盘点国外含钍和铀的主要稀土矿

● 赵文静 刘小芳/文

世界上已知的可开采的铀资源储量达到610万吨。除此之外，还有大量被称为“非常规资源”的铀，这样的铀资源与其他金属共生并作为副产品开采，占铀产量的11%以上。含铀的稀土矿床就是这样一种非常规资源。稀土元素具有独特的催化、冶金、核、电、磁和发光特性，在许多现代技术的应用中发挥着至关重要的作用，包括核磁共振成像仪(MRI)、卫星通讯、电池、LED显示和太阳能电池板等。中国是目前世界上的主要稀土供应国。

美国，与其它国家一样，一些铀生产商正在把铀生产的副产品-稀土进行回收。当铀价格较低时，稀土回收将对企业经济产生重大影响。

稀土元素是元素周期表中的一组17种化学元素，包括15种相邻的镧系元素加上钪和钇。钪和钇也被认为是稀土元素，是因为它们往往与镧系元素共存于同一矿床中，并表现出相似的物理和化学性质。事实上，稀土元素在地壳中相对丰富，但可工业化开采的却不多。不同的稀土元素具有相似的化学组分，这意味着它们很容易相互结合，从而导致复杂的提取过程。稀土元素资源存在于四种主要地质环境中：碳酸岩、离子吸附型矿床、火成岩和独居石-磷钇矿矿床。

稀土的类型

无论是从经济学还是地质学的角度来看，轻稀土元素和重稀土元素都是有区别的。

轻稀土元素：包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆，主要产自碳酸岩和独居石－磷钇矿矿床，是世界各地已知和正在开采的大型矿体。

重稀土元素：包括钇，铽，镝，钬，铒，铥，镱，镥，主要来自离子吸附型矿床。含重稀土资源的矿床通常更小、更稀少、更分散。目前大部分重稀土元素来源于中国南方的离子吸附型矿床，生产的重稀土精矿中含有约65%的氧化钇。安大略的铀矿有时也会生产副产品钇。磷钇矿也是钇和重稀土元素的重要来源。

钐、铕和钆既可以归入轻稀土也可以归入重稀土，或者与铽和镝划分为中稀土。2015年，格陵兰矿业表示，钕、镝、铽、铕和钇对清洁能源至关重要，并且具有较高的供应风险。

产量及储量：中国占据主导地位

2017年，中国的稀土产量是13.2万吨，占世界的80%，主要来自内蒙古。（见图1）

2020年，世界稀土的总产量为24万吨，约为2014年的两倍，其中，中国、美国、缅甸和澳大利亚的产量分别占世界总产量的58%、16%、12%和7%。

仅考虑稀土元素，全球的稀土储量为1.2亿吨REO，中国的稀土储量为4500万吨（37.5%），巴西的储量为2200万吨（18.3%），俄罗斯的储量为1800万吨（15%）。（见图2）

生产方法

中国主要的稀土矿生产来自与碳酸岩有关的矿床，如氟碳铈矿、离子吸附型稀土矿和独居石/磷钇矿，后者含铀更多。在中国以外的国家，独居石、磷钇矿、磷灰石是主要的稀土来源。在格陵兰岛，斯坦硅石(又称菱黑稀土矿，steenstrupine）是主要的稀土矿物，铀含量约为0.4%。氟碳铈矿是一种碳酸盐－氟化物矿物，独居石和磷钇矿属于磷酸盐。这些矿物都含有超过50%的稀土元素和微量的铀或钍，可以作为副产品回收。到20世纪90年代，除了艾略特湖（Elliot Lake）项目，还没有其他从铀矿开采中商业回收稀土元素的项目。美国的独居石含有约14%的重稀土元素，而氟碳铈矿只有10%。

图1 2017年世界稀土产量

图2 2017年各国家的稀土储量

一般来说，稀土矿开采后首先将其生产成碳酸稀土，然后进行分离处理，最后提纯精炼。其中，有三个主要流程：酸焙烧、碱裂解和酸浸出。莱纳斯和阿拉弗拉通常采用酸焙烧，这样可以很容易地回收铀资源。碱裂解可用于独居石提纯，但对铀回收不理想。格陵兰矿业公司将采用酸浸出流程来回收铀，这是生产可售稀土产品的必要流程。

