盤點國外含釷和鈾的主要稀土礦

● 趙文靜 劉小芳/文

世界上已知的可開采的鈾資源儲量達到610萬噸。除此之外，還有大量被稱為“非常規資源”的鈾，這樣的鈾資源與其他金屬共生并作為副產品開采，占鈾產量的11%以上。含鈾的稀土礦床就是這樣一種非常規資源。稀土元素具有獨特的催化、冶金、核、電、磁和發光特性，在許多現代技術的應用中發揮著至關重要的作用，包括核磁共振成像儀(MRI)、衛星通訊、電池、LED顯示和太陽能電池板等。中國是目前世界上的主要稀土供應國。

美國，與其它國家一樣，一些鈾生產商正在把鈾生產的副產品-稀土進行回收。當鈾價格較低時，稀土回收將對企業經濟產生重大影響。

稀土元素是元素周期表中的一組17種化學元素，包括15種相鄰的鑭系元素加上鈧和釔。鈧和釔也被認為是稀土元素，是因為它們往往與鑭系元素共存于同一礦床中，并表現出相似的物理和化學性質。事實上，稀土元素在地殼中相對豐富，但可工業化開采的卻不多。不同的稀土元素具有相似的化學組分，這意味著它們很容易相互結合，從而導致復雜的提取過程。稀土元素資源存在于四種主要地質環境中：碳酸巖、離子吸附型礦床、火成巖和獨居石-磷釔礦礦床。

稀土的類型

無論是從經濟學還是地質學的角度來看，輕稀土元素和重稀土元素都是有區別的。

輕稀土元素：包括鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓，主要產自碳酸巖和獨居石－磷釔礦礦床，是世界各地已知和正在開采的大型礦體。

重稀土元素：包括釔，鋱，鏑，鈥，鉺，銩，鐿，镥，主要來自離子吸附型礦床。含重稀土資源的礦床通常更小、更稀少、更分散。目前大部分重稀土元素來源于中國南方的離子吸附型礦床，生產的重稀土精礦中含有約65%的氧化釔。安大略的鈾礦有時也會生產副產品釔。磷釔礦也是釔和重稀土元素的重要來源。

釤、銪和釓既可以歸入輕稀土也可以歸入重稀土，或者與鋱和鏑劃分為中稀土。2015年，格陵蘭礦業表示，釹、鏑、鋱、銪和釔對清潔能源至關重要，并且具有較高的供應風險。

產量及儲量：中國占據主導地位

2017年，中國的稀土產量是13.2萬噸，占世界的80%，主要來自內蒙古。（見圖1）

2020年，世界稀土的總產量為24萬噸，約為2014年的兩倍，其中，中國、美國、緬甸和澳大利亞的產量分別占世界總產量的58%、16%、12%和7%。

僅考慮稀土元素，全球的稀土儲量為1.2億噸REO，中國的稀土儲量為4500萬噸（37.5%），巴西的儲量為2200萬噸（18.3%），俄羅斯的儲量為1800萬噸（15%）。（見圖2）

生產方法

中國主要的稀土礦生產來自與碳酸巖有關的礦床，如氟碳鈰礦、離子吸附型稀土礦和獨居石/磷釔礦，后者含鈾更多。在中國以外的國家，獨居石、磷釔礦、磷灰石是主要的稀土來源。在格陵蘭島，斯坦硅石(又稱菱黑稀土礦，steenstrupine）是主要的稀土礦物，鈾含量約為0.4%。氟碳鈰礦是一種碳酸鹽－氟化物礦物，獨居石和磷釔礦屬于磷酸鹽。這些礦物都含有超過50%的稀土元素和微量的鈾或釷，可以作為副產品回收。到20世紀90年代，除了艾略特湖（Elliot Lake）項目，還沒有其他從鈾礦開采中商業回收稀土元素的項目。美國的獨居石含有約14%的重稀土元素，而氟碳鈰礦只有10%。

圖1 2017年世界稀土產量

圖2 2017年各國家的稀土儲量

一般來說，稀土礦開采后首先將其生產成碳酸稀土，然后進行分離處理，最后提純精煉。其中，有三個主要流程：酸焙燒、堿裂解和酸浸出。萊納斯和阿拉弗拉通常采用酸焙燒，這樣可以很容易地回收鈾資源。堿裂解可用于獨居石提純，但對鈾回收不理想。格陵蘭礦業公司將采用酸浸出流程來回收鈾，這是生產可售稀土產品的必要流程。

