探討我國(guó)稀土濕法冶金發(fā)展?fàn)顩r及進(jìn)展

李小偉

摘要：本文闡述了包頭混合型稀土精礦，四川氟碳鈰礦與南方離子型稀土礦這三種主要稀土工業(yè)資源的特點(diǎn)以及有關(guān)后續(xù)研究開(kāi)發(fā)的一系列先進(jìn)的稀土冶煉提取工藝技術(shù)，并結(jié)合目前稀土冶煉提取工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)下一步的發(fā)展方向進(jìn)行了探討，最終得出了稀土冶煉下一步的發(fā)展方向和重點(diǎn)研究范圍，即：解決之前所造成的污染；減少原材料的消耗，即努力做到稀土礦高利用率無(wú)污染冶煉；拓寬稀土所能利用的領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：冶金工程；冶金技術(shù)；冶金發(fā)展

引言：

眾所周知我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，但同時(shí)我國(guó)也是一個(gè)資源大國(guó)，我國(guó)的稀土資源豐富，有資料表明，我國(guó)稀土資源儲(chǔ)量（包括礦區(qū)外圍附近的邊界品位）達(dá)到了2700萬(wàn)噸，大約占世界稀土總儲(chǔ)存量的30%，基礎(chǔ)儲(chǔ)量（可開(kāi)發(fā)的工業(yè)品位和一級(jí)邊界品位）約8900萬(wàn)噸，占世界基礎(chǔ)儲(chǔ)量的59.3%左右，我國(guó)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量和資源量均位列世界第一。資源雖多，卻也不能浪費(fèi)。為了提高稀土資源的利用率，我國(guó)的稀土科技人員依據(jù)我國(guó)的情況設(shè)計(jì)了一系列特別的技術(shù)，由此也有了完整健全的稀土作業(yè)體系。依靠獨(dú)特的工藝技術(shù)，我國(guó)的稀土冶煉量最少可達(dá)18萬(wàn)噸/年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)同時(shí)期的美國(guó)。就目前的情況來(lái)看，我國(guó)已經(jīng)不僅僅是稀土資源大國(guó)，更是世界稀土生產(chǎn)，出口，消費(fèi)大國(guó)，中國(guó)的稀土業(yè)已然走向了世界。隨著稀土工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，稀土產(chǎn)業(yè)的規(guī)模開(kāi)始爆炸式地增長(zhǎng)，這本該是讓人歡欣鼓舞的場(chǎng)面，但隨之而來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題卻讓人頭疼，發(fā)展經(jīng)濟(jì)的前提是保護(hù)好環(huán)境，因此，想讓稀土工業(yè)有更好的發(fā)展，稀土冶煉提取過(guò)程就必須使用綠色無(wú)污染的作業(yè)系統(tǒng)。在不污染環(huán)境的前提下，想辦法提高原材料，即稀土資源的利用率。

我國(guó)正在使用的三種主要稀土工業(yè)礦物分別為；包頭混合型稀土精礦，四川氟碳鈰礦與南方離子型稀土礦，冶煉不同的稀土要采用不同的工藝。具體如下：

1.包頭混合型稀土精礦

它是排名世界第一的輕稀土資源，它的儲(chǔ)量約占國(guó)內(nèi)總儲(chǔ)量的80%，它就是包頭混合型稀土精礦。包頭混合型稀土精礦是一種由氟碳鈰礦和獨(dú)居石混合而成的，礦物結(jié)構(gòu)和成分異常復(fù)雜的稀土礦，是全世界公認(rèn)的難冶煉礦種。冶煉包頭混合型稀土精礦的方法有很多種，但實(shí)際在稀土冶煉中使用的只有硫酸法和燒堿法。

（1）硫酸法

自1970年北京有色金屬研究所研發(fā)出濃硫酸焙燒法冶煉法以來(lái)，硫酸法便開(kāi)始漫長(zhǎng)的改進(jìn)過(guò)程，經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)，硫酸法已成為包頭混合型稀土冶煉最常使用的工業(yè)技術(shù)，采用硫酸法冶煉的包頭混合型稀土約占總量的90%，由此可見(jiàn)，硫酸法的重要程度。

（2）燒堿法

稀土冶煉的前提是不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，而由燒堿法冶煉稀土而產(chǎn)生的污染氣體幾乎沒(méi)有，這本該是一個(gè)可行的冶煉方法，但經(jīng)濟(jì)原因使它不能廣泛地應(yīng)用于冶煉中，堿的價(jià)格過(guò)于昂貴而燒堿法所用的堿量又特別大，使用燒堿法投入的成本太多，冶煉過(guò)后產(chǎn)生的廢水量大難以回收利用，種種原因使得燒堿法不能被廣泛應(yīng)用，這也是硫酸法能夠被廣泛應(yīng)用于冶煉過(guò)程的一個(gè)重要原因。

