1、應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例中國地質大學 （武漢）資源學院本科生課程（設計）報告課程名稱： 應用礦床學 學時： 24題目：應用礦床學課程報告 - 稀土礦床應用實例學生姓名： 學生學號：專業： 資源勘查工程（固體方向） 班級：任課老師： 完成日期： 2013.12.6報告評語：成績：評閱人簽名：日期：備注： 1、無評閱人評語和簽名成績無效；2 、必須用紅色簽字筆或圓珠筆批閱，用鉛筆批閱無效；3 、正文應該有批閱標示內容；4、建議用 A4 紙張打印；批閱報告及時交系辦存檔；應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例目錄一礦產資源概述（資源儲量、時空分布、基本特點） . - 1 - 二工業用途 -

2、 4 -三. 主要礦物及主要工業礦物介紹 - 5 -四工業上的礦石類型 - 6 -五工業上主要利用的礦床典例 - 7 -六工業利用指標要求 - 9 -七選礦和加工技術 - 10 -參考文獻 - 13 -應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例稀土礦床應用實例礦產資源概述 (資源儲量、時空分布、基本特點)稀土資源就是化學元素周期表中鑭系元素鑭( La )、鈰( Ce)、鐠 (Pr) 、釹(Nd) 、钷(Pm) 、釤(Sm) 、銪(Eu) 、釓(Gd) 、鋱(Tb) 、鏑(Dy) 、鈥(Ho) 、鉺(Er) 、銩 (Tm) 、鐿(Yb) 、 镥(Lu) ，以及與鑭系的 15 個元素密切相關的兩個元素

3、鈧( Sc )和釔( Y)共 17 種元素， 稱為稀土元素，也叫稀土資源，簡稱稀土。世界上的稀土金屬礦業開發是隨稀土工業興起而發展的。稀土工業始于 19 世紀 80 年 代，當時需要從獨居石中提取制汽燈紗罩用的釷(獨居石含釷)， 而獨居石中的稀土是當時 無用的副產品。到 20 世紀中葉，稀土在打火石、碳弧棒、玻璃著色和拋光粉等方面陸續得 到應用。 第二次世界大戰期間， 釷因為核技術的需要而大量生產， 稀土是當時處理獨居石過 程中的副產品， 因純度不高， 分離和提取稀土元素困難而未能得以廣泛應用。 直到 50 年代， 由于離子交換和溶劑萃取新技術成功地應用于稀土的分離和提純， 稀土產品純度提高，

4、 價格 下降，使稀土金屬開始得以廣泛應用。 60 年代，稀土用作石油裂化催化劑和制取熒光粉； 70 年代出現稀土鈷永磁體，并在鋼中添加稀土，這些都促進了稀土工業的迅速發展，從而 帶動了稀土礦業開發。一些工業發達的國家自 50 年代以來進行稀土礦產資源的大規模的勘 查與開發。世界稀土生產國主要有美國、中國、澳大利亞和印度。目前，世界稀土產品的生 產能力估計每年 70000t (稀土氧化物)。美國的鉬公司( Molycorp Inc )、法國的羅納普 朗克公司( Rhone Poulenc )和中國的國營企業控制了世界產量的60% 以上。由于成礦地質條件有利， 中國稀土資源不僅成因類型齊全， 而且

5、資源量十分豐富， 為世 界之最。我國稀土資源的勘查與開發研究，始于 20世紀 50 年代初期至 80 年代末發現并探 明了一批重要稀土礦床。據有關地質勘探和礦山生產部門提供的數據統計，截止2000 年底全國已探明稀土資源量( REO)超過 10000 萬噸，預測資源遠景量大于 21000 萬噸，顯示出 我國稀土資源的巨大潛力。 我國西部地區是輕稀土資源的最主要分布區， 僅內蒙古的白云鄂 博礦區地表至地下 200m范圍內已探明稀土資源量約 10000 萬噸，平均含稀土氧化物( REO) 3% 5%，預測全區稀土資源量超過 13500 萬噸；中國南方的風化淋積型稀土礦已探明資源量 正式公布的數字為

6、 150 萬噸。我國是名副其實的世界第一大稀土資源國，已探明的稀土資源量約 6588 萬噸。我國稀 土資源不但儲量豐富，而且還具有礦種和稀土元素齊全、稀土品位及礦點分布合理等優勢， 為我國稀土工業的發展奠定了堅實的基礎。 中國稀土資源成礦條件十分有利、 礦床類型齊全、 分布面廣而有相對集中， 目前， 地質科學工作中已在全國三分之二以上的省 (區)發現上千 處礦床、礦點和礦化地。但集中分布在內蒙古的白云鄂博、江西贛南、廣東粵北、四川涼山 和山東微山等地，形成北、南、西、東的分布格局，并且有北輕南重的分布特點(圖1)。我國稀土礦產資源分布廣泛，目前已探明有儲量的礦區 193 處，分布于 17 個省

