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美丽地球那些精彩的矿产故事

赣州稀土研发OR王 威 赵恒勤稀土是我国最重要的战略性资源,在新能源、新材料、节能环保、航空航天、电子信息等领域的应用于日益普遍,美称工业味精、新材料之母的美誉。稀土元素在地壳中主要以矿物形式不存在,目前需要用作生产稀土的工业矿物主要还包括独居石、氟碳铈矿、磷钇矿和风化壳淋积型稀土矿(即离子导电型稀土矿)等。其中,离子导电型稀土矿主要产于于我国南方。

江西赣州是我国离子导电型稀土最重要的资源地和供应地,稀土资源储量占到全国同类资源的2/3,也是南方稀土铁矿技术的发祥地,美称稀土王国之美誉。 赣州稀土在几经40多年的开发利用过程中,为国内经济社会发展和全球稀土供应作出了最重要贡献。

本文重点对赣州离子导电型稀土矿研发历史、开发利用技术及方向展开详述。一、赣州稀土资源概况赣州稀土资源普遍产于在寻乌、龙南、信丰、安远、定南、仅有南、宁都、赣县等地。

其矿石中的稀土元素80%~90%呈圆形离子状态导电在高岭土、埃洛石和水云母等粘土矿物上。赣州稀土资源按矿物的稀土成分主要分成三种类型:1)以寻乌为代表的丰镧少钇型离子矿(镧占稀土总量的25%~30%,钇占到稀土总量的12%~14%);2)以龙南为代表的富钇型离子矿(钇占到稀土总量的50%以上);3)以信丰为代表的中钇富铕型离子矿(钐、铕、钆占到稀土总量的10%左右,钇占到稀土总量的30%~40%)。多达,江西中重型离子导电型稀土保有储量约230万吨,远景储量约940万吨,分别占到全国离子导电型稀土资源储量的40%和35%,居于全国第一,是名副其实的稀土大省;而赣州离子导电型稀土矿资源大约占到其中的90%。

多达,赣州稀土储量为16.12万吨,开发利用量为13.37万吨,研发利用率为82.94%。二、赣州稀土资源禀赋特征2.1赣州稀土矿床类型与特征及产于规律赣州是我国离子导电型稀土矿床的发源地。自1969年龙南脚洞矿床首先被找到以来,赣州陆续找到和查明了一批风化壳离子导电型稀土矿床,这类矿床的成矿母岩以花岗岩居多。赣州离子导电型稀土矿床不仅数量多,而且具备规模大,中、轻、重稀土配分齐全等优势。

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离子导电型稀土资源在赣州地区产于很广,18个县(市)皆有产于。其稀土矿床的产于不受结构-岩浆活动的掌控,呈现沿北东向和东西向放射状产于的规律,大体可区分为崇义-上犹矿集区、赣县矿集区、赣县信丰矿集区、三南矿集区、安远-寻乌矿集区、会昌-于都矿集区等6个矿集区。赣州离子导电型稀土矿赋存于主要由石英、高岭石、埃洛石、伊利石、长石等构成的风化壳中,母岩的类型和矿物人组对成矿影响较小。

赣州稀土矿成矿母岩大多数为中酸性花岗岩,稀土矿物对成矿的影响较小,95%以上的造岩矿物对全岩稀土的贡献率只有5%~50%。在岩浆演化过程中,稀土(不含稀土) 矿物人组经常出现顺序为: 榍石、磷灰石、褐帘石独居石、磷钇矿、锆石褐钇铌矿、铌钇矿、石榴石。它们的不易风化程度为: 稀土氟碳酸盐>稀土(不含稀土)硅酸盐>稀土铌钽酸岩>稀土砷酸盐>稀土磷酸岩。