稀土礦床及項目

1、南格陵蘭島Kvanefjeld項目

南格陵蘭島Kvanefjeld項目是主要的稀土項目，具有鈾的回收潛力，包括索倫森（Sorensen,）、第3區（Zone 3）和Steenstrupfjeld礦體，位于同一個伊利莫薩（Ilimaussac）侵入雜巖中。在1955～1986年期間，人們對這個項目進行了深入的調查，但是后來卻因為商業原因而放棄。格陵蘭礦業能源公司，也就是現在的格陵蘭礦業公司，于2007年收購了該項目，當時符合JORC標準的資源量為：在異性霞石正長巖(Lujavrite)中，鈾儲量為4.3萬噸，品位為0.022%；稀土儲量為650萬噸REO，品位為1.07%。其中，約3.6%REO的稀土元素是鋱、鏑和釔，即“重稀土元素”。

2015年5月，鈾的資源量為22.8萬噸（符合JORC標準），分布于科瓦內灣（Kvanefjeld）,索倫森（Sorensen）,第三區（Zone 3）及 Steenstrupfjeld四個礦床中。其中，鈾的探明資源量為3.66萬噸，品位0.0257%；指示資源量為6.6萬噸，品位0.0215%（均在科瓦內灣礦床中）；推斷的資源量為12.5萬噸（前三個礦床中）。所有礦床中 U3O8的邊界品位為0.015%，稀土資源量111.4萬噸REO，含重稀土40萬噸REO。在這些礦床中，還有242萬噸鋅以閃鋅礦的形式存在。

相對于世界上其他的稀土礦床（尤其是中國），科瓦內灣（Kvanefjeld）項目中鋱-镥（元素65-71）的含量比例很高。根據國際原子能機構的估計，附近地區還有相當大的礦產潛力，包括高達60萬噸的鈾儲量。

2015年5月，新的礦石儲量（符合JORC標準)為4300萬噸，U3O8的證實儲量為12834噸（352 ppm），重稀土含量為500ppm；U3O8的可能儲量為19970噸（368 ppm），重稀土含量為490 ppm。這些是科瓦內灣（Kvanefjeld）礦床上部資源的儲量情況。2018年發布的“紅皮書”列出了格陵蘭科瓦內灣（Kvanefjeld）合理確定的鈾資源可開采量為6.68萬噸，現場可開采量為10.28萬噸，成本<260美元/千克；已查明的資源可開采量為14.82萬噸，現場可開采量為22.77萬噸，成本<260美元/千克。

2014年3月，格陵蘭礦業公司與中國有色金屬礦業集團(CNMC)的子公司中色股份簽署了一項協議，格陵蘭礦業公司將為中色股份在中國新建的7000噸/年稀土分離廠提供重稀土精礦。2015年4月，格陵蘭礦業公司與中色股份簽署了進一步的合作協議。協議中沒有包括對鈾的處理，但該協議似乎已經失效，被盛和資源公司的協議所取代。

2016年9月，盛和資源以462.5萬澳元收購了格陵蘭礦業公司12.5%的股份。

2018年8月，格陵蘭礦業公司與盛和資源簽訂了一份不具約束力的協議，盛和資源負責包銷科瓦內灣產出的所有稀土精礦。2019年1月，盛和資源與中國核工業集團公司(CNNC)共同成立了一家合資公司——中國核工業華盛礦業公司，從事含放射性的稀土礦物的貿易和加工。中國核工業華盛礦業公司的成立提供了一個將稀土-鈾精礦進口到中國的正式途徑，并將成為盛和資源的指定代理商。

后來，格陵蘭礦業公司與盛和資源公司共同對科瓦內灣稀土項目進行了技術優化，并簡化了其冶煉流程。預計，優化后的年產量約為1430噸氧化鐠、4270噸氧化釹、40噸氧化鋱、270噸氧化鏑和450噸氧化鈾。

2、澳大利亞韋爾德山（Mt Weld）

澳大利亞韋爾德山（Mt Weld）稀土礦床位于西澳大利亞拉沃頓鎮（Laverton）南約30公里。稀土礦物主要為獨居石，同時伴生鉭、鈮等稀有金屬。1968年，航空磁測異常首次確認韋爾德山碳酸巖中賦存稀土，隨后有多家礦業公司在該區開展不同規模的勘探活動，目標礦種有磷、稀土、鉭、鈮和鈾等。2000年，澳大利亞萊納斯公司獲得韋爾德山的采礦權，并于2002～2008年對韋爾德山的稀土和稀有金屬開展了補充勘探、資源評價和礦石選冶試驗。根據萊納斯公司網站2015年10月5日發布的數據顯示，韋爾德山中央鑭系礦體及鄧肯礦體的礦石資源量為2320萬噸，平均品位為7.5%（REO），含173萬噸稀土氧化物。礦石數據僅包括中央鑭系礦體數據，為990萬噸，平均品位為10.8%（REO），含107萬噸稀土氧化物。中央鑭系礦體的礦石儲量表明，按照年產2.2萬噸(REO)產品計算，中央鑭系礦體的礦石儲量可以支持25年以上連續經濟開采。