7、區，即內蒙 古、吉林、山東、江西、福建、河南、湖北、湖南、廣東、廣西、海南、貴州、四川、云南、 陜西、甘肅、青海(表 1)。應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例圖 1 我國稀土資源分布圖表 1 稀土原生礦床和淋積型礦床（一）（一）稀土原生礦床和淋積型礦床編 號礦產地名稱礦床類別儲量規模（大、中型）稀土 類型利 用 情 況備注原生 礦 （O）淋積 型 （V）RE2O3Ce2O3Y2O31內蒙古白云鄂博主、 東、 西礦超大 型輕稀土已 用共伴 生礦2白云鄂博主東礦底盤超大 型輕稀土未 用共生 礦3白云鄂博都拉哈拉超大 型輕稀土未 用共生 礦4內蒙古扎魯特旗“八一”大型大型重、輕稀土未 用共生 礦5

8、吉林大栗子鐵礦紅旗區重稀土未 用伴生 礦6山東微山中型輕稀土已 用7江西七一礦V大型重稀土已 用8江西七二一礦V大型輕稀土已 用9江西八七礦V大型輕稀土已- 2 -應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例用10湖北竹山廟埡大型輕稀土未 用11湖北應山廣水中型重稀土未 用12湖南江華V中型輕稀土已 用13廣東新豐V中型重、輕稀土已 用14廣東粵東北地區若干礦點V重、輕土已 用15福建閩西南若干礦點V重、輕土已 用16四川冕寧牦牛坪大型輕稀土已 用17貴州織金新華大型輕、重稀土未 用續表 稀土原生礦床和淋積型礦床（二）（二）獨居石、磷釔礦、褐釔鈮礦礦床編號礦產地名稱礦床類別儲量規模（大、中型）稀土 類

9、型利用 情況備注原生礦 淋積型 （ O） （ V）RE2O3 Ce2O3 Y2O31江西上猶長嶺風化殼砂礦特大型獨居石已用2湖南岳陽筻口河流沖擊砂礦大型獨居石未用3湖南華容三郎堰河流沖擊砂礦大型獨居石未用4湖南湘陰望湘河流沖擊砂礦大型獨居石未用5湖南平江南江橋河流沖擊砂礦中型獨居石未用6湖北通城雋水河流沖擊砂礦中型獨居石已用7海南萬寧保定海濱砂礦中型獨居石已用共生礦8廣東陽西南山海海濱砂礦大型獨居石已用9廣東電白電城海濱沖級砂礦中型獨居石已用共生礦10廣東電白博賀海濱沖擊砂礦中型獨居石已用11廣東廣寧 513風化殼砂礦中型獨居石已用伴生礦12廣東廣寧 512風化殼砂礦中型獨居石已用伴生礦13廣

10、東新興社墟河流沖擊砂礦中型獨居石未用共生礦14廣西上林水臺沖洪積砂礦大型獨居石已用共生礦15廣西鐘山花山風化殼砂礦中型獨居石已用伴生礦16廣西北流五二風化殼砂礦大型獨居石未用伴生礦17廣西北流石玉河流沖擊砂礦中型獨居石未用伴生礦18廣西陸川白馬風化殼型大型獨居石已用共生礦19云南勐海勐往河流沖擊砂礦大型獨居石未用共生礦20江西上猶長嶺風化殼砂礦大型磷釔礦未用21廣東新豐雪山風化殼砂礦大型磷釔礦已用共生礦- 3 -應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例22廣東惠陽沙尾風化殼砂礦中型磷釔礦已用23廣東廣寧 513風化殼砂礦中型磷釔礦已用24廣東廣寧 512風化殼砂礦中型磷釔礦已用25廣西北流五二風化

11、殼砂礦大型磷釔礦已用共生礦26廣西北流石玉風化殼砂礦中型磷釔礦已用共生礦27廣西陸川白馬風化殼砂礦大型磷釔礦已用共生礦28湖南江華姑婆山風化殼砂礦大型褐釔鈮礦已用29湖南江華河路口河流沖擊砂礦中型褐釔鈮礦已用30廣西賀縣姑婆山風化殼砂礦大型褐釔鈮礦已用共生礦工業用途1. 在軍事方面稀土有工業“黃金”之稱，由于其具有優良的光電磁等物理特性, 能與其他材料組成性能各異、 品種繁多的新型材料， 其最顯著的功能就是大幅度提高其他產品的質量和性能。 比 如大幅度提高用于制造坦克、飛機、導彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰術性能。而 且，稀土同樣是電子、 激光、核工業、 超導等諸多高科技的潤滑劑。 稀土

12、科技一旦用于軍事， 必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說 , 美軍在冷戰后幾次局部戰爭中壓倒性控制，以 及能夠對敵人肆無忌憚地公開殺戮，正緣于稀土科技領域的超人一等。2. 在冶金工業方面稀土金屬或氟化物、 硅化物加入鋼中， 能起到精煉、 脫硫、 中和低熔點有害雜質的作用， 并可以改善鋼的加工性能； 稀土硅鐵合金、 稀土硅鎂合金作為球化劑生產稀土球墨鑄鐵， 由 于這種球墨鑄鐵特別適用于生產有特殊要求的復雜球鐵件， 被廣泛用于汽車、 拖拉機、 柴油 機等機械制造業；稀土金屬添加至鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中，可以改善合金的物理 化學性能，并提高合金室溫及高溫機械性能。3. 在石油化工方面 用稀

