我国独居石资源开发利用现状及政策建议*

张福良 李政林

(1.中国地质调查局发展研究中心;2.国土资源部矿产勘查技术指导中心;3.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院)

1 独居石资源分布及开发利用现状

1.1 独居石资源分布

全球独居石资源较为丰富，但具有经济开采价值的通常是冲积型或海滨砂矿床。独居石资源主要分布在澳大利亚、印度、南非等国。其中，澳大利亚近年来发现并建设数座大型独居石矿山，总储量达520万t;印度的独居石资源则主要分布在海滨砂矿和内陆砂矿中，其稀土总储量约110万t，约占世界储量的1%;南非斯廷坎普斯克拉尔的磷灰石矿伴有独居石，是世界上唯一的单一脉状型独居石稀土矿［1］。

我国独居石资源主要为滨海砂矿床和内河冲积型矿床(表1)，其中滨海独居石砂矿床主要分布在广东省中部的陆丰—台山和西部的阳江—吴川一带、广西壮族自治区的珍珠湾—北海区域、海南省的东海岸以及台湾地区的西海岸一带。主要产出于滨海沙滩、沙堤之上，具有规模大、品位高、埋藏浅的特点;内河冲积型独居石砂矿则主要分布在湖南岳阳、益阳等地的内河河道中，以及洞庭湖近岸，矿床规模以中小型为主。

表1 我国主要独居石矿床分布情况

1.2 独居石资源开发状况

澳大利亚是独居石资源大国，迄今在韦尔德山等处探明的稀土储量达170万t，资源储量比上世纪80年代的统计数据高出10倍多;巴西是生产稀土的最古老国家，从1884年就开始向德国等欧洲国家输出独居石矿，巴西的独居石资源主要集中在东部的南大西洋沿岸地区，从里约热内卢到福塔莱萨，长约643 km，矿床规模大，由巴西核能和独居石联合有限公司负责采选;南非是非洲地区最重要的独居石生产国，在东海岸查兹贝海滨砂矿中含有大规模的独居石矿资源，在布法罗萤石矿中也伴生有独居石和氟碳铈矿，目前南非政府正在拟定相关的开采和回收计划;印度稀土资源主要是独居石，主要分布在海滨和内陆砂矿中，1993年印度原子能部原子矿物分部估算，独居石资源总储量约456万t，有名的独居石矿区是位于西南海岸的恰瓦拉和马纳范拉库里奇的特拉范科矿床，1958年在勘探铀钍资源时，在比哈尔邦的兰契高原也发现一座独居石和钛铁矿矿床，规模很大，据报道每平方英里含有3500 t独居石，目前尚未开采［2］。

我国现有独居石矿是相关的选矿企业将含有锆英砂较高的砂矿提炼金红石、钛铁矿后形成的副产品或是采砂淘金后形成的重砂矿，进行独居石的冶炼和生产［2-3］。目前我国已经禁止开采单一独居石矿，但仍有部分省份和地区存在私自乱挖、乱采现象，大多数无证采挖的小型生产企业集中在湖南岳阳、益阳、永州等地，主要是采挖内河道以及洞庭湖等湖泊沿岸的独居石砂矿床。甚至有的选矿企业通过非法渠道从澳大利亚等国家和地区走私独居石原矿进行冶炼，提取稀土资源。这类生产企业没有进行相应的污染治理，严重污染了当地生态环境，影响居民身体健康。

2 我国独居石资源的冶炼工艺及环境影响

2.1 独居石的性质

独居石是一种含有铈和镧的磷酸盐矿物，也是稀土金属矿的主要矿物之一，其化学式为(Ce、La、Nd、Th)PO4，中文学名磷铈镧矿［4］，矿物成分中稀土氧化物含量可达50%～68%。独居石属于单斜晶系矿物，晶体常呈板状或柱状，棕红色、黄色、有时为褐黄色，油脂光泽，解理平行{100}中等，摩氏硬度5～5.5，密度4.9～5.5 t/m3。该矿物在1829年由Breithaupt命名，来源于希腊语Monazite一词，象征其稀少性;常呈分散的细粒状晶体产在花岗岩、正长岩、或与之相关的伟晶岩中，还产于一种在成因和空间上与碱性岩有关的碳酸盐中，与烧绿石、氟碳铈矿等矿物共生，成为重要的稀土矿床，在表生条件下，独居石经过风化剥蚀等物理化学作用，可以富集形成砂矿。

