于輝勝，許文力，魏元泵

（湖南省核工業(yè)地質局三〇三大隊，湖南 長沙 410119）

稀土元素（REE）是化學元素周期表ⅢB族中原子序數為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量分數為165.35×10-6[1]。以獨立礦物、類質同象和離子態(tài)三種形式存在于自然界礦物中。

獨立礦物：以離子化合物形式賦存于礦物晶格中，如氟碳鈰礦、獨居石、磷釔礦、易解石；類質同象：以類質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，伴隨著節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術、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，被譽為“現代工業(yè)維生素”“萬能之土”和“21世紀新材料寶庫”的稀土的應用領域越來越廣泛，在國家安全和經濟可持續(xù)發(fā)展中的地位越來越重要，稀土已成為當下世界各國發(fā)展高精尖產業(yè)必不可少的原材料及國家重要的新興戰(zhàn)略性礦產資源[1，12-14]。

湖南大坪稀土礦床位于湖南省藍山縣九嶷山復式巖體中金雞嶺巖體東南緣，是湖南省核工業(yè)地質局三〇三大隊近年新發(fā)現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)。目前經過多次修改后，正在進行資源量備案，大坪礦床具備超大型稀土礦床規(guī)模。本文旨在了解國內外稀土資源情況，并對大坪稀土礦床的發(fā)現意義及其資源重大經濟價值進行分析研究，并結合當前地勘實際，對新形勢下的稀土找礦工作提出思考與建議，為大坪礦床的進一步勘查及區(qū)域稀土找礦工作提供借鑒。

1 國內外稀土礦產資源分布特征

世界稀土資源豐富，但分布很不均勻。2009—2019年世界主要國家（地區(qū)）稀土資源儲量概況見表1。根據美國地質調查局（USGS），2019年稀土資源儲量世界總量達12000萬噸，主要分布在中國（4400萬噸）、越南（2200萬噸）、巴西（2200萬噸）、俄羅斯（1200萬噸）、印度（690萬噸）、澳大利亞（340萬噸）、美國（140萬噸）和馬來西亞（3萬噸）這8個國家。從2009年起至今中國一直位于全球稀土資源儲量第一的位置，每年約占全球總儲量的三分之一，巴西與越南并列第二位，占全球總儲量的18.33%；俄羅斯排名第四，占全球總儲量的10%；最后是印度、澳大利亞、美國和馬來西亞，加拿大、泰國、格陵蘭、馬拉維、蒙古、朝鮮和南非等國家和地區(qū)也有少量資源儲量。

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

中國是世界上稀土資源最豐富的國家。2019年中國稀土資源儲量為4400萬噸，較2009年的2700萬噸增長了1700萬噸，增幅達38.63%。資源以輕稀土為主，集中在內蒙古白云鄂博、山東微山和四川涼山地區(qū)，3個地區(qū)的輕稀土儲量占中國稀土資源總儲量的94%以上，其中內蒙古地區(qū)的輕稀土資源最為豐富，占中國稀土資源的83%。

2 大坪稀土礦床地質特征概況

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

2.1 巖體特征

金雞嶺巖體侵位于九嶷山穹窿，位于復式巖體中部，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充期（γ52-1B）巖漿活動，所構成的巖體零星出露于各處，以細粒斑狀黑云母二長花崗巖為特征?？偯娣e為13km2。

2.2 花崗巖風化殼特征

花崗巖風化殼，是由花崗巖類巖石受風化作用影響改變了原生基巖的特征，在原地殘留下來的一層結構松散的風化產物。根據風化程度，自上而下大體可分為表土層、全風化層、半風化層、弱風化層。全風化層與半風化層之間無明顯界線，為漸變過渡關系，半風化層與弱風化層之間界線較為清楚。大坪礦床總體風化殼發(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)風化殼有的僅數米，礦床中部風化殼深達47m。

