廣東三個離子吸附型稀土礦的地球化學(xué)特征及開采現(xiàn)狀

黃華谷， 黃鐵蘭， 周兆帥， 屈文俊

(1．廣東省地質(zhì)調(diào)查院， 廣東 廣州510080； 2．國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心， 北京100037)

廣東三個離子吸附型稀土礦的地球化學(xué)特征及開采現(xiàn)狀

黃華谷1， 黃鐵蘭1， 周兆帥1， 屈文俊2

(1．廣東省地質(zhì)調(diào)查院， 廣東 廣州510080； 2．國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心， 北京100037)

廣東稀土資源豐富，資源種類較全，但真正具有工業(yè)意義只有離子吸附型稀土礦。已有調(diào)查表明廣東富有重稀土資源，重稀土資源量約占離子吸附型稀土資源總量的1/3。廣東現(xiàn)僅有采礦權(quán)企業(yè)三家(簡稱A、B、C礦區(qū))，2013年度開采指標(biāo)REO(稀土氧化物含量)僅為2200噸，但離子型稀土年分離能力超萬噸，供需矛盾突出。為了解廣東稀土礦開采現(xiàn)狀，本文在具備采礦證的A、B和C三個礦區(qū)采集風(fēng)化殼剖面和尾砂樣品，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)分析稀土元素、微量元素和相關(guān)有用元素的含量，獲得了一批新數(shù)據(jù)，研究礦區(qū)的地球化學(xué)特征和資源潛力。數(shù)據(jù)分析表明：①廣東稀土資源非常豐富，實(shí)際資源量與現(xiàn)有報告評估的資源量有著極大的差別，相差兩個數(shù)量級。②三個稀土礦的風(fēng)化殼原礦的輕稀土/重稀土的比值為1.8～6.6，說明三個稀土礦均為輕稀土礦；只開采輕稀土礦，與市場需求和廣東富有重稀土資源的情況都不相符，年稀土開采指標(biāo)與年冶煉分離能力也存在極大缺口，無論資源類型和數(shù)量都無法滿足經(jīng)濟(jì)對稀土資源的巨大需求，建議考慮適當(dāng)增加稀土礦證和開采指標(biāo)。③A礦區(qū)和C礦區(qū)的腐植層和半風(fēng)化層稀土含量都不高，成礦部位在全風(fēng)化層，成礦模式為淺伏式；B礦區(qū)的腐植層和全風(fēng)化層稀土含量高(最高超過0.3%)，為成礦部位，成礦模式為表露式。④風(fēng)化殼采礦位置尚需根據(jù)市場情況調(diào)整，減少礦體的漏采，尾砂稀土資源有待回收利用。⑤風(fēng)化殼和尾砂樣品微量元素含量相對陸殼豐度，多數(shù)元素富集倍數(shù)低于10，部分元素甚至出現(xiàn)虧損，沒有回收利用價值。

廣東； 離子吸附型稀土礦； 地球化學(xué)； 開采現(xiàn)狀

2008年全球金融危機(jī)之后，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，世界上對“三稀”金屬(稀有金屬、稀散金屬和稀土金屬)資源日益重視[1-2]。目前，世界上生產(chǎn)稀土產(chǎn)品的主要有五種稀土礦物：氟碳鈰礦、離子吸附型稀土礦、獨(dú)居石礦、磷釔礦和磷灰石礦，前四種礦占世界稀土產(chǎn)量的95%以上，重稀土主要來源于離子吸附型稀土礦[3]。廣東省稀土資源種類較全，并富有世界少有的離子吸附型重稀土。廣東稀土礦按成因可劃分為三大類型：海濱沉積砂礦床、河流沖積砂礦床和離子吸附型礦床；除少數(shù)原生巖漿型礦和砂礦，真正具有工業(yè)意義只有離子吸附型稀土礦[4]。目前，廣東僅三個稀土采礦權(quán)，國土資源部給廣東省的2013年度開采指標(biāo)(REO，稀土氧化物含量)僅2200噸，廣東離子吸附型稀土礦年分離能力超過10000噸，供需矛盾極為突出。

那么，廣東開采稀土礦特征和開發(fā)現(xiàn)狀如何？為此，中國地質(zhì)大調(diào)查“我國三稀金屬資源戰(zhàn)略調(diào)查”項(xiàng)目組會同“廣東三稀資源現(xiàn)狀和潛力分析”項(xiàng)目組，對廣東省僅有的三個持證離子吸附型稀土礦區(qū)(簡稱A、B、C礦區(qū))開展了野外調(diào)查，采集了風(fēng)化殼和尾砂樣品，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)先進(jìn)的技術(shù)手段，對其中的稀土元素、微量元素和相關(guān)有用元素進(jìn)行了分析測試，獲得了一批新數(shù)據(jù)，評價了三個稀土礦區(qū)在稀土資源開采和回收的情況，為科學(xué)管理、合理利用和充分回收稀土資源提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