2.2 我国独居石资源冶炼工艺现状

独居石的开采基本是传统的露天开采，将地表覆土剥离后进行露天大规模机械化开采，矿石进入破碎车间进行破碎，然后运至选矿厂。为了满足生产的需要，在冶炼前经选矿，将独居石与脉石矿物和其他矿物分开，以提高稀土的氧化物含量，从而得到能满足稀土生产要求的独居石精矿。

目前独居石矿的选矿一般采用浮选法，并常辅以磁选、重选等多种组合选矿工艺流程。独居石精矿等级见表2。

我国以独居石为原料进行分离冶炼的企业主要集中在湖南，其中以益阳和永州两地的企业为多。独居石的冶炼主要有烧碱浸煮法［5-6］和硫酸焙烧法，即传统的碱法与酸法，其中硫酸焙烧法主要应用于包头白云鄂博独居石-氟碳铈混合稀土矿(图1)，烧碱浸煮法则多用于处理南方的独居石精矿(图2)。

表2 独居石精矿等级 %

图1 独居石精矿酸法处理流程

图2 独居石精矿碱法处理流程

相比较而言，在生产过程中，烧碱浸煮法比硫酸焙烧法独居石粉尘废气排放少，而且能够做到回收钍、铀等放射性金属元素。但两种方法均不能真正有效的彻底杜绝环境污染，尤其是对于放射性元素的有效回收和处理。

2.3 独居石资源开发利用中的环境影响

独居石生产过程中的污染主要集中在废气、废水的排放和冶炼之后堆积的具有放射性的尾渣。目前我国独居石冶炼生产的企业大都采用烧碱浸煮工艺，虽然在很大程度上减少了废气的排放，但仍然存在较多的废水以及放射性废渣的污染。而且在独居石球磨制粉的过程中，其粉尘易对工人的身体健康造成危害。

为了减少粉尘对操作工人的危害，必须将现有的干磨工艺进行全自动化改装或者采用更为环保的湿磨工艺。东北大学材料与冶金学院开发的CaONaCl焙烧分解独居石的工艺，湖南益阳鸿源稀土有限公司等多家企业组织开发的独居石尾渣综合回收与绿色循环新工艺，旨在解决生产过程中放射性废水、废渣的排出，以实现独居石中稀土、钍、铀等资源的全回收和绿色循环。

通过对独居石资源的综合利用，能够在很大程度上解决单一稀土矿的开发，而对铀、钍等放射性元素的回收处理，既能极大地降低对环境造成的影响，也可以扩充我国核资源储备。

目前，我国独居石生产的企业均没有对产生的废渣进行放射性元素回收处理，只对生产后的放射性废渣进行了集中堆放积压，不仅造成了钍、铀等战略资源的大量浪费，而且对生产工人的身体健康和周围环境都将产生不利影响。放射性污染会破坏人体机体的大分子结构，甚至直接破坏人体的组织结构和细胞，从而引发各类慢性放射疾病，其发病过程往往会延续几十年之久，严重者甚至引发白血病和各种癌症。但我国现有的独居石冶炼工艺难以支持放射性污染物排放达标，急需规范化管理和无放化综合利用的新工艺研发。

3 政策建议与思考

3.1 继续禁止单一独居石矿的开采，综合利用伴生产出的独居石

独居石虽然是一种重要的冶炼稀土元素的矿物资源，但目前在开发利用中仍面临诸多工艺技术与环境问题，我国应尽快将独居石资源的开发利用纳入国家统筹规划管理的范畴:一方面继续禁止单一型独居石资源的开采，从上游非法开采到下游生产销售进行全产业链封杀，对部分地区存在无证乱挖乱采并造成环境危害的企业要坚决依法取缔;另一方面针对选矿企业从砂矿中提炼分离锆英砂、钛铁矿和金红石等矿产品作为尾矿的独居石，要结合该矿物本身伴生组分多的特性(如铀、钍等放射性元素都具有开发价值)，开发时应注意对伴生元素的回收利用，达到既可以增加资源的有效利用，避免浪费，又可以降低污染，增加经济效益。