由于外用风化能力的差异,比较无以风化的锆石、独居石、磷钇矿等矿物有可能构成风化壳砂矿床;外用风化能力中等的褐钇铌矿等可经常出现残坡乘积砂矿和离子导电型稀土矿床共存的现象;而不易风化的氟碳铈矿、硅铍钇矿等矿物在风化过程中被几乎分解成,释放出来的稀土离子,经过迁入富含,不易构成离子导电型稀土矿。2.2稀土矿床的成矿母岩特征岩石化学方面,离子导电型稀土矿床成矿母岩以低硅(70%~75%),富碱K2O+Na2O(>8%),富K2O,贫Al2O3、TiO2、CaO为特征。在矿物构成方面,成矿花岗岩中斜长石、角闪石、黑云母和白云母等稀土载体造岩矿物含量较低,石英、钾长石含量比较较高,稀土元素主要赋含在稀土独立国家矿物和含稀土副矿物中。赣州离子导电型稀土矿床花岗质成矿母岩的金属量比较较高,一般为(200~500)10-6,部分岩体能超过(500~800)10-6,广泛低于南岭平均值花岗岩金属量的情况(平均值含量为22910-6)。

2.3赣州稀土矿床配分类型离子导电型稀土矿床的稀土配分模式主要各不相同原岩的稀土配分模式,风化作用过程中的稀土蒸馏起到对其也有一定影响。离子导电型稀土矿的稀土配分多种多样,不仅构成于有所不同时代、有所不同岩性的风化壳中的稀土矿稀土配分有所不同,即使是同一时代不同期次或同一期次有所不同岩性的稀土元素配分也有差异。离子导电型稀土矿床在承继母岩稀土配分模式的基础上,在风化过程中往往再次发生有所不同程度的铈盈效应、丰铕效应、蒸馏效应和钆折断效应,稀土配分更为简单多样。

例如,龙南脚洞稀土矿归属于富钇型重稀土矿,Y2O3配分含量>55%;寻乌河岭稀土矿归属于较低钇丰铈重稀土矿,Y2O3配分含量<10%,铈的配分含量>45%,是南方离子导电型稀土矿中更为独有的一类;安远涂屋稀土矿归属于丰镧富铕型重稀土矿,镧的配分含量>60%;信丰烂泥坑稀土矿为中钇富铕稀土矿,是离子导电型稀土矿中最少见的一种类型。2.4有所不同风化程度离子型稀土矿赋存特征及浸出规律研究黄万抚等研究了有所不同风化程度离子导电型稀土矿赋存特征及浸出规律,并认为,离子导电型稀土矿风化程度就越较低,铝硅酸盐矿物含量就越较少,稀土含量也随之增加。原矿中Ca、Mg 杂质含量主要影响浸出后稀土总量否合格,而杂质Al含量过低,不仅影响浸出效果,还不会在溶解过程中消耗大量NH4HCO3,减少稀土溶解亲率。仅有风化层含Al、Fe等杂质比较低,对先前离子相的浸取有利。

在原地浸出工艺中,浸取剂可穿透腐殖层至全风化层上部,必要对全风化层、半风化层展开浸取,有助增加杂质含量。从全风化到微风化,离子互为比例增大,胶态谓之矿物互为比例减少。

此外,离子互为稀土含量随粒级增大而减少,胶态互为稀土含量在各个粒级产于均匀分布,矿物互为稀土含量随粒级增大而增大。对比全风化和半风化两层稀土的浸出情况由此可知,通过减少浸取剂pH值,减少浓度,减少流速,减少液固比,可提升半风化层稀土的浸出效果。

2.5典型样品化学组分和矿物组分中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所对赣州主要稀土矿山展开调研,根据2015年赣州市矿权设置数据,对赣州稀土矿山资源现状展开整理,赣州有证稀土矿山共55个,注册资源储量为944974.6吨(稀土氧化物),保留资源量为161248吨(稀土氧化物),稀土资源研发率为82.94%,矿区占地面积为155.49平方千米。目前,赣州地区稀土矿山全部停采。赣州地区稀土矿主要化学组分为铝、硅、钾、铁,绝大多数稀土矿氧化铝和二氧化硅合量多达80%,其尾矿可用于建筑骨料等。

