稀土是稀土族元素的簡稱,，人們往往將17種元素劃歸于稀土大家族,。我國是稀土資源最豐富的國家，儲量和產(chǎn)量均居世界首位,。離子型稀土是我國特有的一種新型的稀土礦產(chǎn)資源,。以其配分齊全、高附加值元素含量高,、放射性比度低,、高科技應(yīng)用元素多、綜合利用價值大"五大"突出優(yōu)點,，異軍崛起,，獨占鰲頭，并從某種意義上改變,、促進(jìn)和加速了世界高科技的進(jìn)程,。離子型稀土第二代提取工藝--"原地浸礦工藝"，于1996年榮獲"八五"國家科技攻關(guān)重大成果獎,，是國家"八五“科技攻關(guān)中"十大世界領(lǐng)先技術(shù)成果”之一,，1997年榮獲國家發(fā)明獎。
    
    離子型稀土的技術(shù)是我國完全擁有的自主知識產(chǎn)權(quán),。贛州有色冶金研究所是我國離子吸附型稀土礦的發(fā)現(xiàn),、命名和二代稀土提取工藝科技成果的主要享有單位。
  
    一,、離子型稀土礦的發(fā)現(xiàn)

    時至1970年,，在過去長達(dá)175年的稀土礦產(chǎn)資源開發(fā)利用史中，人們發(fā)現(xiàn)自然界中含稀土元素及其化合物的礦物多達(dá) 200 種,。但真正實際有工業(yè)利用價值的稀土礦物原料卻為數(shù)不多,，數(shù)量約十種左右。主要有獨居石,、鈰硅石,、氟碳鈰礦、硅鈹釔礦,、磷釔礦,、褐簾石、鈮釔礦,、黑稀金礦,。但這些礦物中卻大部份含有一定數(shù)量的鈾或釷，而且稀土礦物均以固態(tài),、礦物相礦物性態(tài)存在,，它們往往是與放射性元素共生或伴生 。

    20世紀(jì)后期，隨著世界范圍內(nèi)高科技及其工業(yè)化進(jìn)程突飛猛進(jìn)的發(fā)展,，尤其是自20世紀(jì)80年代以來,，全球范圍內(nèi)對中、重稀土元素的使用量激增,，其中又特別是對釹,、釤、銪,、釓,、鋱、鏑,、鈥,、鉺、釔等稀土元素的需求量劇烈地增長,。鑒于下述原因：一是在傳統(tǒng)的稀土礦產(chǎn)資源中,，上述大多數(shù)稀土元素的含量有限,，獲取稀土精礦較為困難,；二是由于生產(chǎn)工藝的繁鎖，流程很長,，成本較高,，價格昂貴，若得工業(yè)化應(yīng)用,，難度很大,，產(chǎn)量也難以滿足要求；三是根據(jù)傳統(tǒng)稀土礦床資源賦存的特點,，若希望在某一礦山,，同時獲得上述目標(biāo)的元素，難能湊效,，必然要開采多個,、多種不同配分的稀土礦山，才有可能同時滿足上述需求,。顯而易見,，僅僅依靠對傳統(tǒng)稀土資源的開發(fā)，勢必難于滿足現(xiàn)代高科技高速發(fā)展態(tài)勢,，對有關(guān)稀土元素的需求,。因此，這種局勢必然導(dǎo)致人們對稀土新資源的追求和探索,，期望著能夠獲得高科技所需稀土資源的可靠保障,。

    其實早在20世紀(jì)60年代，我國就從戰(zhàn)略的高度,，認(rèn)識到中,、重稀土,，尤其是重稀土資源在國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要作用。20世紀(jì)60年代中葉,，原冶金工業(yè)部根據(jù)國家軍工計劃任務(wù)的安排,，組織了南方重稀土資源科研大會戰(zhàn)。旨在針對南方某礦圍巖中,，通過科技攻關(guān),，獲得代號為“6號產(chǎn)品”的重稀土產(chǎn)品。經(jīng)參戰(zhàn)單位的協(xié)同攻關(guān),，已打通工藝流程,，并拿出“6號產(chǎn)品”樣品。但成本很高,，工業(yè)化實施存在困難,。
　　
  “701礦區(qū)”特殊的稀土礦物，揭開南方“離子型”重稀土的“露頭”

