稀土在地壳内含量比人们熟悉的铅、锌多,虽然绝对量很大,但丰度较低(地壳中的平均丰度只为200ppm),分布又很不均匀,目前可供开采具有工业利用价值的轻稀土矿物主要是氟碳铈矿、独居石、铈铌钙钛矿;重稀土矿物主要是磷钇矿、褐钇铌矿、离子吸附型稀土矿、钛铀矿等十几种。
截至2007年,我国稀土储量2700万吨,占世界稀土资源的30.68%。储量基础8900吨,为世界储量基础的59%以上,其中钇储量为54万吨,占世界钇储量的40%。是名副其实的稀土资源大国。我国稀土矿主要有白云鄂博稀土矿、四川冕宁稀土矿、山东微山稀土矿、江南七省的离子吸附型稀土矿、广东、广西、江西的磷钇矿、湖南、广东、广西、海南、台湾的独居石矿、贵州含稀土的磷砂、长江重庆段淤砂中的钪矿、以及漫长海岸线上的海滨砂矿等。其中白云鄂博矿占我国储量的80%以上。白云鄂博矿主要是独居石-氟碳铈矿混合型稀土矿,四川冕宁主要是氟碳铈稀土矿,而江南七省的离子型矿是我国的特有资源。
(二)稀土冶炼分离企业情况
中国多数稀土企业分布在大型稀土矿山所在地区。中国目前拥有稀土冶炼分离企业100家。稀土分离能力保守估计已经达到17万吨,实际可能超过20万吨。其中稀土金属的生产能力已经达到4~5 万吨的水平,其中单一稀土金属的年生产能力达3 万吨。混合稀土金属的年生产能力约为2 万吨。以区域稀土资源为核心,中国稀土产业形成了三大基地和南北两大稀土生产体系的格局。
三大基地:一是以包头混合型稀土为原料的北方稀土生产基地,分离能力约8万吨; 二是以江西等南方七省的离子型稀土矿为原料的中重稀土生产基地,分离能力约 6 万吨;三是以四川冕宁氟碳铈为原料的氟碳铈矿生产基地,分离能力约 3 万吨。
轻重两大体系:一是以轻稀土为主的北方工艺体系,主要产品有:稀土精矿、稀土合金、混合稀土化合物、富集物和金属、各种单一稀土化合物以及稀土抛光粉、永磁材料、贮氢合金等外延产品;二是以中重稀土为主的南方工艺体系,主要产品是各种高纯单一稀土化合物和金属、富集物、混合金属和合金。
内蒙地区稀土冶炼分离企业主要集中在包头地区,现有稀土企业近60家,其中骨干企业20家。包头现有年处理稀土精矿能力1万吨以上的企业2家,5000吨以上的骨干企业5家,2000-3500吨的企业12家,其余处理能力在2000吨以下。目前,作为国内最大稀土资源的开发主体,内蒙稀土高科是中国最大的稀土矿产品生产和稀土冶炼加工企业。2008年12月,以包钢稀土和包头稀土高新区为主体成立了国际贸易公司,整合包头当地稀土分离企业,集中资金进行产品储备以稳定市场价格,
江西省稀土冶炼分离企业目前约有20家。原有88家矿山企业生产稀土精矿,2004年12月29日成立了赣州稀土矿业有限公司。该公司负责对赣州市内的稀土矿产资源实行统一开采,稀土矿山生产统一管理,稀土矿产品统一经营,以及稀土工业招商引资、对外合作工作,产品以中重稀土为主。赣州市政府牵头筹资约18亿元,整合该地区稀土矿山企业,进行稀土矿产品储备。中国五矿集团在江西成立了五矿稀土(赣州)股份有限公司,将在未来5年内投入20亿元,达到年分离稀土13500吨的能力,实现年销售100亿元的目标,建成全球最大的采选、加工、应用一体化稀土企业集团,江西省立规保护稀土等矿产资源。
四川省稀土矿山冶炼分离企业目前共28家,其中有一定规模的企业2-3家。多数企业规模较小。2009年江西铜业集团与四川矿业共同成立四川江铜稀土有限责任公司,开发位于四川省冕宁县的牛坪矿山。该矿山稀土储量估计为157万吨。江西铜业于2008年6月斥资人民币4.3亿元夺得牛坪稀土矿2.94平方公里的采矿权。此前四川冕宁地区有108家稀土采矿、选矿和冶炼分离企业,很分散,滥采滥挖的现象突出,既污染环境又不利于资源的充分利用。
