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  • 稀土元素”是“稀土”的同义词。

    稀土

    稀土(rare earth)有“工业维生素”的美称。现如今已成为极其重要的战略资源。稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素氧化物,以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17种元素的氧化物。根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质,以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征,十七种稀土元素通常分为二组:轻稀土包括:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。重稀土包括:铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用,随着科技的进步和应用技术的不断突破,稀土氧化物的价值将越来越大。稀土的常见类型有独居石、氟碳铈矿和磷钇矿等。

    编辑摘要
    类别: 氧化物 化学式: sc
    别称: 工业维生素 应用: 石油、化工、冶金、纺织
    • 疯狂海盗2012年6月20日,中国国务院新闻办发布《中国的稀土状况与政策》白皮书,全面介绍了中国稀土的现状、保护和利用情况、发展原则和目标以及相关政策,以增进国际社会对我国稀土的了解。

    目录

    组成元素/稀土 编辑

    稀土及材料稀土及材料

    根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质,以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征,十七种稀土元素通常分为二组:

    轻稀土包括:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。

    重稀土包括:铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。

    按矿物特点分类:

    铈组(轻稀土)—镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕;

    钇组(重稀土)—钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钪。

    按萃取分离分类:

    轻稀土(P204弱酸度萃取)—镧、铈、镨、钕;

    中稀土(P204低酸度萃取)—钐、铕、钆、铽和镝;

    重稀土(P204中酸度萃取)—钬、铕、铒、铥、镱、镥、钇。

    理化性质/稀土 编辑

    一是缺少硫化物和硫酸盐(只有极个别的),这说明稀土元素具有亲氧性;

    二是稀土的硅酸盐主要是岛状,没有层状、架状和链状构造;

    三是部分稀土矿物(特别是复杂的氧化物及硅酸盐)呈现非晶质状态;

    四是稀土矿物的分布,在岩浆岩及伟晶岩中以硅酸盐及氧化物为主,在热液矿床及风化壳矿床中以氟碳酸盐、磷酸盐为主。富钇的矿物大部分都赋存在花岗岩类岩石和与其有关的伟晶岩、气成热液矿床及热液矿床中;

    五是稀土元素由于其原子结构、化学和晶体化学性质相近而经常共生在同一个矿物中,即铈族稀土和钇族稀土元素常共存在一个矿物中,但这类元素并非等量共存,有些矿物以含铈族稀土为主,有些矿物则以钇族为主。

    在已发现的250多种稀土矿物和含稀土元素的矿物,适合现今选冶条件的工业矿物仅有10余种:

    常见类型/稀土 编辑

    原矿

    独居石

    独居石(Monazite)又名磷铈镧矿。

    化学成分及性质:(Ce,La,Y,Th)[PO4]。成分变化很大。矿物成分中稀土氧化物含量可达50~68%。类质同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。独居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。

    晶体结构及形态:单斜晶系,斜方柱晶类。晶体成板状,晶面常有条纹,有时为柱、锥、粒状。

    物理性质:呈黄褐色、棕色、红色,间或有绿色。半透明至透明。条痕白色或浅红黄色。具有强玻璃光泽。硬度5.0~5.5。性脆。比重4.9~5.5。电磁性中弱。在X射线下发绿光。在阴极射线下不发光。

    生成状态:产在花岗岩及花岗伟晶岩中;稀有金属碳酸岩中;云英岩与石英岩中;云霞正长岩、长霓岩与碱性正长伟晶岩中;阿尔卑斯型脉中;混合岩中;及风化壳与砂矿中。

    用途:主要用来提取稀土元素。

    产地:具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。此外,斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。

    独居石的生产近几年呈下降趋势,主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性,对环境有害。

    氟碳铈矿

    化学成分性质:(Ce,La)[CO3]F。机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。

    晶体结构及形态:

    六方晶系。复三方双锥晶类。晶体呈六方柱状或板状。细粒状集合体。

    物理性质:黄色、红褐色、浅绿或褐色。玻璃光泽、油脂光泽,条痕呈白色、黄色,透明至半透明。硬度4~4.5,性脆,比重4.72~5.12,有时具放射性、具弱磁性。在薄片中透明,在透射光下无色或淡黄色,在阴极射线下不发光。

    生成状态:产于稀有金属碳酸岩中;花岗岩及花岗伟晶岩中;与花岗正长岩有关的石英脉中;石英─铁锰碳酸盐岩脉中;砂矿中。

    用途:它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。铈族元素可用于制作合金,提高金属的弹性、韧性和强度,是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。亦可用作防辐射线的防护外壳等。此外,铈族元素还用于制作各种有色玻璃。

    磷钇矿

    化学成分及性质:Y[PO4]。成分中Y2O361.4%,P2O538.6%。有钇族稀土元素混入,其中以镱、铒、镝、钆为主。尚有锆、铀、钍等元素代替钇,同时伴随有硅代替磷。一般来说,磷钇矿中铀的含量大于钍。磷钇矿化学性质稳定。晶体结构及形态:四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。

