江西有色金属  1988, Vol. 2 Issue (3): 3-6
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对江西稀土开发应用的设想和建议[PDF全文]
游宏亮     
赣州有色冶金研究所
摘要:本文对目前国内外稀土市场、稀土应用作了较详细的论述, 分析了江西稀土工业发展现状, 提出了设想和建议。
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稀土市场销售量的稳定,世界混合稀土生产量也基本稳定。新用途的开拓,市场销量略有上升,尤其是市场紧俏的钇、铕、钐,铽、钕等单一稀土消耗量增长率达15%以上。日本总耗量由1982年的2572吨,增加到1985年4840吨,增长88%,其中钐消费量增长3倍,Y2O3、和Eu2O3增长130%。市场60%以上的催化剂,冶金用量受到影响,新的萤光体、磁体和原子能等新技术用量迅速增长,加剧了各种稀土元素销售比例与稀土元素原料中的自然比例不平衡,为了缓和这个矛盾,稀土企业必将选用稀土元素配分更合理的原料。

从独居石中回收1吨重稀土就有14吨轻稀土,从氟碳铈镧矿中回收1吨重稀土有99吨轻稀土,而从江西离子型稀土中回收1吨重稀土只有0.15— 0.3吨轻稀土。钇、铕、钐、铽、钕含量,氟碳铈镧矿为14.4—21.2%,独居石18.86—23.2%, 离子型稀土矿高达47.54—71.94%。在收率大于85%, 纯度相同,按1987年6月美国金属市场报价计算,处理1吨混合稀土所获得的价值相差悬殊。

表 1 各种稀土矿的经济价值
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可见,开发中国稀土对目前市场发展是很有吸引力的,国内外稀土界人士的注意力均朝向中国特别是江西,外国厂商很高兴能长期从中国得到江西离子型稀土原料。作为江西稀土工作者之一,特借此机会谈谈自己的设想和建议,供领导和同志们参考。

一 设想

目前稀土工业发展的形势,对江西稀土工业很有利,在这个大好的形势下,既要抓住战机发展壮大自己,又要看到跟不上形势的一面,如矿山开发布局、工艺产品方案合理性、各项指标还不够理想,如何生产出质量好且价格合理的产品满足用户需要;根据江西稀土特点、工业基础、技术能力,关键的一着是尽決开拓应用市场,建立磁性材料、发光材料和中重稀土金属和合金生产线,为我省稀土推广应用打基础,势在必行。

(一) 稀土矿山的挖、革、改

矿山开发是摆在我们面前的一个崭新课题,涉及采、选冶几个专业,要反复实践并上升到理论,以期得出合埋的综合开发方案。矿山开发面临三大要解决的问題,一是以最佳方案将稀土从原料转入并富集到溶液中,有较理想的收率,含非稀土杂质较少;二是富集于溶液中的稀土选用的工艺和产品方案最经济、最合理;三是环境保沪和综合治理。总之对矿山开发不容忽视。新的较佳的开采方案应根据市场和应用领域定产品方案,据产品方案选择较佳工艺,如原地浸出、堆浸,以及适应性广、灵活机动、成本合理的机械化浸矿等。在有条件的地方建立从浸出液直接进行富集分组的工艺,生产多用途,多品种、多规格的产品,增强企业后劲。要尽可能综合回收有价元素,充分利用非金属元素钾、硅、高岭土。对暂无用或不需要的稀土元素特别是矿山产品的出口,要注意避免将难以预计到未来用途的元素白白送给外商。做好尾砂堆放防止流失,龙南围砂造土种植被复的经验值得推广。矿山废水含有少量重稀土,废水集中利于回收。矿山再生渣和过滤渣含稀土高,可寻找用途。

(二) 建立高纯稀土生产线

高纯稀土产品将为开辟新应用领域服务,经济效益高。初步统计,国内共建30多个,能力3000吨以上,我省已建或正建的15个,能力1000吨以上。据报导1986年全国分离能力2300吨,实际产量460吨,比1985年增长一倍,仅为分离能力的20%, 我省实际产量还不到设计能力的20%,其分组分离能力足以满足国内及出口市场的需要。现有分离厂产品绝大多数是初级产品,能达到萤光级或电陶级的产品不多,产量有限。

随着科技进步特别是新型材料不断问世,迅速扩大了对高纯稀土需求量,八十年代高纯稀土消费量从4 %上升到10%以上,主要是满足永磁体、发光材料和高档玻璃、陶瓷等方面的应用,轰动一时的超导也很可能成为主要用户之一。稀土磁光材料专家的文章指出,开辟新应用领域的稀土磁光材料和器材,所用的稀土原料总量不大,但要求高纯度,总价值高,纯度99.99%以上的光盘用铽金属达10万元/公斤,磁光材用量数百公斤,价值上千万元。有人说高纯稀土是稀土发展关键,除用量会有空前的突破外,由于质量问题,将对稀土分离提纯技术会有新的更高的要求。我省稀土资源在分离提纯方面有得天独厚的优势,有一定的分离提纯技术(省稀土所色层技术全国领先)和工业基础,加上合理安排和科学管理,可望收到好效益。