赣州地区稀土矿主要矿物构成为石英、云母、长石和高岭石。三、赣州稀土资源开发利用概况赣州离子导电型稀土矿的研发可以追溯到上世纪60年代的南方重稀土军工会战。1969年底,原江西省地质局908队根据群众报矿线索,找到龙南脚洞低钇型离子型轻稀土矿(代号701矿区)。

1971年4月,这种我国特有的、世界上几乎新型的稀土矿种被称作不成矿的稀土矿,并月被命名为离子导电型稀土矿。从此,世界下有了一种几乎新型相态离子相的稀土矿物。它与此前传统的矿物互为稀土矿物在矿物形态上具有本质的区别。

自离子导电型稀土矿被找到后,人们仍然致力于开发利用该种矿物的研究。在离子导电型稀土矿找到之初,由于其地质品位较低,稀土呈圆形离子互为不存在,使用换届选举、磁选、浮选等常规物理选矿方法无法将其富含重复使用。经过重复试验研究,赣州有色冶金研究所(原江西有色冶金研究所)等单位找到,其中的离子互为稀土不易被盐类电解质溶液淋洗解吸萃取出来,于是发明者了专门针对离子互为稀土的浸托工艺。3.1离子导电型稀土铁矿工艺赣州离子导电型稀土铁矿工艺大体分成池浸、堆浸和原地浸出三个阶段。

1)池浸铁矿工艺池浸铁矿工艺是离子导电型稀土矿的第一代铁矿工艺,具体做法是:在山体的必要方位布置若干个或若干组( 几个池相连)洗矿池,铺以竹片编织的竹板,再行夹麻袋或茅草,浸出母液能渗流到池底,从而防止矿土漏落。该工艺始自1970年代。

1985年6月,离子型稀土第一代萃取工艺池浸工艺,获得国家发明奖。但由于生产能力小、劳动强度大,且毁坏植被,导致相当严重水土流失,1990年代中后期该工艺基本仍然用于,国家也早就明令强迫出局。

2)堆浸铁矿工艺堆浸铁矿工艺是由池洗工艺进化而来的一种铁矿工艺。堆浸必须自由选择一个适合的山坳作为堆浸场,在底部铺设好导流层,用挖出装运机械将矿土堆改置其上,堆高主要由矿土渗透性确认,可重复使用筑城填,也可填一层洗一层,各层之间用塑料膜隔绝。此法不必排土,用于大型机械作业,比起与池洗工艺,规模大,效率高,但其实质仍是搬山运动,须要开凿运输矿土至堆浸场展开堆置浸矿。3)原地浸矿铁矿工艺池浸和堆浸铁矿工艺,都须要开凿山体。

为保护环境,1985年赣州有色冶金研究所展开了世界首次离子型稀土矿的原地浸矿探寻试验。随后,赣研所、长沙矿冶院、长沙矿山院等单位经过倒数科技攻关及先前推展工作,解决问题了绝大多数的工艺问题。原地浸矿铁矿工艺基本流程是:根据勘查资料展开铁矿设计,然后根据设计在地表盾构机注液( 孔) 井,在适合地点盾构机收液巷道或集液沟或钻集液孔,之后通过注液(孔)井自流注液,大自然渗浸渗流至集液系统,经货运池泵送至水冶车间处置。

紧矿时,开挖录液井和集液水沟,堵塞集液巷道。整个铁矿过程,不开凿山体,少量动土,会毁坏山形地貌、森林植被,会导致水土流失。

比起于池浸和堆浸工艺,原地浸出没采富弃贫和压覆资源现象,资源利用率低;由于没爆破作业,采挖工作面陡峭坎不太高,场面广阔有限较少,安全性低;由于很少动土,完全没植被毁坏、水土流失问题,科环保型工艺。目前,原地浸出是离子导电型稀土矿主要铁矿方式。1996年,离子型稀土第二代萃取工艺原地浸出工艺,获得国家八五科技攻关根本性科技成果奖,为国家八五科技攻关十大国际领先水平成果。