(三)稀土冶炼分离
含稀土的原矿岩经过选矿后所得到的高稀土品味的产物称为稀土精矿。将稀土矿物转化为易于提取稀土的化合物的过程称为精矿分解。精矿分解的方法很多,概括起来可以分为酸分解法、碱分解法、氧化焙烧法和氯化法四大类。
(1) 酸分解法包括硫酸、盐酸和氟氢酸分解等。硫酸分解法适用于处理磷酸盐矿物(如独居石、磷钇矿)和氟碳酸盐矿物(氟碳铈矿)。盐酸分解法适用于分解硅酸盐矿物(如褐帘石、硅铍钇矿)。氢氟酸分解法适用于分解铌钽酸盐矿物(如褐钇铌矿、铌钇矿)。酸分解法分解矿物能力强,对精矿品味、粒度要求不严,适用面广,但选择性差,腐蚀严重,操作条件差,三废较多。
(2) 碱分解法主要包括氢氧化钠分解和碳酸钠焙烧法等,它适合对稀土磷酸盐矿物和氟碳酸盐矿物的处理。其特点是:工艺方法成熟,设备简单,综合利用程度较高,但对精矿品味与粒度要求较高,污水排放量大。
(3) 氧化焙烧法主要用于氟碳铈矿的分解。该方法的缺点是氟以气态化合物随焙烧尾气进入大气中,对环境有一定的污染,优点是焙烧过程中无须加入其它的焙烧助剂,并且利用四价铈与三价稀土元素的化学性质上的差别,可以采用硫酸复盐沉淀或盐酸优先溶解三价稀土元素的措施,优先将占稀土配分约50%的铈提取出来,使得进一步的稀土萃取分离工艺过程简化,生产成本降低。
(4) 氯化法分解稀土精矿可以直接制得无水氯化稀土,便于熔盐电解制取混合稀土金属。由于设备的耐氯腐蚀材料较难解决,放射性元素钍分布在产物中,所得熔盐成分复杂,劳动条件较差等问题的存在而在我国尚未被工业采用。
(四)稀土行业面临的问题
我国稀土产业面临很多问题,诸如资源过度开发、生态环境破坏严重、产业结构不合理、价格严重背离价值、出口走私比较严重等。冶炼分离产能严重过剩,稀土材料及器件研发滞后,在稀土新材料开发和终端应用技术方面与国际先进水平差距明显,拥有知识产权和新型稀土材料及器件生产加工技术较少,低端产品过剩,高端产品匮乏。稀土作为一个小行业,产业集中度低,企业众多,缺少具有核心竞争力的大型企业,行业自律性差,存在一定程度的恶性竞争。
(五)稀土行业深加工艰难转型
我国稀土深加工行业技术落后、研发能力不强。目前国内稀土企业使用的设备多较为陈旧,深加工企业的加工水平还处在比较低端的水平上,即使是一些企业拥有了高端的技术,往往也不能得到国际买家的信任,他们可能更信任经验丰富的日本企业。有一些技术即使中国研究出来,但这些技术早已被国外的公司注册了专利,我们的技术也不能得到广泛应用。以发光材料为例,全世界有2480多项发光材料的专利发明,而中国的专利发明不足1%。国内稀土深加工产业与国际同行间有着巨大的差距,也从侧面反映出目前我国稀土行业仍处在主要依靠出售资源来盈利的现状。与汽车工业、新能源工业等领域相似,国内大量的稀土企业仅掌握一些中低端的技术,而高端的核心技术被国外所垄断。我们都是卖原材料,不注重后端应用。1元钱的稀土原料,我们粗加工最多卖10元、20元,到欧美做成产品后,我们就要花1000元才能买回来。国外企业拥有高端的技术,自然会对国内企业设置技术壁垒。一些稀土深加工所需的高端设备的价格非常高,国内企业很难有能力负担。国际上拥有稀土深加工尖端技术的企业都不会把这些设备卖给中国企业,他们非常害怕中国企业掌握这些尖端技术。
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