白云鄂博矿床稀土资源的合理开发及综合利用
白云鄂博矿床稀土资源的合理开发及综合利用
白云鄂博矿床稀土资源的合理开发及综合利用Ξ程建忠1,侯运炳1,车丽萍2(11中国矿业大学,北京 100083;21包头钢铁(集团)公司矿山研究院,内蒙古 包头 014010) 摘 要:概述了白云鄂博资源储量大、伴生矿物杂、粒度细、混合轻稀土的情况,评述了白云鄂博现有的稀土矿物的选矿和冶炼的生产工艺技术及存在的稀土选矿回收率和资源利用率不高、稀土湿法冶炼的环保(即难以处理的放射性水浸渣的存放)等问题,分析了包头白云鄂博稀土资源的有效保护的必要性,讨论了稀土资源今后的合理开发及综合利用的可能性,即降低成本、提高品位、提高回收率、提高资源利用率和保护好稀土二次资源(尾矿坝)就是稀土矿选矿的发展方向,实现的途径主要有新工艺、新药剂、新设备的研制,有效回收伴生元素(如钍的综合回收利用)。
关键词:白云鄂博矿;稀土;资源;合理开发;综合利用;综述中图分类号:TD952;F40613 文献标识码:A 文章编号:100420277(2007)0120070205 稀土元素因其电子结构和化学性质相近而共生,又因4f电子层电子数的不同,每个稀土元素又具有特殊的个性,同一结构或体系的稀土材料可具有两种或两种以上的物理和化学特性,因而稀土被人们誉为新世纪高科技及功能材料的宝库,它是发展高新技术的战略性元素。
我国稀土产业现已在世界上占有四个第一,资源储量第一;产量第一;销售量第一;用量第一。
自1927年我国地质学家丁道衡先生发现了白云鄂博矿山,1935年我国地质学家何作霖教授从白云鄂博矿石中发现了氟碳铈矿和独居石2种稀土矿物,到1956年华北地质局241地质队确定了铁矿及稀土氧化物储量,表明白云鄂博矿是世界上最大的多金属共生的大型综合矿床,具有元素多、矿产储量大、矿物组分复杂、共生关系紧密等特点。
白云鄂博矿稀土资源的开发利用始于20世纪50年代,80年代初期包钢选矿厂开始生产高品位稀土精矿,到2004年白云鄂博稀土精矿的年产量已达4166万吨,占国内稀土精矿年产量47%,占世界产量的45%。
白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室2021 年学术委员会会议召开
稀土信息Rare Earth Information 2021.No.12要闻News 2021年12月7日,白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室(以下简称“实验室”)2021年学术委员会会议在包钢宾馆召开。
中国工程院院士、有研科技集团首席科学家黄小卫主持会议。
中国科学院院士、兰州大学校长严纯华，中国科学院院士沈保根，以及来自中科院地质与地球物理研究所、钢铁研究总院、中国矿业大学、北京航空航天大学等科研院所的学术委员会委员，内蒙古自治区科技厅、包头市科技局领导，包钢（集团）公司、北方稀土、包头稀土研究院相关负责人在现场或以视频方式参加会议。
会上，包钢(集团)公司董事长、党委书记魏栓师致辞。
他首先代表包钢感谢两级政府对实验室的大力支持,以及五年来实验室院士、专家及科技人员的辛勤付出。
他指出，在实验室第二个五年规划的起步之年,包钢总结针对当前存在的问题和不足，提出了改进、提升措施:国家重点实验室提级管理；围绕国家需求和集团主业调整研究方向；加大科研院所及科技工作者的授权放权力度；加大高层次人才引进力度。