2.3 礦體特征

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

含礦層主要為花崗巖全風化層，其結構疏松，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化花崗巖，局部礦體底板為半風化花崗巖。

2.4 資源儲量

礦體總體受地形地貌控制，多數分布于低山、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個礦體，其中≥20萬噸的礦體2個，為Ⅳ號礦體和Ⅶ號礦體，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50萬噸，占礦區(qū)可推斷資源量的72.16%。兩個礦體因大橋河斷開，所在的桅桿腳和源興村均為風化殼發(fā)育、地形起伏度低的地區(qū)；10萬噸-20萬噸的礦體0個；5萬噸-10萬噸的礦體有2個，分別為Ⅴ號礦體和Ⅵ號礦體；1萬噸-5萬噸的礦體有3個；＜1萬噸的有2個。

圖1 礦床九個礦體估算資源量對比圖

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)現大量花崗巖風化殼，刻槽取樣結果顯示超過邊界品位，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)稀土產業(yè)園（基地）。

3 經濟價值

大坪稀土礦床水文地質條件屬較簡單類型，地下水以裂隙水為主，水的補給來源主要為大氣降水。全部礦段的礦體均位于當地侵蝕基準面以上，未來礦山宜以地浸為主。礦體直接頂板為腐殖土層，底板及圍巖為花崗巖，屬硬質巖石，呈中等—強風化狀態(tài)，頂、底板及圍巖穩(wěn)定性一般，礦床開釆技術條件簡單。

離子吸附型礦床礦石加工工藝簡單，選冶性能良好，礦體埋藏淺，覆蓋層疏松便于地浸開采，開采技術條件簡單，礦石在采場附近可直接建池選冶加工成稀土產品，礦區(qū)交通較為方便，礦山建設和生產不需要大量外部運輸，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用電。生產用水量也不大，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、時間短、見效快、成本低、效益高的外部建設條件。

3.1 礦床潛在經濟價值

礦床潛在價值采用計算公式：

式(1)中：Va一礦床潛在價值(單位：萬元)

Q一資源量(t)

D一礦產品價格(萬元／噸)

K—可信系數

本次計算為粗略計算可推斷稀土資源量，礦床礦石按中釔富銪礦進行綜合比較。根據2020年1月市場價格（來自百川資訊網），RE2O3價格為15.44萬元/噸（含稅價）。雖然礦床目前為普查階段，但礦體受巖體風化殼嚴格控制，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量可信系數定為0.6。

RE2O3價值：600000t×15.44萬元/噸×0.6≈555.84億元。

大坪離子吸附型稀土礦床潛在經濟價值超550億元人民幣。

3.2 礦床經濟利用價值估算分析

根據鄰區(qū)離子吸附型稀土礦床（江華姑婆山稀土礦區(qū)）資料顯示，通過經濟效益計算，開發(fā)本類型礦床取得的利潤高，投資收益率相當好，達到86%，且整個投資的回收期短，投資不僅能得到80%以上的高額收益率的年利潤，而且還能得到不少的現值利益。

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

經過粗略概算，礦床經濟利用價值達478億元。此外，礦床地處湘南少數民族集聚區(qū)，當地生產以林業(yè)、農業(yè)為主，農林經濟發(fā)展相對遲緩，伴隨工程的建設，需要在當地采購各類木材、水泥、糧食、蔬菜等，可以很好地帶動當地經濟的發(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、長石非金屬礦和少量的稀有稀土獨立礦物可回收利用，根據資料，對石英、長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，無確切的工業(yè)評價的技術經濟指標。下一階段在回收稀土的基礎上能增加一個綜合回收選礦流程，將會提高礦床的經濟利用價值。

4 討論

離子吸附型稀土礦在國內福建、湖南、廣東、廣西等南嶺地區(qū)均有發(fā)現，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，地浸方式開采容易，工藝簡單、成本低，產品質量好，是我國獨特的新型稀土礦床，具有很強的國際市場競爭力。

