我国稀散元素资源丰富,但存在研究程度低,资源家底不清,开发利用缺乏规范,产品单一,技术路线落后,环境污染压力大等问题,离“稀土用得好”的目标还有一定差距。
1.铟(In)
铟的独立矿物在自然界非常稀少,难以形成自己的独立矿床。工业上主要是从赤铁矿、铅锌矿及钨锡矿冶炼过程中作为副产品回收的,主要来源于闪锌矿类矿床,但只有当锡、锌共伴生且锌也大规模富集时才容易得到相对高含量的铟资源。预计铟将成为比稀土还紧缺的战略资源,而且更加难以寻找。铟元素富集具有矿床类型的专属性,主要富集在锡石硫化物矿床和富锡铅锌矿床这两种特定类型的矿床中,铝土矿中也可能有所富集。铟主要分布于15个省区,集中在云南(占全国铟总储量的40%)、广西(31.4%)、内蒙古(8.2%)、青海(7.8%)、广东(7%)。
近十几年来,铟以其在高精尖产业技术中优良的性能越来越受到重视。中国拥有全世界最大的铟地质储量,约占世界50%左右,已查明铟资源储量0.96万吨。中国从1954年开始回收铟,到2006年铟的生产能力达到657吨。我国是世界上最大的铟产出国。但铟产业链基本上停留在高纯铟以下的基础产品层次,国外核心技术的引进也一直没有突破。
从全球矿产资源战略研究的角度分析,提出以下建议:一是国家层面上要重新认识铟的现实价值和战略价值。国家海关和税务总局把铟列在贱金属栏目,应该重新定位;二是国际商贸方面应取消铟的出口退税;三是应实行国家储备,鼓励民间储备,提高人民对稀有贵金属的认识与重视;四是政府应该及时促进中国铟深加工民族工业的发展,特别是加强对新兴产业发展的支持力度;五是各级政府应该实行铟的生产和出口许可证制度。
2.镓(Ga)
近年来,镓成为电子工业的新宠,被誉为“半导体材料的新粮食”。
截至2008年底,我国镓矿资源储量13.66万吨,其中,基础储量0.71万吨。我国金属镓的资源储量约占世界总量的75%。广西、贵州、河南、山西和云南的查明资源储量合计占全国镓资源储量的88.2%。四川攀枝花钒钛磁铁矿中的镓约占世界储量的41%~42%,占国内金属镓储量的54%~55%;其次是德兴铜矿,储量占全国储量的15%,但无论是攀枝花还是德兴都因为品位太低而基本上没有回收利用。目前,国内已成功地制备出超纯镓,并建成了年产15吨超纯镓的生产线。
我国镓产量虽然在全球占有重要地位,但大部分以原料性产品出口,是世界主要镓原料出口国同时又是世界镓高端产品和制成品的重要进口国的现状,建议如下:一是应该继续充分回收镓资源,必须从战略上高度重视并且在政策上要有相应的措施,包括战略储备;二是限制镓资源出口量,同时提高我国镓高端产品的生产技术水平;三是鼓励创新,研发新产品,给予各方面的政策、税收等方面的支持,变资源优势为经济优势、技术优势和人才优势。
3.锗(Ge)
世界锗的资源比较贫乏,按照目前的用量全世界的锗只够用40年。我国是全球第二大锗资源国,已探明锗矿产地约35处,保有储量约为3500吨。目前已探明储量主要分布在广东、云南、内蒙古、吉林、山西、广西、贵州等12个地区,约占全国锗总储量的96%。国内含锗较高的铅锌矿床主要有砂铅矿床(例如会泽、赫章铅锌矿)、沉积改造型矿床(例如凡口铅锌矿)和热液交代型矿床(例如湖南水口山铅锌矿)。
云南省锗资源丰富,主要分布在铅锌矿和含锗褐煤中,目前居全国第一。云南含锗铅锌矿主要分布在会泽县。