13、土制成的分子篩催化劑，具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優點，因 而取代了硅酸鋁催化劑用于石油催化裂化過程； 在合成氨生產過程中， 用少量的硝酸稀土為 助催化劑， 其處理氣量比鎳鋁催化劑大 1.5 倍；在合成順丁橡膠和異戊橡膠過程中， 采用環 烷酸稀土 - 三異丁基鋁型催化劑，所獲得的產品性能優良，具有設備掛膠少，運轉穩定，后 處理工序短等優點； 復合稀土氧化物還可以用作內燃機尾氣凈化催化劑， 環烷酸鈰還可用作 油漆催干劑等。4. 在玻璃陶瓷方面稀土氧化物或經過加工處理的稀土精礦， 可作為拋光粉廣泛用于光學玻璃、 眼鏡片、 顯 像管、示波管、平板玻璃、塑料及金屬餐具的拋光；在熔制玻璃過

14、程中，可利用二氧化鈰對 鐵有很強的氧化作用， 降低玻璃中的鐵含量， 以達到脫除玻璃中綠色的目的； 添加稀土氧化 物可以制得不同用途的光學玻璃和特種玻璃，其中包括能通過紅外線、吸收紫外線的玻璃、 耐酸及耐熱的玻璃、防 X- 射線的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土，可以減輕釉的碎裂性， 并能使制品呈現不同的顏色和光澤，被廣泛用于陶瓷工業。5. 在新材料方面 稀土鈷及釹、鐵、硼永磁材料，具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積，被廣泛用于電子及 航天工業； 純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶， 可用于微波 與電子工業； 用高純氧化釹制作的釔鋁石榴石和釹玻璃， 可作為固體激光材料； 稀土六

15、硼化應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例物可用于制作電子發射的陰極材料；鑭鎳金屬是 70 年代新發展起來的貯氫材料；鉻酸鑭是 高溫熱電材料； 近年來， 世界各國采用鋇釔銅氧元素改進的鋇基氧化物制作的超導材料， 可 在液氮溫區獲得超導體，使超導材料的研制取得了突破性進展。 此外，稀土還廣泛用于照 明光源，投影電視熒光粉、增感屏熒光粉、三基色熒光粉、復印燈粉；在農業方面，向田間 作物施用微量的硝酸稀土，可使其產量增加510%；在輕紡工業中，稀土氯化物還廣泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面。6. 農業方面作用 研究結果表明，稀土元素可以提高植物的葉綠素含量，增強光合作用，促進根系發育

16、， 增加根系對養分吸收。稀土還能促進種子萌發，提高種子發芽率，促進幼苗生長。 除了以上主要作用外，還具有使某些作物增強抗病、抗寒、抗旱的能力。大量的研究還表明，使用適當濃度稀土元素能促進植物對養分的吸收、 轉化和利用。玉米用稀土拌種，出苗、拔節比 對照早 12 天，株高增加 0.2 米，早熟 35 天，而且籽粒飽滿，增產 14%。大豆用稀土拌 種，出苗提早 1 天，單株結莢數增加 14.8 26.6 個，3 粒莢數增多，增產 14.5%20.0%。 噴施稀土可使蘋果和柑橘果實的 Vc 含量、總糖含量、糖酸比均有所提高，促進果實著色和 早熟。并可抑制貯藏過程中呼吸強度，降低腐爛率。三.主要礦物及

17、主要工業礦物介紹已經發現的稀土礦物約有 250 種，但具有工業價值的稀土礦物只有 5060 種，目前具 有開采價值的只有 10 種左右，現在用于工業提取稀土元素的礦物主要有四種氟碳鈰礦、 獨居石礦、磷釔礦和風化殼淋積型礦，前三種礦占西方稀土產量的95%以上。獨居石和氟碳鈰礦中，輕稀土含量較高。磷釔礦中，重稀土和釔含量較高，但礦源比獨居石少。1. 獨居石獨居石又名磷鈰鑭礦?；瘜W成分及性質： (Ce,La,Y,Th)PO4 。成分變化很大。礦物成 分中稀土氧化物含量可達 5068。類質同象混入物有 Y、Th、Ca、SiO4 和SO4 。獨居 石溶于 H3PO4、 HClO4、 H2SO4中。粒狀。

18、具有強玻璃光澤。硬度 5.0 5.5 。性脆。比重 4.9 5.5 。電磁性中弱。在 X射線下發綠光。 在陰極射線下不發光。正長巖、長霓巖與堿性正長偉晶巖中；阿爾卑斯型脈中；混合巖中；及風化殼與砂礦中。床是在澳大利亞沿海、巴西以及印度等沿海。此外，斯里蘭卡、馬達加斯加、南非、馬來西 亞、中國、泰國、韓國、朝鮮等地都含有獨居石的重砂礦床。下降趨勢， 主要原因是由于礦石中釷元素具有放射性， 對環境有 害。2. 氟碳鈰礦化學成分性質： (Ce，La)CO3F 。機械混入物有 SIO2、Al2O3 、P2O5。氟碳鈰礦易溶于 稀 HCl、 HNO、3 H2SO4、 H3PO4。應用礦床學報告 - 稀土