他希望，当前正值国家推动国家重点实验室重组重要时期，实验室肩负国家重任，任务艰巨、责任重大，希望各位院士、专家给予实验室更多的关注和支持。
严纯华在线上发表讲话，他指出实验室承担了稀土行业、特别是北方稀土的技术引领支撑及科技创新等方面的工作，代表了国家在稀土产业领域的整体科技水平,树立了自身体系风格，在国内外具有较强的影响力。
当前实验室已进入新一轮重组关键期,面临诸多挑战。
他希望，实验室在“十四五”时期加大创新,真正将实验室打造成为国家战略科技的力量,开拓新疆域的力量，支撑包钢在稀土、钢铁产业的科学技术发展,并且在发展过程打造一支过硬的人才队伍。
随后，包钢（集团）公司董事、党委副书记孟繁英介绍了实验室学术委员会调整事项和实验室研究方向调整建议。
包头稀土研究院副院长、实验室副主任刘建军汇报了2021年实验室建设运行工作及优化重组方案。
白云鄂博矿床地质特征和成因论证
白云鄂博矿床地质特征和成因论证白云鄂博矿床位于中国内蒙古自治区首府呼和浩特西南约90公里处，是一个世界著名的硫铜矿床，也是内蒙古自治区最大的资源矿床。
白云鄂博矿床发达，主要开采硫铜矿，以及其他金属矿物，如铜、钴、铅、锌、金等，充分反映出它的资源优势，也引起了国内外研究者的广泛关注。
白云鄂博矿床主要分布在白云鄂博构造带的中段，其构造架中发育大量的火山岩，并伴随有强烈的侵蚀作用，形成了许多交代形象良好的火山岩及高温热液活动离散构造，同时有大量穿山侵渗形式的热液活动流体，形成了白云鄂博矿床。
热液作用主要促成了等温物质的落合反应，在岩浆的作用下，捕获和运载的金属离子，并将其带入岩浆坑中，在一定条件下，达到d型或二维型聚集的效果，形成了富硫弥散铜金的热液矿床。
同时，热液反应向外侵淫，充分吸取背景岩和火山岩内部的重金属组分，形成富集型热液矿床，为其他扩展分布打开了大门。
白云鄂博矿床具有鲜明的构造特征，大量发育火山岩及其夹层中的高温热液活动离散构造，同时具有穿山侵渗的热液环境的促进作用，这使得白云鄂博矿床能够形成地质结构。
震源、活动热岩浆腔和高温热液的侵入，以及经过极其复杂的反应路径，是白云鄂博矿床形成的最重要的原因之一，这个过程受多种条件的影响，包括气压、温度、pH值、组分率、原质性、地球动力学以及同位素漂移等影响因素，这些因素是白云鄂博矿床形成的主要原因。
综上所述，白云鄂博矿床的地质特征主要表现为构造特性丰富、高温热液的侵入形成、强烈的热液作用促进等特征，这些特征表明白云鄂博矿床的形成与震源、活动热岩浆腔和高温热液的侵入以及经过复杂的反应路径有关，地壳运动加热、变质、动力学扭曲、穿山腐蚀、原质物质变性和包柱等缝合作用是该矿床形成的直接原因。
白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室
白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室2021年度开放课题申报指南为贯彻国家重点实验室“开放、流动、联合、竞争”的方针，使实验室发展成为具有国际学术水平、实验水平、管理水平的学术中心和人才培养基地，包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室向国内外研究人员开放，并设立实验室开放课题，吸引和聚集国内外高水平知名科学家和学者来实验室开展合作研究或学术交流，吸纳学科互补性强的研究力量不断充实实验室队伍，以促进新思想、新技术的产生和应用于社会实践。