2007年6月，萊納斯公司完成了韋爾德山中央鑭系礦體的表層土剝離和首次采礦作業，開采出77.33萬噸、品位為15.4%（REO）的礦石儲存在礦山。2011年5月14日，韋爾德山選礦廠實現首次進料，這是萊納斯公司的重要里程碑。

2012年8月18日，萊納斯公司完成馬來西亞新材料工廠的一期建設。2012年9月5日，萊納斯公司新材料廠獲得馬來西亞原子能局簽發的臨時生產許可。2012年11月30日，萊納斯公司實現回轉窯的首次進料，向規模化生產邁出堅實的步伐。2013年2月27日，萊納斯公司馬來西亞新材料廠生產出首批稀土產品。

3、美國芒廷帕斯（Mountain Pass）

1949年，鈾勘探工作者發現芒廷帕斯具有一定的放射性異常后，首次發現芒廷帕斯含有稀土元素。1949年11月，美國地質調查局對芒廷帕斯地區進行了現場勘探。1950年2月，美國鉬公司（Molycorp）從勘探者手中購買了芒廷帕斯所有權，計劃開采氟碳鈰礦。20世紀60年代，芒廷帕斯項目幾乎主導了全球的稀土生產。但是，1998年，由于中國稀土產業的崛起，鉬公司面臨日趨激烈的市場競爭，再加上處理水管線破裂，稀土分離車間暫停生產。2002年，采礦作業暫停。

2004年，鉬公司獲得了重要的30年采礦許可。2007年，鐠釹萃取線在1998年停產后再次重新啟動，第四季度開始生產。由于市場行情好轉，2010年底鉬公司恢復了芒廷帕斯項目的稀土開采。2012年，產能達到略高于美國需求的1.9萬噸/年，2014年達到2萬噸/年。然而，截至2015年6月，鉬公司已累積債務17億美元，并申請破產。

鉬公司于2016年重組為Neo材料公司（Neo Performance Materials）。2017年，芒廷帕斯礦以2050萬美元的價格出售給了MP礦山運營公司（MP Mine Operations）。盛和資源通過控股子公司樂山盛和稀土公司擁有芒廷帕斯項目10%的股權。芒廷帕斯礦由MP材料公司運營，然后將生產的精礦運往中國進行加工。生產的稀土約占全球供應量的15%。

4、安大略省艾略特湖生態嶺（Eco Ridge）

貝利山資源公司（Pele Mountain Resources）獲得了位于加拿大艾略特湖以東11公里的生態嶺鈾和稀土礦的采礦權。然而，由于鈾和稀土價格持續疲軟，2017年6月，公司以38萬美元的價格將該項目出售給了一個未透露姓名的買家。

1996年至艾略特湖Stanleigh礦關閉前的十年間，這一地區的稀土產品是作為鈾生產的副產品而開采。生態嶺項目含有0.164%品位的全系列稀土元素，包括9.5%的重稀土元素（含鈧、銪和釓，如果不包括它們，則為7.4%)。鈾品位為0.041%，邊界品位為0.024%。約65%的重稀土元素存在于鈾浸出液中，沒有任何額外的研磨成本。根據NI 43-101標準，生態嶺項目的礦床中稀土儲量為36600噸REO，鈾儲量為8690噸，推斷資源量為稀土56900噸REO、鈾為14500噸。

2012年的初步經濟評估結果表明，鈾產量在11年內達到10500 噸。然而，由于稀土價格疲軟，加上需要地下開采，生態嶺項目被推遲，轉而選擇在艾略特湖建設獨居石加工廠，重點是生產鐠和釹。獨居石可能來自其他國家的礦砂尾礦。2015年3月，貝利山資源公司宣布與盛康寧（上海）礦業投資有限公司達成協議，共同建設獨居石加工廠，以回收艾略特湖的稀土。然而，盛康寧無法獲得在中國境外使用其專有分離技術的許可，該協議就失效了。