锗是具有战略性质的光信息材料。锗可以用于卫星上的太阳能锗电池。锗在医疗保健方面的应用,体现在有机锗药物之所以能震惊医学界,主要是因为其低毒(微毒或无毒)和对人体具有的抗癌和免疫等作用。目前,我国和美国基本上垄断了全球的锗资源,我国作为全球第二大锗资源国,锗资源量占全世界的约40%,出口量却占到全球的70%以上,且大部分是较低附加值的初级原材料产品,这些初级产品成为了其他国家的战略贮备资源或精、深产品加工的原料。如果再不加以限制的出口,势必造成我国锗资源的匮乏。建立锗资源出口配额制度势在必行。
4.镉(Cd)
自然界中镉与锌有着共同的地球化学行为。镉主要伴生在锌矿中。中国的镉资源丰富,主要集中在云南、四川、广东、广西、湖南、甘肃、内蒙古、青海、江西等省(区)。云南兰坪金顶铅锌矿是中国特大型的伴生镉矿床;贵州都匀牛角塘锌矿床是目前已知镉含量最高的矿床,为世界上罕见的大型独立镉矿床;云南都龙富镉锡多金属矿床镉储量达数千吨,规模为大型;大厂矿田最具工业意义的镉主要赋存于铁闪锌矿中,整个矿田镉资源量达到万吨以上。
由单质镉和汞生成的镉汞剂在加热时软化,而在人体温度下却很硬。这种“液态金属”或“变形金属”在军民和民用两方面都有广泛的用途,镉合金在国防工业中有重要的用途,镉棒可以在核反应堆中调节连锁反应的速度。美国将镉列为战略储备物资,其储备目标高达5370吨。
近几年,对重金属有毒元素镉所引发的环境问题也成为众多学者研究的热点。锌矿分布地区环境中镉的高含量将是一个普遍存在的问题,需要高度重视。采矿活动导致镉元素释放出来进入下游水环境中可造成镉污染。受工业和生活污水以及含镉的大气沉降物(飘尘)污染之后也可引起水体镉污染。在农业生产中,污水灌溉是引起土壤镉污染的重要途径之一。
综上所述,对于镉既要从地质背景查明其分布情况,包括在矿床中的赋存状态,也包括在一般岩石中的分布状态,争取在开采铅锌矿等矿产资源的过程中充分回收镉,确保镉资源的综合回收,并降低向大气中排放。同时,要加强镉在高科技领域中的创新研究,拓展镉的应用领域,尤其是“液态金属”领域的研发,只有镉得以无害化利用,才能减少对环境的污染。
5.铊(Tl)
铊在地壳中是典型的分散元素,主要类质同象存在于一些矿物中,还以胶体吸附状态和独立铊矿物形式存在。铊的独立矿床仅见中国报道,已知有贵州滥木厂汞铊矿床、云南南华砷铊矿床和安徽香泉铊矿床。事实上,铊主要以伴生矿广泛存在于铅锌矿等多金属矿床中,如广东云浮黄铁矿、凡口铅锌矿、云南兰坪含铊铅锌矿矿床等。铅锌矿冶炼厂烟尘中的铊也是回收铊的主要来源。
中国铊储量居世界首位,是中国的优势资源,但需求量极少。2009年,全球铊的年消耗量基本保持在15吨或以下。我国铊产业应用技术相对滞后,主要用在高新技术和化工领域,前者达每年225千克,后者年需求量达24千克。
我国西南低温热液矿床分布区普遍含铊,通过风化作用,铊会进入水体、土壤、植被和空气中。因此建议,一定要调查清楚铊在自然界中的分布情况。另外,不能只是在尾砂库种上草皮,还应该长期监测地下水的变化,最好能通过综合回收利用的方式根除污染源。粉尘中铊的迁移活性很强,因此除尘是防治铊污染的关键,应注意硫酸和水泥生产中铊的回收。
6.碲(Te)