现公布《白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室2021年度开放课题申报指南》（以下简称《指南》）。
一、申请条件及经费支持开放课题面向国内外相关研究领域的高等学校、科研机构等设立，申请人一般应具有高级专业技术职称或博士学位，如不具备以上条件，须由两名具有高级职称的同行专家推荐。
开放课题执行期限原则上不超过2年；开放课题资助金额一般为10～15万元。
二、资助方向白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室瞄准稀土资源综合利用的前沿问题和我国经济建设中的重大稀土材料的应用基础问题，坚持研究的前瞻性、基础性和创造性，开放课题资助方向如下：（一）白云鄂博矿床成矿作用与控矿因素研究；（二）稀土与氟铝络离子分离、络离子解络合后回收氟盐、铝盐回用于浸出的应用基础研究及工艺开发；（三）适用于重稀土的绿色、高效、综合性能优于P507的新型萃取剂研究；（四）稀土元素在高熵合金中的作用行为规律和作用机理；（五）稀土熔盐电解过程中物理场的精准数值模拟、稀土氧化物的溶解及运动轨迹、石墨阳极脱落的碳颗粒的运动等研究；（六）面向高寒地区应用的宽温镍氢电池储能体系研究；利用轻稀土资源和高丰度的钒钛资源，低成本的稀土固态储氢材料体系研究；（七）利用稀土氧化物净化镁合金熔体与无外场制备稀土镁中间技术研发；低成本、易于添加的轻稀土元素，在高Al含量的AZ系镁合金中应用基础研究；镁铝合金中稀土对杂质元素去除机制研究；（八）基于PCB技术的HALBACK阵列的永磁盘式电机的设计研究及基于PCB技术的永磁盘式电机的工艺设计研究；（九）开展具有高取向锋锐度的Fe-Ga-RE合金超薄带研究；亚稳态块体稀土掺杂FeGa磁致伸缩合金结构设计及制备的基础理论与关键技术研究；（十）La(FeSi)13H X系磁热材料有效制冷能力优化研究；La(FeSi)13H X系合金氢化物磁、弹卡耦合与磁熵变的关系研究；（十一）钕铁硼磁体涂层在质子辐照和α粒子辐照下的防护能力及作用机理研究及耐辐射防护技术研发；（十二）多孔纳米稀土化合物结构的设计与组装研究；稀土在可降解高分子材料合成中应用基础研究；（十三）添加稀土元素开发新型红外感光材料的方法研究；低成本轻稀土元素在新型材料中基础研究。
白云鄂博稀土元素组成
白云鄂博稀土元素组成全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：白云鄂博是中国罕见的一个半岛，位于东海的海上，白云鄂博是一个集海岸、沿海湿地、森林、内陆湖泊等丰富自然景观的地区。
白云鄂博还是中国稀土资源主产区之一。
稀土元素是指元素周期表中第57~71号元素和第89~103号元素。
稀土元素以其丰富的资源和广泛的应用价值而备受关注，被誉为“工业的维生素”。
白云鄂博的稀土资源丰富，主要包括氧化镧、氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧化铒、氧化铥、氧化镝、氧化钆、氧化铽、氧化镱、氧化钬、氧化铼等多种稀土元素。
这些稀土元素在现代工业中具有重要的应用价值，被广泛应用于电子、冶金、磁性材料等领域。
白云鄂博的稀土资源在中国稀土产业中占据重要地位，为促进地区经济发展和提升国家工业实力发挥了重要作用。
氧化镧是稀土元素中的一种，具有重要的应用价值。