    物理性质:黄色、红褐色,有时呈黄绿色,亦呈棕色或淡褐色。条痕淡褐色。玻璃光泽,油脂光泽。硬度4~5,比重4.4~5.1,具有弱的多色性和放射性。

    生成状态:主要产于花岗岩、花岗伟晶岩中。亦产于碱性花岗岩以及有关的矿床中。在砂矿中亦有产出。 用途:大量富集时,用作提炼稀土元素的矿物原料。

    镧钒褐帘石

    日本山口大学、爱媛大学和东京大学的联合研究小组发表一份公报说,他们在三重县发现了一种含有稀土的新品种矿物。稀土在改造传统产业和发展高新技术领域当中具有“点石成金”的作用。而新矿物是2011年4月在三重县伊势市的山中发现的,它是含有稀土镧和稀有金属钒的一种特殊褐帘石。2013年3月1日,这种矿物被国际矿物学协会认定为新矿物,并被命名为“镧钒褐帘石”。

    成品

    碳酸氯化稀土

    这是稀土工业中最主要的两种初级产品,一般地说,当前有两个主要工艺生产这两种产品。

    一个工艺是浓硫酸焙烧工艺,即把稀土精矿与硫酸混合在回转窑中焙烧。经过焙烧的矿用水浸出,则可溶性的稀土硫酸盐就进入水溶液,称之为浸出液。然后往浸出液中加入碳酸氢铵,则稀土呈碳酸盐沉淀下来,过滤后即得碳酸稀土。

    另一种工艺叫烧碱法工艺,简称碱法工艺。一般是将60%的稀土精矿与浓碱液搅匀,在高温下熔融反应,稀土精矿即被分解,稀土变为氢氧化稀土,把碱饼经水洗除去钠盐和多余的碱,然后把水洗过的氢氧化稀土再用盐酸溶解,稀土被溶解为氯化稀土溶液,调酸度除去杂质,过滤后的氯化稀土溶液经浓缩结晶即制得固体的氯化稀土。

    磷矿稀土

    自然界的稀土元素除了赋存在各种稀土矿中外, 还有相当大的一部分与磷灰石和磷块岩矿共生。由于稀土的离子半径(0. 848~0. 106 nm)与 Ca2+(0. 106 nm)很接近,稀土以类质同象方式赋存于磷矿岩中。世界磷矿总储量约为 1000亿吨,稀土平均含量为 0. 5‰,估计世界磷矿中伴生的稀土总量为5000万吨。

    针对矿中稀土含量低及其赋存状态特殊等特点,国内外已经开展了多种回收工艺研究,可分为湿法和热法:

    湿法中,根据分解酸不同又可分为硝酸法、盐酸法、硫酸法。从磷化工过程回收稀土有多种,均和磷矿加工方式密切相关。

    热法生产过程中, 稀土主要进入硅酸盐熔渣中,可采用大量盐酸或硝酸分解浸出, 过滤除去硅石后,再采用TBP等萃取回收稀土, 稀土回收率可以达到 60%。

    随着磷矿资源不断利用,正转向低品质磷矿的开发, 硫酸湿法磷酸工艺成为磷化工主流方法,对硫酸湿法磷酸中的稀土进行回收已成为研究热点。在硫酸湿法磷酸生产过程中,通过控制稀土在磷酸中的富集, 再采用有机溶剂萃取提取稀土的工艺比早期开发的方法更具有优势。

    混合稀土

    由稀土矿中提取出含有镧、铈、镨、钕及少量钐、铕、钆混合的氧化物或氯化物经熔盐电解制出的金属。稀土总量大于98%,铈大于48%的轻稀土。在空气中易氧化为黑色,室温下能和水反应,升温而加快。可做打火石、合金添加剂、贮氢材料等。

    制备方法/稀土 编辑

    选矿

    选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物理化学性质的差异,采用不同的选矿方法,借助不同的选矿工艺,不同的选矿设备,把矿石中的有用矿物富集起来,除去有害杂质,并使之与脉石矿物分离的机械加工过程。

    当前中国和世界上其它国家开采出来的稀土矿石中,稀土氧化物含量只有百分之几,甚至有的更低,为了满足冶炼的生产要求,在冶炼前经选矿,将稀土矿物与脉石矿物和其它有用矿物分开,以提高稀土氧化物的含量,得到能满足稀土冶金要求的稀土精矿。稀土矿的选矿一般采用浮选法,并常辅以重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程。

    内蒙古白云鄂博矿山的稀土矿床,是铁白云石的碳酸岩型矿床,在主要成分铁矿中伴生稀土矿物(除氟碳铈矿、独居石外,还有数种含铌、稀土矿物)。采出的矿石中含铁30%左右,稀土氧化物约5%。在矿山先将大矿石破碎后,用火车运至包头钢铁集团公司的选矿厂。选矿厂的任务是将Fe2O3从33%提高到55%以上,先在锥形球磨机上磨矿分级,再用圆筒磁选机选得62~65%Fe2O3(氧化铁)的一次铁精矿。其尾矿继续进行浮选与磁选,得到含45%Fe2O3(氧化铁)以上的二次铁精矿。稀土富集在浮选泡沫中,品位达到10~15%。该富集物可用摇床选出REO含量为30%的粗精矿,经选矿设备再处理后,可得到REO60%以上的稀土精矿。

