独居石矿资源的综合利用研究现状
苏正夫
【期刊名称】《世界有金属》
【年(卷),期】2014(000)008
【总页数】3页(P31-33)
【作 者】苏正夫
【正文语种】中 文
介绍了独居石的性质、资源分布状况，重点阐述了独居石提取分离稀土的方法，展望了独居石资源的开发利用前景。
独居石矿是磷酸盐矿物，国家已经禁止开采单一独居石矿，我国现有独居石矿并不是从单一独
居石矿开采而来，主要来源包括国内选矿企业将进口或国内含锆英砂较高的沙矿提炼锆英石、金红石和钛铁矿后形成的副产品矿有磷钇矿和独居石，国内采砂淘金后形成的重沙矿含独居石[2、3]。由于技术力量有限，处理独居石进行稀土冶炼时对钍、铀资源没有同步回收而是留在渣中进入渣库，形成了几万吨的优溶渣，急需综合环保利用。 独居石矿可表示为（Ce、La、Nd、Th）PO4，化学成分主要以轻稀土为主，稀土氧化物含量约为65%左右，但同时含有氧化钍以及八氧化三铀，氧化钍含量可高达12%，因此常具放射性。晶体形态属单斜晶系单斜柱晶类，常发育成板状晶体，有时呈粒状。呈黄、黄绿、棕红，有时褐黄，玻璃至油脂光泽，解理完全，莫氏硬度5～5.5，密度4.9～5.5g/cm3，性脆。独居石是稀土原料矿物中最重要的矿物之一，且资源分布也非常广泛，除我国外，越南、印尼、印度、马来西亚、澳大利亚、南非、肯尼亚、几内亚、坦桑尼亚、塞拉利昂和朝鲜等国都是独居石的重要产地。
独居石矿的主要来源是国内外选矿企业从沙矿中提炼分离锆英砂、钛铁矿和金红石等矿产品的副矿产品，多为选矿企业的尾矿。具体来源有三个方面：一是进口砂矿，二是海南自采海滨砂矿，三是湖南地区采砂产生的尾矿。
我国从事锆英砂、钛铁矿和金红石的选矿企业达数百家，主要集中分布在广西钦州、广东湛江和茂名、海南的文昌与万宁。广东、广西以及海南主要选矿企业及产能见表2所示。
2 独居石冶炼工艺
以独居石为原料进行稀土冶炼分离的企业主要集中在湖南，以益阳鸿源稀土有限公司和永州市湘江稀土有限责任公司为主。独居石冶炼主要有烧碱浸煮[4、5]和硫酸焙烧工艺[6]，硫酸焙烧技术主要适用于包头白云鄂博独居石-氟碳铈混合稀土矿，南方地区独居石精矿普遍采用烧碱浸煮处理工艺。
独居石分离提取稀土的具体工艺流程见图2， 该工艺的稀土回收率为94%～95%。
锆石的放射性主要来自锆英砂伴生的独居石（La、Ca、Th、U、Ra的磷酸盐）和磷钇石（Y、Th、U等的磷酸盐），由于世界各地矿结构不同，所产锆石中放射性元素的含量也各不相同。文献表明，澳大利亚锆英砂放射性相对较低；南非锆英砂的放射性相对稳定，略高于澳大利亚砂；印尼锆英砂的放射性相对较低，接
近于澳大利亚砂；越南锆英砂放射性较高；海南锆英砂矿区不同；放射性也不同，但总体偏高。笔者取样分析表明，经精选加工之后，钛铁矿的钍含量可以控制在较低的水平，而锆英砂中比放较高。金红石矿有的可以达标，有的不能达标，需进一步加强监控。总体而言，选矿过程无废气排放，废水主要为溜槽所用循环水，废渣主要为选矿尾砂。取样分析表明，总比放超过1Bq/g须有相关管理办法。同时由于矿产品比放较高，工作环境、职业卫生、产品包装及运输过程都需要建立强制性规范要求，同时要加强不同原料选矿工艺研究。采用烧碱浸煮工艺，大大减少了废气的排放，基本不产生废气外环境污染，但在球磨独居石制粉工艺过程中，独居石粉尘易对工人造成危害， 须将干磨工艺实现全自动化或采用湿磨工艺。受国家政策的影响，废水排放不达标的企业已经责令停产。而目前在生产的企业，其废水均得到很好的控制，做到了达标排放。因此，独居石冶炼对环境的影响主要集中在废渣部分，这主要是因为冶炼过程造成钍在尾渣中的富集。