氧化镧在电子、催化、光学等领域有着广泛的应用，尤其在新能源、新材料等高新技术产业中有着重要的地位。
氧化镨、氧化钕、氧化钐等稀土元素也被广泛应用于磁性材料、永磁材料等领域，为现代工业的发展提供了坚实的支撑。
第二篇示例：白云鄂博地处中国南部，是一个充满神秘的地方，同时也是一个被广泛研究的地区。
这里有独特的地质构造和地质条件，尤其是白云鄂博稀土元素丰富，吸引了许多科研人员前来探索。
白云鄂博地质结构复杂，蕴藏着丰富的稀土资源。
稀土元素是一类重要的战略性金属元素，具有独特的物理和化学性质。
它们在现代科技领域有着广泛的应用，包括磁性材料、永磁材料、稀土催化剂等。
由于稀土元素的重要性，对于白云鄂博稀土元素的研究至关重要。
白云鄂博的稀土元素主要包括镧系和铈系稀土元素。
镧系稀土元素包括镧、铈、镨、钕、钷等元素，铈系稀土元素包括铈、镉、铽、镝、钬等元素。
这些元素在地质过程中形成，经过多年的演化，逐渐富集在岩石和矿物中。
研究表明，白云鄂博的稀土元素主要富集在某些特定类型的矿物中，如一些含铝矿物、含磷矿物、含氟矿物等。
稀土资源的合理开发与利用研究
稀土资源的合理开发与利用研究稀土资源是指具有重要的经济价值和战略意义的稀有金属元素，常用于制造高科技产品和清洁能源装置。
稀土资源的合理开发与利用是一个重要的研究课题，亦是可持续发展的关键。
首先，稀土资源的利用需遵循可持续发展的原则。
稀土资源是地球上的有限资源，因此必须确保其开发与利用不会对环境造成不可逆转的破坏。
采取有效的环境管理措施、推广清洁生产技术，减少生产过程中的环境污染和资源浪费，是保护稀土资源的重要手段。
其次，稀土资源的开发与利用需充分考虑经济效益和社会效益。
稀土资源的开发与利用应以促进经济发展和改善人民生活水平为目标，但也要平衡考虑社会效益。
在稀土资源的开发过程中，要注重保护当地人民的利益，尊重当地社区的权益，并提供就业机会和公共福利设施。
同时，要加强稀土资源供应链的可持续性，确保资源的安全供应。
第三，创新技术推动稀土资源的合理开发与利用。
稀土资源的利用主要集中在高科技领域，因此需要不断推动技术创新，提高稀土资源的利用效率和减少对稀土资源的依赖程度。
例如，发展替代技术，减少对稀土资源的需求，或者开发新的技术路径，提高稀土资源的回收利用率。
第四，加强国际合作与交流，实现稀土资源的可持续开发与利用。
稀土资源是全球性资源，因此国际合作是推动其可持续开发与利用的重要途径。
各国应共同开展稀土资源的探测与勘探，分享关于稀土资源的研究成果和技术经验，并加强信息交流与合作。
同时，国际机构和组织应加强对稀土资源市场的监管，防止不合理的竞争和价格操纵。
最后，政府应加强对稀土资源的管理与监管。
政府在稀土资源的开发与利用中具有重要的作用，应采取合理的政策措施，制定法律法规，推动资源的合理开发和利用。
政府还应建立健全的稀土资源管理体系，加强对稀土资源的监测和保护，提高稀土资源的可追溯性和治理能力。
综上所述，稀土资源的合理开发与利用是一个复杂的问题，需要综合考虑资源的可持续性、经济效益和社会效益。
只有在环境、经济和社会的共同促进下，才能实现稀土资源的可持续开发与利用。
风化壳淋积型稀土矿评述
风化壳淋积型稀土矿评述风化壳淋积型稀土矿位于内蒙古自治区白云鄂博矿区，是世界上最大的稀土共生矿床。
矿体埋藏于北东向破碎带中，长600～800米，厚5～20米。
经过多年勘探及稀土综合利用研究，证实风化壳淋积型稀土矿具有工业开采价值。
