離子型稀土礦開采工藝存在的問題與對策

汪江萍，黃 金，王慧娟

（江西離子型稀土工程技術研究有限公司/國家離子型稀土資源高效開發利用工程技術研究中心，江西 贛州 341000）

離子型稀土礦因富含中、重稀土元素，是發展國防航空、軍事等重要領域不可或缺的元素，近年來，被廣泛應用于高端科技領域，被視為國家戰略性資源。近幾十年來開采工藝不斷發展，經歷了池浸、堆浸到原地浸礦的發展過程[1]。其中，池浸工藝由于開采效率低、資源浪費嚴重、環境危害大等原因早已棄之不用，本文不再討論。本文主要分析堆浸工藝和原地浸礦工藝特點，總結兩種工藝可能產生的問題并提出相應建議。

1 工藝分析

1.1 堆浸工藝分析

堆浸工藝基本工藝過程為：將礦山地表植物砍掉，剝離表土并開挖礦體，礦土挖好后搬運到異地進行筑堆，再采用硫酸銨進行浸礦，浸出液經收集后再經過除雜、沉淀、灼燒等工序即可得到離子型稀土產品。

堆浸工藝有如下特點：①稀土資源利用率不高。挖礦時常發生“采易棄難”、“采富棄貧”等現象，稀土資源利用率往往不高。②礦山生態破壞嚴重，土地荒漠化。此外，廢棄稀土礦區土壤偏酸性、營養元素缺失，植被很難再生長。③污染礦區周圍水土。礦堆浸礦后依然殘留大量硫酸銨，被雨水淋濾出來后非常容易滲入礦區周圍的土壤及水源[2]。④堆場存在安全風險。堆浸平臺銜接坡面多為高陡邊坡，毫無防護，在降雨條件下，極易發生崩塌或者滑坡。再加上堆場無植被覆蓋，下雨極易發生徑流，尾砂被雨水沖刷形成泥石流，淹沒農田、淤積河道等。

1.2 原地浸礦工藝分析

所謂原地浸礦工藝，就是在較少破壞礦區地表植被、不開挖表土與礦體的情況下，直接在礦山上布置注液井，礦體下部布置集液溝，然后將硫酸銨溶液注入礦體，并通過集液溝收集浸出母液，后再經除雜、沉淀、灼燒等工序獲得稀土產品。

原地浸礦工藝基本不破壞植被，被認為是離子型稀土開采的綠色工藝[3]。但依然存在一些缺陷。比如：①復雜地質類型應用效果不理想。原地浸礦不需要開挖礦體，但對于礦石滲透性差、地下水位處于底板下的地質類型，浸礦劑耗量高、開采周期長、稀土回收率低[4]。②收液問題。當遇到無天然底板的稀土礦山，浸出母液會滲漏到地下水，使得稀土回收率大幅度降低[5]。③存在地質災害隱患。離子型稀山巖石風化強烈，土體結構松散，且局部斜坡坡度較陡，長期的注液使得山體處于水分飽和狀態，土體抗剪強度下降，一旦遇到強降雨極易誘發山體崩塌、滑坡。④水、土污染問題。在浸礦過程中浸出母液包含大量的未交換完成的硫酸銨，因滲漏污染地下水、地表水。此外離子型稀土礦山原地浸礦完成后，礦體中依然殘留大量硫酸銨，隨著降雨會緩慢長期釋放出來形成氨氮廢水污染礦區周圍的水體及土壤。

1.3 工藝對比

從資源利用率、植被破壞、水土污染等情況對堆浸和原地浸礦進行對比分析。

1.3.1 資源利用情況

一方面，與原地浸礦相比，堆浸資源利用率較低，一般不到50%，而原地浸礦的資源利用率可達70%以上。但另一方面，堆浸殘留在尾砂中的稀土資源依然存在，稀土資源有望被再利用，而原地浸礦工藝一旦遇到復雜地質類型，稀土會隨著浸出母液不能被回收永遠的流失，從這個角度看，資源利用質量不高[6]。

1.3.2 植被破壞情況

堆浸過程被稱之為“搬山運動”，絕大部分的植被被破壞，堆場荒漠化。而原地浸礦僅需要開挖少量的注液井和集液巷道，對植被影響很小。

1.3.3 對礦區水、土的影響

不管是堆浸工藝還是原地浸礦工藝，其浸礦過程都需要用硫酸銨淋洗離子型稀土礦，這必然會產生含銨廢水。其中堆浸是露天開采，可通過收液系統集中處理含銨廢水，整個浸礦過程是可控的。而原地浸礦過程中硫酸銨是隨著山體自然下滲，在收液系統不完善的情況下，礦體發生滲漏很難進行控制處理，污染礦區周圍水體和土壤[7，8]。

2 對策

堆浸工藝存在礦山生態破壞非常嚴重的問題，會產生大量的廢棄稀土礦山，應著重進行礦山生態修復。而原地浸礦工藝最關鍵的問題則是收液問題，宜完善收液系統。

2.1 廢棄礦山生態修復

堆浸工藝產生的廢棄礦山生境破碎，生態修復的核心問題就是對土地就行復墾，對地表進行復綠[9]。

2.1.1 工程整地

堆浸工藝開采離子型稀土礦山后，及時整理土地，建立排水系統，修建攔沙壩、擋土墻等工程措施，防止堆場崩塌為后續的生態修復措施奠定基礎。

2.1.2 改良土壤

土壤改良可分為物理和化學改良兩種。物理改良措施主要有挖松土壤、客土覆蓋等。化學改良則可通過添加石灰提高土壤的pH值，施加化肥改善土壤的營養狀況等。

2.1.3 植被恢復

離子型稀土礦山生態修復最有效的途徑就是植被修復，通過植物的生長逐漸演變形成新的生態。在此過程中可適當選擇本土植物進行種植，提供植物存活率。

經驗表明，堆浸工藝下的廢棄礦區經過上述措施的治理可有效改善，植被覆蓋率從治理前的不到4%提高到治理后的70%以上。堆浸工藝雖然因為開采會造成生態破壞，但環境更容易控制和修復[10]。

2.2 進一步完善原地浸礦工藝收液系統

原地浸礦過程中，采場設置截滲溝，減少浸礦劑滲透到地下水、土壤環境中；對于底板發育不良的礦體，構造人工假底板；完善收液系統，即建立人工底板收液、集液溝收液、環保井監測收液等三級收液系統。此外，應建立地下水長期監測系統，掌握地下水質變化情況，及時采取應對措施。

3 結語

堆浸工藝和原地浸礦工藝各有優缺點，不同工藝的適用條件不同。離子型稀土礦開采應綜合考慮環境保護、資源利用及可控性等因素，結合礦山地質類型進行選擇。