廣東離子吸附型稀土礦的礦源巖以各類侵入巖、火山巖和次火山巖為主，次為混合巖；侵入巖形成時代以燕山期最為重要，特別是燕山三期礦源巖最多，面積最大，次為燕山一期和燕山四期；巖性為二長花崗巖、黑云母花崗巖、二云母花崗巖、花崗閃長巖等[5-6]。廣東省燕山期花崗巖類分布非常廣泛，出露面積超過50000 km2[7]。廣東境內(nèi)的侵入巖稀土元素的含量極大部分在105.6～285.2 μg/g；風(fēng)化殼稀土一般可以富集幾倍，甚至可高達(dá)數(shù)十倍以上[8]；大面積富含稀土元素的巖漿巖為離子吸附型稀土礦的形成提供了條件。綜合已研究和發(fā)表的有關(guān)成巖-成礦年齡數(shù)據(jù)，本文三個離子吸附型稀土礦成巖母巖主要形成于燕山中晚期170～140 Ma[9-10]，成礦主要發(fā)生在全新世[11]。

圖 1 礦區(qū)堆浸池和風(fēng)化殼剖面Fig.1 The heap leaching pools and weathering crust profile in mining area

就地域而言，廣東離子吸附型稀土礦分布廣泛，北起接近湘贛的樂昌、始興、和平、平遠(yuǎn)、蕉嶺，南至電白、臺山、寶安、惠東等沿海地區(qū)；西起信宜、廉江，東至大埔、豐順等縣，比較集中地分布于中部地帶，以清遠(yuǎn)、揭陽、和平、鶴山、惠東、大埔、英德、平遠(yuǎn)、高明等地較為豐富[5-6]。

2 樣品采集和ICP-MS分析

2011年9月，項(xiàng)目組對廣東省三個持證稀土礦開采進(jìn)行了野外實(shí)地調(diào)查與采樣，三個礦區(qū)都采用堆浸工藝，堆浸池和風(fēng)化殼剖面見圖1，樣品的采樣位置見表1。主要采集已經(jīng)開采過的風(fēng)化殼剖面的腐植層、全風(fēng)化層和半風(fēng)化層及浸取后的尾砂庫樣品，共采集22個樣品并進(jìn)行了分析。

A礦區(qū)采集樣品8個，其中風(fēng)化殼樣品為5個(礦山指揮部后部的風(fēng)化殼腐植土層3個，礦山指揮部后部的風(fēng)化殼半風(fēng)化層2個)；尾砂樣品3個，包括采自尾砂庫中高臺階邊部的表部樣品、尾砂庫中高臺階中部的表部樣品和尾砂庫中低臺階中部的表部樣品。

B礦區(qū)采集樣品6個，其中風(fēng)化殼樣品4個，采自風(fēng)化殼剖面的腐植層、全風(fēng)化層和半風(fēng)化層三個層位；尾砂樣品為2個(1個采自尾砂庫鉆孔，1個采自堆浸池池的殘留尾砂)。

C礦區(qū)采集樣品8個，其中風(fēng)化殼樣品3個(風(fēng)化殼腐植土層2個，這2個樣品采樣位置相距較遠(yuǎn))，風(fēng)化殼半風(fēng)化層1個；尾砂樣品5個，采自尾砂庫斜坡底部到頂部不同位置。

樣品的分析測試工作在國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心利用ICP-MS完成，分析誤差小于5%，具體實(shí)驗(yàn)流程見參考文獻(xiàn)[12]。

表 1 A、B和C三礦區(qū)離子吸附型稀土礦風(fēng)化殼和尾砂樣品采樣位置

Table 1 The sampling locations of weathering crust and tailings from A, B and C ion adsorption type rare earth mines

樣品編號采樣位置樣品編號采樣位置A-1f風(fēng)化殼腐植層B-4f風(fēng)化殼半風(fēng)化層A-2f風(fēng)化殼腐植層B-1s尾砂庫底部A-3f風(fēng)化殼半風(fēng)化層B-2s浸取池的尾砂A-4f風(fēng)化殼半風(fēng)化層C-1f風(fēng)化殼腐植層A-5f風(fēng)化殼腐植層C-2f風(fēng)化殼半風(fēng)化層A-1s尾砂庫C-3f風(fēng)化殼腐植層A-2s尾砂庫C-1s尾砂庫斜坡底部A-3s尾砂庫C-2s尾砂庫斜坡中部B-1f風(fēng)化殼腐植層C-3s尾砂庫斜坡上部B-2f風(fēng)化殼全風(fēng)化層C-4s尾砂庫斜坡頂部B-3f風(fēng)化殼全風(fēng)化層C-5s尾砂庫斜坡頂部

