包钢股份在投资者互动平台上披露过一组数据:尾矿库资源量接近2亿吨,稀土品位平均7.01%,折合稀土氧化物1382万吨。
1382万吨稀土氧化物,这个储量放到全球稀土矿山里,能排进前列。
可它不在山上,也不在井下,而是堆在一座选矿大坝里,是几十年选铁之后剩下的物料。
一堆当年被当作废渣排掉的东西,凭什么品位比不少原生稀土矿还高?
01
在内蒙古包头以北一百多公里的地方,有一座叫白云鄂博的山。
它的特别之处,在于铁、稀土、铌三种元素共生在同一座矿体里。这种组合在全球都不多见。
按公开数据,白云鄂博的稀土储量占全国的83.6%。
这个比例意味着,中国稀土的家底,八成以上压在这一座山上。
1927年,地质学家丁道衡在包头以北考察时发现了这座矿体。他当时记下来的,主要是铁矿露头。
新中国成立后,白云鄂博被列入重点开发的矿山。
1954年,包钢动工建设。到上世纪五十年代末,这里已经能大规模出铁,成了西北地区最重要的钢铁基地之一。
矿体埋藏浅,适合大规模露天开采。这也决定了它从第一天起,就是奔着规模化去的。
稀土在这里不是单独成矿,而是藏在两种矿物里:氟碳铈矿和独居石。
这两种矿物的比例并不固定。开采越往深部走,氟碳铈矿占的比重越大。
两者的比例,从最初的7比3、6比4,慢慢变成3比1。
氟碳铈矿占比一大,稀土矿物的可浮性就变好,回收起来反而更省事。
但这是后来才弄明白的事。当年站在矿山上的人,眼里只有一样东西。
铁。
02
白云鄂博从开采之初,就是按铁矿来定产的。
选矿流程的核心目标只有一个:把铁选出来。
稀土矿物在这套流程里没有被专门分离。它们跟着尾矿浆,一路排进了尾矿库。
有一个数据能说明当年的取舍:多年来,白云鄂博矿的稀土综合利用率只有10%到15%。
换句话说,采出来的稀土,大约85%到90%都留在了尾矿里。
这算不上技术上的失误,它更像是那个年代的产物。
上世纪五六十年代,钢铁产量是一个国家工业能力的标志,全国上下都在为钢产量奔忙。
稀土的应用场景,那时远没有现在这么广。永磁材料、抛光粉、催化剂这些下游产业,都还没有影子。
对当时的选矿工程师来说,稀土更像是选铁过程中要甩掉的负担。
尾矿库就是专门用来接纳这些物料的。矿石磨细、选别之后,剩下的浆体顺着管道排进去,年复一年地堆起来。
这套流程运行了几十年,尾矿库的坝体一级一级往上加高。堆存的东西越来越多,品位却没人认真算过。
选矿工艺是为铁设计的,稀土就这样被一起丢掉了。
03
尾矿库里的东西,后来被人重新数了一遍。
2013年,内蒙古自治区第五地质矿产勘查开发院编制了一份储量核实报告。
报告里的数字很具体。
尾矿库尾矿资源储量19712.49万吨。
稀土氧化物资源含量1382万吨。
品位7.01%。
这三个数字连在一起,意思就变了。一座尾矿库里的稀土,够得上一个独立稀土矿的规模。
储量核实报告不是随口说说的东西。它要对矿体的分布、品位、可采性做系统测算,出来的数字要经得起复核。
按这份报告,这座尾矿库可供生产服务年限约53年。
半个世纪的资源量,就堆在那里。
04
有一个反直觉的事实:尾矿库里的稀土品位,比不少原生稀土矿还高。
原因藏在选铁的过程里。铁被大量选走,剩下的物料里,稀土的占比就被动抬高了。
中深部弱磁尾矿的稀土品位,达到9.66%。
包钢尾矿的工艺矿物学分析里,还有另一组数字。
全铁品位14.22%。
稀土氧化物含量7.88%。
氟含量9.08%。
萤石含量高达17.37%。
铁走了,稀土留下了,品位自然往上走。
这个逻辑并不复杂,却常常被忽略。人们习惯把尾矿当成选矿的终点,忘了它也是另一次富集的起点。
这就是为什么尾矿库早就不是单纯的废渣堆了,它更像一座经过工业流程富集过的二次稀土矿。
05
另一个原因,跟磨矿有关。
尾矿经过多次磨矿,粒度极细,0.038毫米以下粒级的含量高达52.88%。
稀土矿物大多集中在细粒级物料里。磨得越细,细粒级里的稀土富集越明显。
所以这座大坝的富,是选铁和磨矿两道工序一起堆出来的。
