稀土尾礦綜合利用研究進展
閱讀次數：8558 發布時間：2024-11-13
稀土金屬指的是元素周期表中原子序數為21的鈧（Sc）、39的釔（Y）和57～71的鑭（La）至镥（Lu）共17種金屬元素，稀土元素在自然界的存在形式主要為獨立礦物、類質同象和離子狀態，稀土礦物和含有稀土元素的礦物有250多種。稀土金屬具有獨特的理化性質，尤其是其特有的變價特性和化學活性，使其在功能材料和器件中具有廣泛的應用，稀土被譽為“工業黃金”“新材料之母”，是無法替代的“工業維生素”，稀土被中國、美國、日本、澳大利亞、英國、歐盟等多個國家或地區列為戰略性礦產，從國家戰略高度重視稀土供應鏈安全保障。世界先進科技和新興產業的發展對稀土金屬依賴逐步提高，對稀土的開發與利用愈發重視，稀土選礦排棄的尾礦堆存于尾礦庫中，造成資源的浪費且產生環境污染，稀土尾礦的開發利用可消除環境污染問題，并產生經濟效益和社會效益，使其成為了研究熱點，其中大宗、低成本及綠色安全的綜合利用技術一直是重要研發方向，并得到長足發展且取得較好的成果。
1稀土尾礦的特點及再處理的必要性
1.1稀土尾礦的特點
世界稀土資源豐富，但分布不均，近93.11%的稀土儲量集中在中國、巴西、越南、俄羅斯等少數國家。中國稀土資源在世界占比超過40%，其儲量和產量均居世界第一位，而且中國稀土分布范圍廣泛，礦物種類多及稀土元素齊全，儲量相對集中，主要分布在內蒙古包頭白云鄂博礦、山東微山礦、四川牦牛坪礦、江西贛州及福建龍巖等，但是歷經多年的開采利用，產生了數量巨大的尾礦。稀土礦資源的集中開發利用，使得稀土尾礦大規模和高度集中的排放、堆存，易導致超出所在區域的環境承載能力，但也有利于稀土尾礦的規模化綜合利用。
稀土尾礦主要是稀土礦石有用成分的降低及粒度的變細，但依然保留了稀土礦石的特性，而不同產地的稀土尾礦化學成分、礦物組成不盡相同，宜因地制宜進行資源化利用或處理處置。稀土尾礦的主要化學成分為REO、CaO、SiO2、Al2O3、Fe和F等，部分稀土尾礦還含有重金屬元素Pb、Cd、Ba等以及放射性元素Th和U等。稀土尾礦主要礦物為稀土礦物、螢石、鐵礦物、重晶石、長石、白云石、方解石和石英等，其中稀土礦物、石英、長石等普遍存在。稀土尾礦中的有價金屬和非金屬礦物，可通過選礦或冶煉回收，尤其是歷史遺留堆積尾礦，受制于當時落后的選礦工藝、浮選藥劑制度及設備，其有用組分含量相對更高。稀土尾礦為選礦處理后排出的物料，其粒度普遍較細，有利于再選利用或制備材料利用過程中減少破磨成本；但其粒度細，在堆存過程中易風化、泥化，以及殘留選礦藥劑的影響，增加再選利用的難度，或者影響作為混凝土的骨料進行利用等。稀土尾礦中的重金屬元素及放射性元素，多為有毒有害組分，伴隨著稀土尾礦的資源化再利用易產生環境污染以及人體安全健康危害。不同地區稀土尾礦的工藝礦物學特性如表1所示。
1.1.1白云鄂博稀土尾礦