稀土矿床及项目

1、南格陵兰岛Kvanefjeld项目

南格陵兰岛Kvanefjeld项目是主要的稀土项目，具有铀的回收潜力，包括索伦森（Sorensen,）、第3区（Zone 3）和Steenstrupfjeld矿体，位于同一个伊利莫萨（Ilimaussac）侵入杂岩中。在1955～1986年期间，人们对这个项目进行了深入的调查，但是后来却因为商业原因而放弃。格陵兰矿业能源公司，也就是现在的格陵兰矿业公司，于2007年收购了该项目，当时符合JORC标准的资源量为：在异性霞石正长岩(Lujavrite)中，铀储量为4.3万吨，品位为0.022%；稀土储量为650万吨REO，品位为1.07%。其中，约3.6%REO的稀土元素是铽、镝和钇，即“重稀土元素”。

2015年5月，铀的资源量为22.8万吨（符合JORC标准），分布于科瓦内湾（Kvanefjeld）,索伦森（Sorensen）,第三区（Zone 3）及 Steenstrupfjeld四个矿床中。其中，铀的探明资源量为3.66万吨，品位0.0257%；指示资源量为6.6万吨，品位0.0215%（均在科瓦内湾矿床中）；推断的资源量为12.5万吨（前三个矿床中）。所有矿床中 U3O8的边界品位为0.015%，稀土资源量111.4万吨REO，含重稀土40万吨REO。在这些矿床中，还有242万吨锌以闪锌矿的形式存在。

相对于世界上其他的稀土矿床（尤其是中国），科瓦内湾（Kvanefjeld）项目中铽-镥（元素65-71）的含量比例很高。根据国际原子能机构的估计，附近地区还有相当大的矿产潜力，包括高达60万吨的铀储量。

2015年5月，新的矿石储量（符合JORC标准)为4300万吨，U3O8的证实储量为12834吨（352 ppm），重稀土含量为500ppm；U3O8的可能储量为19970吨（368 ppm），重稀土含量为490 ppm。这些是科瓦内湾（Kvanefjeld）矿床上部资源的储量情况。2018年发布的“红皮书”列出了格陵兰科瓦内湾（Kvanefjeld）合理确定的铀资源可开采量为6.68万吨，现场可开采量为10.28万吨，成本<260美元/千克；已查明的资源可开采量为14.82万吨，现场可开采量为22.77万吨，成本<260美元/千克。

2014年3月，格陵兰矿业公司与中国有色金属矿业集团(CNMC)的子公司中色股份签署了一项协议，格陵兰矿业公司将为中色股份在中国新建的7000吨/年稀土分离厂提供重稀土精矿。2015年4月，格陵兰矿业公司与中色股份签署了进一步的合作协议。协议中没有包括对铀的处理，但该协议似乎已经失效，被盛和资源公司的协议所取代。

2016年9月，盛和资源以462.5万澳元收购了格陵兰矿业公司12.5%的股份。

2018年8月，格陵兰矿业公司与盛和资源签订了一份不具约束力的协议，盛和资源负责包销科瓦内湾产出的所有稀土精矿。2019年1月，盛和资源与中国核工业集团公司(CNNC)共同成立了一家合资公司——中国核工业华盛矿业公司，从事含放射性的稀土矿物的贸易和加工。中国核工业华盛矿业公司的成立提供了一个将稀土-铀精矿进口到中国的正式途径，并将成为盛和资源的指定代理商。

后来，格陵兰矿业公司与盛和资源公司共同对科瓦内湾稀土项目进行了技术优化，并简化了其冶炼流程。预计，优化后的年产量约为1430吨氧化镨、4270吨氧化钕、40吨氧化铽、270吨氧化镝和450吨氧化铀。

2、澳大利亚韦尔德山（Mt Weld）

澳大利亚韦尔德山（Mt Weld）稀土矿床位于西澳大利亚拉沃顿镇（Laverton）南约30公里。稀土矿物主要为独居石，同时伴生钽、铌等稀有金属。1968年，航空磁测异常首次确认韦尔德山碳酸岩中赋存稀土，随后有多家矿业公司在该区开展不同规模的勘探活动，目标矿种有磷、稀土、钽、铌和铀等。2000年，澳大利亚莱纳斯公司获得韦尔德山的采矿权，并于2002～2008年对韦尔德山的稀土和稀有金属开展了补充勘探、资源评价和矿石选冶试验。根据莱纳斯公司网站2015年10月5日发布的数据显示，韦尔德山中央镧系矿体及邓肯矿体的矿石资源量为2320万吨，平均品位为7.5%（REO），含173万吨稀土氧化物。矿石数据仅包括中央镧系矿体数据，为990万吨，平均品位为10.8%（REO），含107万吨稀土氧化物。中央镧系矿体的矿石储量表明，按照年产2.2万吨(REO)产品计算，中央镧系矿体的矿石储量可以支持25年以上连续经济开采。

