稀土資源調(diào)查

應(yīng)用礦床學(xué)報告--稀土礦床應(yīng)運實例中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院本科生課程（設(shè)計）報告課程名稱：應(yīng)用礦床學(xué)學(xué)時：24題目：應(yīng)用礦床學(xué)課程報告-稀土礦床應(yīng)用實例學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：專業(yè)：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(yīng)該有批閱標示內(nèi)容；4、建議用A4紙張打??；批閱報告及時交系辦存檔；-13-稀土礦床應(yīng)用實例一．礦產(chǎn)資源概述（資源儲量、時空分布、基本特點）稀土資源就是化學(xué)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(guān)的兩個元素—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(yè)開發(fā)是隨稀土工業(yè)興起而發(fā)展的。稀土工業(yè)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(chǎn)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(xù)得到應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)期間，釷因為核技術(shù)的需要而大量生產(chǎn)，稀土是當時處理獨居石過程中的副產(chǎn)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(yīng)用。直到50年代，由于離子交換和溶劑萃取新技術(shù)成功地應(yīng)用于稀土的分離和提純，稀土產(chǎn)品純度提高，價格下降，使稀土金屬開始得以廣泛應(yīng)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(xiàn)稀土鈷永磁體，并在鋼中添加稀土，這些都促進了稀土工業(yè)的迅速發(fā)展，從而帶動了稀土礦業(yè)開發(fā)。一些工業(yè)發(fā)達的國家自50年代以來進行稀土礦產(chǎn)資源的大規(guī)模的勘查與開發(fā)。世界稀土生產(chǎn)國主要有美國、中國、澳大利亞和印度。目前，世界稀土產(chǎn)品的生產(chǎn)能力估計每年70000t（稀土氧化物）。美國的鉬公司（MolycorpInc）、法國的羅納·普朗克公司（RhonePoulenc）和中國的國營企業(yè)控制了世界產(chǎn)量的60%以上。由于成礦地質(zhì)條件有利，中國稀土資源不僅成因類型齊全，而且資源量十分豐富，為世界之最。我國稀土資源的勘查與開發(fā)研究，始于20世紀50年代初期至80年代末發(fā)現(xiàn)并探明了一批重要稀土礦床。據(jù)有關(guān)地質(zhì)勘探和礦山生產(chǎn)部門提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截止2000年底全國已探明稀土資源量（REO）超過10000萬噸，預(yù)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(qū)是輕稀土資源的最主要分布區(qū)，僅內(nèi)蒙古的白云鄂博礦區(qū)地表至地下200m范圍內(nèi)已探明稀土資源量約10000萬噸，平均含稀土氧化物（REO）3%～5%，預(yù)測全區(qū)稀土資源量超過13500萬噸；中國南方的風(fēng)化淋積型稀土礦已探明資源量正式公布的數(shù)字為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(yōu)勢，為我國稀土工業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。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(zhì)科學(xué)工作中已在全國三分之二以上的省（區(qū)）發(fā)現(xiàn)上千處礦床、礦點和礦化地。但集中分布在內(nèi)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(chǎn)資源分布廣泛，目前已探明有儲量的礦區(qū)193處，分布于17個省區(qū)，即內(nèi)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）。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(chǎn)地名稱礦床類別儲量規(guī)模（大、中型）稀土類型利用情況備注原生礦（O）淋積型（V）RE2O3ΣCe2O3ΣY2O31內(nèi)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(nèi)蒙古扎魯特旗“八○一”○大型大型重、輕稀土未用共生礦5吉林大栗子鐵礦紅旗區(qū)○重稀土未用伴生礦6山東微山○中型輕稀土已用7江西七〇一礦V大型重稀土已用8江西七二一礦V大型輕稀土已用9江西八〇七礦V大型輕稀土已用10湖北竹山廟埡○大型輕稀土未用11湖北應(yīng)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(qū)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(xù)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(chǎn)地名稱礦床類別儲量規(guī)模（大、中型）稀土類型利用情況備注原生礦（O）淋積型（V）RE2O3ΣCe2O3ΣY2O31江西上猶長嶺風(fēng)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(fēng)化殼砂礦中型獨居石已用伴生礦12廣東廣寧512風(fēng)化殼砂礦中型獨居石已用伴生礦13廣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(fēng)化殼砂礦中型獨居石已用伴生礦16廣西北流五二〇風(fēng)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(fēng)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(fēng)化殼砂礦大型磷釔礦未用21廣東新豐雪山風(fēng)化殼砂礦大型磷釔礦已用共生礦22廣東惠陽沙尾風(fēng)化殼砂礦中型磷釔礦已用23廣東廣寧513風(fēng)化殼砂礦中型磷釔礦已用24廣東廣寧512風(fēng)化殼砂礦中型磷釔礦已用25廣西北流五二〇風(fēng)化殼砂礦大型磷釔礦已用共生礦26廣西北流石玉風(fēng)化殼砂礦中型磷釔礦已用共生礦27廣西陸川白馬風(fēng)化殼砂礦大型磷釔礦已用共生礦28湖南江華姑婆山風(fēng)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(fēng)化殼砂礦大型褐釔鈮礦已用共生礦二．