白云鄂博礦床是世界最大的稀土、鐵和鈮等多金屬共（伴）生礦床，鐵礦石儲量14億t，累計查明的稀土資源總儲量已經達到了1.8億t，居世界首位；鈮（Nb2O5）儲量為320.19萬t，居世界第二；鉀的總資源量可達16.74億t，形成規模巨大的鉀礦體，釷（ThO2）估計資源量104萬t，螢石礦估計資源量1.3億t。該礦自1958年開始開發，由于礦石性質復雜，主要作為鐵礦進行處理，并從選鐵的中礦和尾礦中浮選回收稀土礦物，但鐵回收率只有70%～74%，稀土回收率不足10％，而鈮、釷及螢石等有價組分未進行選別回收，導致大量的稀土、鐵、鈮、釷及螢石等有價組分損失在尾礦中，其中稀土成為了尾礦中最重要的資源，其價值占總資源價值的70％以上，2013年底白云鄂博尾礦庫資源儲量為19712.49萬t，含有鐵3130.34萬t、稀土氧化物1381.85萬t、鈮金屬氧化物27.20萬t及螢石4391.94萬t，見表2。白云鄂博尾礦歷史遺留堆存尾礦量巨大，新尾礦排放堆存量源源不斷，長期堆置在尾礦庫中經受風化、氧化、尾礦水侵蝕及殘余藥劑污染，礦物表面的物理化學性質已發生改變，對尾礦中有用礦物的再選回收非常不利，且由于缺乏先進適用的再選技術，使得尾礦中的有價組分未能及時回收利用。
1.1.2牦牛坪稀土礦尾礦
四川冕寧牦牛坪為世界級的超大型稀土礦床，為世界第三大碳酸巖型稀土礦床，已探明稀土儲量317萬t。牦牛坪稀土的開采始于20世紀80年代，由于利益的驅使一段時期開發單位多達100余家，并造成大礦小開、一礦多開、采富棄貧、亂采濫挖及土法淘洗等，導致資源浪費、環境污染。由于礦石性質復雜，加之選礦工藝技術落后，其中采用單一重選工藝獲得氟碳鈰礦精礦的回收率為40%左右、重選—干式磁選工藝氟碳鈰礦精礦的回收率可達60%，螢石、重晶石、天青石、方鉛礦、輝鉬礦等未進行回收，致使尾礦中REO、Ba、Sr、Pb和Mo等含量較高，并具有再選回收價值。2013年進行尾礦調查時探明稀土尾礦堆貯量533.17萬t，含稀土氧化物5.14萬t、重晶石30.11萬t、天青石149萬t、鉛1.21萬t及鉬352t，見表3。
由于尾礦堆積于南河兩岸，長期受雨水浸蝕和洪水沖刷，致使稀土礦和所含有害重金屬組分大量流失，造成資源浪費且對南河水體污染，其中流經水域受污染河段受污染水樣中稀土總量為未受污染支流的6.93～39.35倍，水樣中Pb含量為303~2809μg/L，屬于嚴重超標；堆存的尾礦還引發了泥石流、滑坡等地質災害。對堆存的尾礦進行資源化綜合利用，其堆存帶來的環境污染、地質災害將得到徹底消除，并實現化害為利、變廢為寶，但在未能資源化綜合利用前，應當妥善保存，以避免有價組分的流失及造成污染。
1.2稀土尾礦再處理的必要性
1.2.1稀土尾礦的危害性稀土資源開發產生的尾礦多以廢棄物的形式堆存于尾礦庫中，長期占用大量的土地資源，并造成生態破壞和環境污染，其中土壤污染、水污染及放射性污染等尤為突出，還存在潰壩、泄漏及洪水漫頂等安全隱患，以及引發泥石流、滑坡等地質災害的風險。
稀土礦品位極低，選礦回收率不高，其中我國稀土礦平均入選品位2.56%，選礦回收率為82.68%，且我國的稀土產量居世界首位，產生了大量的尾礦，由于缺乏有效的綜合利用途徑，導致尾礦堆存量龐大。尾礦的堆存侵占了大量的土地資源，其中不乏耕地、草地及林地資源，同時造成資源浪費，制約稀土礦山企業的可持續發展。白云鄂博尾礦庫占地面積超過10km2，尾礦資源儲量為19712.49萬t，基本沒有防滲漏和防揚塵設施，存在滲漏及揚塵污染隱患。
稀土尾礦堆存占用土地資源的同時改變了地形地貌環境和生態景觀，還易造成其所在區域的植被銳減、土地退化及荒漠化等，使得許多生物資源失去賴以生存的自然環境，導致區域生態遭到破壞。贛南稀土礦采用池浸法、堆浸法及原地浸礦法進行開發，通過遙感動態監測得出，池浸法開發利用方式對周邊生態系統類型的破壞特點是挖損和壓占，堆浸法開發利用方式的其破壞特點是以挖損為主，原地浸礦法對地表植被破壞較小，但灌注的化學藥劑使得植被根系萎縮，喪失保持水土的能力，會導致土壤沙化。