3.2 禁止进口独居石原矿，关注相关国家的独居石矿业动态

针对目前国内某些选矿企业，通过走私等非法渠道，从国外进口独居石原矿在国内进行冶炼生产的情况，并由此带来的环境破坏和资源浪费等一系列问题，立法机构应立即确立相关法律和条例，严格禁止独居石原矿的进口，国土资源执法部门还要联合海关等相关部门，加大走私独居石原矿的处罚力度。

值得关注的是，澳大利亚等独居石资源丰富的国家，在独居石冶炼分离稀土和治理相关放射性环境污染上拥有更加领先的工艺技术，这对我国在利用境外独居石资源提供了新的思路，国内企业可以通过参股、控股、并购等多种方式参与澳大利亚和“金砖国家”的独居石资源的开发，从而改变以往的单纯进口模式。合理利用境外资源，增强轻稀土资源供应市场的保障能力。

3.3 研究开发新型工艺技术，杜绝环境污染

独居石生产企业应研究开发采、选、冶新工艺，进一步提高稀土资源利用率、采选回收率以及稀土和放射性元素的综合回收利用率，实现绿色循环，最大限度减少环境污染。

鼓励生产企业自主开发独居石等稀土原料生产的创新体系，加大对相关研发资金的投入力度，建立以生产企业为主、科研院所广泛参加的稀土生产技术研究中心;加大稀土技术的引进，尽快突破技术难关，如法国的稀土冶炼分离技术和日本的稀土深加工技术，都处于世界领先水平，值得学习借鉴;加大产学研结合的力度，使先进技术真正应用到稀土产品中，真正杜绝放射性环境污染，保护生态与居民身体健康。

3.4 完善法律法规、加强监督管理，整合市场资源、释放企业活力

1991年5号文件把稀土列入国家保护性资源，但在过去的20余a里，很多地方和企业却没完全按照国家规定的矿产品指标进行科学和安全生产，使稀土资源的开采量过大，同时也出现采矿权管理的不规范，导致一证多点开采，甚至无证开采现象的出现。而此类现象在独居石矿的开采中更加突出，因此急需加强独居石资源的开发管理和采矿权的登记审查工作。

稀土属于有限的、不可再生的保护性资源，因此一定要遏止其过快消耗，提高利用率。在有独居石资源开发、生产的地区，鼓励有实力、生产工艺领先的大企业进行稀土资源的整合，以解决其开发利用中的“低、小、散、乱”等现象，从而使矿产资源开采秩序进一步规范化和法制化，促进稀土产业持续健康发展。

4 结论

稀土矿产作为极端重要的战略性资源，业已被全社会所关注，随着全球尤其是美国经济形势的好转和我国经济增长模式进入“新常态”的背景下，科技进步和创新将会带动一大批，尤其是以新能源、新材料为代表的朝阳产业的发展，而稀土元素作为“工业维生素”，其需求量和利用程度也将会大幅度提升。

独居石矿作为生产轻稀土的重要矿种之一，已经得到越来越多的关注和重视，但目前我国独居石生产管理仍比较混乱，生产工艺落后，资源没有得到有效利用，并对环境产生负面影响，相关生产企业竞争力不足，因此，一方面要加强统筹管理，严格禁止国内单一型独居石矿的开采，禁止从国外进口单一独居石原矿，加强对伴生独居石资源的回收利用，通过工艺技术创新提高国内独居石资源的利用水平;另一方面应重点关注澳大利亚和“金砖国家”独居石资源的合理利用，做到境外资源与技术为我所用;此外，稀土资源利用产业链逐步向高端延伸，应成为增强我国稀土资源行业国际竞争能力的战略方向。

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

［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］.有色金属:选矿部分，1998(3):24-26.

［4］ 苏正夫.独居石矿资源的综合利用研究现状［J］.世界有色金属，2014(8):31-33.

［5］ 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.

［6］ 徐光宪.稀土:上册［M］.北京:冶金工业出版社，1995.