工業(yè)用途1.在軍事方面稀土有工業(yè)“黃金”之稱，由于其具有優(yōu)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(chǎn)品的質(zhì)量和性能。比如大幅度提高用于制造坦克、飛機、導(dǎo)彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰(zhàn)術(shù)性能。而且，稀土同樣是電子、激光、核工業(yè)、超導(dǎo)等諸多高科技的潤滑劑。稀土科技一旦用于軍事，必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說,美軍在冷戰(zhàn)后幾次局部戰(zhàn)爭中壓倒性控制，以及能夠?qū)橙怂翢o忌憚地公開殺戮，正緣于稀土科技領(lǐng)域的超人一等。2.在冶金工業(yè)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(zhì)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(chǎn)稀土球墨鑄鐵，由于這種球墨鑄鐵特別適用于生產(chǎn)有特殊要求的復(fù)雜球鐵件，被廣泛用于汽車、拖拉機、柴油機等機械制造業(yè)；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(xué)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(yōu)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(chǎn)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(huán)烷酸稀土-三異丁基鋁型催化劑，所獲得的產(chǎn)品性能優(yōu)良，具有設(shè)備掛膠少，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，后處理工序短等優(yōu)點；復(fù)合稀土氧化物還可以用作內(nèi)燃機尾氣凈化催化劑，環(huán)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(jīng)過加工處理的稀土精礦，可作為拋光粉廣泛用于光學(xué)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(xué)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(xiàn)不同的顏色和光澤，被廣泛用于陶瓷工業(yè)。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(yè)；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(yè)；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；稀土六硼化物可用于制作電子發(fā)射的陰極材料；鑭鎳金屬是70年代新發(fā)展起來的貯氫材料；鉻酸鑭是高溫?zé)犭姴牧?；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(dǎo)材料，可在液氮溫區(qū)獲得超導(dǎo)體，使超導(dǎo)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(fù)印燈粉；在農(nóng)業(yè)方面，向田間作物施用微量的硝酸稀土，可使其產(chǎn)量增加5~10%；在輕紡工業(yè)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(nóng)業(yè)方面作用研究結(jié)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(fā)育，增加根系對養(yǎng)分吸收。稀土還能促進種子萌發(fā)，提高種子發(fā)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(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化和利用。玉米用稀土拌種，出苗、拔節(jié)比對照早1～2天，株高增加0.2米，早熟3～5天，而且籽粒飽滿，增產(chǎn)14%。大豆用稀土拌種，出苗提早1天，單株結(jié)莢數(shù)增加14.8～26.6個，3粒莢數(shù)增多，增產(chǎn)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.主要礦物及主要工業(yè)礦物介紹已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物約有250種，但具有工業(yè)價值的稀土礦物只有50～60種，目前具有開采價值的只有10種左右，現(xiàn)在用于工業(yè)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(fēng)化殼淋積型礦，前三種礦占西方稀土產(chǎn)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(xué)成分及性質(zhì)：(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50～68％。類質(zhì)同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。獨居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：單斜晶系，斜方柱晶類。晶體成板狀，晶面常有條紋，有時為柱、錐、粒狀。物理性質(zhì)：呈黃褐色、棕色、紅色，間或有綠色。半透明至透明。條痕白色或淺紅黃色。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(fā)綠光。在陰極射線下不發(fā)光。生成狀態(tài)：產(chǎn)在花崗巖及花崗偉晶巖中；稀有金屬碳酸巖中；云英巖與石英巖中；云霞正長巖、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(fēng)化殼與砂礦中。用途：主要用來提取稀土元素。產(chǎn)地：具有經(jīng)濟開采價值的獨居石主要資源是沖積型或海濱砂礦床。最重要的海濱砂礦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。