尾礦庫堆存的稀土尾礦，長期暴露于地表環境，會通過尾礦揚塵、雨水淋溶、地表水徑流及地下水滲流等方式進入周邊的土壤、水體及大氣，稀土尾礦含有的重金屬及放射性元素，以及殘留的浮選藥劑、浸礦劑等，遷移、擴散及富集到周邊環境中，易造成土壤污染、水污染及放射性污染等。白云鄂博稀土尾礦存放地包鋼尾礦庫南側濕地土壤中重金屬元素Cd、As、Pb、Cr和Ni均超過背景值；單因子污染指數評價顯示As和Cd對尾礦庫周邊土壤造成了嚴重污染；內梅羅綜合污染指數評價結果顯示所有樣點土壤均為重度污染。白云鄂博稀土礦尾礦壩外γ輻射劑量率最高值為87.4×10?8Gy/h，是本底值的9倍，污染最遠達到距壩2000m左右的距離；尾礦壩周圍土壤中232Th含量均值為206.8Bq/kg，約為包頭地區一般土壤的5.5倍。
1.2.2稀土尾礦再處理的相關政策
為防范化解尾礦庫安全風險和環境風險，我國相繼出臺了尾礦庫數量控制政策、尾礦綜合利用財稅減免政策、財政資金支持政策等。應急管理部等2020年發布的《防范化解尾礦庫安全風險工作方案》要求“自2020年起，在保證緊缺和戰略性礦產礦山正常建設開發的前提下，全國尾礦庫數量原則上只減不增”。發展改革委等2021年發布的《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》提出要“穩步推進金屬尾礦有價組分高效提取及整體利用”。國家稅務總局發布的《支持綠色發展稅費優惠政策指引》提出“綜合利用的固體廢物免征環境保護稅，開采尾礦減免資源稅”。國家發展改革委2024年發布的《節能降碳中央預算內投資專項管理辦法》明確“尾礦綜合利用被列入循環經濟助力降碳項目，支持資金按不超過項目總投資的15%控制，單個項目支持資金原則上不超過1億元”。另外，國務院《關于促進稀土行業持續健康發展的若干意見》《稀土工業污染物排放標準》（GB26451—2011）及工業和信息化部《稀土行業準入條件》等相關政策和標準規范也對稀土尾礦的綜合利用起到了引導與規范的作用。
尾礦綜合利用的政策法規、標準規范要求，對于稀土礦山企業來說挑戰與機遇并存，短期內政策法規、標準規范倒逼轉型升級會帶來一定的挑戰，但從長遠來看政策扶持有利于激活技術創新，降低成本，助推綠色可持續發展。
1.2.3稀土尾礦再處理必要性
稀土尾礦堆存量大且新的稀土尾礦不斷產生，其堆存占用大量的土地資源，并造成資源浪費、生態破壞及環境污染，存在安全隱患，易引發地質災害等，在礦產資源日益匱乏、環境保護要求日趨嚴格形勢下，稀土尾礦資源化利用已是迫切需要解決的難題。稀土尾礦中有豐富的礦物資源，可再選回收有價金屬和非金屬礦物，并可用于制備材料。因此，通過低污染、低成本及高附加值的稀土尾礦綜合利用途徑，不僅可有效解決稀土尾礦堆存帶來的占用土地、生態破壞及環境污染等問題，而且可為企業帶來可觀的經濟效益，并產生巨大的社會效益，實現礦山綠色轉型和可持續發展。
2稀土尾礦再選