目前，独居石冶炼企业均没有对产生的废渣进行钍、铀回收工艺处理，因此产生了有放射性污染的废渣。对企业冶炼所用的稀土精矿及最终产生的废渣进行取样分析，结果如表3所示。
从表3可以看出，独居石冶炼分离产生的尾渣由于氧化钍富集含量较高，需对其进行集中处理，进一步回收钍、铀。但现有工艺难以支持其进行深加工处理，企业只能对废渣进行集中积压堆放，未作进一步处理。这不仅造成了钍、铀战略资源的严重浪费，而且将对环境产生影响。湖南稀土金属材料研究院、益阳鸿源稀土有限公司等多家企业已在组织开发独居石尾渣综合回收与绿循环新工艺技术研究，以实现独居石矿中稀土、钍、铀等有价资源全回收和绿循环，解决放射性废水、废渣排出问题。
目前，钛铁矿含税价格为1700元/吨，锆英砂含税价格为8000元/吨，独居石含税价格为25000元/吨。按年产2.5万吨独居石矿计算，独居石选矿年产值约为6.25亿元。采用独居石矿为原料进行稀土冶炼分离，可生产氯化稀土、磷酸三钠、硝酸钍、重铀酸钠等产品，按年产独居石量2.5万吨计算，其冶炼分离的年总产值为10.2亿元，从渣中回收钍、铀及稀土又可创产值0.95亿元。
回收2.5万吨独居石精矿，可加工出1.27万吨氯化稀土(氧化物计)。如果将1.27万吨氯化稀土（氧化物计）分离冶炼成单一稀土元素产品销售，又可增加14.3亿元收入。同时可减少我国其它稀土矿（相应氧化物量1.27万吨）的开采。
独居石矿来源于从海砂矿中提炼分离锆英砂、钛铁矿和金红石等产品的副产品以及湖南洞庭湖地区采砂淘金之后的
尾砂附产品。广东、广西以及海南大小选矿企业的毛砂矿原料90%为进口毛矿，每年进口的海砂毛矿可产生独居石约为0.8万～1.6万吨。
从独居石精选和冶炼产业经济和社会效益考虑，通过现有独居石矿资源的综合利用可大大节约单一稀土矿的开采；另一方面，通过对钍、铀的进一步回收处理，可大大扩充我国核资源的储备；从环境保护的角度出发，可减少由于稀土矿的开采对环境造成的破坏。
现有独居石精选和冶炼过程均存在产品及尾渣的放射性超标问题，但现有工艺难以支持其达标，急需规范管理和进行无放化综合利用的新工艺研发。
苏正夫，男，湖南省冷水江市人，高级工程师。1991年毕业于中南大学有冶金专业。一直从事新工艺、新材料、新产品的研究开发和管理工作，承担或主持了多项科研项目。发表科研论文《真空蒸馏提纯金属钪》《铁粉激光直接成形温度场数值模拟》《提高铅碲渣中碲浸出率的实验探究》《工业硫酸锰的净化和高纯LiMn2O4的制备》等，内部技术文件以及稀土
产品标准《镨钕氧化物》，获得《含铼原料的处理方法》等4项国家发明专利，具有较高的理论水平和丰富的实践经验与管理经验，具备主持完成本专业重大科研项目、重大产业化项目的专业技术水平和组织协调能力。
【相关文献】
[1]邱昆峰，杨立强．独居石成因特征与U-Th-Pb定年及三江特提斯构造演化研究例析[J]． 岩土学报，2011，27（9）：2721-2732．
[2]孙岩，韩昌甫．我国滨海砂矿资源的分布及开发[J]． 海洋地质与第四纪地质，1999，19（1）：117-121．
[3]杨慧根．钛锆稀土砂矿精选新工艺的研究[J]． 有金属（选矿部分），1998（3）：24-26．
[4]吴文远，胡广勇，孙树臣，等．CaO和NaCl焙烧混合稀土精矿过程中的分解反应[J]． 中国稀土学报，2004，22（2）：210-214．
[5]徐光宪．稀土（上册）[M]． 北京：冶金工业出版社，1995．
[6]Bantista R G Wong M M． Rare Earths Extraction Preparation and Application[M]．USA：TMS1989．
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