獨居石的生產(chǎn)近幾年呈下降趨勢，主要原因是由于礦石中釷元素具有放射性，對環(huán)境有害。2.氟碳鈰礦化學(xué)成分性質(zhì)：(Ce，La)[CO3]F。機械混入物有SIO2、Al2O3、P2O5。氟碳鈰礦易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：六方晶系。復(fù)三方雙錐晶類。晶體呈六方柱狀或板狀。細粒狀集合體。物理性質(zhì)：黃色、紅褐色、淺綠或褐色。玻璃光澤、油脂光澤，條痕呈白色、黃色，透明至半透明。硬度4～4.5，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(fā)光。生成狀態(tài)：產(chǎn)于稀有金屬碳酸巖中；花崗巖及花崗偉晶巖中；與花崗正長巖有關(guān)的石英脈中；石英─鐵錳碳酸鹽巖脈中；砂礦中。用途：它是提取鈰族稀土元素的重要礦物原料。鈰族元素可用于制作合金，提高金屬的彈性、韌性和強度，是制作噴氣式飛機、導(dǎo)彈、發(fā)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。目前，已知最大的氟碳鈰礦位于中國內(nèi)蒙古的白云鄂博礦，作為開采鐵礦的副產(chǎn)品，它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(yè)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）化學(xué)成分及性質(zhì)：Y[PO4]。成分中Y2O361.4％，P2O538.6％。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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。晶體結(jié)構(gòu)及形態(tài)：四方晶系、復(fù)四方雙錐晶類、呈粒狀及塊狀。物理性質(zhì)：黃色、紅褐色，有時呈黃綠色，亦呈棕色或淡褐色。條痕淡褐色。玻璃光澤，油脂光澤。硬度4～5，比重4.4～5.1，具有弱的多色性和放射性。生成狀態(tài)：主要產(chǎn)于花崗巖、花崗偉晶巖中。亦產(chǎn)于堿性花崗巖以及有關(guān)的礦床中。在砂礦中亦有產(chǎn)出。用途：大量富集時，用作提煉稀土元素的礦物原料。

4.風(fēng)化殼淋積型稀土礦（Ion

ABSorptdeposit）淋積型稀土礦即離子吸附型稀土礦是我國特有的新型稀土礦物。所謂“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(tài)吸附于粘土礦物中。這些稀土易為強電解質(zhì)交換而轉(zhuǎn)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(jīng)濟含量大，品位低，覆蓋面大，多在丘陵地帶，適于手工和半機械化開采，開采和浸取工藝簡單。風(fēng)化殼淋積型稀土礦，主要分布在我國江西、廣東、湖南、廣西、福建等地。工業(yè)上的礦石類型據(jù)稀土礦床中其他有用組分是否符合工業(yè)指標、礦床規(guī)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(tài)，分為內(nèi)生型稀土礦石、離子吸附型礦石;按風(fēng)化程度，可分為全風(fēng)化稀土礦石、半風(fēng)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、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0.02mm-5mm，其中0.04mm-0.5mm的占93.900。礦石稀土品位[zv(REO)14.250o，主要為稀土單礦物，呈分散狀態(tài)的稀土極少。經(jīng)礦石浮選穩(wěn)定性試驗，獲稀土精礦，產(chǎn)率為7.220o，含RE041.59Yo,REO回收率為70.49%0;尾砂含REO1.1600。礦石較易選。2.弱風(fēng)化石英重晶石碳酸巖脈型稀土礦石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(fēng)化稀土;風(fēng)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(zhì)地均勻性組合成試樣。礦石含稀土礦物1.270o(以氟碳酸鹽稀土礦物為主，獨居石次之)，長石57.750o，石英12.6100，方解石10.57%0，輝石與閃石5.9100，云母4.83%0，重晶石2.5400，其他為螢石、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0.04mm的占72.54%o4.弱風(fēng)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%,氟碳缽礦粒徑大于0.04mm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0.074mm-0.991mm的占81.47，礦石含REOl.18。五．工業(yè)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?，F(xiàn)將以稀土為主并具有工業(yè)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(guī)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(jīng)濟價值，是我國稀土礦物原料最大的生產(chǎn)基地。對其成因類型劃分至今眾說紛紜，諸如特種高溫?zé)嵋赫f、沉積變質(zhì)-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(fù)合成因說等。該類型礦床地質(zhì)特征將在典型礦區(qū)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(guān)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要分布在川西和內(nèi)蒙古的東部地區(qū)，如內(nèi)蒙古巴爾哲堿性花崗巖鈮、稀土礦床?；◢弾r型稀土礦床的特點是，儲量大、品位穩(wěn)定，頗有遠景。但品位較低，礦物粒度較細，目前尚未大規(guī)模開采利用。然而在其上發(fā)育的風(fēng)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(yè)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(fā)現(xiàn)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(guī)模有限，適于地方開采。4.含稀土氟碳酸鹽熱液脈狀型礦床該類型是獨立的輕稀土礦床，經(jīng)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(guān)，規(guī)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(fā)利用，經(jīng)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(guī)模大，共伴生組分多的特點，頗有綜合利用價值。主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(fā)利用。6.化學(xué)沉積型含稀土磷塊巖礦床在化學(xué)沉積型礦床中，目前在國內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)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(zhì)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(guān)關(guān)系，最高含量可達0.3%，且釔族稀土往往有較高的比例。