3 稀土元素特征

3.1 稀土元素含量特征

三個礦區(qū)風(fēng)化殼和尾砂樣品的稀土元素地球化學(xué)特征見表2。

A礦區(qū)：采樣剖面腐植層3個樣品REO介于437～526 μg/g之間。風(fēng)化殼半風(fēng)化層(采礦的底部)2個樣品的REO分別為767 μg/g和975 μg/g。尾砂庫3個尾砂樣品的REO介于750～1184 μg/g之間，含量較高；另2個樣品的REO達(dá)到現(xiàn)行最低工業(yè)品位(輕稀土為800～1000 μg/g)。

B礦區(qū)：采樣剖面腐植層樣品的REO高達(dá)3085 μg/g。全風(fēng)化層1個樣品的REO為3992 μg/g。半風(fēng)化層2個樣品的REO分別為1184 μg/g和533 μg/g。2個尾砂樣品的REO分別為307 μg/g和840 μg/g。

C礦區(qū)：采樣剖面腐植層2個樣品的REO分別為751 μg/g和892 μg/g，相對較高。半風(fēng)化層(采礦的底部)1個樣品的REO為504 μg/g。尾砂庫5個尾砂樣品的REO介于609～3035 μg/g之間，其δCe為Ce/Ce*，CeN/(LaN+NdN)，δEu為Eu /Eu*，EuN/(SmN+GdN)；N為對球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化[13]。

表 2 A、B和C三礦區(qū)離子吸附型稀土礦風(fēng)化殼原礦和尾砂稀土元素含量

Table 2 REEs content of weathering crust and tailings from the A, B and C ion adsorption type rare earth mine in Guangdong Province

樣品編號稀土元素含量(μg/g)LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuY∑REOR/HδEuδCeA-1f90．910119．370．316．32．517．62．915．93．110．11．511．01．775．25262．10．30．5A-2f59．215115．658．511．61．58．21．37．41．45．00．75．60．934．94374．50．30．9A-3f17416838．713526．03．026．44．527．85．516．72．213．82．21689752．00．40．5A-4f13423826．894．017．21．715．42．513．52．78．41．18．21．272．67674．00．41．1A-5f33．82286．622．54．10．64．00．74．61．03．00．53．20．523．84097．10．43．4A-1s19519938．213328．84．233．35．228．85．516．62．415．82．31259982．50．30．9A-2s26728757．120233．14．124．13．516．43．19．51．27．71．174．311845．90．30．2A-3s1821454516124．93．014．02．19．01．65．10．64．60．731．97508．00．511．1B-1f79310215155911416．010115．086．616．348．26．040．55．953530854．80．42．1B-2f103412218969213819．212819．310921．562．88．254．98．173939926．60．50．2B-3f29111168．826144．66．332．64．123．44．513．81．812．41．811911841．80．40．1B-4f65．227213．143．98．11．05．70．84．60．82．80．43．10．418．05331．90．40．1B-1s20211150．419228．33．518．32．513．82．78．91．28．21．363．384011．00．40．3B-2s72．690．113．239．95．90．83．50．63．60．82．70．43．00．518．13073．60．50．6C-1f12．95622．57．41．30．22．10．42．50．62．30．42．40．415．475122．20．422C-2f13．33702．07．01．10．20．80．32．10．51．70．21．40．210．850421．90．515C-3f29030752．018433．72．928．64．924．64．312．11．48．71．31268924．20．30．5C-1s16933940．314624．02．016．82．514．12．78．21．07．21．665．110086．00．511C-2s9292851786111028．483．910．454．49．426．83．019．02．723630354．60．30．9C-3s21．14373．411．72．00．31．60．42．50．61．90．31．70．313．460921．30．30．2C-4s27019165．422647．13．539．96．538．16．821．13．122．73．313512862．90．20．3C-5s12412624．182．416．11．218．92．918．53．811．11．510．31．61096622．10．20．5