本文就其找矿、评价及其利用进行论述。
矿区南部为低山丘陵区，北部为黄土沟壑区，西部为广阔平坦的草原区。
矿区内最高海拔为1038米，最低点为500米，绝对高差约为535米，地势北高南低。
矿区北部为浅山丘陵区，南部为平原区，地形条件良好，便于选矿厂及铁路建设。
矿区内主要有一个隆起区和三个沉降区，相互间隔20km左右。
此外，还有多条次一级构造裂隙带通过矿区，矿体主要产于该构造裂隙带及其附近。
(1)氧离子交换量高、组成简单，这是该矿最大的优点。
通过大量化学分析表明：风化壳淋积型稀土矿的氧离子交换量比原生矿高出6倍，与火山岩相当；稀土氧化物主要以碱土金属盐类的形式存在；稀土氧化物有用组分的含量很高，大多数组分的品位均可达到或超过工业品位。
这些数据显示出它是一种较好的基本离子型稀土矿，在我国稀土工业上具有重要意义。
(2)有益元素的综合回收利用程度较高。
稀土矿化学分析结果显示：稀土氧化物中除磷外，其余14种有益元素的富集系数均在100倍以上。
矿石中稀土氧化物的相对含量比原生矿提高了许多倍，为开展深加工提供了保障。
(3)难选矿物品位高。
风化壳淋积型稀土矿的有害杂质较少，难选矿物仅为0.11%，且有两种致密块状矿物与有益组分结合在一起，易于分选，有利于稀土的富集和分离。
因此，它是一种较理想的尾矿处理材料。
3)难选矿物品位高，还有以下优点。
难选矿物的品位越高，精矿中的稀土品位也会随之升高。
风化壳淋积型稀土矿的回收率达到90%以上，其原因就在于难选矿物的品位高，这些难选矿物又都属于独立的原生矿床，便于处理。
4)稀土的工业开采价值。
风化壳淋积型稀土矿已被评为国家二级储量，为世界上规模最大的共生矿床。
关于如何保护和利用好我国白云鄂博稀土矿资源的建议与思考
次资 源 ， 土等 有价 元 素在 尾矿 中 稀
同样 会得 到 保护 ， 后 再利 用 时较 今 从 原 矿 中直 接 提 取 稀 土 的成 本 将
开 采 ， 选 铁 后 的 尾 矿 中 选 取 稀 从 土 。 由于生 产规模 大 、 艺设 备 先 工
进、 管理 严 格 规 范 ， 大 程 度 地 避 最 免 了乱采 滥 挖 、 富弃 贫 、 采 压 采 漏 矿 等现 象 ， 有效 地保 护 和利 用 了稀
种 浪 费 。实 际 上 尾 矿 坝 作 为 二
业 内 外 及 国家 有 关 部 门瞩 目的 焦 点 问题 ， 包钢 （ 团 ） 司矿 山研 究 集 公 院对 堆 存 ２ 年 以上 和 近期 排 放 的 ０ 尾 矿稀 土 资 源 进 行 选 别 试 验 对 比 分 析 ， 与 矿 山堆存 的有用 岩石 稀 并 土 选 矿 和 包 钢 在 线 运 行 的稀 土 选 矿 工 艺 进 行 了对 比分 析 。对 比试 验表明 ： 堆存 于尾矿 坝 的尾 矿 因堆
国科 技 力量 进 行技 术攻 关 ， １ ７ 从 ９８
从 ２ 世 纪 中期 ， ０ 白云鄂 博稀 土 资源
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的 原则 指导 下 ， 国 内多 家科 研 院 经
主 东 矿 停 止 开 采 ， 者 限 制 开 采 或
总第３６ ０１ ２期２ １年