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(guī)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(zhì)型鈮、稀土、磷礦床該類型是近年來發(fā)現(xiàn)的一種變質(zhì)礦床，分布甘肅北部和內(nèi)蒙古西部。礦床產(chǎn)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(guī)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(yè)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(nèi)蒙古陸續(xù)發(fā)現(xiàn)礦化區(qū)和礦床。如廣東的五和含稀土混合巖礦床，遼寧的翁泉溝混合巖化交代型硼鐵稀土礦床，內(nèi)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?；旌蠋r型稀土礦床，一般規(guī)模較大，特別是在南方由混合巖型稀土礦床形成的風(fēng)化殼礦床和海濱砂礦具有重要開采價值。9.風(fēng)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(fā)育的地區(qū)，多呈面型分布。根據(jù)稀土元素的賦存狀態(tài)，風(fēng)化殼礦床分為單礦物型和離子吸附型兩類。

單礦物型風(fēng)化殼礦床的稀土元素主要以稀土礦物形式出現(xiàn)，其工業(yè)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(fēng)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(fēng)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(tài)吸附于粘土礦物表面，提取工藝簡便，加之規(guī)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(fā)這類礦床經(jīng)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(qū)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(guī)模較小，但易采易選，適于邊采邊探，易于發(fā)揮經(jīng)濟效益。海濱砂礦比沖積砂礦規(guī)模大，也易采易選，經(jīng)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(fā)、綜合回收利用。工業(yè)利用指標要求據(jù)我國已有稀土礦詳查，勘探礦區(qū)所采用的工業(yè)指標，結(jié)合礦石選礦、開發(fā)利用情況，提出稀土礦產(chǎn)礦床工業(yè)指標，以及共、伴生礦產(chǎn)指標的制訂原則和一般工業(yè)指標(表2)、實例，供地質(zhì)普查、詳查和勘探初期參考。表2稀土礦床工業(yè)指標工業(yè)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[ω（REO）]%0.5~0.10.03~0.050.05~0.1最低工業(yè)品味[ω（REO）]%1.5~2.00.06~0.10.08~0.15最低可采厚度m1~21~21~2夾石剔除厚度m2~42~42~4品位指標的要求：礦床規(guī)模較大，開采技術(shù)條件、礦石可選性、外部建設(shè)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(yīng)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、夾石剔除厚度的要求：一般是緩傾斜、低品味、大規(guī)模采礦方法，可采用“下線值”：陡傾斜、高品位、小規(guī)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(yīng)運實例見表3。表3稀土礦床一般工業(yè)指標應(yīng)運實例項目邊界品位工業(yè)品位礦區(qū)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%≧2≧2獨居石砂礦(礦物)（100~200）g/m3（300~500）g/m3≧1≧1重稀土含釔偉晶巖和碳酸鹽礦床≧1~2≧2磷釔礦砂礦30g/m350~70g/m3≧0.5≧2風(fēng)化殼離子吸附型稀土礦ω（REO）重稀土0.05%0.08%≧1≧2輕稀土0.07%0.1%續(xù)表稀土礦床一般工業(yè)指標應(yīng)運實例項目邊界品位工業(yè)品位礦區(qū)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(nèi)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(yè)指標要求，不單獨圈定稀土礦體，根據(jù)鐵礦中的稀土含量計算儲量。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(fēng)化殼離子吸附型輕稀土礦床ω（REO）花崗斑巖型0.07%0.1%84熔巖型0.05%30.08%14江西某風(fēng)化殼離子吸附型重稀土礦床ω（REO）0.03%0.05%14廣東某海濱獨居石砂礦床ω（REO）經(jīng)濟的250g/m30.1%1邊界經(jīng)濟的100g/m3500g/m3300g/m311~2資料來源：稀土礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范七．選礦和加工技術(shù)1.選礦方法\t"/Html/1412/_blank"稀土礦的\t"/Html/1412/_blank"選礦方法根據(jù)稀土礦物與伴生脈石及其他礦物物理、化學(xué)性質(zhì)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γ-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(yù)選。目前，這種方法在工業(yè)上未廣泛采用。二、重力選礦法利用稀土礦物與脈石礦物密度的不同進行分選。常用的重選設(shè)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(yù)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(chǎn);在稀土脈礦的選礦中有時也用來作為預(yù)先富集的手段。三、磁選分離法有些稀土礦物具有弱磁性?？衫盟鼈兣c伴生脈石及其他礦物比磁化系數(shù)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(jié)省浮選藥劑，有時也采用強磁選使稀土礦物預(yù)先富集。