稀土尾礦中的有價金屬和非金屬礦物潛在經濟價值大，基于稀土尾礦中有價組分的賦存狀態、礦物組成及嵌布特征等研究，通過浮選、磁選等工藝的革新，高梯度超導磁選設備的使用，新型浮選藥劑研發和浮選藥劑的組合使用，以及焙燒、浸出等化學選礦與傳統物理選礦的聯合使用，現已實現稀土、鐵、鉛、鈮等有價金屬和螢石、重晶石、白云石等非金屬礦物的再選回收，再選回收工藝不僅只針對某一有價組分的回收，有的同時實現了多種有價組分綜合回收利用，在一定程度上可以降低尾礦的堆積量和間接減少礦產資源的開采消耗量。
2.1回收有價金屬
2.1.1稀土
礦物型稀土尾礦中回收稀土的主要方法有磁選、重選與浮選，或多種方法聯合使用。離子型稀土尾礦采用傳統的浮選、磁選及重選等物理選礦方法難以實現稀土的有效分選，主要通過化學浸出的方法進行富集或回收。
磁選具有污染小、操作簡便及成本低等優勢，由于稀土尾礦性質復雜，磁選多用于粗選或預選富集，再通過浮選提高精礦品位。稀土尾礦中獨居石（比磁化率1.8×10?7m3/kg）、氟碳鈰礦（比磁化率1.0×10?7m3/kg）等稀土礦物的比磁化系數較低，但與脈石礦物長石（比磁化率62.8×10?9m3/kg）、石英（比磁化率2.5×10?8~125.7×10?9m3/kg）、螢石（比磁化率60.3×10?9m3/kg）等有一定的差異，因此可采用強磁選進行分離，但常規強磁選設備受限于磁場強度較低以致選別分離效果不理想，而超導磁選機具有超高的磁場強度，可對稀土尾礦中的弱磁性稀土礦物進行高效選別回收。賀宇龍采用高梯度超導磁選選別某REO品位為2.71%的稀土尾礦，當磁場強度為5.0T時，可獲得REO品位為4.52%、回收率為67.35%的稀土精礦。馬君耀采用JS?6.5?102L立式超導磁選機，在磁場強度為3.5T的條件下，選別某TREO品位為1.71%的稀土尾礦，經過一次粗選，獲得REO品位為3.82%、回收率為83.15%的稀土精礦。針對稀土礦物比磁化系數低以及與脈石礦物之間微弱的磁性差異，采用超導磁選機對比常規磁選機選別回收尾礦中的稀土礦物更具有適用性。
浮選具有應用范圍廣、分離效果好及處理量大等優勢。針對稀土尾礦中的礦物型稀土，浮選是最為重要的選礦方法，適宜的浮選藥劑制度對稀土礦物的選別回收非常關鍵，烷烴羧酸、烷基磷酸酯和羥肟酸等是應用最為廣泛的稀土礦物捕收劑，并通過采用組合捕收劑和新型捕收劑等，可實現稀土高效再選回收。張悅等人針對包鋼稀土尾礦中的稀土礦物，采用以羥肟酸為主要有效成分的捕收劑H205與脂肪酸類捕收劑LD組合使用，氫氧化鈉及水玻璃為調整劑，獲得REO品位為45.08%、REO回收率為75.27%的稀土精礦。姚志明等人針對包鋼稀土尾礦中的稀土礦物，以水玻璃和草酸為調整劑、8#藥為捕收劑，經浮選獲得REO品位為22.23%、回收率為72.21%的稀土精礦。稀土尾礦中的稀土礦物與原生天然礦物的表面性質存在一定差異，需加強捕收劑的界面作用機制研究，為浮選藥劑的設計、合成和組合使用提供理論支撐。
浸出具有提取率高、適應性較強等優勢。針對離子吸附型稀土尾礦，采用傳統的浮選、磁選及重選等物理選礦方法難以實現稀土的有效分選，主要通過化學浸出的方法進行富集或回收。王宇斌采用浸出—凈化—沉淀工藝處理某離子吸附型稀土尾礦，在浸出時間3h、硫酸質量濃度150g/L、浸出溫度80℃、液固體積質量比3∶1條件下，稀土浸出率達96.44%。