    测定

    1、显色溶液吸取滤液15ml,于50ml锥形瓶中,加入7ml草酸5%,3ml偶氮氯膦三摇匀,这是显包液。

    2、参比溶液与显色溶液一样操作后,再加入1-2滴偶磷酸钠(滴两滴即可)溶液,褪色后作参比液(空白液),倒入2cm比色器中,波长660nm,测其吸光度及含量。(可在第二通道做)。注:显色液为墨黑色。

    分解

    稀土精矿中的稀土,一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形态。必须通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物,经过溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序,制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物,作为产品或分离单一稀土的原料,这样的过程称为稀土精矿分解也称为前处理。

    分解稀土精矿有很多方法,总的来说可分为三类,即酸法、碱法和氯化分解。酸法分解又分为盐酸分解、硫酸分解和氢氟酸分解法等。碱法分解又分为氢氧化钠分解或氢氧化钠熔融或苏打焙烧法等。一般根据精矿的类型、品位特点、产品方案、便于非稀土元素的回收与综合利用、利于劳动卫生与环境保护、经济合理等原则选择适宜的工艺流程。

    当前,虽然已发现有近200种稀散元素矿物,但由于稀少而未富集成具有工业开采的独立矿床,迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿,但矿床规模都不大。

    硫酸溶解

    铈组(硫酸复盐难溶)—镧、铈、镨、钕和钷;

    铽组(硫酸复盐微溶)—钐、铕、钆、铽、镝和钬;

    钇组(硫酸复盐易溶)—铕、铒、铥、镱、镥和钪。

    冶炼

    稀土冶炼方法有两种,即湿法冶金和火法冶金。

    湿法冶金属化工冶金方式,全流程大多处于溶液、溶剂之中,如稀土精矿的分解、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、氧化还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺过程。现应用较普遍的是有机溶剂萃取法,它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程复杂,产品纯度高,该法生产成品应用面广阔。

    火法冶金工艺过程简单,生产率较高。稀土火法冶炼主要包括硅热还原法制取稀土合金,熔盐电解法制取稀土金属或合金,金属热还原法制取稀土合金等。火法冶金的共同特点是在高温条件下生产。

    分步法

    从1794年发现的钇(Y)到1905年发现的镥(Lu)为止,所有天然存在的稀土元素间的单一分离,还有居里夫妇发现的镭,都是用这种方法分离的。分步法是利用化合物在溶剂中溶解的难易程度(溶解度)上的差别来进行分离和提纯的。方法的操作程序是:将含有两种稀土元素的化合物先以适宜的溶剂溶解后,加热浓缩,溶液中一部分元素化合物析出来(结晶或沉淀)。析出物中,溶解度较小的稀土元素得到富集,溶解度较大点的稀土元素在溶液中也得到富集。因为稀土元素之间的溶解度差别很小,必须重复操作多次才能将这两种稀土元素分离开来,因而这是一件非常困难的工作。全部稀土元素的单一分离耗费了100多年,一次分离重复操作竟达2万次,对于化学工作者而言,其艰辛的程度,可想而知。因此用这样的方法不能大量生产单一稀土。

    离子交换

    由于分步法不能大量生产单一稀土,因而稀土元素的研究工作也受到了阻碍,第二次世界大战后,美国原子弹研制计划即所谓曼哈顿计划推动了稀土分离技术的发展,因稀土元素和铀、钍等放射性元素性质相似,为尽快推进原子能的研究,就将稀土作为其代用品加以利用。而且,为了分析原子核裂变产物中含有的稀土元素,并除去铀、钍中的稀土元素,研究成功了离子交换色层分析法(离子交换法),进而用于稀土元素的分离。

    离子交换色层法的原理是:首先将阳离子交换树脂填充于柱子内,再将待分离的混合稀土吸附在柱子入口处的那一端,然后让淋洗液从上到下流经柱子。形成了络合物的稀土就脱离离子交换树脂而随淋洗液一起向下流动。流动的过程中稀土络合物分解,再吸附于树脂上。就这样,稀土离子一边吸附、脱离树脂,一边随着淋洗液向柱子的出口端流动。由于稀土离子与络合剂形成的络合物的稳定性不同,因此各种稀土离子向下移动的速度不一样,亲和力大的稀土向下流动快,结果先到达出口端。

    离子交换法的优点是一次操作可以将多个元素加以分离。而且还能得到高纯度的产品。这种方法的缺点是不能连续处理,一次操作周期花费时间长,还有树脂的再生、交换等所耗成本高,因此,这种曾经是分离大量稀土的主要方法已从主流分离方法上退下来,而被溶剂萃取法取代。但由于离子交换色层法具有获得高纯度单一稀土产品的突出特点,当前,为制取超高纯单品以及一些重稀土元素的分离,还需用离子交换色层法分离制取一稀土产。

    溶剂萃取

    利用有机溶剂从与其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分离出来的方法称之为有机溶剂液-液液萃取法,简称溶剂萃取法,它是一种把物质从一个液相转移到另一个液相的传质过程。