19、礦床應運實例油脂光澤，條痕呈白色、黃色，透 明至半透明。硬度 44.5 ，性脆，比重 4.72 5.12 ，有時具放射性、具弱磁性。在薄片中 透明，在透射光下無色或淡黃色，在陰極射線下不發光。脈中；石英鐵錳碳酸鹽巖脈中；砂礦中。彈性、韌性和強度，是制作噴氣式飛機、導彈、發動機及耐熱機械的重要零件。亦可用作防 輻射線的防護外殼等。此外，鈰族元素還用于制作各種有色玻璃。和獨居石一道被開采出來，其稀土氧化物平均含量為5 6%。品位最高的工業氟碳鈰礦礦床是美國加利福尼亞州的芒廷帕斯礦，這是世界上唯一以開采稀土為主的氟碳鈰礦。3. 磷釔礦( Xenotime )YPO4。成分中 Y2O361.4 ， P

20、2O538.6 。有釔族稀土元素混入，其 中以鐿、 鉺、鏑、釓為主。 尚有鋯、鈾、釷等元素代替釔，同時伴隨有硅代替磷。 一般來說， 磷釔礦中鈾的含量大于釷。磷釔礦化學性質穩定。油脂光澤。硬度 45，比重 4.4 5.1 ，具有弱的多色性和放射性。砂礦中亦有產出。4. 風化殼淋積型稀土礦( Ion ABSorpt deposit )“離子吸附” 系稀 土元素不以化合物的形式存在， 而是呈離子狀態吸附于粘土礦物中。 這些稀土易為強電解質 交換而轉入溶液，不需要破碎、選礦等工藝過程，而是直接浸取即可獲得混合稀土氧化物。 故這類礦的特點是：重稀土元素含量高，經濟含量大，品位低，覆蓋面大，多在丘陵地帶，

21、 適于手工和半機械化開采，開采和浸取工藝簡單。四工業上的礦石類型據稀土礦床中其他有用組分是否符合工業指標、 礦床規模是否在小型以上 (含小型 )及被 利用的程度，可將稀土礦石分為單一稀土礦石、共生稀土礦石 ; 按稀土的賦存狀態，分為內 生型稀土礦石、離子吸附型礦石 ; 按風化程度，可分為全風化稀土礦石、半風化稀土礦石、 原生稀土礦石。1. 原生石英重晶石碳酸巖脈型稀土礦石試樣中含稀土氟碳酸鹽礦物 9.43%( 氟碳缽礦為主，氟碳鈣缽礦次之 ); 菱鈣缽鈉礦、碳 酸鋸缽礦、缽磷灰石、獨居石、褐簾石等占 3.34%0; 碳酸鹽、重晶石、石英等占 78. 37%0; 少量白云母、螢石、長石、霓輝石、

22、鈉鐵閃石、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、牡石、 富鈉燒綠石等。氟碳缽礦粒徑 0. 02 mm-5 mm ，其中 0. 04 mm-0. 5 mm 的占 93.900 。礦石 稀土品位 zv(REO) 14. 25 0 o ，主要為稀土單礦物，呈分散狀態的稀土極少。經礦石浮選 穩定性試驗，獲稀土精礦，產率為7. 220o ，含 RE041. 59 Yo, REO 回收率為 70. 49%0; 尾砂含 REO1. 16 0 0 。礦石較易選。2. 弱風化石英重晶石碳酸巖脈型稀土礦石應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例試樣中稀土礦物含量為 23.14%0，主要為氟碳缽礦、氟碳鈣缽礦，次之為風化稀土

23、; 風化礦物含量為 39.98%0，有赤鐵礦、褐鐵礦、軟錳礦、硬錳礦、水針鐵礦、鉛礬、鉛鐵礦等。 含石英、蛋白石、玉髓 16. 08 % ,含重晶石 24.44 ，少量長石、云母、黃鐵礦、方鉛礦、金 紅石、電氣石等。礦石稀土品位仁二 (REO) l12.55%0 。3. 原生稀土礦石取含礦片麻巖、 含礦正長巖、 石英重晶石碳酸巖稀土礦石按比例和質地均勻性組合成試 樣。礦石含稀土礦物 1. 27 0 o(以氟碳酸鹽稀土礦物為主，獨居石次之)，長石 57. 75 0 o，石英 12.610 0 ，方解石 10.57%0，輝石與閃石 5. 9100 ，云母 4.83%0，重晶石 2. 5400 ，其

24、 他為螢石、赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦等。礦石稀土品位w(REO) J0. 89%0 ，氟碳缽礦 REO占 91. 75%o ，獨居石 REO占 8. 250o ，氟碳缽礦粒徑大于 0. 04 mm 的占 72.54%o4. 弱風化稀土礦石試樣取自地表，組合條件同 c) 。礦石中含稀土礦物 1. 96%( 氟碳缽礦占 95. 04%o ，獨 居石占 4. 9600) ，長石 61. 36%0 ，石英 11.38%0，方解石與重晶石 7. 7800 ，云母 6.200 ， 輝石與閃石 4.1%，赤鐵礦與褐鐵礦 4. 5800，其他為磁鐵礦、黃鐵礦、螢石等。礦石稀土品 位zv(REO)I1. 4%,

25、氟碳缽礦粒徑大于 0. 04 mm 的占 76. 19%0 。5. 原生霓石堿長花崗巖型稀土礦石試樣中含稀土礦物 1.74%，以氟碳缽礦為主，極少量獨居石、硅欽缽礦、磷憶礦、褐 簾石等，脈石礦物主要為長石、石英、霓輝石、重晶石，少量黑云母、磷灰石、鈉鐵閃石、 螢石，金屬礦物有少量褐鐵礦、 赤鐵礦、磁鐵礦、銳欽礦等。 氟碳缽礦粒徑 0. 074 mm-0. 991 mm的占 81.47 ，礦石含 REOl. 18 。五工業上主要利用的礦床典例我國稀土礦床類型的劃分， 因稀土元素常與稀有元素共生在一起， 故礦床分類都以稀有、 稀土礦床表示。如中國礦床 ( 中冊)推出的稀有、稀土礦床分類方案。現將以