5、加拿大安大略省艾略特湖（Elliot Lake）提斯代爾湖（Teasdale Lake）區域

阿皮亞能源公司（Appia Energy ）的報告指出，艾略特湖稀土項目的提斯代爾湖區域，鈾資源的指示資源量為3080噸、推斷儲量為7750噸。

6、美國德克薩斯圓頂（Round Top）

2015年4月，德克薩斯稀土資源公司（Texas Rare Earth Resources Corp）與阿海琺公司（Areva）簽署了一項協議，從位于美國德克薩斯州哈德斯佩斯縣（Hudspeth）的圓頂重稀土項目中每年提取多達30萬磅U3O8（約116噸鈾）。2013年的初步經濟評估報告中沒有包括鈾產品的經濟影響，僅建議對鈾的潛力進行初步審查，不過，在流紋巖所含的各種稀土資源（其中70%為重稀土元素）類別中共探明了3.7萬噸鈾。2015年7月，德克薩斯稀土資源公司與K-技術公司（K-Technologies Inc .）簽署協議并成立了一家合資企業，共同開發稀土加工技術。

2020年，德克薩斯稀土資源公司計劃開發圓頂項目的重稀土礦，并與美國稀土公司（USA Rare Earth LLC）達成開發協議，美國稀土公司將獲得圓頂項目70%的權益，該權益也可能會增加到80%。圓頂項目計劃的稀土產量為2212噸REO/年。

7、澳大利亞諾蘭博雷（Nolans Bore）

諾蘭博雷是輕稀土礦，位于澳大利亞北部領地艾利斯斯普林斯（Alice Springs）以北約135公里處，其中，鈾品位為0.016%，儲量7500噸；稀土品位為2.6%，儲量達到120萬噸。2014年12月的數據顯示，在諾蘭博雷礦，品位為12.9%的P2O5儲量為500萬噸，釷的品位為0.27%。總部位于珀斯的阿拉弗拉資源公司（Arafura Resources）計劃從2019年開始開發稀土。公司計劃在距離礦區約10公里的地方進行加工，然后通過達爾文將中間產品運往海邊的冶煉廠進行最終加工，回收六種稀土產品——氧化鑭、氧化鈰、氧化釹、氧化鈰、重稀土氧化物及碳酸鈰。磷酸鹽和鈾則是副產品。釷被分離出來以后，作為未來可能應用的能源長期儲存在礦區。

最初，阿拉弗拉資源公司計劃將精礦運往澳大利亞南部的懷阿拉（Whyalla）進行加工，稀土產能為2萬噸REO/年，鈾為130噸/年，另外還有磷酸鹽和石膏產品。預計，諾蘭博雷項目中鐠釹氧化物產生的收入將占整個項目收入的約80%。2016年9月，該項目被澳大利亞政府授予重大促進項目予以推進。2021年1月，阿拉弗拉資源公司宣布完成冶金測試工作，并將開始進行工藝流程設計工作。

8、澳大利亞新南威爾士州的Dubbo氧化鋯項目

Alkane資源公司的Dubbo氧化鋯項目中，稀土是鋯生產的副產品。2011年，氧化鋯探明儲量為70萬噸，包含0.75%稀土（REO）和0.014%鈾（約4200噸）。2012年的儲量數據也是包含0.75%稀土（REO），但不包含鈾。2020年，在澳大利亞出口金融公司（Export Finance Australia）的支持下，Alkane資源公司的子公司澳大利亞戰略礦產公司（Australian Strategic Minerals）將積極尋求戰略投資者。

9、南非Zandkopsdrift項目

2012年，Frontier 稀土公司的報告稱，在北開普省的Zandkopsdrift礦床中，大部分為獨居石礦，符合NI 43-101標準的稀土資源儲量為95萬噸（80%指示資源量）。Zandkopsdrift礦中含有60～70 ppm的鈾資源，將在現場進行處理并被去除。2015年中期，公司公布的預可行性研究報告稱Zandkopsdrift礦的資源儲量為78.9萬噸，其中42%為已探明儲量。韓國資源公司（Korea Resources Corporation）是一家韓國政府控股的礦業和自然資源投資公司，于2012年12月收購了Zandkopsdrift項目10%的股權，以現金的形式支付給Frontier公司2380萬加元（約為2400萬美元）。如果能夠為整個項目的開發進行融資的話，韓國資源公司有權選擇將股份增加到50%。