    溶剂萃取法在石油化工、有机化学、药物化学和分析化学方面应用较早。但近四十年来,由于原子能科学技术的发展,超纯物质及稀有元素生产的需要,溶剂萃取法在核燃料工业、稀有冶金等工业方面,得到了很大的发展。中国在萃取理论的研究、新型萃取剂的合成与应用和稀土元素分离的萃取工艺流程等方面,均达到了很高的水平。

    溶剂萃取法其萃取过程与分级沉淀、分级结晶、离子交换等分离方法相比,具有分离效果好、生产能力大、便于快速连续生产、易于实现自动控制等一系列优点,因而逐渐变成分离大量稀土的主要方法。

    溶剂萃取法的分离设备有混合澄清槽、离心萃取器等,提纯稀土所用的萃取剂有:以酸性磷酸酯为代表的阳离子萃取剂如P204稀土萃取剂、P507稀土萃取剂,以胺为代表的阴离子交换液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯为代表的溶剂萃取剂三种。这些萃取剂的粘度与比重都很高,与水不易分离。通常用煤油等溶剂将其稀释再用。

    轻稀土(P204弱酸度萃取)—镧、铈、镨、钕和钷;

    中稀土(P204低酸度萃取)—钐、铕、钆、铽和镝;

    重稀土(P204中酸度萃取)—钬、铕、铒、铥、镱、镥和钪。

    提纯

    除Pm以外的16个稀土元素都可以提纯到6N(99.9999%)的纯度。由稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中,分离提取出单一纯稀土元素,在化学工艺上是比较复杂和困难的。其主要原因有二个,一是镧系元素之间的物理性质和化学性质十分相似,多数稀土离子半径居于相邻两元素之间,非常相近,在水溶液中都是稳定的三价态。稀土离子与水的亲和力大,因受水合物的保护,其化学性质非常相似,分离提纯极为困难。二是稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多(如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等)。因此,在分离稀土元素的工艺流程中,不但要考虑这十几个化学性质极其相近的稀土元素之间的分离,而且还必须考虑稀土元素同伴生的杂质元素之间的分离。

    生产原料

    稀土样品稀土样品

    稀土金属一般分为混合稀土金属和单一稀土金属。混合稀土金属的组成与矿石中原有的稀土成份接近,单一金属是各稀土分离精制的金属。以稀土氧化物(除钐、铕、镱及铥的氧化物外)为原料用一般冶金方法很难还原成单一金属,因其生成热很大、稳定性高。因此如今生产稀土金属常用的原料是它们的氯化物和氟化物。

    熔盐电解

    工业上大批量生产混合稀土金属一般使用熔盐电解法。这一方法是把稀土氯化物等稀土化合物加热熔融,然后进行电解,在阴极上析出稀土金属。电解法有氯化物电解和氧化物电解两种方法。单一稀土金属的制备方法因元素不同而异。钐、铕、镱、铥因蒸气压高,不适于电解法制备,而使用还原蒸馏法。其它元素可用电解法或金属热还原法制备。

    氯化物电解是生产金属最普通的方法,特别是混合稀土金属工艺简单,成本便宜,投资小,但最大缺点是氯气放出,污染环境。

    氧化物电解没有有害气体放出,但成本稍高些,一般生产价格较高的单一稀土如钕、镨等都用氧化物电解。

    真空还原

    电解法只能制备一般工业级的稀土金属,如要制备杂质较低,纯度高的金属,一般用真空热还原的方法来制取。一般是把稀土氧化物先制成氟化稀土,在真空感应炉内用金属钙进行还原,制得粗金属,然后再经过重熔和蒸馏获得较纯的金属,这一方法可以生产所有的单一稀土金属,但钐、铕、镱、铥不能用这种方法。钐、铕、镱、铥与钙的氧化还原电位仅使氟化稀土产生部分还原。一般制备这些金属,是利用这些金属的高蒸汽压和镧金属的低蒸气压的原理,将这四种稀土的氧化物与镧金属的碎屑混合压块,在真空炉中进行还原,镧比较活泼,钐、铕、镱、铥被镧还原成金属后收集在冷凝上,与渣很容易分开。

    中国发展/稀土 编辑

    现状

    中国稀土储量在1996至2009年间大跌37%,只剩2700万吨。按现有生产速度,中国的中、重类稀土储备仅能维持15至20年,在2040-2050年前后必须从国外进口才能满足国内需求。

    中国并非世界上唯一拥有稀土的国家,却在过去几十年承担了世界稀土供应的角色,结果付出了破坏自身天然环境与消耗自身资源的代价。

    日本开始在全球范围内四处寻找能够替代中国的稀土供应源。东京计划投资12亿美元用来改善稀土供应状况。日本已经与蒙古闪电达成协议,从本月起开发该国的稀土资源。另一稀土消耗大国韩国也有类似的计划。本月初,韩国宣布将投资1500万美元,在2016年前储备1200吨稀土。