注：∑REO為稀土氧化物總量，f代表風(fēng)化殼樣品，s代表尾砂樣品，R/H為輕稀土氧化物與重稀土氧化物的比值。

中3個樣品的REO大于1000 μg/g。研究表明，風(fēng)化殼剖面中稀土元素含量隨深度的變化具有一定的規(guī)律性。王登紅等[14]將稀土元素總量(ΣREEs)在風(fēng)化殼剖面上的變化規(guī)律歸納為四大類六小類(見圖2a)：①弓背式，分為正常式和淺伏式；②喇叭式，分為深潛式和表露式；③波浪式；④直線式。由于離子相稀土多賦存在全風(fēng)化層，而腐植層和半風(fēng)化層則次之，基巖則主要為未風(fēng)化的稀土礦物，在風(fēng)化殼剖面上，往往出現(xiàn)中間稀土含量高、上下相對較低的變化曲線，多數(shù)稀土礦呈淺伏式[15]。從成礦風(fēng)化殼剖面來看，A礦區(qū)和C礦區(qū)的腐植層和半風(fēng)化層稀土含量都不高，說明其成礦部位在全風(fēng)化層，成礦模式為淺伏式；B礦區(qū)的腐植層和全風(fēng)化層稀土含量高，為成礦部位，成礦模式為表露式。

A礦區(qū)風(fēng)化殼和尾砂樣品的輕稀土/重稀土的比值介于2～8之間，變化不大；B礦區(qū)風(fēng)化殼和尾砂樣品的輕稀土/重稀土的比值介于1.8～11之間，變化較大；C礦區(qū)風(fēng)化殼和尾砂樣品的輕稀土/重稀土的比值介于2.1～22.2之間，變化大。三個礦區(qū)風(fēng)化殼原礦的輕稀土/重稀土的比值介于1.8～6.6之間，因此，廣東持證開采的三個離子吸附型稀土礦都屬于輕稀土礦床。

據(jù)1989年《廣東省離子吸附型稀土礦資源遠(yuǎn)景調(diào)查報告》和2011年《廣東省礦產(chǎn)資源潛力評價報告》，廣東離子吸附型稀土資源極為豐富，重稀土資源量約占廣東省離子吸附型稀土資源總量的1/3，富有重稀土資源[6,16]。廣東省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，2014年3月6日《深圳特區(qū)報》報道，2013年深圳戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增加值達(dá)到5000億元左右，占GDP比重超過三分之一，對GDP增長的貢獻(xiàn)率超過50%；2014年3月5日《科技日報》報道，2013年廣東省八大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中排名第二的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)值就高達(dá)2810億元；從廣東省經(jīng)濟(jì)和信息化委印發(fā)《廣東省稀土行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展目錄(2013年本)》來看，重稀土對廣東來說也是極為稀缺。此次研究表明廣東省僅有三個持證開采的均為輕稀土礦，開采量僅為2000 噸左右；此外，廣東有5家離子型稀土分離企業(yè)，年分離能力超過10000噸，這樣，無論稀土類型和數(shù)量都無法滿足實(shí)際需求。受供需矛盾和利益驅(qū)動，稀土盜采現(xiàn)象媒體時有報道；稀土盜采后往往以各種名義走私到海外，不但造成大量稀土資源非法流失，也對市場造成極大沖擊。因此，全面開展廣東省離子吸附型稀土資源調(diào)查，設(shè)立稀土國家規(guī)劃區(qū)，整合規(guī)劃稀土資源，合理開發(fā)和利用廣東離子吸附型稀土資源，對廣東省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)升級尤為重要。

3.2 稀土配分曲線特征

A礦區(qū)風(fēng)化殼和尾砂的稀土配分圖見圖2。主要有兩種類型，低Ce型和高Ce型。高Ce型腐植層和尾砂的樣品各有1個，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中，呈左高右低，并具有較明顯鈰正異常和銪負(fù)異常平滑型曲線；腐植層樣品的δCe為3.4，尾砂樣品的δCe為11.1，正異常極為明顯。其他風(fēng)化殼樣品和尾砂為低Ce型，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中，呈左高右低，具有鈰負(fù)異常和銪負(fù)異常平滑型曲線；δCe介于0.5～0.9之間，呈弱-中等負(fù)異常。所有樣品的δEu介于0.3～0.5之間，變化極小，呈中等負(fù)異常。

B礦區(qū)風(fēng)化殼和尾砂的稀土配分圖見圖2。主要有兩種類型，低Ce型和高Ce型。高Ce型只出現(xiàn)于腐植層的一個樣品，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中，呈左高右低，并具有較明顯鈰正異常和銪負(fù)異常平滑型曲線，δCe為2.1，呈中等正異常。風(fēng)化殼的其他樣品和尾砂樣品為低Ce型，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中，呈左高右低，具有鈰負(fù)異常和銪負(fù)異常平滑型曲線；δCe介于0.1～0.6之間，呈中等-高負(fù)異常。所有樣品的δEu介于0.4～0.5之間，變化極小，呈中等負(fù)異常。