4.1 社會效益

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用產業(yè)鏈。但是湖南省稀土資源勘查工作程度低，稀土資源量預測儲量多，找礦潛力大，上表資源量卻少，沒有穩(wěn)定的稀土原料供應，很多計劃都已擱淺。

大坪稀土礦床經概略估算具有重大經濟利用價值，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“無米下鍋”的央企提供資源量。

此外，稀土資源開采成本低、產品附加值高、便于運輸，建議以大坪稀土礦床為基地、為契機，建立大坪稀土產業(yè)園（基地），打造稀土產業(yè)鏈，實現產業(yè)集中發(fā)展。扶持龍頭企業(yè)，推進自主創(chuàng)新，積極組建一流的稀土科研平臺，推進產學研合作，發(fā)揮行業(yè)協(xié)會等中介機構的作用，實現重要突破，推進稀土應用領域的國際技術交流和合作。

4.2 礦產勘查與開發(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，對新時代地質工作提出了更高的要求。傳統(tǒng)的地質工作手段、方法及礦山開發(fā)利用技術已較難適應新的環(huán)保要求。今后礦產勘查與開發(fā)工作要做到勘查高效、開發(fā)利用符合環(huán)保要求，注重新技術新方法及多方法的綜合運用。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目啟動到目前投入僅700萬元。礦床潛在經濟價值超550億元。雖然礦床目前僅為普查階段，勘查還遠未結束、礦床也未開采，但考慮到其開采技術條件成熟、礦床綜合利用率高等因素，可以預測該礦床投入產出比大，將遠超其它有色金屬勘查投入產出率，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離子交換的化學選礦法，而這類較為先進的開采工藝中，大量注液孔的開挖和浸泡礦液不可避免的泄漏仍然對礦區(qū)環(huán)境造成一定的破壞，導致礦區(qū)土壤沙化、肥力保水力失衡、pHEh值發(fā)生改變、局部產生地質災害隱患。

在對大坪稀土礦進行后續(xù)勘探和開發(fā)過程中，要采用改良的“贛南鉆”進行鉆探，減少槽探、井探對植被的破壞。在開發(fā)過程中要對礦區(qū)環(huán)境防護、治理成本進行總體評估，為后期環(huán)境修復經費提供數據支撐。搞好廢水的處理。產生的生產廢水，其主要污染物是NH+和部分重金屬離子，而對水中的NH+要采用生物法去除，用生物法去除NH+后可以進行循環(huán)利用。防止產生此生地質災害。原地浸礦工藝的實施，破壞了風化層的土壤力學結構，開挖、布井和注液不當可能會造成局部的塌方、山體滑坡等地質災害隱患。因此在開發(fā)過程中上要采取先評估制定預案后開發(fā)等有效措施，防止地質災害的發(fā)生。

根據《綠色勘查指南》要求，項目在實施工作中或大坪礦床開采過程中將全程響應上級主管部門要求，從源頭上保護生態(tài)環(huán)境，減少植被破壞、降低環(huán)境污染和提高生態(tài)恢復治理效益，實現資源的綠色開發(fā)、綠色應用、綠色發(fā)展，今后打造成為高效、綠色、環(huán)保的稀土勘查與開發(fā)示范基地。

5 結論

（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，礦床綜合開采利用價值大，潛在經濟價值超過650億元，有望成為華南地區(qū)高效勘查與綠色開發(fā)的稀土產業(yè)園。

（2）大坪離子吸附型稀土礦床具有重大的經濟效益和社會效益，作為提高投入產出比，使有限的資金投人產出巨大的經濟效益的典范，能夠實現礦業(yè)經濟可持續(xù)發(fā)展。

（3）稀土礦是國家戰(zhàn)略性礦產，地質勘查要提升到國家戰(zhàn)略高度。必須進一步加大關鍵礦產勘查力度，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價：要樹立生態(tài)文明理念，做到高效勘查、高效開發(fā)、綠色環(huán)保。