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白云鄂博矿床稀土资源的合理开发及综合利用Ξ程建忠1,侯运炳1,车丽萍2(11中国矿业大学,北京 100083;21包头钢铁(集团)公司矿山研究院,内蒙古 包头 014010) 摘 要:概述了白云鄂博资源储量大、伴生矿物杂、粒度细、混合轻稀土的情况,评述了白云鄂博现有的稀土矿物的选矿和冶炼的生产工艺技术及存在的稀土选矿回收率和资源利用率不高、稀土湿法冶炼的环保(即难以处理的放射性水浸渣的存放)等问题,分析了包头白云鄂博稀土资源的有效保护的必要性,讨论了稀土资源今后的合理开发及综合利用的可能性,即降低成本、提高品位、提高回收率、提高资源利用率和保护好稀土二次资源(尾矿坝)就是稀土矿选矿的发展方向,实现的途径主要有新工艺、新药剂、新设备的研制,有效回收伴生元素(如钍的综合回收利用)。
关键词:白云鄂博矿;稀土;资源;合理开发;综合利用;综述中图分类号:TD952;F40613 文献标识码:A 文章编号:100420277(2007)0120070205 稀土元素因其电子结构和化学性质相近而共生,又因4f电子层电子数的不同,每个稀土元素又具有特殊的个性,同一结构或体系的稀土材料可具有两种或两种以上的物理和化学特性,因而稀土被人们誉为新世纪高科技及功能材料的宝库,它是发展高新技术的战略性元素。
我国稀土产业现已在世界上占有四个第一,资源储量第一;产量第一;销售量第一;用量第一。
自1927年我国地质学家丁道衡先生发现了白云鄂博矿山,1935年我国地质学家何作霖教授从白云鄂博矿石中发现了氟碳铈矿和独居石2种稀土矿物,到1956年华北地质局241地质队确定了铁矿及稀土氧化物储量,表明白云鄂博矿是世界上最大的多金属共生的大型综合矿床,具有元素多、矿产储量大、矿物组分复杂、共生关系紧密等特点。
白云鄂博矿稀土资源的开发利用始于20世纪50年代,80年代初期包钢选矿厂开始生产高品位稀土精矿,到2004年白云鄂博稀土精矿的年产量已达4166万吨,占国内稀土精矿年产量47%,占世界产量的45%。
但是白云鄂博稀土矿床仍存在资源利用率低、稀土回收率低等问题。
我国政府早已明确稀土为国家控制开发的战略资源,可见,白云鄂博矿床综合回收稀土的研究极为重要和迫切。
1 白云鄂博矿稀土资源白云鄂博矿床系沉积变质——热液交代的多金属共生大型矿床,矿石物质成分十分复杂。
现已发现有71种元素,170种矿物[1]。
同一种元素可以以几种或十几种不同矿物存在。
矿石类型繁多,矿物组成极为复杂,且矿物间共生关系密切,嵌布粒度细小。
可见,白云鄂博矿区是一个世界罕见的、中国独有的巨大铁、稀土、铌多金属共生矿床,其铁、稀土、铌资源非常丰富,稀土的储量居世界第一,铌、钍的储量居世界第二。
白云鄂博矿区铁矿石资源储量:主、东矿体为7116亿吨,西矿体为9112亿吨;稀土(R EO)远景储量1135亿吨,工业储量4350万吨,占全国工业储量(5200万吨)的83%;铌资源远景储量(N b2O5)660万吨,钍资源储量(T hO2)22万多吨。
白云鄂博矿矿石中的稀土元素有90%以上呈独立矿物形式存在,约有4%～7%的稀土元素分散于铁矿物和萤石中。
稀土元素以铈矿元素为主,其中镧、铈、钕氧化物含量占稀土氧化物总量的8815%～9214%,钇族元素含量很少,2CeO2 2Y2O3为27111～64141,属于典型的轻稀土矿物。
第28卷第1期2007年2月 稀 土Ch inese R are Earth sV o l128,N o11February2007Ξ收稿日期:2006210223作者简介:程建忠(19642),男,河北沧州人,博士研究生,高级工程师,从事铁矿石、稀土及稀有金属采矿方面的研究。