C礦區(qū)風(fēng)化殼和尾砂的稀土配分圖見圖2。主要有兩種類型，低Ce型和高Ce型。高Ce型有2個腐植層樣品和1個尾砂樣品，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中，呈左高右低，并具有極明顯鈰正異常和銪負(fù)異常平滑型曲線；2個腐植層樣品的δCe分別為15和22，尾砂樣品的δCe為11，都呈極為明顯的正異常。其他風(fēng)化殼樣品和尾砂為低Ce型，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中，呈左高右低，具有鈰負(fù)異常和銪負(fù)異常平滑型曲線；δCe介于0.2～0.9之間，變化較大，呈弱-高負(fù)異常。所有樣品的δEu介于0.2～0.5之間，變化極小，呈中等負(fù)異常。

圖 2 A、B和C三礦區(qū)離子吸附型稀土礦風(fēng)化殼和尾砂樣品的稀土配分曲線Fig.2 Chondrite-normalized REEs patterns of weathering crust and tailings from A, B and C ion adsorption type rare earth mines

綜上所述，三個礦區(qū)風(fēng)化殼樣品稀土配分曲線基本一致，每個礦區(qū)風(fēng)化殼和尾砂的稀土配分曲線基本一致，說明輕重稀土的浸取率是基本一樣，浸出過程沒有產(chǎn)生明顯的輕稀土或重稀土富集或虧損；稀土配分曲線有兩種類型，低Ce型和高Ce型，高Ce型主要出現(xiàn)于風(fēng)化殼腐植層樣品。風(fēng)化剖面中往往出現(xiàn)系統(tǒng)、互補(bǔ)的Ce正異常和負(fù)異常，通常認(rèn)為是由于Ce3+在風(fēng)化環(huán)境中氧化為Ce4+而與其他稀土元素分異所致[17]；在表生作用下，解離的鈰很快被氧化成CeO2，沒有隨地表水遷移而沉積在腐植層和風(fēng)化殼上部，造成風(fēng)化殼腐植層鈰的富集[18]；腐植層有機(jī)質(zhì)對Ce的影響也是其富集Ce的原因之一[19]。

所有樣品的δEu介于0.2～0.5之間，變化極小，選礦過程對銪異常沒有影響。

4 微量元素特征

三個礦區(qū)風(fēng)化殼和尾砂樣品的微量元素含量見表3。相對于大陸地殼豐度，微量元素有以下特征。

(1)總體上，三個礦區(qū)之間和同一礦區(qū)不同樣品之間的微量元素含量相差較小，但有部分微量元素與相差較大，如Ti和V相差三個數(shù)量級。少數(shù)微量元素在風(fēng)化殼和尾砂有一定程度的富集，如Be、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ta、In、Sn、W、Hf、Tl、Pb、Th、U含量均值不同程度地高于地殼豐度，但富集程度較低，富集倍數(shù)多小于10。部分元素出現(xiàn)輕微的虧損，如元素Li、V、Cr、Ba、Mn、Co、Ni、Cu、Sr含量均值不同程度地低于地殼豐度。因此，除稀土之外的微量元素其與稀土的浸出方式、浸出時間先后和所用浸取劑等都沒有必然的關(guān)系。也就說，稀土的浸出過程不會造成其微量元素明顯富集或虧損，這與原生稀土礦床有所相似的[20]。

(2)三個礦區(qū)的風(fēng)化殼和尾砂樣品，除了稀土以外的微量元素含量都比較低。根據(jù)現(xiàn)行的相關(guān)工業(yè)指標(biāo)，沒有達(dá)到綜合利用的要求。因此，三個離子吸附型稀土礦是單純的稀土礦。

表 3 A、B和C三礦區(qū)離子吸附型稀土礦風(fēng)化殼和尾砂微量元素含量

Table 3 Trace elements content of weathering crust and tailings from A, B and C ion adsorption type rare earth mines in Guangdong Province