隨著強磁技術(shù)的不斷發(fā)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(xué)性質(zhì)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(chǎn)中廣泛采用的主要選礦方法。美國帕斯山(MountainPass)稀土礦就是采用浮選法生產(chǎn)稀土精礦。在海濱砂礦的生產(chǎn)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(dǎo)體，可利用其導(dǎo)電性能與伴生礦物有所不同，采用電選法使之與導(dǎo)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(yè)。六、化學(xué)選礦法對于以離子形態(tài)吸附在高嶺土或粘土上的稀土礦床?？沙浞掷孟⊥岭x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(xué)選礦方法予以回收。對于易溶于酸或在高溫下發(fā)生相變的氟碳酸鹽稀土礦物，可先采用浮選方法預(yù)先富集，隨后采用化學(xué)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\t"/Html/1412/_blank"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(jié)晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學(xué)分離工藝過程。現(xiàn)應(yīng)用較普遍的是有機溶劑萃取法，它是工業(yè)分離高純單一稀土元素的通用工藝。濕法冶金流程復(fù)雜，產(chǎn)品純度高，該法生產(chǎn)成品應(yīng)用面廣闊?；鸱ㄒ苯鸸に囘^程簡單，生產(chǎn)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?；鸱ㄒ苯鸬墓餐攸c是在高溫條件下生產(chǎn)。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(tài)。必須通過各種化學(xué)變化將稀土轉(zhuǎn)化為溶于水或無機酸的化合物，經(jīng)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(chǎn)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(jù)精礦的類型、品位特點、產(chǎn)品方案、便于非稀土元素的回收與綜合利用、利于勞動衛(wèi)生與環(huán)境保護、經(jīng)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(chǎn)：這是稀土工業(yè)中最主要的兩種初級產(chǎn)品，一般地說，目前有兩個主要工藝生產(chǎn)這兩種產(chǎn)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(zhuǎn)窯中焙燒。經(jīng)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，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(yīng)，稀土精礦即被分解，稀土變?yōu)闅溲趸⊥?，把堿餅經(jīng)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(diào)酸度除去雜質(zhì)，過濾后的氯化稀土溶液經(jīng)濃縮結(jié)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(xué)工藝上是比較復(fù)雜和困難的。其主要原因有二個，一是鑭系元素之間的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)十分相似，多數(shù)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(wěn)定的三價態(tài)。稀土離子與水的親和力大，因受水合物的保護，其化學(xué)性質(zhì)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(zhì)元素較多(如鈾、釷、鈮、鉭、鈦、鋯、鐵、鈣、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(xué)性質(zhì)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(zhì)元素之間的分離。現(xiàn)在稀土生產(chǎn)中采用的分離方法(濕法生產(chǎn)工藝)有：(1)分步法(分級結(jié)晶法、分級沉淀法和氧化還原法);(2)離子交換法;(3)溶劑萃取法。(1)分步法從1794年發(fā)現(xiàn)的釔(Y)到1905年發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(jié)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(fù)操作多次才能將這兩種稀土元素分離開來，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(fù)操作竟達2萬次，對于化學(xué)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(chǎn)單一稀土。(2)離子交換法由于分步法不能大量生產(chǎn)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(zhàn)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(shù)的發(fā)展，因稀土元素和鈾、釷等放射性元素性質(zhì)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(chǎn)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(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(nèi)，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(jīng)柱子。形成了絡(luò)合物的稀土就脫離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動。流動的過程中稀土絡(luò)合物分解，再吸附于樹脂上。就這樣，稀土離子一邊吸附、脫離樹脂，一邊隨著淋洗液向柱子的出口端流動。由于稀土離子與絡(luò)合劑形成的絡(luò)合物的穩(wěn)定性不同，因此各種稀土離子向下移動的速度不一樣，親和力大的稀土向下流動快，結(jié)果先到達出口端。離子交換法的優(yōu)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(chǎn)品。這種方法的缺點是不能連續(xù)處理，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(jīng)是分離大量稀土的主要方法已從主流分