碲是一种稀有分散元素,在地壳中含量极低,但用途却十分广泛而重要,且社会需求日益增加。碲一般数量很少难以形成工业矿床,主要分散在硫化物矿床及含金石英脉矿床的黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等矿物中,工业上的碲主要从电解精炼铜和铅的阳极矿泥中取得。
中国现已探明伴生碲的储量在世界处于第三位。伴生碲矿资源较为丰富,全国已发现伴生碲矿产地约30处,保有储量近14000吨,碲矿区分散在全国16个省(区),但储量主要集中于广东(占全国总量的42%)、江西(41%)和甘肃(11%)三个省份。中国碲矿资源一直以来集中在热液型多金属矿床、矽卡岩型铜矿床和岩浆铜镍硫化物型矿床中。广东曲江大宝山、江西九江城门山铜矿、甘肃金川白家嘴子为中国三个大型-特大型伴生碲矿床,三者储量之和为全国伴生碲储量的94%。1991年8月,全球第一例独立碲矿在四川省石棉县大水沟被发现,使中国有可能成为碲矿资源大国。
长期以来,碲处理阳极泥的企业中也只有少数回收碲。碲产量一半以上用于冶金工业,主要消费增长领域是光电仪器-激光器、光二极管、光接收器。中国作为一个碲资源较为丰富的国家,必须重视碲资源的开发和利用,既要加强对碲资源的保护,对开发利用的管理和监督,又要依靠科学技术进步提高碲资源的利用水平,避免低端产品的过度、无序出口。
7.铼(Re)
铼是地球上极为稀少的一种金属元素,也是人类发现的最后一个自然元素。铼在各种地质过程中均不易富集。近几年,有资料报道称国外发现纯铼矿。
重要的含铼矿床包括:①斑岩铜(钼)矿和斑岩钼矿;②热液成因的铀-钼矿床;③含钼、钒的含铜页岩及硫质-硅质页岩矿床;④独立铼矿床;⑤含铼的岩浆型铜镍矿床、铬铁矿床、铂矿床;⑥含铼的黑钨矿床;⑦铼铜砂岩、铀铼铜砂岩型矿床;⑧铼铜炭质页岩型铜矿。
铼素有“战略金属”“航空金属”之称,应用领域很广,包括喷气发动机零部件、燃气涡轮引擎以及量子计算机等。尤其是铼在航空发电机方面的应用,一直是我国高端装备制造业的短板,使我国不得不长期进口飞机发电机。
中国是铼的主要资源国之一,且几乎全部伴生于钼矿中,集中分布在陕西金堆城钼矿、河南栾川钼矿等矿床中,合计占全国铼总储量的近90%。四川沐川地区发现有独立铼矿床,预测铼资源量50吨。
由于铼具有极强的稀散性,独立矿物少见,大多数矿山在开采主元素资源的同时,很少对铼进行回收和利用,造成了资源的浪费和环境的污染。建议:(1)继续调查研究铼在自然界中的存在形式,尤其是加强对伴生铼资源的勘查和评价;(2)研究铼在沉积作用、岩浆作用过程中的富集机制;(3)加强含铼矿床区域成矿规律的研究;(4)加强对现有金属矿山开采地段和正在勘探的金属矿床内铼的查定;(5)查明铼的赋存状态,提高综合利用水平,研发不同类型铼矿的回收技术;(6)加强对铼深加工产品的研发;(7)加强稀散金属铼的战略分析研究,为国内相关工作提供参考。
8.硒(Se)
硒是半金属,性质与硫相似,但金属性更强。硒在碳质硅质岩中的含量较高,最高可达到8590×10-6。自然界中硒的超常富集与成矿仅发生在玻利维亚的帕卡佳克(Pacajake)和中国的渔塘坝,这是世界上已知的2个独立硒矿床。硅质岩建造中也往往有硒的富集。目前,所探明的硒矿资源主要包括四种类型:“远成”硒化物脉状矿床;不整合面型矿床;砂岩型铜铀矿床;陆相火山岩型低温金银矿床。