26、稀土為主并 具有工業意義的礦床類型，簡介如下：1. 白云鄂博型鐵 - 鈮、稀土礦床這是一種特殊類型迄今獨一無二的超大型稀土礦床， 以其規模巨大， 儲量豐富， 鈰族稀 土品位高而著稱于世， 具有巨大的經濟價值， 是我國稀土礦物原料最大的生產基地。 對其成 因類型劃分至今眾說紛紜，諸如特種高溫熱液說、沉積變質- 熱液交代說、巖漿碳酸巖說、火山碳酸巖沉積說、 層控說、 熱鹵水沉積說以及復合成因說等。 該類型礦床地質特征將在典 型礦區中加以簡要介紹。2. 花崗巖型鈮、稀土礦床 該類型是與花崗巖類巖石有關的巖漿礦床，主要分布在贛南、粵北及湘南、桂東一帶， 如姑婆山含褐釔鈮礦花崗巖。堿性花崗巖型稀土礦床主

27、要分布在川西和內蒙古的東部地區， 如內蒙古巴爾哲堿性花崗巖鈮、 稀土礦床。 花崗巖型稀土礦床的特點是， 儲量大、 品位穩定， 頗有遠景。 但品位較低， 礦物粒度較細， 目前尚未大規模開采利用。然而在其上發育的風化 殼礦床和形成的沖積砂礦、海濱砂礦，易采易選，具有重要工業意義，五六十年代已開采這 些砂礦中的獨居石、磷釔礦、鈮鉭鐵礦、鋯石英等稀土、稀有元素礦物原料。3. 花崗偉晶巖型稀土礦床 我國花崗偉晶巖主要富含鋰、鈹、鉭等稀有元素，富含稀土元素并不多見，僅在江西發 現有稀土 -鈮鉭 -鋰偉晶巖型礦床。 這類礦床的特點是稀土品位較高， 礦物粒度較大， 易采易 選，但規模有限，適于地方開采。4.

28、含稀土氟碳酸鹽熱液脈狀型礦床應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例該類型是獨立的輕稀土礦床， 經濟價值巨大， 為國外稀土礦的主要類型之一， 如美國著 名的芒廷帕斯特大型氟碳鈰礦即屬此類。 我國目前已勘查出四川冕寧牦牛坪稀土礦床（ 大型）和山東微山湖郗山稀土礦床 （中型） 。這類礦床的形成常與堿性侵入巖有關， 規模較大， 稀土 品位富，主要礦石礦物為氟碳鈰礦，富含鑭、鈰、鐠、釹等元素，礦石嵌布粒度大，屬易選 礦石類型。這兩個礦床已開發利用，經濟、社會效益十分可觀。5. 含鈮、稀土正長巖 -碳酸巖型礦床這種類型礦床也是稀土礦床主要類型之一。 具有規模大， 共伴生組分多的特點， 頗有綜 合利用價值。主

29、要礦石礦物以鈰族稀土為主。有獨居石、氟碳鈰礦、氟碳鈰鈣礦等，鈮礦物 有燒綠石、 鈮鐵礦、 鈮鐵金紅石等。 在秦嶺東段南坡，鄂陜交界處已勘查的湖北竹山廟埡大 型鈮稀土礦床，探明輕稀土氧化物 121.5 萬 t ，五氧化二鈮 92.95 萬 t ，尚待開發利用。6. 化學沉積型含稀土磷塊巖礦床在化學沉積型礦床中， 目前在國內尚未發現獨立的稀土礦床。 稀土元素只是作為伴生組 分富集在某些磷礦床、 鋁土礦床和鐵礦床中， 具有綜合回收利用價值。 其中在磷塊巖中的稀 土元素主要呈類質同象形式賦存于膠磷礦或微晶磷灰石中， 稀土含量與主元素磷的含量有密 切的相關關系，最高含量可達 0.3%，且釔族稀土往往有較

30、高的比例。 70 年代初，勘探的貴 州織金縣新華磷礦床， 探明的稀土氧化物儲量已達大型礦床規模， 其中氧化釔的儲量占總儲 量的 1/3 。目前，磷礦已開采，稀土礦待綜合回收利用。7. 沉積變質型鈮、稀土、磷礦床該類型是近年來發現的一種變質礦床， 分布甘肅北部和內蒙古西部。 礦床產于前寒武系 大理巖中。礦石礦物主要有鈮鐵礦、鈮易解石、鈮鐵金紅石、獨居石、磷灰石等。礦床規模 較大，以鈮為主，稀土和磷可綜合回收利用，具有潛在的工業意義。8. 混合巖型稀土礦床這種稀土礦床是含獨居石、磷釔礦的混合巖或混合巖化花崗巖。 70 年代以來在廣東、 遼寧、 內蒙古陸續發現礦化區和礦床。 如廣東的五和含稀土混合巖