稀土矿物主要有:氟碳铈矿、氟碳钙铈矿、氟碳铈钡矿、黄河矿、镧石、氟碳钡铈矿、独居石、磷镧镨矿等,其中以氟碳铈矿及独居石为主,矿石中的稀土在这两类稀土矿物中的分布率为73114%～96105%,氟碳铈矿与独居石产出比例为6∶4～7∶3之间。
稀土矿物粒度一般在0101mm ～0107mm 之间,其中小于0104mm 占70%～80%。
矿石中有用矿物除稀土外,还有磁铁矿、赤铁矿、铌矿物和萤石等。
主要脉石矿物为钠辉石、钠闪石、黑云母、方解石、白云石、重晶石、磷灰石、黄铁矿、长石、石英等。
2 稀土的生产工艺和问题稀土矿物选矿亟待要解决的问题是稀土矿物与铁矿物、铌矿物、硅酸盐矿物以及含钙、钡等矿物的有效分离。
稀土矿物的可浮性与含钙、钡的萤石、方解石、磷灰石、重晶石相近,磁性与赤铁矿、钠辉石、钠闪石等弱磁性矿物相近,而密度则与铁矿物、重晶石相近,因而分离回收稀土矿物的难度极大。
目前回收白云鄂博矿中的稀土矿物采用的方法主要是浮选工艺,含稀土的入选原料经过一粗二精一扫浮选工序就可生产出50%R EO 的混合稀土精矿,如果需要60%R EO 的精矿,只需增加一道精选即可。
还可根据需要对混合稀土精矿进行氟碳铈矿与独居石的浮选分离,得到单一的氟碳铈矿稀土精矿和独居石稀土精矿。
稀土选矿工艺流程见图1。
图1 白云鄂博矿稀土矿物浮选工艺流程示意图F ig 11 Sketch map of the f lot ation on RE m i nerals of Ba iyunebo 白云鄂博矿已经开采了40多年,主东矿已开采矿石近3亿吨,形成了以铁为主、稀土综合回收的采矿选矿原则,铁矿物和稀土矿物得到了部分回收应用,但是有用元素铌、钍、钪、钾、氟、磷等一直未得到任何回收利用,只是随着铁和稀土的开采、选别、冶炼等工序被分散到各个产品或废渣中,浪费流失了大量的宝贵资源。
随着科学技术的发展,某些稀有元素特殊性质不断被重新认识发现,赋予了其新的使命、内涵和功能,拓展了其应用领域。
例如核能技术的发展,使得放射性元素钍成为了一种可以作为天然铀替代或补充的重要能源资源—核燃料。
211 稀土精矿生产包钢选矿厂的原矿基本为白云鄂博主矿、东矿矿石。
1990年后已先后将包钢选矿厂处理氧化铁矿石的5个选矿生产系列全部按弱磁—强磁—浮选工艺[2]改造生产至今。
弱磁—强磁—浮选工艺首先将原矿石磨至<01074mm 占90%～92%,弱磁选选出磁铁矿,其尾矿在强磁选机磁感应强度114T 条件下粗选,将赤铁矿及大部分稀土矿物选入强磁粗精矿中,粗精矿经一次强磁精选(016T ～017T ),强磁精选铁精矿和弱磁铁精矿合并送去反浮选脱除随磁选带入的萤石、稀土等脉石矿物得到合格铁精矿,工艺流程见图2。
17第1期 程建忠等:白云鄂博矿床稀土资源的合理开发及综合利用图2 弱磁—强磁—浮选原则流程图F ig12 Pr i nc iple f low sheet of weak magnetprocess-strong magnet process-f lot ation从图2中可以看出,在弱磁—强磁—浮选工艺中能够从三处(即强磁中矿、强磁尾矿和反浮泡沫尾矿)回收稀土矿物,还有企业从选矿厂总尾矿中回收稀土精矿(选矿厂总尾矿溜槽取矿),强磁中矿、强磁尾矿、反浮泡沫尾矿及总尾矿作为浮选稀土原料,采用H205(邻羟基萘羟肟酸)、水玻璃、J102(起泡剂)组合药剂,在弱碱性(pH=9)矿浆中浮选稀土矿物,经一次粗选、一次扫选、二次精选(或三次精选)得到≥50%R EO混合稀土精矿及稀土次精矿30%R EO,浮选作业回收率为70%～75%。