2.南方離子型稀土礦

離子型稀土礦中富含重稀土金屬元素，應(yīng)用價(jià)值很高，因此國(guó)家對(duì)它的開(kāi)采尤為重視，甚至對(duì)它實(shí)行保護(hù)性開(kāi)采，避免因?yàn)橐粫r(shí)的過(guò)度開(kāi)采造成資源匱竭。目前為止，我國(guó)于20世紀(jì)70年代由離子型稀土礦中分離出來(lái)的單一稀土化合物的年產(chǎn)量高達(dá)3.5噸，軍工，高新科技等領(lǐng)域都有它的參與。

離子型稀土礦的利用率并不高，迄今為止已經(jīng)開(kāi)采了30余年的離子型稀土礦，50余萬(wàn)噸的原料最終卻只生產(chǎn)出了15萬(wàn)噸的成品，其中浪費(fèi)原料的多少不言而喻。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？因?yàn)橐睙掚x子型稀土礦的大都為中小型的私營(yíng)企業(yè)，私營(yíng)企業(yè)一般情況下可以用來(lái)投資的資金并不多，因此設(shè)備水平低下，作業(yè)規(guī)模小，這些原因都會(huì)造成原料利用率低的現(xiàn)象，導(dǎo)致投入生產(chǎn)的原料中相當(dāng)多一部分原料都被浪費(fèi)掉。江西贛州冶金研究所于20世紀(jì)90年代研發(fā)的離子型稀土礦浸取技術(shù)對(duì)環(huán)境無(wú)影響，原材料利用率高達(dá)70%以上，目前已被廣泛推廣并應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)雖多，卻仍然存在缺點(diǎn)，缺點(diǎn)就是它并不是適用于所有的離子型礦區(qū)，而是僅僅適用于一些簡(jiǎn)單性的礦區(qū)，因此，這種方法還有待進(jìn)一步的改善。

3.氟碳鈰礦

四川氟碳鈰礦是純的氟碳鈰礦，稀土資源在四川氟碳鈰礦中以氟碳酸鹽的形式存在，使用最多的冶煉方法為化學(xué)法。最早使用的化學(xué)法是氧化焙燒-硫酸法，這種方法是北京有色金屬研究院在20世紀(jì)60年代研發(fā)出來(lái)的。這種方法流程多且雜，而稀土收率僅僅只有70%，加工過(guò)程產(chǎn)生的廢水量多且廢水中重金屬含量較多，廢水難以處理，回收難度很大，對(duì)環(huán)境造成的污染不可小覷，這使得這種方法不具有實(shí)用性。

最近，幾種新的化學(xué)法被開(kāi)發(fā)出來(lái)專(zhuān)門(mén)用來(lái)加工四川氟碳鈰礦，經(jīng)常使用的方法有：（1）氧化焙燒-鹽酸法；（2）氧化焙燒-鹽酸浸出-堿分解-鹽酸優(yōu)溶-還原浸鈰法；（3）氧化焙燒-硫酸浸出-兩部復(fù)鹽沉淀法。

化學(xué)法不斷更新并被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中是有一定的原因的，這個(gè)原因就是投資資金少；但化學(xué)法同時(shí)也存在著不少的問(wèn)題等著我們?nèi)ソ鉀Q，比如：冶煉之后的沸水中含有大量的重金屬殘?jiān)鼰o(wú)法處理，若是隨意排出，會(huì)造成無(wú)法估計(jì)的后果，環(huán)境污染會(huì)進(jìn)一步加重，最后便會(huì)無(wú)法挽救。因此，我們迫切地需要開(kāi)發(fā)出新的無(wú)污染的綠色工藝技術(shù)以便更好地保護(hù)環(huán)境。若只是考慮是否污染環(huán)境，那國(guó)內(nèi)最近正在開(kāi)發(fā)的氧化焙燒-稀硫酸浸出法就值得提倡，應(yīng)該推廣使用。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是提煉物純度高，冶煉過(guò)后剩余的物質(zhì)可以進(jìn)行回收，這樣一來(lái)，冶煉就可以源源不斷地進(jìn)行，整個(gè)冶煉過(guò)程就是一個(gè)循環(huán)過(guò)程。投資成本高是阻止這個(gè)方法被大范圍推廣的唯一原因。

結(jié)語(yǔ)：

稀土濕法冶金在往后的發(fā)展，盡快開(kāi)發(fā)稀土礦綠色冶煉分離工藝，解決三廢污染問(wèn)題，降低單耗。加強(qiáng)分離提純與化合物材料制備技術(shù)開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)自主創(chuàng)新和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，拓展稀土的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是鈰、釔、釓、釤、鑭等高豐度稀土元素的應(yīng)用研究，保持稀土元素的應(yīng)用平衡。

參考文獻(xiàn)

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