2007年6月，莱纳斯公司完成了韦尔德山中央镧系矿体的表层土剥离和首次采矿作业，开采出77.33万吨、品位为15.4%（REO）的矿石储存在矿山。2011年5月14日，韦尔德山选矿厂实现首次进料，这是莱纳斯公司的重要里程碑。

2012年8月18日，莱纳斯公司完成马来西亚新材料工厂的一期建设。2012年9月5日，莱纳斯公司新材料厂获得马来西亚原子能局签发的临时生产许可。2012年11月30日，莱纳斯公司实现回转窑的首次进料，向规模化生产迈出坚实的步伐。2013年2月27日，莱纳斯公司马来西亚新材料厂生产出首批稀土产品。

3、美国芒廷帕斯（Mountain Pass）

1949年，铀勘探工作者发现芒廷帕斯具有一定的放射性异常后，首次发现芒廷帕斯含有稀土元素。1949年11月，美国地质调查局对芒廷帕斯地区进行了现场勘探。1950年2月，美国钼公司（Molycorp）从勘探者手中购买了芒廷帕斯所有权，计划开采氟碳铈矿。20世纪60年代，芒廷帕斯项目几乎主导了全球的稀土生产。但是，1998年，由于中国稀土产业的崛起，钼公司面临日趋激烈的市场竞争，再加上处理水管线破裂，稀土分离车间暂停生产。2002年，采矿作业暂停。

2004年，钼公司获得了重要的30年采矿许可。2007年，镨钕萃取线在1998年停产后再次重新启动，第四季度开始生产。由于市场行情好转，2010年底钼公司恢复了芒廷帕斯项目的稀土开采。2012年，产能达到略高于美国需求的1.9万吨/年，2014年达到2万吨/年。然而，截至2015年6月，钼公司已累积债务17亿美元，并申请破产。

钼公司于2016年重组为Neo材料公司（Neo Performance Materials）。2017年，芒廷帕斯矿以2050万美元的价格出售给了MP矿山运营公司（MP Mine Operations）。盛和资源通过控股子公司乐山盛和稀土公司拥有芒廷帕斯项目10%的股权。芒廷帕斯矿由MP材料公司运营，然后将生产的精矿运往中国进行加工。生产的稀土约占全球供应量的15%。

4、安大略省艾略特湖生态岭（Eco Ridge）

贝利山资源公司（Pele Mountain Resources）获得了位于加拿大艾略特湖以东11公里的生态岭铀和稀土矿的采矿权。然而，由于铀和稀土价格持续疲软，2017年6月，公司以38万美元的价格将该项目出售给了一个未透露姓名的买家。

1996年至艾略特湖Stanleigh矿关闭前的十年间，这一地区的稀土产品是作为铀生产的副产品而开采。生态岭项目含有0.164%品位的全系列稀土元素，包括9.5%的重稀土元素（含钪、铕和钆，如果不包括它们，则为7.4%)。铀品位为0.041%，边界品位为0.024%。约65%的重稀土元素存在于铀浸出液中，没有任何额外的研磨成本。根据NI 43-101标准，生态岭项目的矿床中稀土储量为36600吨REO，铀储量为8690吨，推断资源量为稀土56900吨REO、铀为14500吨。

2012年的初步经济评估结果表明，铀产量在11年内达到10500 吨。然而，由于稀土价格疲软，加上需要地下开采，生态岭项目被推迟，转而选择在艾略特湖建设独居石加工厂，重点是生产镨和钕。独居石可能来自其他国家的矿砂尾矿。2015年3月，贝利山资源公司宣布与盛康宁（上海）矿业投资有限公司达成协议，共同建设独居石加工厂，以回收艾略特湖的稀土。然而，盛康宁无法获得在中国境外使用其专有分离技术的许可，该协议就失效了。