    1969年底,、1970年初,，原江西省地質(zhì)局908隊根據(jù)群眾報礦的線索，在江西省龍南縣一個以后命名為"701礦區(qū)"的礦化區(qū)域內(nèi),，發(fā)現(xiàn)了一種特殊的“不成礦”的稀土礦物,。于此，908隊在701礦區(qū)開始做普查工作時,，盡管發(fā)現(xiàn)此區(qū)域含有一定品位的稀土,，但因礦物相稀土礦物僅有8.4克/噸，導(dǎo)致評價工作無法深入下去,，幾乎將其判為沒有工業(yè)利用價值,。于是，1970年10月,，908隊將此礦樣委托給贛州有色冶金研究所（原江西有色冶金研究所）進(jìn)行研究,。

    始于1970年10月的新類型稀土資源的科技攻關(guān)，開始逐步揭開“離子吸附型稀土礦”的序幕,。

    該所創(chuàng)造性地采用稀土可溶性分析和礦漿樹脂吸附等多種綜合技術(shù)手段,，終于逐步地揭開了這種“不成礦”的“離子吸附型稀土礦”的奧秘。

　　“八大研究發(fā)現(xiàn)”,，揭示其內(nèi)在奧秘

    首先,，在利用多種傳統(tǒng)的選礦方法，不能有效地富集稀土礦物的過程中,，存在著一種奇怪的現(xiàn)象,，即入選物料與選出物料金屬不平衡，選礦過程中出現(xiàn)金屬流失的現(xiàn)象。那么,，它流往何處,？怎么流的？第二,，繼之,，跟蹤追擊，發(fā)現(xiàn)這種奇怪的稀土礦物,，它不是以傳統(tǒng)的“礦物相”礦物而存在的“礦物”,，而是以一種“不成礦”的、非常特殊的性態(tài)存在,，即以一種新型的“離子相”礦物性態(tài)存在,。亦即稀土礦物中的稀土，絕大部份以陽離子狀態(tài)存在,，而被吸附在某些礦物載體上,，例如，主要被吸附在高嶺石,、白云母等鋁硅酸鹽礦物或氟碳酸鹽礦物上,。第三，進(jìn)而,，科技人員依據(jù)這些特征,，將這種新型的“不成礦”的稀土礦物,，命名為“離子吸附型稀土礦物”,。亦即，“離子吸附型稀土礦物”是以“離子相”礦物性態(tài)存在,，被吸附于“載體”礦物表面上的稀土礦物,；而由這種“離子吸附型稀土礦物”構(gòu)成的礦體，則命名為“離子吸附型稀土礦”,。第四,，深入的試驗工作發(fā)現(xiàn)，只要以某種電解質(zhì)溶液作為“洗提劑”或“浸礦劑”,，對含離子相稀土礦物進(jìn)行“滲濾洗提”或“淋洗”,，則溶液中的化學(xué)性質(zhì)更為活潑的離子，將同被吸附在高嶺石等載體礦物表面的“離子相”稀土發(fā)生交換,，形成新狀態(tài)的稀土,，而進(jìn)入到溶液之中，由此獲得“含稀土母液”,。第五,，若對含稀土母液，或直接施加“沉淀劑”，沉淀后可獲得混合稀土,，經(jīng)灼燒后,，又可獲得純度較高的混合氧化稀土（一般TREO≥92%）；或經(jīng)萃取粗分組,，得分組富集稀土,，經(jīng)沉淀、灼燒后,，得分組氧化稀土,。第六，科技人員依據(jù)以上科學(xué)發(fā)現(xiàn),，深入研究后,，發(fā)明出這種新型稀土礦的稀土提取工藝，即為“江西稀土洗提工藝”,。第七,，隨著“離子相”稀土礦物的發(fā)現(xiàn)，新類型“離子吸附型稀土礦”的命名,，和這種稀土礦物中稀土的提取工藝的發(fā)明,，而將這種新類型的稀土礦床相應(yīng)命名為“離子吸附型稀土礦床”；之后經(jīng)進(jìn)一步的地質(zhì)工作,，又將其稱之為“風(fēng)化殼淋積型稀土礦床”,。從而，在世界上首次確定,，以“離子相”礦物性態(tài)賦存的新類型“離子吸附型稀土礦”礦床類型,，具備工業(yè)利用價值，它不僅可供工業(yè)開發(fā),，而且比傳統(tǒng)稀土礦床類型,，具有更高的工業(yè)利用價值。第八,，上述研究成果,，為這種新類型的稀土資源的勘探和評價，提供了可靠的依據(jù),。