    产量

    鉴于中国内稀土产业链的严重过剩,尤其是冶炼分离产能产能规模达到32 万吨,远超全球每年的消费需求近3 倍,而真实产量也远大于政府的生产控制总量。我们认为单纯分析全球供求平衡格局实质性意义不大,稀土未来投资机会关键在于寻找供给紧缩的事件驱动因素和下游需求的边际改善空间。

    从2013 年以来,政府对稀土私挖盗采的打击逐步落到实处,同时稀土价格大幅回落,国内稀土的真实产量处于下降通道。

    价钱低

    当前纯度为99.9%的氧化铈为18元/公斤,过去最高卖到30元/公斤,有时稀土的价格甚至贱过猪肉。就拿提价的氧化钕来说,它的售价最少应该在110至120元/公斤之间,才能够补偿镧、铈、钇和部分重稀土元素积压造成的损失。

    稀土行业协会人士的共识是:全国30种稀土产品平均出口价格虽然均有所提高,但这个价格只是表面的风光,因为从5月开始国家取消了稀土企业的两项出口退税,同时大量压缩了出口配额企业名额,如果折算这两种因素,加上原辅材料及水电、运输等价格上涨等因素,中国稀土价格仍徘徊在低谷。从1990年到 2005年,中国稀土的出口量增长了近10倍,可是平均价格却被压低到当初价格的64%。在世界高科技电子、激光、通讯、超导等材料呈几何级需求的情况下,中国的稀土价格并没有水涨船高。

    一些来自稀土企业的代表说,按照当前的价格,稀土企业的利润一般在1%至5%之间。就是最高达到5%左右的利润,卖的也是土的价钱。

    中国稀土产业在世界上拥有多个第一:资源储量第一,占70%左右;产量第一,占世界稀土商品量的80%至90%;销售量第一,60%至70%的稀土产品出口到国外。但为什么我们却没有价格话语权呢?

    专家指出,中国稀土产品价格长期以来一直受国外商家控制。国外一些有实力的贸易商和企业在低价时大量购进中国稀土产品,价格上涨时则停止采购、使用库存,待再次降价时再行购进。这就逼着国内企业竞相降价出售。国外都是大买家,而我们是100多家企业对外销售。中国出口企业之间的恶性竞争,使宝贵的稀土短线产品钕、铽、镝、铕等低价外销,而铈、镧、钇等大量积压,企业在微利线上挣扎。

    中国2/3稀土已外流

    中国是在敞开了门不计成本地向世界供应稀土。意大利稀土问题研究专家德古拉伯爵在其文章中称:中国稀土在世界的比例,不久前说的是85%以上,但是当前中国的实际稀土量已经不足世界的30%。美、俄以及一些是有稀土资源的欧洲国家均为从中国进口稀土。日本已经囤积中国稀土足够其国内使用100-300年,从而掌握稀土的国际定价权。对比这些年国际铁矿石、石油价格不停的翻倍增长,中国稀土的浪费让人困惑。

    稀土开采属于重污染行业,白云鄂博矿区的村民癌症比例很高,羊群的羊毛很难看,有些羊长着内外双重牙齿。对稀土企业应当收取高额的资源税、环保税,不能让资源出口,而把污染留给国内。而当前我们保护稀土的措施手段粗糙、政策愚蠢,没有遵守国际博弈的游戏规则,导致授人以柄,被欧美进行WTO诉讼,国际处境非常被动。我们要利用规则进行博弈,控制国内市场炒高资源价格并且建立国家的战略储备,国内使用稀土的企业,可以进行高科技的补贴。这才是符合国际游戏规则的措施,才是利用规则维护国家根本利益的关键。

    管理

    出口禁止

    既然过去几十年中,政府领导不可谓不关注,主管部门不可谓不尽心,专家学者们也提出了大量的建议,但中国的稀土开发依然还停留在低水平,那么从长远计,最有效而且最容易实行的方式,莫过于立刻禁止稀土出口,只维持国内生产以及研发所需的产出规模,或者干脆从国际市场购买。

    此好处有二:第一,能最大限度地保护不可再生的稀土资源,从根子上杜绝地方对稀土的无序开发以及偷盗行为,因为这些年,稀土的大量流失,正是因为一些政府和个人被国际市场的蝇头小利所惑;第二,解决产业整合,淘汰生产。

    稀土储备

    内蒙古自治区副主席赵双连在2009年9月3日举行的国新办新闻发布会上透露,内蒙古正在和国家有关部门协商请示建立稀土储备制度,从而使稀土价格能够更加稳定。他同时表示,以包钢稀土集团为龙头对中国西部的稀土产业的整合基本完成。

    包钢稀土已经基本形成了一条贯穿上下游的完整产业链。以包钢稀土为中心的北方大型稀土产业集团公司的已经初具雏形。当前,包钢稀土对内蒙稀土资源控制力很强,已占据垄断地位。

    联合机制

    稀土行业的七雄格局已经形成,包钢稀土、广晟有色、厦门钨业、赣州矿业;国字号的三雄有中色建、中铝公司、五矿集团。独占南方离子型中重稀土资源开采大权的广晟有色、赣州矿业尤其引人瞩目。但要监管、杜绝民采偷盗行为,单凭稀土龙头企业的作为是不够的,政府作为监管主体不可缺位。

