我國獨居石資源開發利用現狀及政策建議*

張福良 李政林

(1.中國地質調查局發展研究中心;2.國土資源部礦產勘查技術指導中心;3.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院)

1 獨居石資源分布及開發利用現狀

1.1 獨居石資源分布

全球獨居石資源較為豐富，但具有經濟開采價值的通常是沖積型或海濱砂礦床。獨居石資源主要分布在澳大利亞、印度、南非等國。其中，澳大利亞近年來發現并建設數座大型獨居石礦山，總儲量達520萬t;印度的獨居石資源則主要分布在海濱砂礦和內陸砂礦中，其稀土總儲量約110萬t，約占世界儲量的1%;南非斯廷坎普斯克拉爾的磷灰石礦伴有獨居石，是世界上唯一的單一脈狀型獨居石稀土礦［1］。

我國獨居石資源主要為濱海砂礦床和內河沖積型礦床(表1)，其中濱海獨居石砂礦床主要分布在廣東省中部的陸豐—臺山和西部的陽江—吳川一帶、廣西壯族自治區的珍珠灣—北海區域、海南省的東海岸以及臺灣地區的西海岸一帶。主要產出于濱海沙灘、沙堤之上，具有規模大、品位高、埋藏淺的特點;內河沖積型獨居石砂礦則主要分布在湖南岳陽、益陽等地的內河河道中，以及洞庭湖近岸，礦床規模以中小型為主。

表1 我國主要獨居石礦床分布情況

1.2 獨居石資源開發狀況

澳大利亞是獨居石資源大國，迄今在韋爾德山等處探明的稀土儲量達170萬t，資源儲量比上世紀80年代的統計數據高出10倍多;巴西是生產稀土的最古老國家，從1884年就開始向德國等歐洲國家輸出獨居石礦，巴西的獨居石資源主要集中在東部的南大西洋沿岸地區，從里約熱內盧到福塔萊薩，長約643 km，礦床規模大，由巴西核能和獨居石聯合有限公司負責采選;南非是非洲地區最重要的獨居石生產國，在東海岸查茲貝海濱砂礦中含有大規模的獨居石礦資源，在布法羅螢石礦中也伴生有獨居石和氟碳鈰礦，目前南非政府正在擬定相關的開采和回收計劃;印度稀土資源主要是獨居石，主要分布在海濱和內陸砂礦中，1993年印度原子能部原子礦物分部估算，獨居石資源總儲量約456萬t，有名的獨居石礦區是位于西南海岸的恰瓦拉和馬納范拉庫里奇的特拉范科礦床，1958年在勘探鈾釷資源時，在比哈爾邦的蘭契高原也發現一座獨居石和鈦鐵礦礦床，規模很大，據報道每平方英里含有3500 t獨居石，目前尚未開采［2］。

我國現有獨居石礦是相關的選礦企業將含有鋯英砂較高的砂礦提煉金紅石、鈦鐵礦后形成的副產品或是采砂淘金后形成的重砂礦，進行獨居石的冶煉和生產［2-3］。目前我國已經禁止開采單一獨居石礦，但仍有部分省份和地區存在私自亂挖、亂采現象，大多數無證采挖的小型生產企業集中在湖南岳陽、益陽、永州等地，主要是采挖內河道以及洞庭湖等湖泊沿岸的獨居石砂礦床。甚至有的選礦企業通過非法渠道從澳大利亞等國家和地區走私獨居石原礦進行冶煉，提取稀土資源。這類生產企業沒有進行相應的污染治理，嚴重污染了當地生態環境，影響居民身體健康。

2 我國獨居石資源的冶煉工藝及環境影響

2.1 獨居石的性質

獨居石是一種含有鈰和鑭的磷酸鹽礦物，也是稀土金屬礦的主要礦物之一，其化學式為(Ce、La、Nd、Th)PO4，中文學名磷鈰鑭礦［4］，礦物成分中稀土氧化物含量可達50%～68%。獨居石屬于單斜晶系礦物，晶體常呈板狀或柱狀，棕紅色、黃色、有時為褐黃色，油脂光澤，解理平行{100}中等，摩氏硬度5～5.5，密度4.9～5.5 t/m3。該礦物在1829年由Breithaupt命名，來源于希臘語Monazite一詞，象征其稀少性;常呈分散的細粒狀晶體產在花崗巖、正長巖、或與之相關的偉晶巖中，還產于一種在成因和空間上與堿性巖有關的碳酸鹽中，與燒綠石、氟碳鈰礦等礦物共生，成為重要的稀土礦床，在表生條件下，獨居石經過風化剝蝕等物理化學作用，可以富集形成砂礦。