(三) 建立磁性材料生产线

磁性材料已发展第三代稀土磁体,稀土磁味磁能积高,可以减少一半用量和沐积,对磁体发展将引起关键性的突破,不足之处很快可以克服、弥补,尤其是Nd—Fe—B的推广应用和降价,将严重地损害铝镍钴和铁氧体磁性材料的生存。永磁体市场以最低限度扩大,如与适度的取代相结合,就足以引起市场的极大变化。某些重要领域的应用将加速和增强对Nd—Fe—B提出新需求的进程。汽车发动机需15000吨Nd—Fe—B, 若Nd—Fe-B满足现有永磁市场,则每年要6,000吨钕,预计短期供应困难,故必须扩充提取钕的能力。

有人对西方市场作了分析,认为Nd—Fe—B磁体将不仅取代各种装置中的磁体,而且开辟新的应用市场。日本金子秀夫著文称,“钐钴磁体因资源问题有过痛苦的经历,基本不用,钕磁体原料便宜,对它寄予很大希望”。“高性能磁体使用钕铁硼,普通的则用钐钴塑料磁体,实际上钐已用Nd.Co取代,这两种磁体是日本稀土磁体的支柱。”

江西寻乌稀土含钐钕分别高达6.32和30.13%,为所有稀土配分最高值,资源丰富。1986年我省产混合稀土2600吨中,Sm2O3123吨,Nd2O3530吨。若将上述二元素提纯为单一稀土的产值与2600吨混合稀土总产值接近,若将123吨Sm2O3和530吨Nd2O3按收率64%制成Sm2O3和Nd—Fe—B磁体,可获得3.676—4.233亿元产值,这还不到世界磁体总量的9%。只要能保证质量,即使将我省开发的全部钐、钕加工成磁体,也用不着担心销路问题。

(四) 建立发光材料生产线

世界生产彩色电视显象管约6000万只, 萤光灯3亿只,年耗Y2O3390吨,Eu2O329吨,Tb4O725吨。我国三基色灯1986年生产200万支,1987年500万支,1990年达1600万支,其中出口600万支》国内用1000万支,可节电81亿度。彩色显象管目前300万支,1990年可达1000万支,加上增感屏和高压灯,到1990年用于萤光粉的Y2O380吨,Eu2O34吨,Tb4O71吨,有人预测, 1990年世界Y2O3用量可达743吨,Eu2O345吨,Tb4O738吨,萤光材料的发展是使用量迅速增加的主要原因。如日本显象管用氧化钇年增长18%, 欧美日三基色灯粉用氧化钇和氧化铕年分别增长18%和15%, 欧美用Tb4O7作灯粉激活剂年增长15%。目前已知的300多种激光晶体中有270种含稀土离子,非晶态的稀土激光玻璃,特别是钦玻璃,已制成大功率的脉冲器件,稀土已成为发展激光新技术的重要材料;我国第一次获得激光输出就是用钕玻璃实现的,25年来稀土激光巳应用到工、农、医和国防等部门。稀土元素的钇和钕作为激光工作物资,是其他元素不能代替的。

据统计世界钇资源75%以上集中在中国,中国的一半以上又集中在江西。省内稀土分离厂已形成年产110吨萤光级氧化钇的能力,很快将达到250吨能力,1989年将形成近300吨的能力。氧化钕已达40吨能力,预计1989年达150吨。Tb4O7和Eu2O3正在形成吨级能力。我省稀土元素配分比与萤光材料要求的配比十分吻合,即红粉钇:铕为20: 1,寻乌和信丰正是如此。