5、加拿大安大略省艾略特湖（Elliot Lake）提斯代尔湖（Teasdale Lake）区域

阿皮亚能源公司（Appia Energy ）的报告指出，艾略特湖稀土项目的提斯代尔湖区域，铀资源的指示资源量为3080吨、推断储量为7750吨。

6、美国德克萨斯圆顶（Round Top）

2015年4月，德克萨斯稀土资源公司（Texas Rare Earth Resources Corp）与阿海珐公司（Areva）签署了一项协议，从位于美国德克萨斯州哈德斯佩斯县（Hudspeth）的圆顶重稀土项目中每年提取多达30万磅U3O8（约116吨铀）。2013年的初步经济评估报告中没有包括铀产品的经济影响，仅建议对铀的潜力进行初步审查，不过，在流纹岩所含的各种稀土资源（其中70%为重稀土元素）类别中共探明了3.7万吨铀。2015年7月，德克萨斯稀土资源公司与K-技术公司（K-Technologies Inc .）签署协议并成立了一家合资企业，共同开发稀土加工技术。

2020年，德克萨斯稀土资源公司计划开发圆顶项目的重稀土矿，并与美国稀土公司（USA Rare Earth LLC）达成开发协议，美国稀土公司将获得圆顶项目70%的权益，该权益也可能会增加到80%。圆顶项目计划的稀土产量为2212吨REO/年。

7、澳大利亚诺兰博雷（Nolans Bore）

诺兰博雷是轻稀土矿，位于澳大利亚北部领地艾利斯斯普林斯（Alice Springs）以北约135公里处，其中，铀品位为0.016%，储量7500吨；稀土品位为2.6%，储量达到120万吨。2014年12月的数据显示，在诺兰博雷矿，品位为12.9%的P2O5储量为500万吨，钍的品位为0.27%。总部位于珀斯的阿拉弗拉资源公司（Arafura Resources）计划从2019年开始开发稀土。公司计划在距离矿区约10公里的地方进行加工，然后通过达尔文将中间产品运往海边的冶炼厂进行最终加工，回收六种稀土产品——氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化铈、重稀土氧化物及碳酸铈。磷酸盐和铀则是副产品。钍被分离出来以后，作为未来可能应用的能源长期储存在矿区。

最初，阿拉弗拉资源公司计划将精矿运往澳大利亚南部的怀阿拉（Whyalla）进行加工，稀土产能为2万吨REO/年，铀为130吨/年，另外还有磷酸盐和石膏产品。预计，诺兰博雷项目中镨钕氧化物产生的收入将占整个项目收入的约80%。2016年9月，该项目被澳大利亚政府授予重大促进项目予以推进。2021年1月，阿拉弗拉资源公司宣布完成冶金测试工作，并将开始进行工艺流程设计工作。

8、澳大利亚新南威尔士州的Dubbo氧化锆项目

Alkane资源公司的Dubbo氧化锆项目中，稀土是锆生产的副产品。2011年，氧化锆探明储量为70万吨，包含0.75%稀土（REO）和0.014%铀（约4200吨）。2012年的储量数据也是包含0.75%稀土（REO），但不包含铀。2020年，在澳大利亚出口金融公司（Export Finance Australia）的支持下，Alkane资源公司的子公司澳大利亚战略矿产公司（Australian Strategic Minerals）将积极寻求战略投资者。

9、南非Zandkopsdrift项目

2012年，Frontier 稀土公司的报告称，在北开普省的Zandkopsdrift矿床中，大部分为独居石矿，符合NI 43-101标准的稀土资源储量为95万吨（80%指示资源量）。Zandkopsdrift矿中含有60～70 ppm的铀资源，将在现场进行处理并被去除。2015年中期，公司公布的预可行性研究报告称Zandkopsdrift矿的资源储量为78.9万吨，其中42%为已探明储量。韩国资源公司（Korea Resources Corporation）是一家韩国政府控股的矿业和自然资源投资公司，于2012年12月收购了Zandkopsdrift项目10%的股权，以现金的形式支付给Frontier公司2380万加元（约为2400万美元）。如果能够为整个项目的开发进行融资的话，韩国资源公司有权选择将股份增加到50%。

