施立寶

江蘇金石稀土有限公司 江蘇徐州 221000

稀土屬于國(guó)家的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源，改革開(kāi)放以來(lái)，稀土開(kāi)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(kuò)大，不僅滿足了國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，而且為全球提供了超過(guò)90%以上的稀土需求。但經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的超強(qiáng)度開(kāi)采，中國(guó)稀土資源的保有儲(chǔ)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(guó)家保護(hù)性開(kāi)采的特定礦種，政府開(kāi)始對(duì)稀土資源開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)進(jìn)行管制。2006年以前，我國(guó)以審批和頒發(fā)采礦許可證為手段治理礦業(yè)開(kāi)發(fā)秩序，缺乏對(duì)資源開(kāi)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(guò)度開(kāi)采、回收率較低、非法開(kāi)采等問(wèn)題，資源環(huán)境破壞比較嚴(yán)重[1]。

1 稀土資源現(xiàn)狀

我國(guó)的稀土儲(chǔ)量高居全球第一，也是全球第一的稀土生產(chǎn)和出口大國(guó)。據(jù)中國(guó)稀土行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2019年我國(guó)稀土儲(chǔ)量約為4400萬(wàn)t，稀土和其制品出口量累計(jì)高達(dá)9.0431萬(wàn)t，我國(guó)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(guó)的戰(zhàn)略性優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槿狈ψ灾鞫▋r(jià)權(quán)以及高端應(yīng)用（如稀土磁材）不足，我國(guó)的稀土產(chǎn)業(yè)仍然處于相對(duì)被動(dòng)的狀態(tài)。

稀土作為一種不可再生的資源，其價(jià)值占總資源價(jià)值的70%以上，更是關(guān)乎國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、軍事等戰(zhàn)略性發(fā)展，如何利用和保護(hù)稀土資源，已成為我國(guó)現(xiàn)階段的重要任務(wù)之一。包鋼稀土資源占全國(guó)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(dá)幾十萬(wàn)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(guó)有稀土?！庇纱丝梢?jiàn)，稀土對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)的作用巨大。過(guò)去的70年間，我國(guó)存在稀土資源盲目開(kāi)采，粗放式資源出口，長(zhǎng)期處于稀土生產(chǎn)原料過(guò)剩，而精細(xì)化高端生產(chǎn)制造能力不足等問(wèn)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(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)就提出了無(wú)尾開(kāi)采的目標(biāo)，而中國(guó)也在2008年明確提出“綠色礦山”理念。稀土尾礦作為價(jià)值巨大的二次資源，不僅能夠應(yīng)對(duì)資源枯竭困局，保持中國(guó)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(jìn)展

2.1 單一氟碳鈰礦及獨(dú)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(shí)易產(chǎn)生氟化稀土，導(dǎo)致處理流程長(zhǎng)，酸堿消耗量大以及含氟廢水處理困難等問(wèn)題。因此開(kāi)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(guò)程治理氟的思路主要有：①加入鈣、鋁、硅進(jìn)行固氟，使氟以渣等形式脫除；②利用有機(jī)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(guò)程中，氟隨損失量?jī)H為1.6%，在酸浸溫度80℃、鹽酸濃度1mol·L-1、液固比15：1時(shí)，稀土總浸出率為74.03%，氟以CaF2形態(tài)留在酸浸渣中，實(shí)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?jǐn)?shù)20%Ca(OH)2和氟碳鈰礦進(jìn)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(dá)98.84%。實(shí)現(xiàn)氟碳鈰礦綠色冶煉的關(guān)鍵是在進(jìn)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(shí)現(xiàn)氟的高效回收化仍需進(jìn)一步研究，未來(lái)開(kāi)發(fā)低成本的氟資源化工藝是氟碳鈰礦冶煉實(shí)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(diǎn)是離子交換法的本質(zhì)是固液進(jìn)行分離。離子交換法主要是應(yīng)用了陽(yáng)離子交換劑或者是陰離子交換劑等來(lái)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(jìn)行吸附，然后通過(guò)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(shí)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(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂。具有著良好的分離效果、純度較高、回收效率高等優(yōu)勢(shì)。因?yàn)闃?shù)脂成本較高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等，因此大部分情況下可以被溶劑萃取法代替。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)稀土資源豐富，但初級(jí)稀土產(chǎn)品產(chǎn)能過(guò)剩，需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)稀土資源的管理，合理規(guī)劃稀土開(kāi)采指標(biāo)，重點(diǎn)保護(hù)中重稀土資源，嚴(yán)格控制稀缺稀土元素的出口。我國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)，需進(jìn)一步提升稀土新材料制備技術(shù)，特別是加強(qiáng)高端稀土材料的研發(fā)力度，打破國(guó)外高端稀土材料技術(shù)壟斷。進(jìn)一步發(fā)展選冶技術(shù)，加強(qiáng)稀土資源綜合利用，重點(diǎn)推進(jìn)稀土冶煉過(guò)程中伴生資源如磷、氟及釷的資源化，并完善冶煉過(guò)程中酸、堿、鹽的回收技術(shù)。隨著稀土資源的不斷開(kāi)采，稀土礦物逐漸貧化是趨勢(shì)，開(kāi)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]。