31、礦床， 遼寧的翁泉溝混合 巖化交代型硼鐵稀土礦床， 內蒙古烏拉山集寧一帶的花崗片麻巖或混合巖中稀土元素含量 很高， 有可能找到混合巖型稀土礦床。這種礦床的礦石礦物主要是獨居石、 磷釔礦、褐簾石 和鋯石等， 遼寧的混合巖中還有鈰硼硅石等。 混合巖型稀土礦床， 一般規模較大， 特別是在 南方由混合巖型稀土礦床形成的風化殼礦床和海濱砂礦具有重要開采價值。9. 風化殼稀土礦床這類礦床廣泛分布于南嶺和福建一帶的花崗巖型、 混合巖型稀土礦床和個別含稀土火山 巖發育的地區， 多呈面型分布。 根據稀土元素的賦存狀態， 風化殼礦床分為單礦物型和離子 吸附型兩類。單礦物型風化殼礦床的稀土元素主要以稀土礦物形式出現

32、， 其工業礦物種類， 視其原巖 而定。 有的以褐釔鈮礦為主， 如湖南和廣西富賀鐘三縣的風化殼花崗巖； 有的則以磷釔礦和 獨居石為主。 其含礦母巖為含礦花崗巖和混合巖。 這類礦床采選簡易， 已成為稀土特別是重 稀土的主要礦物原料來源。離子吸附型風化殼稀土礦床， 是一種新類型稀土礦床。 稀土元素呈離子狀態吸附于粘土 礦物表面，提取工藝簡便，加之規模之大，開采容易，已成為我國重稀土、中稀土提取的主 要來源。這類礦床在我國南方有較廣泛的分布，開發這類礦床經濟、社會效益十分顯著。10. 獨居石、磷釔礦沖積砂礦和海濱砂礦在華東、 中南、 滇西南等地區第四系沖積層中遍布獨居石和磷釔礦砂礦。其原巖為含礦花崗巖

33、和混合巖， 砂礦富集程度、 品位隨地貌單元趨新而漸富。 礦床規模較小， 但易采易選， 適于邊采邊探， 易于發揮經濟效益。 海濱砂礦比沖積砂礦規模大， 也易采易選，經濟價值巨 大。主要分布在廣東、海南、臺灣省等沿海一帶。礦體賦于第四紀濱海相細粒石英砂中，主應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例要礦物為鈦鐵礦、金紅石、鋯石、獨居石和磷釔礦等，均可綜合開發、綜合回收利用。六工業利用指標要求據我國已有稀土礦詳查，勘探礦區所采用的工業指標，結合礦石選礦、開發利用情況，提出稀土礦產礦床工業指標，以及共、伴生礦產指標的制訂原則和一般工業指標（表 2）、實例，供地質普查、詳查和勘探初期參考。表 2 稀土礦床工業

34、指標工業指標礦床類型原生礦離子吸附型礦重稀土輕稀土邊界品味 （REO）%0.50.10.030.050.050.1最低工業品味（REO）%1.52.00.060.10.080.15最低可采厚度 m121212夾石剔除厚度 m242424品位指標的要求 ：礦床規模較大，開采技術條件、礦石可選性、外部建設條件較好的礦床， 采用“下線值”，反之采用“上限值”。對于離子吸附型礦，還應視礦石浸取率和其計價元 素的含量而定。當計價元素比例較高時，取“下限值”，當易選、浸取率高時，可采用“下 線值”，當難選、浸取率低時，可采用“上限值”。對小于最低可采厚度的富礦體用米百分 值。最低可采厚度、夾石剔除厚度的要

35、求： 一般是緩傾斜、低品味、大規模采礦方法，可采用 “下線值”：陡傾斜、高品位、小規模采礦方法，則采用“下限值”。稀土元素常共生在一 起，分離困難，可按稀土元素總量估算儲量和資源量。稀土元素常共生在一起， 分離困難， 可按稀土元素總量估算儲量和資源量， 具體礦床應運實 例見表 3 。表 3 稀土礦床一般工業指標應運實例項目邊界品位工業 品 位礦區平均 品位 g/m3塊段平 均品位 g/m3富 礦 品 位可采 厚度 m夾石剔除 厚度 m輕稀土氟碳缽礦、獨居石的 原生礦床1%2%22獨居石砂礦 （ 礦物）( 100200)g/m3(300500)g/m311重稀土含釔偉晶巖和碳酸 鹽礦床122磷釔

36、礦砂礦30g/m35070g/ m30.52風化殼離子吸附型稀 土礦 （ REO）重稀土0.05%0.08%12輕稀土0.07%0.1%應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例續表 稀土礦床一般工業指標應運實例項目邊界品位工業 品 位礦區平均 品位 g/m3塊段平 均品位 g/m3富 礦 品 位可采 厚度 m夾石剔除 厚度 m內蒙某大型含 鈮-稀土- 鐵礦 床鐵礦體重中的 稀土礦沒有具體工業指標要求，不單獨圈定稀土礦體，根 的稀土含量計算儲量。據鐵礦中鐵礦體中的夾 層1%2%33鐵礦上下盤含 稀土白云巖1%2%江西某風化殼 離子吸附型輕 稀土礦床 （REO）花崗斑巖型0.07%0.1%84熔巖型0