有意思的是,当年为了让铁选得更干净,磨矿的粒度一降再降。谁也没想到,这一降,反而给稀土做了一次天然的提纯。
工序的目标是铁,结果却成全了稀土。这样的错位,在矿山开发里并不罕见。
只是要等到几十年后,人们才回过头来,把这份账重新算一遍。
06
但富,不等于好拿。
尾矿里的稀土矿物,嵌布关系极其复杂。
氟碳铈矿和独居石的单体解离度,分别只有55.07%和50.47%。
意思是一半左右的稀土矿物,还和脉石矿物紧紧长在一起,没有分开。传统浮选很难把它们摘出来。
稀土矿物的粒度也细。38微米以下粒级的稀土矿物累积量超过90%。
常规的选矿设备和方法,对这么细的颗粒几乎无能为力。
这就是为什么明明知道尾矿里有1382万吨稀土,却长期看得见、吃不着。
不是不想回收,是选矿技术还没走到那一步。
07
包头稀土矿的重心,正在从白云鄂博矿山,转移到包钢选矿厂的尾矿坝。
这座尾矿坝因此有了另一个称呼——人造稀土矿。
这个说法有两层含义。
一是它确实是人为堆存出来的,是几十年选铁留下的一笔资源欠账。
二是它的品位和规模,已经够得上一个独立稀土矿的级别。只是这个矿不在自然界,而在工业流程的末端。
把尾矿坝叫成稀土矿,听起来有点别扭,细想却很准确。
矿山是自然的产物,尾矿坝是工业的产物。两者在这里,被同一套数据拉到了同一个量级上。
08
技术正在一点点撬开这座矿。
方向很明确:把当年没选干净的,重新选一遍。
针对尾矿中稀土矿物嵌布细、解离度低的问题,氢基矿相转化技术被引入进来。
这套流程先改变稀土矿物的内部结构,让原本紧裹的颗粒变得松散,浮选起来容易不少。
实验室条件下,采用氢基矿相转化、磁选、浮选这套流程,可以获得稀土氧化物品位59.00%、回收率67.91%的稀土精矿。
回收率67.91%,比当年10%到15%的综合利用率,已经高出一大截。
更关键的是品位。59.00%的稀土氧化物品位,已经是一份可以拿得出手的精矿产品。
09
更前沿的路线,是生物冶金。
2025年6月,稀土生物冶金联合研发基地在包头揭牌。
它的目标,是用微生物合成手段构建工程化微生物体系,实现对稀土尾矿的高效浸出、富集与分离。
目前,年处理10吨级稀土尾矿的示范线,已经完成搭建和试验验证。
用微生物处理矿石,思路和传统选矿完全不同。
传统浮选靠的是药剂和气泡,把矿物颗粒按表面性质分开。生物冶金靠的是微生物的代谢活动,把目标元素从矿物里溶解出来。
对粒度极细、解离度低的尾矿来说,后一条路反而绕开了浮选的死结。
从选铁时顺带丢稀土,到专门为稀土设计回收路线,再到用微生物把稀土从尾矿里浸出来,白云鄂博尾矿的利用逻辑,正在被改写。
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中国科学院院士张洪杰对这条路线有过评价。
他认为,生物冶金技术实现了稀土绿色分离的新突破,达到了国际领先水平。
这句话对应着一条被拉直的技术曲线。
过去,稀土在选矿流程里是配角,是尾矿浆里被冲走的那部分。
现在,尾矿坝本身成了主角。围绕它的回收工艺,正在从实验室走向示范线。
10吨级的示范线不算大。放到19712.49万吨的尾矿储量面前,它处理的那点量,连零头都算不上。
但方向已经摆在那里。
11
尾矿里的稀土含量高,原因就两条:原矿底子太厚,加上几十年只选铁不选稀土。
这座人造稀土矿,是特定年代的产物,也是摆在技术面前的一道考题。
它不会自己变废为宝。
真正让它变现的,是一代代选矿人把回收率从10%往上磨的耐心。
那座大坝还在原地。1382万吨稀土氧化物也还在里面。
回收率能从10%走到哪一步,答案还没写完。
本文依据:《稀土》(徐光宪主编,冶金工业出版社);内蒙古自治区第五地质矿产勘查开发院储量核实报告(2013年);包钢股份投资者互动平台公开披露信息;《中国稀土学报》相关研究论文
作者声明:作品含AI生成内容
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