1997年,原地浸出工艺获得国家发明奖。但原地浸出工艺不存在渗水的浸出母液对地下水污染的问题。

3.2离子导电型稀土萃取工艺赣州离子导电型稀土的萃取工艺大体分成食盐浸取-草酸溶解工艺、硫酸铵浸取-草酸溶解工艺和硫酸铵浸取-碳酸氢铵除杂溶解工艺三个阶段。最初,赣州有色冶金研究所、江西省地质局908大队、江西大学(现南昌大学) 发明者了食盐浸矿-草酸溶解工艺萃取离子互为稀土,但成本高,且导致土壤盐碱化。

为解决问题食盐浸矿不存在的问题,江西大学、赣州有色冶金研究所于1984年研发出有硫酸铵浸矿技术,硫酸铵浓度为1%~4%,增加了浸矿剂消耗和对土壤生态环境的毁坏,但仍未解决草酸成本高和环境污染的问题。1985 年,江西大学、赣州有色冶金研究所研发的碳酸氢铵除杂溶解工艺,解决问题了草酸溶解不存在的成本高、环境污染问题。

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矿山生产的碳酸稀土需要受热成水解稀土,可必要入分离出来厂展开分离出来加工。硫酸铵浸取-碳酸氢铵除杂溶解工艺,是现行离子型稀土矿的主体萃取工艺。

3.3离子导电型稀土矿铁矿萃取技术发展方向1)强化对离子导电型稀土矿山的基础地质勘查,完备原地浸出铁矿工艺原地浸矿铁矿工艺高效环保,是目前应用于效果最差的浸出工艺,也是离子导电型稀土矿的主要铁矿工艺。但原地浸矿工艺在生产实践过程中也不存在滑坡风险、浸出液渗水造成收率不平稳、污染地下水及适应性受限等问题。笔者指出,解决问题以上问题除强化以防滑坡的监测、管理技术和管理手段的研究,完备浸出母液重复使用技术之外,还须要强化对矿山基础地质的勘查评价,查清矿山整体地质环境,尤其是矿体底板状态,还包括原始程度、浮( 井水)水性能、产状、平缓情况、结构状况、矿体渗入(滤)性能、矿岩结构、地下水及其活动状况等,通过对矿体的基础地质研究,可对矿体否合适原地浸出得出指导,防止盲目使用原地浸出导致山体滑坡、地下水污染等环境问题。2) 研发新型洗矿剂,解决问题氨氮废水污染问题增加或避免氨氮废气,研发无氨氮或少氨氮的新型洗矿剂是离子导电型稀土开发利用的一个最重要研究方向。

新的洗矿剂的应用于,不应符合稀土溶胶效果好,对动植物、土壤、水体无伤害或影响小等拒绝。中国工程院院士黄小卫明确提出镁盐洗矿,并对镁盐洗矿展开了环境影响分析,该方法已沦为离子导电型稀土无氨浸出研究的最重要方向。3)研发绿色分离出来工艺,提升稀土资源利用效率稀土浸出液经溶解后取得的沉淀物须要通过高温焙烧构成稀土氧化物,并根据先前稀土分离出来或应用于市场需求,使用盐酸将稀土氧化物或碳酸盐沉淀成氯化稀土溶液用于,该工艺既消耗了沉淀剂又消耗了酸、碱和能源。

因此,不经溶解和提纯,必要将浸出液稀释提取分离出来获得稀土产品,将就是指浸出液中富含重复使用稀土的技术发展方向。研究基于离子导电型稀土浸出液的新型提取体系,构建浸萃一体化是离子导电型稀土矿分离出来工艺的最重要研究方向。四、结语赣州离子导电型稀土矿是我国最重要的稀土资源。