10、南非Steenkampskraal項目

在20世紀50年代至1963年間，英美公司生產了約5萬噸獨居石精礦，其中釷含量在3.3%至7.6%之間。2011年至2015年間，大西部礦業集團（Great Western Minerals Group）對項目進行了投資，促進該礦恢復生產。Steenkampskraal獨居石礦有限公司（Steenkampskraal Monazite Mine Ltd）計劃運營該礦。2020年，NI 43-101礦產資源評估報告顯示，稀土資源品位高，儲量為8.7萬噸REO，含鐠、釹和鏑。先前的數據顯示，獨居石礦的控制資源量為17.6萬噸，推斷資源量為27.8萬噸。混合氯化稀土精礦中提取的釷約為360噸/年。Steenkampskraal釷有限公司（Steenkampskraal Thorium Ltd）有權處置這些釷資源，并計劃與挪威的托爾能源公司（Thor Energy）合作對其進行提煉。

11、澳大利亞西部康明斯山（Cummins Range）

澳大利亞西部的康明斯山項目是一個輕稀土礦床，推斷資源總量為85000噸REO，品位為1.74%；鈾含量600噸，品位為0.0145%；還有11.2%的資源為P2O5，邊界品位1%。康明斯山在地質學上與韋爾德山（Mount Weld）相似，但康明斯山項目的鈾含量更高。邊界品位為0.5%時，康明斯山的稀土推斷資源總量為127000噸REO。2019年中期，RareX公司收購了康明斯山項目，公司隨后公告稱該項目新的推斷資源量為1300萬噸，品位為1.13%，REO總量為147000噸，鐠釹含量占22.1%，并且包含含量極低的釷，為50 ppm ThO2。

12、澳大利亞南部奧林匹克壩（Olympic Dam）

必和必拓公司（BHP Billiton）的大型奧林匹克壩（Olympic Dam）項目，擁有世界上最多的鈾資源，而這些鈾資源不過是生產銅（以及金和銀）的副產品。奧林匹克壩礦還含有約5300萬噸REO稀土儲量（主要是鑭和鈰），但是這些都是次經濟資源，目前沒有開采計劃。

13、澳大利亞昆士蘭瑪麗·凱瑟琳（Mary Kathleen）

瑪麗·凱瑟琳（Mary Kathleen）是一個稀土與鈾共生的礦床，但是并沒有商業化回收稀土。該礦曾在1958～1963年和1975～1982年間運營。鈾資源的品位為0.10%～0.15%，稀土元素品位約為4%～5%。后來，公司成立了酸焙燒中試廠，從尾礦中回收稀土，但這樣做的目的并不是為了商業化生產，稀土最終還是留在了尾礦。2015年，昆士蘭州政府開始尋找回收稀土的合作意向。

14、俄羅斯達魯爾（Dalur）和基亞格達（Khiagda）

西伯利亞的基亞格達（Khiagda）鈾礦正計劃回收副產品稀土。

跨烏拉爾地區（Trans-Ural region）的達魯爾（Dalur）鈾礦也計劃回收副產品稀土和鈧。

15、美國懷特梅薩（White Mesa）項目

美國能源燃料資源公司是美國的一家鈾礦開采公司，在猶他州擁有懷特梅薩工廠。懷特梅薩工廠加工處理的礦石來自三個州的礦山，并且已經開發了一個回收副產品釩的工藝流程。美國能源燃料資源公司正在嘗試有償回收碳酸稀土，并表示回收的稀土產品可滿足美國近10%的市場需求。公司計劃全面整合工廠的碳酸稀土生產，并積極尋求獨居石供應。

2020年3月，美國能源燃料資源公司與加拿大Neo功能材料公司（Neo Performance Materials）開展合作，共同從天然獨居石礦砂中提取高附加值的稀土產品，獨居石砂是科慕公司（Chemours）在美國東南部開采的重礦砂的副產品。

2021年3月，美國能源燃料資源公司的懷特梅薩工廠開始從天然的獨居石砂中提取混合碳酸稀土。部分碳酸稀土產品被運往愛沙尼亞錫拉梅（Sillamae）的Neo稀土分離廠。之后，Neo公司將混合碳酸稀土分離成單一稀土產品，用于永磁體和其他稀土功能材料。從獨居石礦砂中回收的鈾資源則屬于美國能源燃料資源公司。公司的目標是每年采購15000噸獨居石，僅利用懷特梅薩工廠2%的產能，就能滿足美國一半的稀土需求。美國的獨居石礦中含有約55%的稀土元素，其中22%是釹和鐠(輕稀土元素)，8%是包括鏑和鋱在內的重稀土元素。