稀土是如何采挖的？北方硬岩与南方离子型开采全流程详解

稀土矿分为北方硬岩型（轻稀土为主）和南方离子吸附型（中重稀土为主），两种矿藏的采挖工艺完全不同。北方硬岩采用露天爆破、选矿富集，南方离子型则通过原地浸矿法在不破坏地表植被的前提下提取稀土。本文完整覆盖采矿、选矿、浸取、提纯、环保全环节。

一、北方硬岩型稀土露天开采流程（白云鄂博、四川冕宁）

1. 前期矿山准备

• 地质勘探圈定矿体，剥离表层覆土、风化岩层，形成阶梯式露天采场。
• 修建运输道路、排水系统、尾矿库、选矿厂房。
• 安全防渗、放射性防护（矿石含钍、铀伴生放射性元素）配套工程。

2. 爆破采矿（核心采挖步骤）

• 大型钻机在矿岩面钻爆破孔，装填炸药分段爆破。
• 挖掘机/电铲剥离废石（脉石），分选稀土矿石。
• 重型卡车将原矿运送至选矿厂，废石运至排土场分层堆放、覆土复绿。

3. 选矿富集（原矿REO仅1%~5%，需提纯至60%以上精矿）

• 破碎磨矿：颚式破碎机粗碎→圆锥细碎→球磨机研磨至细砂级（＜125μm），制成矿浆。
• 联合分选（重选+强磁选+浮选）：
  • 强磁选：稀土矿物弱磁性，抛除无磁性废石。
  • 浮选：添加捕收剂、抑制剂，稀土矿物附着气泡上浮，得到稀土粗精矿。
  • 多次精选扫选，产出稀土精矿（REO 55%~70%）。
• 过滤脱水，尾矿泵入专用尾矿库防渗储存，回收伴生铁、铌、萤石综合利用。

4. 精矿分解（湿法冶炼前置）

硫酸焙烧/碱煮，将固态稀土矿物转化为可溶性稀土硫酸盐溶液，去除氟、磷、放射性杂质，得到混合稀土浸出液，进入萃取分离车间分单一稀土元素。

二、南方离子型稀土原地浸矿法（主流绿色开采，不开山挖石）

南方稀土稀土以离子吸附在风化黏土表面，无固体稀土矿物，无需爆破挖山。分三代工艺：老旧池浸/堆浸（已淘汰）、现行原地浸矿（国家标准工艺）。

1. 矿区布井施工（不剥离植被）

• 测绘矿体边界，分层施工注液浅井（山上）、导流收液孔/集液沟（山脚隔水层上方）。
• 底部修建人工隔水底板，防止浸矿液直接渗入深层地下水；配套渗漏回收监测井。

2. 注液浸矿（离子交换提取稀土）

• 配液池调配硫酸铵浸矿剂溶液，通过管道泵入山顶注液井。
• 化学反应：铵根离子置换黏土表面吸附的稀土离子，稀土溶于水中形成稀土母液，沿隔水底板向下渗流。化学反应式：2(黏土)·3RE³⁺ + 3(NH₄)₂SO₄ → (黏土)·6NH₄⁺ + RE₂(SO₄)₃
• 持续循环注液，监测母液稀土浓度，浓度下降后停止注液，清水顶洗矿体残留稀土。

3. 母液集中回收

• 山脚集液沟、导流孔汇集母液，沉砂池去除泥沙。
• 地下渗漏母液由环保回收井抽回，全部送入母液中转池，全程封闭不直排。
• 废弃浸矿尾水闭路循环配浸矿剂，大幅减少药剂消耗与氨氮污染。

4. 车间沉淀产出稀土精矿

• 母液加入碳酸氢铵沉淀，生成碳酸稀土固体。
• 压滤洗涤去除铵根杂质，滤饼送入回转窑900℃灼烧。
• 产出混合稀土氧化物（REO≥92%），送冶炼分离厂提纯单一稀土。
• 沉淀尾水处理后回用浸矿，实现水资源闭环。

补充：已淘汰粗放工艺（池浸/堆浸）

早年直接剥离山体黏土，堆入浸矿池用盐水浸泡，山体植被完全破坏、水土流失严重、氨氮废水大面积污染土壤地下水，国家已全面禁止开采使用。

三、通用后端：稀土分离提纯（采挖后统一工序）

无论南北矿，得到混合稀土精矿后流程一致：

• 溶剂萃取分离：多级串级萃取槽，利用有机萃取剂微小溶解度差异，逐级分离镧、铈、镨、钕、镝、铽等17种单一稀土，纯度可达99.999%。
• 单一稀土溶液沉淀、灼烧，产出高纯稀土氧化物。
• 熔盐电解/金属热还原，制成稀土金属、合金，用于永磁、催化、军工、新能源等领域。

四、开采配套环保与生态修复

• 废水治理：原地浸矿氨氮废水闭路循环、石灰中和除铵；硬岩矿尾矿水沉淀除重金属、放射性物质达标排放。
• 固废处理：硬岩尾矿防渗堆存，放射性废渣专用危废库封存；浸矿后山体土壤中和除铵。
• 生态修复：开采完毕后注液井封堵，土壤改良、植树复绿，监测地下水氨氮、重金属指标多年达标后闭矿验收。
• 绿色新工艺推广：生物浸矿（微生物有机酸替代硫酸铵）、无铵原地浸矿，从源头消除氨氮污染，为行业新一代开采技术。

两种开采方式核心对比

• 类型：硬岩露天开采（北方轻稀土） vs 原地浸矿（南方中重稀土）
• 开采方式：爆破挖岩、剥离山体 vs 钻孔注液，不破坏地表植被
• 核心原料：氟碳铈矿固体矿石 vs 风化黏土吸附态稀土离子
• 主要产物：轻稀土（镧、铈、镨钕） vs 中重稀土（镝、铽、铥等）
• 污染特点：尾矿量大、伴生放射性 vs 易产生氨氮地下水渗漏风险
• 资源回收率：85%~90% vs 75%~85%