37、.05%30.08%14江西某風化殼離子吸附型重稀土礦床 （ REO）0.03%0.05%14廣東某海濱獨居石砂 礦床 （ REO）經濟的250g/m30.1 %1邊界經 濟的100g/m3500g/m3300g/m3112資料來源：稀土礦產地質勘查規范七選礦和加工技術 1. 選礦方法稀土礦的選礦方法根據稀土礦物與伴生脈石及其他礦物物理、化學性質的不同，稀土礦 的選礦通常采用以下方法：一、輻射選礦法主要利用礦石中稀土礦物與脈石礦物中釷含量的不同，采用 -射線輻射選礦機， 使稀土礦物與脈石礦物分開。 輻射選礦法多用于稀土礦石的預選。目前，這種方 法在工業上未廣泛采用。二、重力選礦法利用稀土礦物與

38、脈石礦物密度的不同進行分選。 常用的重選設備有圓錐 選礦機、螺旋選礦機、搖床等。 采用重選主要使稀土礦物與密度低的石英、 方解石等脈石礦 物分離，以達到預先富集或者獲得稀土精礦的目的。重選廣泛用于海濱砂礦的生產;在稀土脈礦的選礦中有時也用來作為預先富集的手段。三、磁選分離法有些稀土礦物具有弱磁性。 可利用它們與伴生脈石及其他礦物比磁化系 數的不同，采用不同磁場強度的磁選機使稀土礦物與其他礦物分離。在海濱砂礦的選礦中， 常采用弱磁選使鈦鐵礦與獨居石分離 ;也可以采用強磁選使獨居石與鋯英石、石英等礦物分 離。在稀土脈礦的選礦中， 為了簡化浮選流程和節省浮選藥劑， 有時也采用強磁選使稀土礦 物預先富

39、集。 隨著強磁技術的不斷發展， 強磁選將越來越廣泛地用于稀土礦的選礦流程之中。四、浮選法利用稀土礦物與伴生礦物表面物理化學性質的差別， 采用浮選法使之與伴生 脈石及其他礦物分離而獲得精礦， 是目前稀土脈礦生產中廣泛采用的主要選礦方法。 美國帕- 10 -應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例斯山 (MountainPass) 稀土礦就是采用浮選法生產稀土精礦。在海濱砂礦的生產中，在用重選 獲得重砂之后，也常常采用浮選法從重砂中獲得稀土精礦。五、電選法稀土礦物屬于非良導體， 可利用其導電性能與伴生礦物有所不同， 采用電選 法使之與導電性好的礦物進行分離。電選常用于海濱砂礦重砂的精選作業。六、化學選

40、礦法對于以離子形態吸附在高嶺土或粘土上的稀土礦床。 可充分利用稀土離 子易溶于氯化鈉或硫酸銨溶液中的特點， 采取先浸出而后沉淀的化學選礦方法予以回收。 對 于易溶于酸或在高溫下發生相變的氟碳酸鹽稀土礦物， 可先采用浮選方法預先富集， 隨后采 用化學選礦方法 (酸浸或高溫焙燒 )提純。二、稀土冶煉方法稀土冶煉方法有兩種，即濕法冶金和火法冶金。濕法冶金屬化工冶金方式，全流程大多處于溶液、 溶劑之中， 如稀土精礦的分解、 稀土 氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬的分離和提取過程就是采用沉淀、結晶、氧化還原、溶 劑萃取、 離子交換等化學分離工藝過程。 現應用較普遍的是有機溶劑萃取法， 它是工業分離 高純

41、單一稀土元素的通用工藝。 濕法冶金流程復雜， 產品純度高， 該法生產成品應用面廣闊?；鸱ㄒ苯鸸に囘^程簡單，生產率較高。稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法制取稀土合金， 熔鹽電解法制取稀土金屬或合金， 金屬熱還原法制取稀土合金等。 火法冶金的共同特點是在 高溫條件下生產。1. 稀土精礦的分解稀土精礦中的稀土，一般呈難溶于水的碳酸鹽、 氟化物、磷酸鹽、氧化物或硅酸鹽等 形態。 必須通過各種化學變化將稀土轉化為溶于水或無機酸的化合物， 經過溶解、 分離、凈 化、濃縮或灼燒等工序， 制成各種混合稀土化合物如混合稀土氯化物， 作為產品或分離單一 稀土的原料，這樣的過程稱為稀土精礦分解也稱為前處理。分解稀土精

42、礦有很多方法，總的來說可分為三類， 即酸法、堿法和氯化分解。酸法分解 又分為鹽酸分解、 硫酸分解和氫氟酸分解法等。 堿法分解又分為氫氧化鈉分解或氫氧化鈉熔 融或蘇打焙燒法等。 一般根據精礦的類型、品位特點、產品方案、 便于非稀土元素的回收與 綜合利用、利于勞動衛生與環境保護、經濟合理等原則選擇適宜的工藝流程。碳酸稀土和氯化稀土的生產： 這是稀土工業中最主要的兩種初級產品， 一般地說， 目前有兩個主要工藝生產這兩種產 品。一個工藝是濃硫酸焙燒工藝， 即把稀土精礦與硫酸混合在回轉窯中焙燒。 經過焙燒的礦 用水浸出， 則可溶性的稀土硫酸鹽就進入水溶液， 稱之為浸出液。 然后往浸出液中加入碳酸 氫銨，