2.2 我國獨居石資源冶煉工藝現狀

獨居石的開采基本是傳統的露天開采，將地表覆土剝離后進行露天大規模機械化開采，礦石進入破碎車間進行破碎，然后運至選礦廠。為了滿足生產的需要，在冶煉前經選礦，將獨居石與脈石礦物和其他礦物分開，以提高稀土的氧化物含量，從而得到能滿足稀土生產要求的獨居石精礦。

目前獨居石礦的選礦一般采用浮選法，并常輔以磁選、重選等多種組合選礦工藝流程。獨居石精礦等級見表2。

我國以獨居石為原料進行分離冶煉的企業主要集中在湖南，其中以益陽和永州兩地的企業為多。獨居石的冶煉主要有燒堿浸煮法［5-6］和硫酸焙燒法，即傳統的堿法與酸法，其中硫酸焙燒法主要應用于包頭白云鄂博獨居石-氟碳鈰混合稀土礦(圖1)，燒堿浸煮法則多用于處理南方的獨居石精礦(圖2)。

表2 獨居石精礦等級 %

圖1 獨居石精礦酸法處理流程

圖2 獨居石精礦堿法處理流程

相比較而言，在生產過程中，燒堿浸煮法比硫酸焙燒法獨居石粉塵廢氣排放少，而且能夠做到回收釷、鈾等放射性金屬元素。但兩種方法均不能真正有效的徹底杜絕環境污染，尤其是對于放射性元素的有效回收和處理。

2.3 獨居石資源開發利用中的環境影響

獨居石生產過程中的污染主要集中在廢氣、廢水的排放和冶煉之后堆積的具有放射性的尾渣。目前我國獨居石冶煉生產的企業大都采用燒堿浸煮工藝，雖然在很大程度上減少了廢氣的排放，但仍然存在較多的廢水以及放射性廢渣的污染。而且在獨居石球磨制粉的過程中，其粉塵易對工人的身體健康造成危害。

為了減少粉塵對操作工人的危害，必須將現有的干磨工藝進行全自動化改裝或者采用更為環保的濕磨工藝。東北大學材料與冶金學院開發的CaONaCl焙燒分解獨居石的工藝，湖南益陽鴻源稀土有限公司等多家企業組織開發的獨居石尾渣綜合回收與綠色循環新工藝，旨在解決生產過程中放射性廢水、廢渣的排出，以實現獨居石中稀土、釷、鈾等資源的全回收和綠色循環。

通過對獨居石資源的綜合利用，能夠在很大程度上解決單一稀土礦的開發，而對鈾、釷等放射性元素的回收處理，既能極大地降低對環境造成的影響，也可以擴充我國核資源儲備。

目前，我國獨居石生產的企業均沒有對產生的廢渣進行放射性元素回收處理，只對生產后的放射性廢渣進行了集中堆放積壓，不僅造成了釷、鈾等戰略資源的大量浪費，而且對生產工人的身體健康和周圍環境都將產生不利影響。放射性污染會破壞人體機體的大分子結構，甚至直接破壞人體的組織結構和細胞，從而引發各類慢性放射疾病，其發病過程往往會延續幾十年之久，嚴重者甚至引發白血病和各種癌癥。但我國現有的獨居石冶煉工藝難以支持放射性污染物排放達標，急需規范化管理和無放化綜合利用的新工藝研發。

3 政策建議與思考

3.1 繼續禁止單一獨居石礦的開采，綜合利用伴生產出的獨居石

獨居石雖然是一種重要的冶煉稀土元素的礦物資源，但目前在開發利用中仍面臨諸多工藝技術與環境問題，我國應盡快將獨居石資源的開發利用納入國家統籌規劃管理的范疇:一方面繼續禁止單一型獨居石資源的開采，從上游非法開采到下游生產銷售進行全產業鏈封殺，對部分地區存在無證亂挖亂采并造成環境危害的企業要堅決依法取締;另一方面針對選礦企業從砂礦中提煉分離鋯英砂、鈦鐵礦和金紅石等礦產品作為尾礦的獨居石，要結合該礦物本身伴生組分多的特性(如鈾、釷等放射性元素都具有開發價值)，開發時應注意對伴生元素的回收利用，達到既可以增加資源的有效利用，避免浪費，又可以降低污染，增加經濟效益。