復雜難選的稀土尾礦，采用單一的浮選、磁選或重選難以經濟高效地產出合格精礦產品，多種選礦方法的合理組合使用，可以實現有價金屬的高效選別回收和改善再選精礦品質，并可以借助磁選、重選降低再選成本和減少再選環境污染。周政等人采用重選工藝對四川稀土尾礦進行預富集，然后采用自主研發的綠色高效捕收劑RF802進行浮選，浮選精礦再采用高梯度強磁選機進行磁選提純，最終獲得了REO品位為53.63%、回收率為70.54%的稀土精礦。Guo等采用磨礦—稀土浮選—強磁選選鐵—正浮選提純稀土新工藝處理白云鄂博尾礦，稀土精礦的稀土品位和回收率分別達50.3%和61.6%，鐵精礦中TFe品位和回收率分別為64.0%和30.0%。
稀土尾礦中的稀土賦存狀態復雜多樣，礦物型稀土主要以浮選、重選、磁選等物理選礦工藝進行回收利用，且呈現多種選礦方法組合使用的趨勢，對于離子狀態稀土宜采用化學浸出工藝進行回收利用。
2.1.2稀有金屬
鈮是高熔點的稀有金屬，主要用于生產合金鋼。稀土尾礦中的鈮主要以鈮鐵礦、鈮鉭鐵礦、易解石和燒綠石等礦物存在，主要采用浮選、磁選及電選進行選別回收，由于鈮的含量低，鈮礦物種類多，各種鈮礦物的可浮性和磁性差異大，且嵌布粒度細，難以磨礦解離，導致再選回收難度大。劉文麗等人采用混合浮選—混合尾礦預選—高梯度磁選—強磁精選工藝流程，選別回收白云鄂博主東礦氧化礦尾礦中以鈮鐵礦、鈮鐵金紅石、易解石存在的鈮礦物，獲得鈮品位1.69%、鈮回收率28.57%的鈮粗精礦。王建英等人針對白云鄂博低品位稀土尾礦中的鈮資源，以氧化石蠟皂作為脫氟捕收劑，采用反浮選除去以CaF2為主的雜質礦物，再以新型藥劑JN、BYQ作為選鈮捕收劑，獲得鈮品位2.55%、回收率36.76%的鈮精礦。
稀土尾礦中的鈮礦物貧、細、雜，傳統的物理選礦工藝復雜、流程長且難以高效選別回收利用，再選后的尾礦粒度微細不利于尾礦庫堆存處置及多元化利用，研究中需加強物理選礦與化學選礦相結合，研發使用經濟、合理的工藝，并避免再選尾礦粒度過細制約資源化利用。
2.1.3鐵
稀土尾礦中鐵主要以磁鐵礦和赤、褐鐵礦形式存在，其中磁鐵礦主要通過磁選方法進行回收，赤鐵礦可采用磁選、磁化焙燒—磁選等工藝進行回收，褐鐵礦主要采用磁化焙燒—磁選工藝進行回收。
趙瑞超等人采用高梯度磁選方法回收白云鄂博稀土浮選尾礦中的鐵，獲得鐵精礦品位為46.06%、回收率為53.8%。李保衛等人以微米炭、納米炭為還原劑，采用微波還原—弱磁選工藝回收包鋼稀土浮選尾礦中的赤鐵礦，獲得TFe品位為63.00%、回收率為54.80%的鐵精礦。林海等人采用深度還原—弱磁選回收某稀土尾礦中的赤鐵礦、褐鐵礦、硅酸鐵等含鐵礦物，在煙煤質量分數30%、焙燒溫度1300℃、焙燒時間60min、磨礦細度?0.074mm占75%、磁場強度118kA/m的條件下，獲得鐵精礦TFe品位80.76%、鐵回收率93.24%。
稀土尾礦中的鐵礦物粒度微細，主要以連生體或包裹體的形式存在，磁選設備對這部分鐵礦物難以有效分選，使得再選鐵精礦品位或回收率不高。稀土尾礦中弱磁性的赤鐵礦、褐鐵礦、硅酸鐵等焙燒轉變為強磁性的磁鐵礦、磁赤鐵礦等，脈石礦物的磁性基本不會發生變化，采用弱磁選可高效選別分離鐵礦物與脈石礦物，但稀土尾礦粒度細且鐵含量低，研究采用經濟高效的焙燒技術和裝備將是重要發展方向。