    根據(jù)上述一系列的科研成果,，908隊的后續(xù)工作，使701礦區(qū)很快地被確定為世界上最大型的高釔型離子型重稀土礦床,，礦化面積達(dá)幾十平方公里,，稀土配分中Y2O3含量高達(dá)64.97% ，實屬世界罕見,。至此,，20世紀(jì)60年代稀土軍工科技會戰(zhàn)的目標(biāo)得以全面實現(xiàn),。隨著時間的流逝，至今,，世界上還未發(fā)現(xiàn)比它更好的重稀土礦床,。

    之后，又陸續(xù)在江西尋烏,、廣東平遠(yuǎn)發(fā)現(xiàn)大型低釔富銪型“離子型”輕稀土礦床,，在江西信豐發(fā)現(xiàn)中釔富銪型“離子型”稀土礦床。然后又在贛,、粵,、閩、湘,、桂,、滇、淅等南方諸�,。▍^(qū)）先后發(fā)現(xiàn)大量的“離子型”稀土礦,。

    列為國家保護(hù)性開采礦種

    鑒于我國特有的離子吸附型稀土礦，在工業(yè)與高科技發(fā)展中的特殊地位和作用,，1991年國家將其列為實行保護(hù)性開采特定礦種礦產(chǎn)資源之一,，國家對其實施保護(hù)性開采。規(guī)定禁止與外商合作,、合資及外商獨資開采離子型稀土礦產(chǎn),；禁止個體（含聯(lián)戶）開采離子型稀土礦產(chǎn)；礦山產(chǎn)品開采總量實行指標(biāo)控制,。
第一代提取工藝--"池浸工藝"榮獲國家發(fā)明獎獎勵

    1984年4月,，有關(guān)單位在系統(tǒng)綜合十多年來圍繞新類型離子型稀土的發(fā)現(xiàn)、命名和第一代提取工藝（池浸工藝）發(fā)明等有關(guān)科技成果后,，向國家呈報發(fā)明申報書 ,。隨后，根據(jù)上級要求,，又將發(fā)明申報材料改為“離子吸附型稀土礦的發(fā)現(xiàn)及其洗提工藝”。1985年6月,，國家向贛州有色冶金研究所,、江西地質(zhì)局908隊、江西大學(xué)正式授予“江西稀土洗提工藝”國家發(fā)明獎,。

    至此,，由于我國對“離子吸附型稀土礦”一系列的科技攻關(guān)和地質(zhì)勘探、評價工作的結(jié)果,，使我國擁有了至今世界上仍然獨有的新型稀土資源礦種,，尤其是擁有了大量的中,、重稀土資源，足以與世界上任何國家相抗衡,。因此,，中國的新類型離子型稀土徹底地改寫了世界稀土礦產(chǎn)資源的歷史。

