格上涨等局面,于1984年2月24目举行座谈会研究对策〔6〕,对这“举足轻重的挑战”很可能采取一致行动,以加大“用户阻力”。对此似应引起有关领导的严重关注,并研究和采取相应的对策。作者认为,组织全国性的稀土集团,或者实行以条条为主的管理体制,统筹计划全国稀土的生产、销售等工作,特别是集中统一发展稀土产品的对外销售,是可供选择的对策之一。如任其自由发展,重蹈钨锡国际市场之覆撤,则可能出现;
多头压价竞相出口+有组织的“用户阻力”
[1] |
稀土—越来越引人注目 Joyce Grifiiths 国外稀有金属
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[2] |
《稀土金属》, П、E、艾格尔, 中国工业出版社 1965年6月
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[3] |
《国外矿产资源参考资料》地质科学研究院情报研究所, 1971年11月
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[4] |
《联机检索报告》冶金工化部情报研究总所, 1984年9月
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[5] |
《七〇—矿区稀土赋存性状的研究报告》, 江西有色冶金研究所, 江西九〇八地质队 1974年4月
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[6] |
熊家齐, 《稀土行业面临新的转折》, 稀土情报网交流资料 1985年10月
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[7] |
《七〇—矿区提取稀土氧化物试验报告》, 江西有色冶金研究所 1971年8月
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[8] |
《江西寻乌稀土提取工艺流程试验报告》 江西有色治金研究斫 1980年10月
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[9] |
《有色金属进展》, 稀土分册
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[10] |
周开菊《稀土市场简况和发展赣南稀土的建议》内部资料、1985年12月
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