截至2007年年底,全国保有硒资源储量为15600吨。其中,基础储量330吨(其中,储量73吨),资源量15270吨。据美国地调局统计,2013年中国硒资源储量是26000吨,全国有18个省区有硒资源储量,主要分布在甘肃、广东、黑龙江、湖北、青海5省,这5省拥有硒资源储量占全国总量的79.3%。在已探明的硒储量中,岩浆型铜镍硫化物矿床约占硒总储量的一半以上,且主要是伴生资源,伴生硒矿床中的硒约占总储量的90%。
硒的最显著特性是其在光照下的导电性比在黑暗中成千倍增加,在玻璃、电子、光学和冶金工业中具有广泛的用途。硒是生态环境中重要的微量元素,环境中硒过量或缺乏均会导致机体产生疾病。高浓度硒危害作物的生长发育,降低产量,导致动物胚胎发育畸形,甚至死亡。硒是人体必需的微量元素,缺硒或过量摄入硒都不利于健康。
我国富硒土壤较发育,但分布极不均匀。应根据我国硒景观地球化学分布特点、富硒土壤特征及不同状态硒的分布特点,遵循“因地制宜,综合开发”的原则对各富硒土壤地区进行分片重点研究与开发。中国对硒在战略新兴产业中的应用性研发明显不足。此外,硒在自然界通常极难形成工业富集,甚至硒的独立矿物也很少,主要来源于综合性含硒矿床。世界硒矿资源严重短缺,且分布不均匀,供求矛盾比较突出。在我国加强硒矿资源的勘查和开发利用已刻不容缓。
早在1950年,美国国会就通过了《国防生产法》,要求政府将稀有金属转换为军需生产和储备。之后,俄罗斯、韩国、日本、欧盟等国家也纷纷将主要三稀矿产划定为战略性资源,以确保稳定供应。我国近几年也出台了一系列的文件和政策,支持三稀资源的开发和综合利用,并且着重加强对锂的储备和保护。但是,类似于稀土、铍、钽、锆等其他三稀矿产的战略定位仍不够清晰,创新动力不足,处于出卖原材料或初级产品的阶段。为此,建议进一步全面系统、深入深刻地研究我国三稀矿产的战略问题,重视资源勘查与储备,加强资源提取的选冶技术、高端应用新产品的研究与开发。
就稀土而言,应加强宣传,让老百姓都知道稀土的珍贵,鼓励民营企业也参与到稀土相关产品的研发中来,同时也切实可行地采取措施保护好我国的稀土资源,尤其是离子吸附型稀土,做到“稀土管得住”。就稀有金属而言,锂资源近年来在四川甲基卡等地取得了可喜的找矿突破(王登红等,2013年),但铍、钽、锆等更加紧缺的稀有金属却并没有根本性的找矿突破,对外依存度居高不下,迫切需要加大找矿力度,要从我国“稀有常有”的规律出发精心部署,科学立项,加大投入,是可以做到“稀有找得到”。就稀散金属而言,我国无论是共伴生资源还是独立可采的资源,都是比较丰富的,甚至可以找到国外都没有的独立碲矿、独立铊矿、独立硒矿,即“稀散不散”,但我国对稀散元素的研究程度很低,资源家底不清,开发利用缺乏规范,因此一方面要加强规范管理,另一方面要从创新入手,切实以稀散金属在高科技领域的产品创新为引领,做到“稀散用得好”。稀散元素的产品研究可以说是创新点最多的,但我国产品单一,技术路线落后,尤其是缺乏原创性的、革命性的研发思路,一方面导致铊、镓、锗、铟、碲这些分散且稀有的原材料被过度消耗,另一方面又造成环境污染,同时大量的出口实际上也没有“挣到多少钱”,国家应该高度重视,引以为戒,严格准入,做好顶端设计,“用得好”才是最关键的。
来源《中国矿业网》
20217月16日