10、南非Steenkampskraal项目

在20世纪50年代至1963年间，英美公司生产了约5万吨独居石精矿，其中钍含量在3.3%至7.6%之间。2011年至2015年间，大西部矿业集团（Great Western Minerals Group）对项目进行了投资，促进该矿恢复生产。Steenkampskraal独居石矿有限公司（Steenkampskraal Monazite Mine Ltd）计划运营该矿。2020年，NI 43-101矿产资源评估报告显示，稀土资源品位高，储量为8.7万吨REO，含镨、钕和镝。先前的数据显示，独居石矿的控制资源量为17.6万吨，推断资源量为27.8万吨。混合氯化稀土精矿中提取的钍约为360吨/年。Steenkampskraal钍有限公司（Steenkampskraal Thorium Ltd）有权处置这些钍资源，并计划与挪威的托尔能源公司（Thor Energy）合作对其进行提炼。

11、澳大利亚西部康明斯山（Cummins Range）

澳大利亚西部的康明斯山项目是一个轻稀土矿床，推断资源总量为85000吨REO，品位为1.74%；铀含量600吨，品位为0.0145%；还有11.2%的资源为P2O5，边界品位1%。康明斯山在地质学上与韦尔德山（Mount Weld）相似，但康明斯山项目的铀含量更高。边界品位为0.5%时，康明斯山的稀土推断资源总量为127000吨REO。2019年中期，RareX公司收购了康明斯山项目，公司随后公告称该项目新的推断资源量为1300万吨，品位为1.13%，REO总量为147000吨，镨钕含量占22.1%，并且包含含量极低的钍，为50 ppm ThO2。

12、澳大利亚南部奥林匹克坝（Olympic Dam）

必和必拓公司（BHP Billiton）的大型奥林匹克坝（Olympic Dam）项目，拥有世界上最多的铀资源，而这些铀资源不过是生产铜（以及金和银）的副产品。奥林匹克坝矿还含有约5300万吨REO稀土储量（主要是镧和铈），但是这些都是次经济资源，目前没有开采计划。

13、澳大利亚昆士兰玛丽·凯瑟琳（Mary Kathleen）

玛丽·凯瑟琳（Mary Kathleen）是一个稀土与铀共生的矿床，但是并没有商业化回收稀土。该矿曾在1958～1963年和1975～1982年间运营。铀资源的品位为0.10%～0.15%，稀土元素品位约为4%～5%。后来，公司成立了酸焙烧中试厂，从尾矿中回收稀土，但这样做的目的并不是为了商业化生产，稀土最终还是留在了尾矿。2015年，昆士兰州政府开始寻找回收稀土的合作意向。

14、俄罗斯达鲁尔（Dalur）和基亚格达（Khiagda）

西伯利亚的基亚格达（Khiagda）铀矿正计划回收副产品稀土。

跨乌拉尔地区（Trans-Ural region）的达鲁尔（Dalur）铀矿也计划回收副产品稀土和钪。

15、美国怀特梅萨（White Mesa）项目

美国能源燃料资源公司是美国的一家铀矿开采公司，在犹他州拥有怀特梅萨工厂。怀特梅萨工厂加工处理的矿石来自三个州的矿山，并且已经开发了一个回收副产品钒的工艺流程。美国能源燃料资源公司正在尝试有偿回收碳酸稀土，并表示回收的稀土产品可满足美国近10%的市场需求。公司计划全面整合工厂的碳酸稀土生产，并积极寻求独居石供应。

2020年3月，美国能源燃料资源公司与加拿大Neo功能材料公司（Neo Performance Materials）开展合作，共同从天然独居石矿砂中提取高附加值的稀土产品，独居石砂是科慕公司（Chemours）在美国东南部开采的重矿砂的副产品。

2021年3月，美国能源燃料资源公司的怀特梅萨工厂开始从天然的独居石砂中提取混合碳酸稀土。部分碳酸稀土产品被运往爱沙尼亚锡拉梅（Sillamae）的Neo稀土分离厂。之后，Neo公司将混合碳酸稀土分离成单一稀土产品，用于永磁体和其他稀土功能材料。从独居石矿砂中回收的铀资源则属于美国能源燃料资源公司。公司的目标是每年采购15000吨独居石，仅利用怀特梅萨工厂2%的产能，就能满足美国一半的稀土需求。美国的独居石矿中含有约55%的稀土元素，其中22%是钕和镨(轻稀土元素)，8%是包括镝和铽在内的重稀土元素。