樣品編號微量元素含量(μg/g)LiBeTiVCrMnCoNiCuZnGaA-1f24．93．9393440．017．16555．77．525．712533．3A-2f21．63．4412040．510．24946．16．214．478．131．6A-3f33．06．4280133．14．44693．93．08．367．237．3A-4f26．313．6543641．44．214765．82．416．610539．2A-5f3．61．8164624．14．51854．54．88．245．327．7A-1s2．65．9328535．27．5101314．15．78．494．839．1A-2s8．03．4235228．15．980813．15．66．310239．8A-3s6．83．0269231．03．57379．34．55．572．933．5B-1f88．25．618511175．613619．24．613．146．945．6B-2f48．95．4436593．25．935837．95．413．447．651．3B-3f70．56．2176256．25．25196．92．811．236．842．9B-4f14．12．1704812914．934715．017．616．885．431．6B-1s41．64．2389069．46．23069．62．79．338．435．8B-2s44．74．6447283．54．356518．12．614．354．434．1C-1f31．61．7538239．025．21001．410．36．211550．8C-2f16．71．926004．57．41143．212．74．747．526．6C-3f20．93．38．7289812．54．03593．52．55．078．9C-1s41．12．629427．16．07642．13．55．863．930．5C-2s36．12．924865．41．29633．42．44．856．740．4C-3s11．22．142435．61．53683．03．35．484．730．2C-4s1103．66．911275．93．34721．82．04．459．5C-5s1223．36．611705．32．34483．92．04．759．0樣品編號微量元素含量(μg/g)GeAsRbSrZrNbMoCdInSnSbA-1f4．6<0．05 35933．790139．33．10．30．212．60．2A-2f4．10．827527．264940．71．90．20．111．80．2A-3f2．51．425315．747135．81．20．10．111．20．2A-4f5．00．526061．868653．06．71．10．222．20．1A-5f2．90．3726．520825．40．60．00．16．1-A-1s3．1-27816．037933．81．30．20．19．70．1A-2s3．70．622521．035329．51．20．10．18．20．1A-3s3．10．815212．624926．70．90．10．17．70．1B-1f11．9-39233．114515．41．20．00．112．00．7B-2f15．7-25123．425927．52．30．10．128．60．1B-3f8．32．131226．418615．46．80．10．113．30．1B-4f4．99．210713．156234．52．60．00．127．40．2B-1s6．110．41619．030224．62．10．10．125．4-B-2s3．536．023322．238626．91．00．20．228．3-C-1f2．49．515．55．887652．93．60．10．26．20．5C-2f1．94．125．63．073952．41．80．10．14．40．2C-3f38．32．51．13182．542．51．70．10．14．30．2C-1s2．12．320911．158856．43．50．20．15．80．1C-2s5．22．51579．365149．03．00．30．15．00．2C-3s1．91．544．91．775275．92．70．10．16．00．1C-4s30．22．71．31962．746．71．30．10．15．80．3C-5s26．71．91．217781．948．11．40．20．15．20．1樣品編號微量元素含量(μg/g)CsBaHfTaWTlPbBiThUA-1f12．631425．85．35．12．347．92．562．117．0A-2f12．320920．34．912．21．959．91．757．912．1

(續(xù)表 3)

注： “-”代表該值低于檢測下限。

5 稀土資源開發(fā)利用現(xiàn)狀和建議

5.1 開采現(xiàn)狀

根據(jù)對三個礦區(qū)風(fēng)化殼和尾砂樣品的稀土含量分析，三個礦區(qū)對開采的層位把握相對較好。但三個礦區(qū)尾砂都有樣品的REO超過800 μg/g，如C礦區(qū)有三個樣品REO超過1000 μg/g，最高3035 μg/g。

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《稀土礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0204—2002)，離子吸附型輕稀土礦的邊界品位為500～1000 μg/g(REO)，最低工業(yè)品位為800～1500 μg/g(REO)，因此，三個礦區(qū)尾砂都有樣品的REO超過最低工業(yè)品位，A礦區(qū)有樣品的REO遠(yuǎn)超過離子吸附型稀土礦床的工業(yè)品位。說明礦區(qū)回收效果相對較差，稀土資源的回收率有待提高，A礦區(qū)和C礦區(qū)的尾砂都具有經(jīng)濟(jì)意義。如按2003年江西省國土資源廳批復(fù)的贛南部分地區(qū)離子吸附型稀土浸出品位來計算(輕稀土邊界品位350 μg/g，最低工業(yè)品位500 μg/g),據(jù)統(tǒng)計，贛南數(shù)十個礦床礦體平均品位一般為稀土總量(TREO)700～1600 μg/g，稀土浸取量(SREO)500～1200 μg/g，平均浸取率約70%[21]；據(jù)三個礦區(qū)的核查報告，廣東省地質(zhì)局中心實(shí)驗(yàn)室對A礦區(qū)的半風(fēng)化、全風(fēng)化、混合樣(半、全風(fēng)化各半)礦石分別進(jìn)行浸出實(shí)驗(yàn)，浸出率是十分接近，基本為64%。兩礦區(qū)的尾砂更具經(jīng)濟(jì)意義。但尚需對尾砂的浸出率開展進(jìn)一步調(diào)查，以證明是否由于風(fēng)化殼原礦稀土含量太高，如B礦區(qū)和C礦區(qū)的REO可超過3000 μg/g，以致離子型稀土基本被浸取，尾砂的稀土含量還是比較高，但以非離子型稀土為主；不過，C礦區(qū)有的尾砂樣品REO高達(dá)3035 μg/g，這應(yīng)是未經(jīng)過浸出的風(fēng)化殼原礦石。