    二,、解開第一代提取工藝（池浸工藝）密碼

    離子型稀土第一代提取工藝,，可簡述為“異地提取工藝”，或歸結(jié)為“池浸工藝”,。其主要工藝過程為：表土剝離→開挖含礦山體,、搬運礦石→浸礦池→將按一定比例（濃度要求）配置的電解質(zhì)溶液作為“洗提劑”或浸礦劑”，加入浸礦池,，溶液對池中含“離子相”稀土礦石進(jìn)行"
“滲濾洗提”或“淋洗” →溶液中活潑離子與稀土離子交換,，“離子相”稀土從含礦載體礦物中交換出來，成為新狀態(tài)稀土,；加入“頂水”,，獲含稀土母液；母液經(jīng)管道或輸液溝流入集液池或母液池,，然后進(jìn)入沉淀池,；浸礦后廢渣從浸礦池中清出，異地排放→在沉淀池中加入沉淀劑,、除雜劑,，使稀土母液中稀土除雜、沉淀,，獲混合稀土,；池中上清液經(jīng)處理后，返回浸礦池,，作“洗提劑”循環(huán)使用→混合稀土經(jīng)灼燒,，獲純度≥92%的混合稀土氧化物。由上可見,，本工藝過程中的技術(shù)關(guān)鍵詞是：“表土剝離”,、“開挖含礦山體”、“礦石搬運”,、“浸礦池”,、“洗提劑”、“異地滲濾洗提”,、“離子交換”,、“含稀土母液”、“尾砂異地排放”,、“母液池”,、“沉淀池”,、“沉淀劑、除雜劑”,、“沉淀,、除雜”、“混合稀土”,、“上清液返回”,、“灼燒”、“REO≥92%混合稀土氧化物”,。

    “池浸工藝”與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝相比較,，其第一、二,、三道工序過程相似于礦產(chǎn)資源開采中傳統(tǒng)的采礦專業(yè)的各作業(yè)工序,；第三、四,、五道工序過程相似于傳統(tǒng)選礦專業(yè)和濕法冶金專業(yè)相結(jié)合的各作業(yè)工序,；自第五道工序過程以后的各工序，屬于傳統(tǒng)濕法冶金專業(yè)的各作業(yè)工序,。其中,，第三道工序中的“浸礦池”，起著聯(lián)系傳統(tǒng)采礦,、選礦專業(yè)作業(yè)的作用,，類似于礦山選廠的“原礦侖”；而第五道工序中的“沉淀池”,，卻起著聯(lián)系傳統(tǒng)選礦,、濕法冶金專業(yè)作業(yè)的作用，類似于濕法冶金企業(yè)的“原料侖”,。

    由此,，相似于傳統(tǒng)選礦專業(yè)的主要選別過程，是在“浸礦池”中完成,，而且作為本工藝的中間制品,，在此獲得含稀土的母液；而屬于傳統(tǒng)濕法冶金專業(yè)的典型濕法冶金過程,，則主要在“沉淀池”中進(jìn)行,，并由此獲得“稀土精礦”的初級產(chǎn)品--“混合稀土”；再經(jīng)灼燒處理后即可獲得“稀土精礦”終級產(chǎn)品--REO≥92%的混合稀土氧化物,。

    進(jìn)而言之，上述作業(yè)過程中,，先后在三個典型的作業(yè)過程中,，分別獲得了“中間制品”,、“初級產(chǎn)品”和“終級產(chǎn)品”。亦即,，在“浸礦池”中,，通過離子交換，制得含稀土的母液,；在“沉淀池”中,，通過沉淀，制得混合稀土,；在“灼燒”中,，制得混合稀土氧化物。因此,，為了確保離子型稀土的產(chǎn)品質(zhì)量,，主要應(yīng)從這三個關(guān)鍵性作業(yè)過程中把好技術(shù)關(guān)。

    在此工藝中,，所獲得的“稀土精礦”產(chǎn)品,，已不再是傳統(tǒng)概念中的“稀土精礦”礦產(chǎn)品，而是純度相對較高的“混合稀土氧化物”產(chǎn)品,。嚴(yán)格地說,，離子型稀土礦山獲得的終級產(chǎn)品，已不再從屬于“礦產(chǎn)品”,，而是濕法冶金范疇的產(chǎn)品,。顯然，其產(chǎn)品檔次,，比傳統(tǒng)礦山開采的產(chǎn)品,，已大大地提高了一步。

    以上工藝流程結(jié)構(gòu),，是稀土礦產(chǎn)資源開發(fā)利用中一種嶄新的工藝,。它徹底打破了稀土資源開發(fā)的傳統(tǒng)工藝，而將多種專業(yè)和工藝集于一體,，在礦山就直接制得純度較高的混合稀土氧化物產(chǎn)品,。應(yīng)用這種生產(chǎn)工藝，而生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo),，是此前稀土生產(chǎn)工藝難以達(dá)到的,。可見,，以這種產(chǎn)品作為原料,，對于稀土冶煉的進(jìn)一步深加工是十分有利的。