赣州稀土在几经40多年的开发利用过程中,为国内经济社会发展作出了最重要贡献。但是,由于科技水平和管理等多方面的原因,其不存在资源消耗过大、私采滥凿、利用率较低、浪费毁坏相当严重等问题。赣州稀土产品大多逗留在产业链前端的初级加工阶段,不仅影响了经济发展的速度和质量,同时也制约了经济发展方式的改变,相当严重制约了赣州稀土产业的可持续发展。研发离子导电型稀土矿绿色萃取技术,是构建稀土资源高效可持续发展及清洁生产的必定拒绝。

另外,营造我国稀土产业的良好氛围,推展赣州社会经济和生态环境的可持续发展,必须国家和地方政府强化对稀土产业链各个环节上的管理,实施稀土行业管理,前进稀土有序开发利用;调整优化产业结构方式,伸延和完备稀土产业链;减缓科技创新,提升稀土产业科技创新。□ 我们一天约会多少种矿产? 武秋杰 吕振福我们每天在生活和工作中都要认识到各种各样的矿产,但到底有多少种矿产呢?它们以怎样一个形式经常出现在我们的生活和工作中呢?下面竟然我们通过一个普通人的作息活动表格,来计算出来一下我们从早晨到晚上,要与多少种矿产展开约会早晨,我们睁开眼睛之后做到的第一件事就是拿起枕边的手机。那么,我们手机里包括多少种元素呢?英国普利茅斯大学地理与地球环境科学学院的几位地质学家在网上公布了这样一段视频:他们在实验室里将一部iPhone 4S手机放进搅拌机煲得消灭,随后展开元素分析,一部智能手机中包括铁、硅、铬、铜、碳、镍、铝、钙、锡、钕、银、钴、钼、金、镨、钽、铌、锑、钆、镝、锗、铟、锂等23种矿产。睡觉后,我们不会关上房间里的电灯。

此时,我们要认识到煤炭、钨和稀土等矿产。白炽灯里灯丝是由钨做到的,世界上风行的新型电光源完全都与稀土有关,其中用量仅次于的是稀土三基色荧光灯,且我国60%的电都是由煤炭放的。

随后,我们眯着朦朦胧胧的双眼回到洗手间洗漱,脚下摔的地板砖和所用于的盥洗池都是由黏土矿物和高岭土等烧成而出;进食的牙膏中也包括硅酸盐矿物。洗漱完了,女性朋友要展开出有门前的装扮,所用于的化妆品中一般所含滑石、云母、碧玺、蒙脱石、膨润土等矿产;首饰则牵涉到到金、银、铂族矿产、金刚石、玛瑙、玉石等。早餐时,我们不吃的米饭、面粉等农作物用药的化学肥料主要来自于磷矿、钾盐和硫矿等;我们吃饭也要用于到天然气;吃饭时所必须的不锈钢锅、菜刀则由铁、镍、铬、钼等矿产制备;睡觉用的碗是由高岭土烧成的。不吃过早餐,我们进着汽车回头在下班的公路上。

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汽车常用的材料有碳钢、合金钢、有色金属及合金、橡胶、尾气催化剂等。所以,汽车牵涉到到的矿产有铁 、碳、铬、镍、硅、钒、铝、硼、钨 、钼、钛、稀土、铝、铜、镁、锌、锰、锡、、铍、锆、氟、石棉、石墨、铂、钯、石油等;公路是由水泥灰岩、砂石铺制而出。回到办公室,我们开始一天的工作,所用于的铅笔的笔芯由石墨和黏土按照有所不同的比例加以混合和、压制而出;在纸浆中高岭土有较强的稳定性,并且完好无损地保有在纸张纤维中,粒度粗,流动性强劲,机械化生产中可保证纸张涂层厚度均匀分布,高岭土可空缺纸张纤维间的空隙,提升纸张密度,减少纸张透明度,提高纸张平整度,强化纸张吸取油墨的能力,高岭土大量应用于制纸行业,生产白纸也要用硫、重晶石来提升白度和表面覆盖率;现在办公必不可少的电脑则牵涉到到金、银、铂、钯、锌、锡、硅等矿产;办公楼里的消防消防车装置则牵涉到到铋、铅、锡、锑、铟等矿产。