43、則稀土呈碳酸鹽沉淀下來，過濾后即得碳酸稀土。另一種工藝叫燒堿法工藝，簡稱堿法工藝。一般是將60%的稀土精礦與濃堿液攪勻，在高溫下熔融反應， 稀土精礦即被分解， 稀土變為氫氧化稀土， 把堿餅經水洗除去鈉鹽和多 余的堿， 然后把水洗過的氫氧化稀土再用鹽酸溶解， 稀土被溶解為氯化稀土溶液， 調酸度除 去雜質，過濾后的氯化稀土溶液經濃縮結晶即制得固體的氯化稀土。2. 稀土元素的分離目前，除 Pm 以外的 16 個稀土元素都可提純到 6N(99.9999%) 的純度。由稀土精礦分解 后所得到的混合稀土化合物中， 分離提取出單一純稀土元素， 在化學工藝上是比較復雜和困 難的。 其主要原因有二個， 一是鑭系

44、元素之間的物理性質和化學性質十分相似， 多數稀土離 子半徑居于相鄰兩元素之間， 非常相近， 在水溶液中都是穩定的三價態。 稀土離子與水的親 和力大，因受水合物的保護，其化學性質非常相似，分離提純極為困難。二是稀土精礦分解 后所得到的混合稀土化合物中伴生的雜質元素較多(如鈾、釷、鈮、鉭、鈦、鋯、鐵、鈣、- 11 -應用礦床學報告 - 稀土礦床應運實例硅、氟、磷等 )。因此，在分離稀土元素的工藝流程中，不但要考慮這十幾個化學性質極其 相近的稀土元素之間的分離，而且還必須考慮稀土元素同伴生的雜質元素之間的分離?，F在稀土生產中采用的分離方法 (濕法生產工藝 )有： (1)分步法 (分級結晶法、分級沉淀

45、 法和氧化還原法 );(2) 離子交換法 ;(3)溶劑萃取法。(1) 分步法從 1794 年發現的釔 (Y) 到 1905 年發現的镥 (Lu) 為止，所有天然存在的稀土元素間的單 一分離， 還有居里夫婦發現的鐳， 都是用這種方法分離的。 分步法是利用化合物在溶劑中溶 解的難易程度 (溶解度 )上的差別來進行分離和提純的。方法的操作程序是：將含有兩種稀土 元素的化合物先以適宜的溶劑溶解后，加熱濃縮，溶液中一部分元素化合物析出來(結晶或沉淀 )。析出物中，溶解度較小的稀土元素得到富集，溶解度較大點的稀土元素在溶液中也 得到富集。 因為稀土元素之間的溶解度差別很小， 必須重復操作多次才能將這兩種稀

46、土元素 分離開來， 因而這是一件非常困難的工作。 全部稀土元素的單一分離耗費了 100 多年， 一次 分離重復操作竟達 2 萬次，對于化學工作者而言， 其艱辛的程度， 可想而知。因此用這樣的 方法不能大量生產單一稀土。(2) 離子交換法 由于分步法不能大量生產單一稀土， 因而稀土元素的研究工作也受到了阻礙， 第二次世界大戰后， 美國原子彈研制計劃即所謂曼哈頓計劃推動了稀土分離技術的發展， 因稀土元素 和鈾、 釷等放射性元素性質相似， 為盡快推進原子能的研究， 就將稀土作為其代用品加以利 用。而且，為了分析原子核裂變產物中含有的稀土元素，并除去鈾、釷中的稀土元素，研究 成功了離子交換色層分析法

47、(離子交換法 )，進而用于稀土元素的分離。離子交換色層法的原理是： 首先將陽離子交換樹脂填充于柱子內， 再將待分離的混合稀 土吸附在柱子入口處的那一端， 然后讓淋洗液從上到下流經柱子。 形成了絡合物的稀土就脫流動的過程中稀土絡合物分解， 再吸附于樹脂上。 一邊隨著淋洗液向柱子的出口端流動。由于稀土離 因此各種稀土離子向下移動的速度不一樣， 親和力離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動。就這樣，稀土離子一邊吸附、脫離樹脂，子與絡合劑形成的絡合物的穩定性不同， 大的稀土向下流動快，結果先到達出口端。離子交換法的優點是一次操作可以將多個元素加以分離。而且還能得到高純度的產品。這種方法的缺點是不能連續處

48、理， 一次操作周期花費時間長， 還有樹脂的再生、 交換等所耗 成本高， 因此， 這種曾經是分離大量稀土的主要方法已從主流分離方法上退下來，而被溶劑萃取法取代。 但由于離子交換色層法具有獲得高純度單一稀土產品的突出特點，目前， 為制取超高純單一稀土產品以及一些重稀土元素的分離，還需用離子交換色層法分離制取。(3) 溶劑萃取法 利用有機溶劑從與其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分離出來的方法稱之為有機 溶劑液液液萃取法， 簡稱溶劑萃取法， 它是一種把物質從一個液相轉移到另一個液相的傳 質過程。溶劑萃取法在石油化工、 有機化學、 藥物化學和分析化學方面應用較早。 但近四十年來， 由于原子能科學技術的發展，超純物質及稀有元素生產的需要，溶劑萃取法在核燃料工業、 稀有冶金等工業方面， 得到了很大的發展。 我國在萃取理論的研究、 新型萃取劑的合成與應 用和稀土元素分離的萃取工藝流程等方面，均達到