    然而,，世間任何事物往往都具有“兩重性”,。離子型稀土擁有非常突出的優(yōu)勢的一面,，同時又由于它的賦存特征和工藝特征，而決定了它不令人滿意的另一面,。伴隨著“池浸工藝”工業(yè)化生產(chǎn)后,，導(dǎo)致出現(xiàn)一些非常尖銳和突出的問題：一是對生態(tài)環(huán)境破壞大。由于離子型稀土廣泛賦存于地表淺層,，展布面積大,，再加上“池浸工藝”本身要求，該生產(chǎn)工藝實際上是一個“搬山運動”,。據(jù)統(tǒng)計,，每生產(chǎn)一噸混合稀土氧化物，約需消耗1,201-2,001噸礦石,，同時還將伴隨產(chǎn)生尾砂1,200-2,000噸,，砂化面積約1畝。二是資源利用率低,，資源浪費大,。為便于礦石的采、運以及尾砂的排放,，降低成本,，節(jié)省投資，許多礦山的“浸礦池”建在山坡礦體的中下部,，“浸礦池”以下的含礦礦體,，被所建生產(chǎn)系統(tǒng)“壓礦”，尤其是如若被尾砂覆蓋后,，則更難于開采,。據(jù)資料，該工藝表內(nèi)資源利用率一般不達(dá)50%,，低者僅25-30%左右,。

    面對以上存在的突出問題，科技工作者在思索：如何既做到合理開發(fā)利用資源,，又可維護(hù)生態(tài)環(huán)境,，防止和避免大范圍的荒漠化，真正走出一條可持續(xù)發(fā)展之道路,？或者說,，能否做到既安全有效地開采出稀土，又能避免大規(guī)模的“搬山運動”,？于是,，研究開發(fā)新的工藝代替舊的工藝，已刻不容緩。

  三,、解開第二代提取工藝（原地浸礦工藝）密碼

   離子型稀土資源的開發(fā),，通過長期艱苦的努力,，迎來了新一代的提取工藝--第二代提取工藝（原地浸礦工藝）,。1989年3月，有史以來第一份正規(guī)的離子型稀土原地浸礦試驗研究報告--“離子型稀土礦就地浸取工藝探索試驗報告”正式誕生,。該研究課題于1989年5月通過專家評議,，給予高度評價。為我國南方離子型稀土礦開采開辟了新的途徑,。
            
    在經(jīng)歷幾個"五年計劃"和幾代人的艱苦努力后,，特別是隨著1989年世界上首次離子型稀土礦原地浸礦探索試驗的成功，1993年世界上首個萬噸級裸腳式離子型稀土礦--龍南類型高釔重稀土礦原地浸礦工業(yè)試驗的首開成功,，1995年世界上首個萬噸級全復(fù)式完全型離子型稀土礦--尋烏低釔富銪型輕稀土礦原地浸礦工業(yè)試驗的繼開成功,，1994年世界上第一個離子型稀土礦原地浸礦樣榜礦建成投產(chǎn)、取得良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益,、1996年15.6萬噸規(guī)模原地浸礦工藝擴大的工業(yè)試驗的成功,，以及2001年3萬噸級的“全復(fù)式稀土原地浸礦試驗”的成功，直至2003年國家稀土產(chǎn)業(yè)重點項目--尋烏河嶺2,000噸（REO）/年礦山原地浸礦和直接分離建設(shè)項目的開工建設(shè),，事實表明原地浸礦新工藝,，已由試驗研究進(jìn)入到大規(guī)模的工藝推廣應(yīng)用和新的產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。與此同時,，它還先后被列入國家重點科技成果推廣計劃,、國家重點環(huán)保推廣計劃、國家重點產(chǎn)業(yè)計劃,。這也充分表明離子型稀土資源開發(fā)的第二個里程碑--原地浸礦新工藝正造福于社會,。迄今，該工藝已在南方諸省的許多離子礦得到推廣應(yīng)用,。

