潛在的戰略資源新來源——磷礦石中的“稀土”

據化學熱力學雜誌（Journal of Chemical Thermodynamics.）報道，最近研究者通過化學機理研究，發現可以通過相對環保的處理方式從

眾所周知，稀土是我國一大戰略資源，因為稀土大多被用在高端材料高端科技領域，享有工業“維生素”的美稱。我國是稀土大國，其儲量在全世界約佔30%，內蒙古的白雲鄂博更是有“稀土之都”的盛譽（圖1）。然而，對於以美國為首的其他發達國家的高精尖科技工業對稀土依賴十分嚴重，也嘗試利用不同的技術手段提高稀土的產量和利用率。

圖1 全球稀土分佈圖

最近，科學家通過對磷礦廢料的回收為這一困境提供了可能的解決方案。每年，全球會開挖磷礦石約2.5 億噸用於生產磷酸。雖然稀土元素在磷礦石中的佔比小於1‰，但是放眼全球，大約有10萬噸富含稀土元素的礦石廢渣會被浪費掉。如果將這些巖礦廢渣再利用，不但可以減少汙染，同時還能創造巨大的經濟價值。

與此同時，從稀土礦中提取稀土元素的傳統方法會產生大量的酸性和有毒物質，但是該研究團隊嘗試利用細菌等微生物產生的有機酸來替代傳統方法中的強酸鹼處理，這將會使這一過程更為安全和環保。據論文介紹，該研究團隊利用這一過程成功提取了6中稀土元素（釔、鈰、釹、釤、釤、銪、鐿）。這一結果說明相比於傳統方法，生物化學作用在礦石加工中能夠發揮更大的作用（圖2）。但是，儘管在實驗室中取得了巨大的成功，如何將成果應用到更為複雜和具體的工業樣品中將會是更為艱鉅的挑戰。

圖2 不同酸處理結果對比（論文的圖片摘要）

無獨有偶，貴州織金磷塊巖型稀土礦是與磷礦伴生的具有超大型資源潛力的稀土礦。根據2015年6月30日貴州省地質礦產勘查開發局一〇四地質大隊提交的《貴州省織金地區磷(稀土)礦整裝勘查報告》成果，研究區目前累計查明磷塊巖礦石資源量339084.64萬噸，P₂O₅品位平均17.20%；累計查明磷塊巖中伴生的稀土氧化物（RE₂O₃）資源量3502978.43噸， RE₂O₃品位平均0.1036%（1036ppm），其中，伴生稀土氧化物中（Y₂O₃）資源量1237178.86噸，重稀土氧化釔佔稀土總量的35.33%，是中國潛在的重要稀土資源基地。

貴州織金磷塊巖型稀土礦稀土含量較高，重稀土含量排位居全國第一，在我國是一種新類型稀土礦。顯微鏡下巖礦鑑定、掃描電鏡分析、能譜分析等研究(圖3)表明磷塊巖中稀土元素與磷的密切關係，結合分子模擬計算分析，認為稀土元素為類質同相的賦存方式存在於磷灰石晶格中，二者關係密不可分。

圖3 織金磷灰石集合體部分稀土元素分佈圖

利用細菌等微生物產生的有機酸來替代傳統方法中的強酸鹼處理，為

1. PaulJ. Antonick, Zhichao Hu, Yoshiko Fujita, David W. Reed, Gaurav Das, Lili Wu,Radha Shivaramaiah, Paul Kim, Ali Eslamimanesh, Malgorzata M. Lencka, YongqinJiao, Andrzej Anderko, Alexandra Navrotsky, Richard E. Riman. Bio- and mineralacid leaching of rare earth elements from synthetic phosphogypsum. The Journal ofChemical Thermodynamics, 2019; 132: 491 DOI: 10.1016/j.jct.2018.12.034
2. Rutgers University. "Potential new source of rare earthelements: Study could benefit the US clean energy and electronics industries."ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2019/03/ 190304095907.htm(accessed March 25, 2019).
3. 貴州省級地勘基金項目《貴州省織金磷塊巖型稀土礦成礦規律選冶試驗及勘查技術經濟指標研究》項目

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