隨著稀土開采技術(shù)的發(fā)展[15,22-24]、國家對稀土政策的改變以及市場對稀土資源需求的變化,王登紅等[14]和丁嘉榆等[25]提出現(xiàn)行稀土工業(yè)指標(biāo)已不適合，理應(yīng)進(jìn)行修改，不能簡單將稀土劃分為輕稀土和重稀土；同為輕稀土，2013年第4季度，氧化鑭和氧化鈰的價格大約為2.5萬/噸，并且長期處于供大于求的狀況，氧化鐠和氧化釹大約為33.5萬/噸，是前兩者的10倍以上[26]；也就是說，品位相同的輕稀土礦，鑭、鈰等價格低元素含量高稀土礦的經(jīng)濟(jì)意義要低于鐠、釹等價格高元素含量高稀土礦；趙汀等[27]根據(jù)邊界品位和價格之間的量化關(guān)系，利用盈虧平衡的思想建立的價格-邊界品位估算模型，認(rèn)為稀土精礦市場價格為12萬元/噸，邊界品位就可以降低至700 μg/g，而礦體的面積可增加15%，資源儲量相應(yīng)增加。

綜上所述，A、B、C三個稀土礦的開采對風(fēng)化殼原礦的稀土資源回收有待進(jìn)一步提高，避免浪費(fèi)資源；尾砂還是具有比較高的經(jīng)濟(jì)意義，有必要根據(jù)實(shí)際情況對其尾砂稀土資源進(jìn)行評價。

5.2 環(huán)境問題和稀土開發(fā)建議

離子吸附型稀土礦開采的環(huán)境問題多有報道[3,14,28]，由于以往礦山采取露天大型開挖，稀土浸取采用池浸和堆浸采礦工藝。采礦工作破壞大量的植被，開采面、晾曬坪、沉淀池等占用大量土地，造成了礦區(qū)存在水土流失、尾砂庫潰壩、植被覆蓋率低、地表水污染等環(huán)境問題。此次調(diào)查的三個礦區(qū)，都采取了相應(yīng)措施來減少采礦對環(huán)境的影響。如浸出工藝設(shè)計成一個閉合流程，減少浸取液的排放；礦區(qū)筑有攔砂壩對尾礦進(jìn)行保存。但在礦區(qū)下游，大量泥沙淤積和選礦廢液的排放，造成附近的坑塘、河流和農(nóng)田受到不同程度的影響。

經(jīng)我國許多稀土科技工作者的研究[24,29-31]，最新采用的原地溶浸法采礦可極大地降低稀土開采對環(huán)境的影響；但還是會產(chǎn)生環(huán)境問題，如因注液不當(dāng)，導(dǎo)致浸出液的泄漏、山體滑坡和毀壞農(nóng)田等問題的產(chǎn)生。目前，三個礦山都推廣原地溶浸的應(yīng)用，逐步淘汰落后的堆浸法，最終實(shí)現(xiàn)全面應(yīng)用原地溶浸法采礦生產(chǎn)。因此，離子吸附型稀土礦開采企業(yè)要提高注液技術(shù)；發(fā)生浸出液泄漏時，要對泄漏液進(jìn)行處理；加大技術(shù)改良的投入，企業(yè)要積極與相關(guān)科研人員聯(lián)合，加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)。

廣東雖富有中重稀土資源，持證開采的三個稀土礦卻均為輕稀土礦，中、重稀土是廣東經(jīng)濟(jì)發(fā)展極為迫切需要的資源，再加上廣東離子稀土分離能力極強(qiáng)，因此建議在查明廣東稀土資源量的情況下，適當(dāng)增加稀土礦證和指標(biāo)的投放，以滿足廣東經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