    2010年8月10日上午,南方五省(区)15市稀土开发监管区域联合行动启动仪式在广东省河源市举行。广东、广西、福建、江西、湖南五省(区)15市共同签署《南方五省(区)15市稀土开发监管区域联合行动方案》,共同规范中国稀土开发经营秩序,促进中国稀土产业协调发展。

    稀土限采

    国土资源部决定,2010年继续对钨矿、锑矿和稀土矿实行开采总量控制管理;2011年6月30日前,原则上暂停受理新的钨矿、锑矿和稀土矿勘查、开采登记申请。

    国土资源部发出通知,2010年全国钨精矿(三氧化钨含量65%)开采总量控制指标为80000吨,其中主采指标66480吨,综合利用指标13520吨。锑矿(金属量)开采总量控制指标为100000吨,稀土矿(稀土氧化物REO)开采总量控制指标为89200吨,其中轻稀土77000吨,中重稀土12200吨。

    通知要求各省(区、市)国土资源行政主管部门要按照国土资源部下达的控制指标,认真做好指标分解和下达工作,做到控制指标到市、县、矿山企业。4月底前将指标分解和落实情况报国土资源部。各省(区、市)国土资源行政主管部门要按照有关规定要求,签订开采总量控制责任书和合同书,落实专人对矿山企业控制指标执行情况进行监管。国土资源部将严格审核各地钨、锑和稀土矿开采总量控制指标执行情况季报,并将组织开展钨、锑和稀土矿开采总量控制指标执行情况检查。

    在快速发展的同时,中国的稀土行业存在不少问题,中国也为此付出了巨大代价。

    稀土资源税

    2011年,财政部、国家税务总局首次下发通知,决定自当年4月1日起,统一调整稀土矿原矿资源税税额标准,上调幅度逾10倍。当时调整后的稀土资源税税额标准为:轻稀土包括氟碳铈矿、独居石矿,60元/吨;中重稀土包括磷钇矿、离子型稀土矿,30元/吨。

    商务部2015年元旦期间调整了出口许可目录,稀土被取消配额管理,只需凭出口合同即可申领出口,无需提供批文。这意味着稀土出口新政如预期中的逐步落地。

    中国稀土矿资源分布示意图中国稀土矿资源分布示意图

    2012年6月,国务院发布《中国的稀土状况与政策》白皮书,全面介绍了我国稀土的现状、保护和利用情况、发展原则和目标以及相关政策,以增进国际社会对我国稀土的了解

    首次稀土战略收储工作启动

    2012年7月稀土战略收储工作已启动,国家财政资金将通过企业进行收储。这是我国首次启动稀土战略收储。

    针对国内稀土行业集中度低、产业竞争力差、稀土定价权缺失等问题,工信部提出稀土行业将加速整合,形成2-3家大型稀土产业集团。根据工信部2012年8月份发布的《稀土行业准入条件》,当前50%左右的冶炼分离企业达不到行业准入标准,面临着被整合或淘汰的命运。

    国内首个稀土交易平台挂牌

    2012年8月8日上午,我国第一家稀土产品交易平台将在包头挂牌。包钢稀土、厦门钨业等12家稀土生产和流通骨干企业,每家出资1000万,在北方的稀土重镇包头成立国内首个稀土交易平台。

    虽然全国性的稀土交易平台是第一次建立,一定程度上解决了卖的问题,但是产的问题还是存在的。因为国内深加工水平比较低,单靠一个稀土的交易平台并没有解决技术升级的问题,平台的建立和稀土深加工行业的发展会起到相互促进作用。

    出口量统计

    一季度稀土出口量增价跌,主要原因是国家配额增加使得出口量增多,而需求不振是制约稀土价格的主要因素。据悉,在商务部公布稀土出口企业首批出口配额中,包钢集团公司获得1811吨,其中包钢稀土553吨。与此同时,稀土业存在产能过剩状况,国际市场对中国稀土原料依赖度也有所减弱。

    取消关税

    中国宣布到今年5月1日已经取消了违反世贸组织规定的稀土出口关税。 今年早些时候中国也取消了对稀土的出口配额。

    去年8月世贸组织在美国等伙伴国家提出申诉后裁决,中国对稀土出口实行配额和征收关税违法了世贸组织的规定

    资源分布/稀土 编辑

    特点

    稀土由14种自然元素,以及合成元素组成。自然储量超过1.5亿吨,可开采储量超过0.88亿吨。稀土市场是一个多元化的市场,它不只是一个产品,而是15个稀土元素和钇、钪及其各种化合物从纯度46%的氯化物到99.9999%的单一稀土氧化物及稀土金属,均具有多种多样的用途。加上相关的化合物和混合物,产品不计其数。

    稀土元素在地壳中的含量并不稀少,总的克拉克值达到了234.51%,比常见元素铜(克拉克值10%)、锌(克拉克值5%)、锡(克拉克值4%)、铅(克拉克值1?6%)、镍(克拉克值8%)、钴(克拉克值3%)都多。稀土元素在自然界矿物中的分布总体上看存在着三个特点:

    ①随原子序数的增加,稀土元素的克拉克值呈下降趋势

    ②原子序数为偶数的稀土元素的克拉克值一般大于与其相邻的奇数元素

    ③铈组元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd)在地壳的含量大于钇组元素(Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y)。

    状态

    在自然界中,稀土主要富集在花岗岩、碱性岩、碱性超基性岩及与它们有关的矿床中。稀土元素在矿物中的赋存状态,按矿物晶体化学分析主要有三种。

    (1)稀土元素参加矿物的晶格,构成矿物必不可少的组成部分。这类矿物通常称之为稀土矿物。独居石(REPO4)、氟碳铈矿([La、Ce]FCO3)都属于此类。

    (2)稀土元素以类质同象置换矿物中Ca、Sr、Ba、Mn、Zr等元素的形式分散在矿物中。这类矿物在自然界中较多,但是大多数矿物中的稀土含量较低。含稀土的萤石、磷灰石均属于此类。

    (3)稀土元素呈离子吸附状态赋存于某些矿物的表面或颗粒之间。这类矿物属于风化壳淋积型矿物,稀土离子吸附于哪种矿物与该种矿物风化前所含矿母岩有关。稀土元素在地壳中平均含量为165.35×10-6(黎彤,1976)。在自然界中稀土元素主要以单矿物形式存在,世界上已发现的稀土矿物和含稀土元素的矿物有250多种,其中稀土含量ΣREE>5.8%的有50~65种,可视为稀土独立的矿物。重要的稀土矿物主要为氟碳酸盐和磷酸盐。

    全球总量/稀土 编辑

    中国

    全球稀土蕴藏量示意图全球稀土蕴藏量示意图

    中国是名副其实的世界稀土资源较大的国家之一

    ,已探明的稀土资源量约6588万吨。中国稀土资源不但储量丰富,而且还具有矿种和稀土元素齐全、稀土品位及矿点分布合理等优势,为中国稀土工业的发展奠定了坚实的基础。中国稀土资源成矿条件十分有利、矿床类型单一、分布面广而相对集中。

    中国稀土矿床在地域分布上具有面广而又相对集中的特点。截止当前为止,地质工作者已在全国三分之二以上的省(区)发现上千处矿床、矿点和矿化产地,除内蒙古·包头的白云鄂博、江西赣南、广东粤北、四川凉山为稀土资源集中分布区外,山东、湖南、广西、云南、贵州、福建、浙江、湖北、河南、山西、辽宁、陕西、新疆等省区亦有稀土矿床发现,但是资源量要比矿化集中富集区少得多。全国稀土资源总量的98%分布在内蒙、江西、广东、四川、山东等地区,形成北、南、东、西的分布格局,并具有北轻南重的分布特点。

    以制造业和电子工业起家的日本、韩国自身资源短缺,对稀土的依赖不言而喻,他们通过进口和矿山购买,却占有了世界稀土的30%以上的储存份额。中国出口量的近70%都去了这两个国家。至于稀土储量世界第二的美国,也于2002年封存了国内最大的稀土矿芒廷帕斯矿,钼的生产也已停止,转而每年从中国大量进口。西欧国家储量本就不多,就更加珍爱该国稀土资源,也是中国稀土重要用户。发达国家的贪婪表现在,除了生产所需,它们不但通过政府拨款超额购进,存储在各自国家的仓库中——这种做法,日美韩等国行之有年;除了购买,还通过投资等方式规避中国法律,参与稀土开发或者直接引诱中国稀土走私,行公开掠夺之实。

    美国

    美国稀土资源是世界稀土矿储存最多、种类最齐全的,储藏量较大的主要有氟碳铈矿、独居石及在选别其它矿物时,作为副产品可回收黑稀金矿、硅铍钇矿和磷钇矿。位于加利福尼亚的圣贝迪诺县的芒廷帕斯矿(Mountain Pass),是世界上最大的单一氟碳铈矿,该矿山1949年勘探放射性矿物时发现,稀土品位为5~10%REO,储量达500万吨之多(占全球百分之十三),是一大型稀土矿。自20世纪60年代中期以来,芒廷帕斯矿长期供应着世界一半以上的稀土产量,20世纪80年代,中国开始进入世界稀土供应市场,但直至90年代初期,芒廷帕斯一个矿山的稀土供应量一直可以与整个中国在世界市场的供应量相匹敌。1995年之后,中国在国际市场上的稀土供应持续暴涨,并低价竞争,芒廷帕斯矿不敌中国的竞争,于2002年关闭。

    美国很早就开采独居石,开采的砂矿量为佛罗里达州的格林科夫斯普林斯矿。矿床长约19km,宽1.2km,厚为6m,独居石较为丰富。此外,北卡罗来纳州、南卡罗来纳州、佐治亚州、爱达荷州和蒙大拿州也有砂矿分布,储量也相当可观。不过美国早已关闭了87家大型稀土矿,包括2002年关闭全球最大的芒廷帕斯矿山。美国87家矿山如果全部开工,可以满足世界稀土矿280年的商业性需求。中国限制稀土出口后,美国一些矿山重新开工,其中芒廷帕斯矿山于2012年8月底重新开始运作