目前包钢选矿厂已建成8个生产系列(其中5个系列处理氧化矿,3个系列处理原生矿),其中弱磁—强磁—反浮选工艺流程用以处理氧化矿,并回收稀土(5%左右)矿物,弱磁—反浮选工艺流程用来处理磁铁矿。
现包钢选矿厂年处理原矿石可达1000万吨,年生产的铁精矿为350万吨,稀土精矿为4万吨(R EO)。
包钢选矿厂稀选车间现在已归属内蒙古包钢稀土高科技股份有限公司(简称稀土高科)。
稀土高科稀选厂主要以强磁中矿、强磁尾矿和稀土选别后的尾矿为入选原料生产稀土精矿。
包钢选矿厂已完成了从铁反浮泡沫尾矿中选别稀土矿物的试验,根据市场需要可随时生产稀土精矿。
采用磁—浮—磁选矿工艺主选铁矿物兼选稀土矿物,稀土的选矿回收率和资源利用率不高。
因此降低成本,提高品位,提高回收率,提高资源利用率和保护好稀土二次资源(尾矿坝)就是稀土矿选矿的发展方向,实现的途径主要有三种,一是新工艺的研制;二是新药剂的研制;三是新设备的研制。
212 稀土化合物生产稀土高科冶炼厂生产稀土化合物以白云鄂博稀土精矿为原料。
年处理稀土精矿1万吨,工艺主要有高温硫酸焙烧的三代酸法和碱法[3](如图3)。
白云鄂博稀土精矿是氟碳铈矿和独居石矿混合在一起的,这种混合精矿目前国内多采用高温硫酸强化焙烧水浸稀土(“三代”酸法)工艺,混合稀土矿物与硫酸混合后经一定温度(500℃～600℃)加热反应,稀土矿物全部分解,稀土生成稀土硫酸盐而后可进入水浸液,钍则在高温强化焙烧时生成不溶于水的焦磷酸盐(或磷酸盐)留在水浸渣中。
水浸渣中钍富集了一倍,这种渣因为钍的放射性而被堆集存放在专门渣库。
渣中R EO2%～5%,T hO2014%～015%。
难以处理的放射性水浸渣的存放是该工艺处理混合稀土精矿的一处不足。
处理混合型白云鄂博稀土精矿的其它工艺还有烧碱法工艺、纯碱焙烧酸浸工艺等碱法提取稀土。
工艺中稀土和钍都先生成氢氧化物,然后再进行优先酸溶提取稀土,此时,钍被留在渣中,实现稀土与钍的分离。
碱法要求待处理的稀土精矿的品位必须高于60%R EO的精料,所含杂质越低越好。
高温硫酸法产生的水浸渣通过重选—浮选工艺流程[4]可得到三部分:30%～50%R EO的稀土精矿;需存放在专门的放射性渣库的钍富集物(～016%);产率占60%～70%低于国家关于放射性建坝标准的废渣可以直接排放到尾矿坝。
白云鄂博稀土精矿处理工艺技术主要问题是改善现行的高温硫酸化焙烧工艺、设备和环保措施,实现无三废污染,提高自动化水平和稀土回收率(> 88%),进一步降低生产成本;完善烧碱法处理工艺,实现管网化、自动化,封闭流程消除污染,提高稀土回收率(>88%),进一步降低成本。
3 资源的合理开发保护及综合回收利用311 资源保护的必要性白云鄂博矿是以铁、稀土、钍、铌等为主的多元素共生矿,稀土矿作为铁矿开采,8亿吨矿石储量消耗已近一半。
但是资源浪费十分严重,开发利用非常不合理,白云鄂博矿一直作为铁矿开采,稀土、铌的回收利用不到10%,其他如钍、磷、锰等基本不回收,使得27稀 土 第28卷图3 稀土精矿提取稀土的工艺原则流程示意图F ig13 Sketch map of extracti ng RE ele m en ts fro m RE concen trate黄河和包头地区有受放射性污染的危险。