6 結(jié)語

通過對廣東三個持證開采稀土礦風(fēng)化殼和尾砂的地球化學(xué)特征以及廣東稀土開發(fā)利用現(xiàn)狀的研究，結(jié)果表明：①廣東稀土資源非常豐富并富有重稀土資源，與有關(guān)報告的資源量有著極大的差別，希望能改變?nèi)藗儗υ摰叵⊥临Y源的認(rèn)識，并盡快加大稀土勘查資金的投入，查明稀土資源量和分布情況；②三個礦區(qū)的稀土礦均為輕稀土礦，與廣東富有重稀土資源的情況不相符，年稀土開采指標(biāo)與年冶煉分離能力存在極大的缺口，無論資源類型和數(shù)量都無法滿足經(jīng)濟(jì)對稀土資源的巨大需求，在符合國家相關(guān)政策的情況下，建議適當(dāng)增加稀土礦證和開采指標(biāo)；③風(fēng)化殼采礦位置尚需根據(jù)市場情況調(diào)整，減少礦體的漏采；尾砂稀土資源有待回收利用；④三個礦區(qū)都是單純的離子吸附型稀土礦，風(fēng)化殼和尾砂樣品的微量元素含量都較低，沒有回收利用價值。

本文對廣東持證開采稀土礦的地球化學(xué)特征以及廣東稀土開發(fā)利用現(xiàn)狀的研究，取得了初步認(rèn)識，為進(jìn)一步開展工作積累了經(jīng)驗(yàn)。但在科學(xué)系統(tǒng)采樣、準(zhǔn)確確定稀土資源評價指標(biāo)、尾砂的稀土浸取率分析和合理提出稀土科學(xué)利用方案等方面還有很多工作尚需開展。

致謝：中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所王登紅研究員和趙芝助理研究員、中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心方一平研究員、廣東省地質(zhì)調(diào)查院胡耀國研究員和三個礦山企業(yè)相關(guān)管理人員完成了野外采樣工作；論文撰寫過程中得到中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所王登紅研究員的悉心指導(dǎo)；審稿專家對論文提出了寶貴的修改意見。在此一并表示衷心感謝。

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Mining Situation and Geochemistry Characteristics of Three Ion Adsorption Rare-Earth Deposit in Guangdong Province

HUANGHua-gu1，HUANGTie-lan1，ZHOUZhao-shuai1，QUWen-jun2

(1．Guangdong Geologic Survey Institute, Guangzhou 510080, China； 2．National Research Center for Geoanalysis， Beijing 100037， China)

Guangdong has abundant kinds of rare earth element resources. The resource which could satisfy the industry exploitation is only the ion adsorption type of rare earth ores. According to previous survey, Guangdong possesses heavy rare earth element resource, which is about 1/3 of total ion adsorption type ore resource. Recently, there are only three companies owning mining rights (referred to as A, B, C mine quarry, respectively). Mining quota of REO (rare earth oxides) for 2013 was only 2200 tons, while Annual ionic rare earth separation capacity was more than 10000 tons. The contradiction between supply and demand is outstanding. In order to reveal the exploitation situation of the rare-earth ores in Guangdong, we collected samples from weathering crust profiles and tailings of A, B and C mining areas. Additionally, in order to study the geochemical characteristics and their resource potential, we analyzed the rare earth elements, trace elements and associated elements by ICP-MS. Our results show that: (1) Guangdong has quite rich resource in rare earth ore, and the resource we calculated is two more orders of magnitude than previous official calculation. (2) The LREEs/HREEs ratios from three weathering crust of rare earth ore areas all ranges from 1.8 to 6.6, implying these three ores are enriched in LREEs, rather than HREEs. However, only mining the LREEs ore is incompatible with market demand and the enrichment of heavy rare earth resources in Guangdong. Furthermore, there is a great gap between the rare earth mining quota and smelting separation ability. Therefore, we suggest to raise more mining right licenses and quota for mining rare earth ore properly. (3) The rare earth content of the humus layer and semi-weathered layer was not high in A and C mining areas, which is surface magnetic type metallogenic model and mineralization zone was located in weathered layer. In contrast, the rare earth content of humic layer and completely weathered layer was high (more than 0.3%) in B mining area, which is shallow type metallogenic model. (4) We need to adjust the mining area of weathering crusts according to market demand to reduce the mining leakage and recycle tailings of rare earth resources. (5) The enrichment factors of trace element content in weathering crusts and tailings are less than 10, compared with continental crust abundance, even some elements are depleted. Accordingly, we suggest it is not useful for recycling the trace elements from weathering crusts and tailings.

Guangdong; ion adsorption rare-earth deposit; geochemistry; present situation of exploitation

2014-04-30；

2014-05-19； 接受日期： 2014-07-10

中國地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目“廣東三稀資源現(xiàn)狀和潛力分析” 資助(1212011220816)

黃華谷，博士，工程師，主要從事礦產(chǎn)資源勘查工作。E-mail: huanghg0203@163.com。

0254-5357(2014)05-0737-10

P618.7

A