由于省稀土领导小组的支持,我省九江有色冶炼厂萤光材料的生产和应用已进行多年,正准备建年产10吨萤光材料的生产线,取得了经验,培养了人材。

总之,无论从市场需求、本省资源、配分特点、工业基础、应用发展及效益等方面分析,我省很有必要建立萤光材料生产线。

(五) 完普重稀土合金生产线

赣州有色冶金研究所建立的年产50吨稀土硅铁合金生产线,重稀土硅铁合金已在国内数十家工厂使用。

1.球化剂 用单一钇基重稀土球化剂处理球铁,其石墨类型符合国标GB1348—78的要求,钇基重稀土球化剂具有较强的抗球化衰退能力,处理后的铁水在1420 —1400 ℃保温,45分钟后,石墨仍维持球状和团状,故钇基重稀土球化剂特别适用于厚大断面球铁件和流水线生产球铁小件。在试验指导下曾推广了805 × 1200毫米热轧薄板钇基球铁轧辊、28吨大吨位钇基重稀土球铁构件、2000吨油压机直径670毫米实心活塞、3w— 3B高压柱塞泵实心曲轴、2.1吨的zsk—250水环真空泵主轴、江西丰收一27型拖拉机前轮轮辐成型冲压模以及钨重稀土合金铸铁光球板等。使用效果达到试验指标,综合机械性能较轻稀土好。稀土球化剂的应用正在向纵深发展。如果在特殊铸件中有一半能用重稀土合金代替,就要消耗400吨REO。

2.钢中添加剂 钢中添加稀土,可起净化除杂、变质和合金化作用。重稀土作特殊钢添加剂作用大大超过轻稀土,如高钨工具钢、耐热钢、弹簧钢、高锰钢、电热合金等,性能空前,寿命提高25%到一个数量级,抗腐蚀性大为提高。有些产品已打入国际市场。

3.焊接材料中的应用 某研究单位多年来应用赣州有色所生产的重稀土硅铁合金,研制成TH227、TH226、TH326三种超低氢高軔性焊条,解决了我国D、E级船板铜和海洋平台钢的焊条配套问题,1987年又研制YD504 A高钿性焊剂,解决了海洋平台钢埋弧自动焊焊剂配套问题。上述焊接材料过去靠进口,目前已在国内数十家推广应用,填补了匡内空白。重稀土对球墨铸铁焊条的变质作用,对低合金钢焊条的脱氢韧化作用和对不锈钢焊条的抗裂和提高耐腐蚀性的作用都是无法用轻稀土代替的。目前全国年需用优质焊条2-3万吨,全部用重稀土,则每年需重稀土硅铁合金近200吨。

有关部门正对压力容器、海洋平台、化工设备和城市煤气等工程的低温钢焊条进行研究,继续扩大重稀土应用范围,在这方面应用展望喜人。

二 建议 (一) 组织力屋进行论证

组织省内稀土行家,聘请国内有关专家,对国内外稀土发展情况,从地质、矿山、冶炼、深加工和应用进行定量调查研究和分析论证,选准开发项目,为领导决策提供科学依据。

(二) 组织联合体开发新产品

上述发展项目的实施过程中,要将有实力(技术、资金、贸易)的,愿意为江西稀土出力的力量组织起来,建立责、权、利三者统一的经济联合体,在省政府统一领导下,遵循共同订立的章程,充分发挥各方专长,扬长避短,形成整体优势,建立几条像样的生产线,为开发我省稀土作贡献,从而做到集中各家热情,让江西稀土大有作为;在国家得大头、集体得中头、个人尝甜头的原则下,实行合理分成,按劳付酬,将名单位一切积极性都调动起来;真正打破行业界限、地区界限和系统界限,真诚合作,平等互利,使人人都感到集固可信、可靠、有前途。

(三) 建立江西稀土开发智囊团

建议省某部门牵头,将分散在不同系统和地区的,从事稀土地质、科研、教学、生产、应用、环保检测、情报的科技工作者组织起来,勾通渠道网路,交流科研成果、情报信息和体会,发表自己的见解和设想,集思广益,结合省外专象意见,必将给领导决策和管理带来好处。

(四) 组织联合科技攻关

1.对我国离子型矿的成矿原因,成矿规律、矿物组成、赋存机理及从矿物中回收稀土的工艺等进一步组织力量研究,编写出材料进行论证,申请国际专刊。

2.研究选择浸矿最佳工艺,如高效机械浸矿设备和高效浸矿剂的研究。

3.离子型稀土矿开发,针对不同类型矿床,如何合理选择产品方案才灵活性大,众议纷纷;若能加强这方面的研究工作,对縮短进程是会有好处的。

4.迄今,中重稀土的应用推广虽有一定的市场,但发展很缓慢,除价格偏髙外,主要是很少研究应用机理。如在钢、特种电焊条、大薄铸件和新軔料中,添加重稀土都好,原因何在?很少研究,使应用和推广者积极性受挫。

5.长期以来,尾砂堆放治理和综合利用引起了普遍的关注,众见纷云,每次座谈规划中虽有反映,但至今未列上项目,似这样带普遍意义和很大社会效益的问题,建议组织攻关。

6.安排稀土应用推广资金,这项工作难以深入持久的主要原因是一些企业虽知加入稀土好,但害怕影响生产,优质优价难以保证,万一投入落空,耽误生产交待不了,还是不试的保险。上级如能安排一定的资金,弥补重稀土应用推广的损失,那末,多数企业是有积极性的。