3.2 禁止進口獨居石原礦，關注相關國家的獨居石礦業動態

針對目前國內某些選礦企業，通過走私等非法渠道，從國外進口獨居石原礦在國內進行冶煉生產的情況，并由此帶來的環境破壞和資源浪費等一系列問題，立法機構應立即確立相關法律和條例，嚴格禁止獨居石原礦的進口，國土資源執法部門還要聯合海關等相關部門，加大走私獨居石原礦的處罰力度。

值得關注的是，澳大利亞等獨居石資源豐富的國家，在獨居石冶煉分離稀土和治理相關放射性環境污染上擁有更加領先的工藝技術，這對我國在利用境外獨居石資源提供了新的思路，國內企業可以通過參股、控股、并購等多種方式參與澳大利亞和“金磚國家”的獨居石資源的開發，從而改變以往的單純進口模式。合理利用境外資源，增強輕稀土資源供應市場的保障能力。

3.3 研究開發新型工藝技術，杜絕環境污染

獨居石生產企業應研究開發采、選、冶新工藝，進一步提高稀土資源利用率、采選回收率以及稀土和放射性元素的綜合回收利用率，實現綠色循環，最大限度減少環境污染。

鼓勵生產企業自主開發獨居石等稀土原料生產的創新體系，加大對相關研發資金的投入力度，建立以生產企業為主、科研院所廣泛參加的稀土生產技術研究中心;加大稀土技術的引進，盡快突破技術難關，如法國的稀土冶煉分離技術和日本的稀土深加工技術，都處于世界領先水平，值得學習借鑒;加大產學研結合的力度，使先進技術真正應用到稀土產品中，真正杜絕放射性環境污染，保護生態與居民身體健康。

3.4 完善法律法規、加強監督管理，整合市場資源、釋放企業活力

1991年5號文件把稀土列入國家保護性資源，但在過去的20余a里，很多地方和企業卻沒完全按照國家規定的礦產品指標進行科學和安全生產，使稀土資源的開采量過大，同時也出現采礦權管理的不規范，導致一證多點開采，甚至無證開采現象的出現。而此類現象在獨居石礦的開采中更加突出，因此急需加強獨居石資源的開發管理和采礦權的登記審查工作。

稀土屬于有限的、不可再生的保護性資源，因此一定要遏止其過快消耗，提高利用率。在有獨居石資源開發、生產的地區，鼓勵有實力、生產工藝領先的大企業進行稀土資源的整合，以解決其開發利用中的“低、小、散、亂”等現象，從而使礦產資源開采秩序進一步規范化和法制化，促進稀土產業持續健康發展。

4 結論

稀土礦產作為極端重要的戰略性資源，業已被全社會所關注，隨著全球尤其是美國經濟形勢的好轉和我國經濟增長模式進入“新常態”的背景下，科技進步和創新將會帶動一大批，尤其是以新能源、新材料為代表的朝陽產業的發展，而稀土元素作為“工業維生素”，其需求量和利用程度也將會大幅度提升。

獨居石礦作為生產輕稀土的重要礦種之一，已經得到越來越多的關注和重視，但目前我國獨居石生產管理仍比較混亂，生產工藝落后，資源沒有得到有效利用，并對環境產生負面影響，相關生產企業競爭力不足，因此，一方面要加強統籌管理，嚴格禁止國內單一型獨居石礦的開采，禁止從國外進口單一獨居石原礦，加強對伴生獨居石資源的回收利用，通過工藝技術創新提高國內獨居石資源的利用水平;另一方面應重點關注澳大利亞和“金磚國家”獨居石資源的合理利用，做到境外資源與技術為我所用;此外，稀土資源利用產業鏈逐步向高端延伸，應成為增強我國稀土資源行業國際競爭能力的戰略方向。

［1］ U.S.Geological Survey.Mineral Commodity Summaries［R］.Virginia:U.S.Geological Survey，2011.

［2］ 孫 巖，韓昌甫.我國濱海砂礦資源的分布及開發［J］.海洋地質與第四紀地質，1999，19(1):117-121.

［3］ 楊慧根.鈦鋯稀土砂礦精選新工藝的研究［J］.有色金屬:選礦部分，1998(3):24-26.

［4］ 蘇正夫.獨居石礦資源的綜合利用研究現狀［J］.世界有色金屬，2014(8):31-33.

［5］ 吳文遠，胡廣勇，孫樹臣，等.CaO和NaCl焙燒混合稀土精礦過程中的分解反應［J］.中國稀土學報，2004，22(2):210-214.

［6］ 徐光憲.稀土:上冊［M］.北京:冶金工業出版社，1995.