中午饭点到了,我们去餐厅不吃了一份麻婆豆腐,而石膏是把液态豆浆变为固态的豆腐的凝固剂。上班由于路面交通拥堵,我们自由选择乘坐地铁回家。

铁轨是铁、锰、钒、铌等金属制备的,地铁站的导航系统LED显示屏所含铝、钙、磷、砷、铟、镓等矿产。到家后,我们开窗透气。窗户是由铝合金和玻璃包含,铝合金由铜、硅、镁、锌、锰制成;玻璃由石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等制成。

晚餐后,我们关上电视。电视显像管的荧光屏玻璃是用锶来制作的,且电视背景墙翻新材料中所含硅藻土,需要净化空气。当我们身体不难受时,也必须和矿物做事。

例如,芒硝、石膏、方解石等都是矿物药,我们用来测体温的温度计中也所含金属汞。睡前,我们浸个热水澡,太阳能热水器的专用氟膜来自于萤石。这样计算出来下来,我们日常约会的矿产资源需要超过四五十种之多,它是社会发展的最重要物质基础,影响着我们生活和工作的方方面面。

□ 地质人:获知地球 初心不改为王小莉地质一词最先载于三国时魏国王弼的《周易注坤》,当时归属于哲学概念;1853年出版发行的《地理全书》中的地质一词,是目前所能看到的最先具备科学意义的概念。地质人职业前进的方向一直交叠着时代发展市场需求的脉搏。

预示着新中国的问世,地质工作这棵生命之树根也渐渐生根幼苗。新中国正式成立后,我国地质工作发展经历了六个阶段:新中国正式成立初期较慢建设发展阶段(1945~1965年)、文革无序衰退阶段(1966~1976年)、文革后发展阶段(1977~1990年)、地质工作的滞缩阶段(1991~2005年)、地质工作较慢发展阶段(2006~2012年)及地质工作转型发展阶段(2013年至今)。

日复一日、年复一年,所有的地质人不畏艰险,不辞辛劳,脚踏实地,默默地为我国地质事业发展、最出色中国梦的构建,贡献着自己的智慧与力量。作为地质人,我们必须斡旋在山水之间,日晒雨淋,风餐露宿。

上天、进地、潜海,但凡蕴含着肥沃矿藏的地方,都能追溯到地质人的足迹。党的十九大彰显地质工作新的历史使命:构建两个一百年目标,拒绝获取更为安全性、可信、平稳、经济的能源安全确保;建设生态文明,推展历史发展,拒绝更进一步深化对地球的理解,遵循、迎合自然规律,明确提出地质解决方案;确保和提高民生,拒绝充分发挥地质信息、技术和资源的优势,提高人居环境;区域协调发展七大战略的实行,拒绝有效地充分发挥地质工作的基础性、先行性起到,解决问题根本性的资源环境问题;打好全面终极小康社会三大攻坚战,推展经济高质量发展,拒绝获取更为精准的、更高质量的、更加甚广领域的、更高技术含量的地质承托服务;创意驱动发展,拒绝大力前进地质科技核心理论的创意,减缓向深地、深海、深空进占,守住战略的制高点;全面推展构成新格局,提升地质调查国际合作水平。职业的信念感觉、时代的使命感、大自然的强劲魅力,时时鼓舞着一代又一代的地质人,不忘初心,忘我投放到憧憬而又最出色的地质工作中。我们悦纳大大自然对我们身体的考验、心灵的洗礼,悦纳时代市场需求转换的考验。

地质人的人生重生之路,使其更为意识到人类是地球的一部分。而地质人探寻地球的初心乃是,更佳地理解地球,更佳地与大大自然人与自然相处。

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