    印度

    印度主要矿床是砂矿。印度的独居石生产从1911年开始,最大矿床分布在喀拉拉邦、马德拉斯邦和奥里萨拉邦。有名矿区是位于印度南部西海岸的恰瓦拉和马纳范拉库里奇称为特拉范科的大矿床,它在1911~1945年间的供矿量占世界的一半,是稀土矿重要的产地。1958年在铀、钍资源勘探中,在比哈尔邦内陆的兰契高原上发现了一个新的独居石和钛铁矿矿床,规模巨大。印度独居石钍含量高达8%ThO2。在马纳范拉库里奇采的重砂独居石占5~6%。钛铁矿占65%,金红石3%,锆英石5~6%,石榴石7~8%。

    俄罗斯

    俄罗斯的稀土储量很大,主要是伴生矿床位于科拉半岛,存在于碱性岩中的含稀土的磷灰石。俄罗斯的主要稀土来源就是从磷灰石矿石中回收稀土,此外,在磷灰石矿石中,还可回收的稀土矿物有铈铌钙钛矿,含稀土为29~34%。另外,在赫列比特和森内尔还有氟碳铈矿。

    澳大利亚

    澳大利亚是独居石的生产大国,独居石是作为生产锆英石和金红石及钛铁矿的副产品加以回收。澳大利亚的砂矿主要集中在西部地区。澳大利亚也产磷钇矿。澳大利亚可开发利用的稀土资源,还有位于昆士兰州中部艾萨山的采铀的尾矿,南澳大利亚州罗克斯伯唐斯铜、铀金矿床。

    加拿大

    加拿大主要从铀矿中副产稀土。位于安大略省布来恩德里弗-埃利特湖地区的铀矿,主要由沥青铀矿、钛铀矿和独居石、磷钇矿组成,在湿法提铀时,可把稀土也提出来。此外,在魁北克省的奥卡地区拥有的烧绿石矿,也是稀土的一个很大潜在资源。还有纽芬兰岛和拉布拉多省境内的斯特伦奇湖矿,也含有钇和重稀土正准备开发。

    南非

    南非是非洲地区最重要的独居石生产国。位于开普省的斯廷坎普斯克拉尔的磷灰石矿,伴生有独居石,是世界上唯一单一脉状型独居石稀土矿。此外,在东南海岸的查兹贝的海滨砂中也有稀土,在布法罗萤石矿中也伴生独居石和氟碳铈矿,正计划和研究回收。

    马来西亚

    主要从锡矿的尾矿中回收独居石、磷钇矿和铌钇矿等稀土矿物,曾一度是世界重稀土和钇的主要来源。

    埃及

    埃及从钛铁矿中回收独居石。矿床位于尼罗河三角洲地区,属于河滨沙矿,矿源由上游风化的冲积砂沉积而成,独居石储量约20万吨。

    巴西

    巴西是世界稀土生产的最古老国家,1884年开始向德国输出独居石,曾一度名扬世界。巴西的独居石资源主要集中于东部沿海,从里约热内卢到北部福塔莱萨,长达约643km地区,矿床规模大。

    表1 世界稀土资源储量(REO,万吨)
    国 家
    储 量
    储量基础
    1989年
    1993年
    1989年
    1993年
    中 国
    3600(80.0)
    4300(43)
    3600(75.0)
    4800(43.6)
    俄罗斯等独联体国家
    45(1.0)
    1900(19)
    48(1.0)
    2100(19.1)
    美 国
    550(12.3)
    1300(13)
    650(13.5)
    1400(12.7)
    澳大利亚
    48(1.5)
    520(5.2)
    75(1.6)
    580(5.3)
    印 度
    180(4.0)
    110(1.1)
    190(4.0)
    130(1.2)
    加拿大
    16.4(0.36)
    94(0.94)
    20(0.4)
    100(0.9)
    南 非
    39(0.39)
    40(0.36)
    巴 西
    2(0.04)
    28(0.28)
    7.3(0.15)
    31(0.28)
    马来西亚
    3(0.07)
    3(0.03)
    3.5(0.06)
    3.5(0.03)
    斯里兰卡
    1.2(0.01)
    1.3(0.01)
    其 他
    17.4(0.39)
    2100(21)
    170(3.5)
    2100(19.1)
    总 计
    4500
    10000
    4800
    11000
    注:(1)引自《Rare Earths-Mineral Commodity Summaries》, U.S. Geological Survey, 1990, 1994, 2001;截止2011年全球范围内,美国稀土储量世界第一,占全球稀土储藏量的40%,俄罗斯第二占30%,中国第三占23%,印度第四占7%。1990年的时候中国的稀土储量占了全世界的80%。

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    化学元素,指自然界中一百多种基本的金属和非金属物质,它们只由一种原子组成,其原子中的每一核子具有同样数量的质子,用一般的化学方法不能使之分解,并且能构成一切物质。

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    1http://www.qianzhan.com/report/detail/c864a46cfe1e46a7.html
    2《中国稀土产业市场前瞻与投资战略规划分析报告前瞻》

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