    二代不同的離子型稀土提取工藝,，時空跨越六個五年計劃。那么,，“原地浸礦工藝”的優(yōu)越性或競爭優(yōu)勢與第一代工藝相比,，原地浸礦工藝呈現(xiàn)出顯著的特點和優(yōu)越性：

    第一，該技術(shù)集地質(zhì),、地下水動力學(xué),、流體力學(xué)、化學(xué),、采礦,、選礦、濕法冶金、計算機模擬技術(shù),、機械,、自動控制技術(shù)等科學(xué)技術(shù)于一體，在礦山能直接獲得質(zhì)量好的混合稀土氧化物產(chǎn)品,，工藝簡單,、可靠性強、易于推廣,。

    第二,，對生態(tài)環(huán)境影響極小。該工藝不需開挖山體,，不破壞地表植被,，無工業(yè)固體廢渣排放，工業(yè)用水,、余液進(jìn)入閉路循環(huán),。據(jù)資料，因各種工程的施工而造成對環(huán)境的輕微影響,，只及第一代工藝的百分之幾,。

    第三，大幅度地提高資源利用率,。原因有二：一是,，不致于因為“壓礦”，而對資源造成損失,；二是,，可將表外儲量和未計算之儲量一并浸出。一些礦區(qū)在采用原地浸礦工藝后,，之所以出現(xiàn)稀土實際產(chǎn)量超出工業(yè)儲量的“異�,！鼻闆r，究其根本原因,，主要就是由于有效地回收了表外儲量或未計算儲量的礦量所致,。據(jù)資料，第二代工藝資源利用率普遍達(dá)70%以上,，高者已達(dá)78.9%,，甚至更高，比第一代工藝提高20-45%,。按已探明的離子型稀土儲量計,，約可多回收27.3萬噸稀土產(chǎn)品，折合人民幣109億元（按1995年不變價）,。

    第四,，較大幅度地降低生產(chǎn)成本。據(jù)工業(yè)試驗指標(biāo)，新工藝比老工藝單位成本可降低10-28%,。據(jù)對某縣6個稀土礦三年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,，這6個礦以新工藝生產(chǎn)2000噸稀土，每噸混合稀土氧化物生產(chǎn)成本分別降低3,000-5,000元,。

    第五,，大幅度地提高工藝技術(shù)水平，有利于組織規(guī)�,；�工業(yè)生產(chǎn),。例如，應(yīng)用原地浸礦技術(shù)與理論,，指導(dǎo)與規(guī)范礦山設(shè)計、施工與生產(chǎn),；應(yīng)用地下水滲流機理,、地下滲流場計算機數(shù)值模擬分析，進(jìn)行網(wǎng)井布置設(shè)計,、滲流場設(shè)計,；進(jìn)行礦山設(shè)備配套與自動控制技術(shù)實施，等等,。

    第六,，有利于國家對離子型稀土資源政策的宏觀決策和調(diào)控。國家可下決心徹底淘汰落后的第一代生產(chǎn)工藝,，嚴(yán)格第二代生產(chǎn)工藝的礦山準(zhǔn)入制度,，嚴(yán)格產(chǎn)量分配（配額）制度，切實加強銷售渠道的管理,，真正對保護(hù)性開采資源實行保護(hù)性開采,。使之更有計劃地、長久地,、穩(wěn)定地為人類做出貢獻(xiàn),，發(fā)揮出其應(yīng)有的“價值”。

    正是由于上述優(yōu)點,，原地浸礦工藝問世后,，對于離子型稀土礦山的開采，保持了旺盛的生命力和強大的競爭優(yōu)勢,。盡管離子型稀土原地浸礦工藝,，至今業(yè)已有效地解決了大多數(shù)離子型稀土礦的原地開采問題。但是,，對于少數(shù)復(fù)雜類型離子型稀土礦的原地開采,，目前還存在一些問題，其科技攻關(guān)工作仍在繼續(xù)進(jìn)行。我們深信,，這些問題定將在不太長的時間內(nèi)獲得解決,。屆時，徹底淘汰落后工藝的產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策,，就有了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐保障體系,。 不久的將來，離子型稀土為人類和社會進(jìn)步會做出更大貢獻(xiàn),！