2.1.4有色金屬部分稀土礦石中伴生的Pb、Zn、Cu及Mo等有色金屬，在稀土尾礦中得到了富集，使其具有再選回收利用的價值。鉛主要以方鉛礦、脆硫銻鉛礦及白鉛礦等礦物形式存在，主要通過浮選、重選進行選別回收。何翔以乙硫氮和25#黑藥為捕收劑回收四川稀土礦尾礦中的鉛礦物，獲得了含鉛53.6%、鉛回收率63.7%的鉛精礦。我國西南某稀土尾礦中鉛主要以鉛硬錳礦形式存在，浮選法難以回收，王成行等人在硝酸質量濃度150g/L、浸出時間2h、浸出溫度60℃、浸出液固比3∶1條件下進行化學浸出，可獲得鉛浸出率為89.42%的技術指標。
稀土尾礦中的有色金屬再選回收，除鉛的選別回收研究較多外，而其他關于Zn、Cu及Mo等有色金屬再選回收的研究還鮮見報道。但不難看出，稀土尾礦中的有色金屬礦物表面受到選礦藥劑的作用造成抑制或污染，浮選回收前需進行磨礦暴露新鮮礦物表面或采用調整劑進行預處理活化，才能充分選別回收。
2.2回收非金屬礦物
2.2.1螢石
螢石是自然界主要的含氟礦物，主要用于冶金工業助熔劑、氟化工及光學等領域，是我國的戰略礦產之一。螢石主要采用浮選法進行選別回收。螢石與方解石、天青石和重晶石等堿土金屬鹽類礦物的晶體性質和物理化學性質相似，浮選過程中相互干擾，造成螢石與這幾種礦物間的浮選分離十分困難。稀土尾礦中方解石、天青石和重晶石等堿土金屬鹽類礦物得到了富集，導致稀土尾礦再選回收螢石的難度增加。
秦圣博以酸化水玻璃與SY組成抑制劑、新型螢石捕收劑CPY?01，選別回收白云鄂博稀土尾礦中的螢石，獲得氟化鈣品位為90.79%、回收率為81.02%的螢石精礦。周政等人采用浮選脫硫—混合浮選—螢石、鍶鋇浮選分離的選礦工藝流程，使用了新型捕收劑MQY與高效抑制劑DC?2，選別回收德昌大陸槽稀土選礦尾礦中的螢石，獲得了CaF2品位94.39%、回收率59.62%的螢石精礦。
稀土尾礦中螢石含量低，單體解離度不高，加之螢石與方解石、天青石、重晶石等的可浮性接近增加了選別分離難度，需加強高選擇性捕收劑、抑制劑的研發使用，強化堿土金屬礦物的選擇性浮選分離，才能實現螢石的充分選別回收及精礦品質的提升。
2.2.2重晶石
重晶石為含鋇的硫酸鹽礦物，重晶石主要用于鉆井泥漿加重劑、提取金屬鋇、生產重晶石粉等。重晶石主要采用浮選、重選進行選別回收。
王鴿采用磁選—磁選粗精礦再磨—酸浸的工藝選別回收四川某地稀土尾礦中的重晶石，獲得白度93.03%、BaSO4品位95%的重晶石精礦，所得產品符合精細重晶石粉的理化性能要求。高起方研發了混合浮選高效富集—螢石、重晶石分離工藝，并篩選出YG?7高效重晶石抑制劑，選別四川某稀土尾礦，獲得螢石精礦氟化鈣品位為98.19%、回收率為95.65%，重晶石精礦BaSO4品位為88.78%、回收率為71.23%。
稀土尾礦中浮選回收重晶石需加強浮選藥劑的研發，但鑒于重晶石密度為4.5g/cm3遠大于其他脈石礦物的密度，在選別分離中可采用重選與浮選聯合使用，通過發揮低成本、污染小的重選優勢，提高再選工藝的經濟性和適用性。
2.2.3白云石白云石主要用作冶金熔劑、耐火材料、提煉金屬鎂等。白云石主要采用浮選進行選別回收。江峰等人以DWZ?2為捕收劑、水玻璃為抑制劑，采用一段粗選四段精選工藝流程回收白云鄂博選礦廠尾礦中的白云石，獲得精礦中白云石含量83.62%、回收率80.49%、SiO2含量為0.86%、白度為45.7%。
2.3多種有用組分綜合回收
稀土尾礦中的有價金屬和非金屬礦物的再選回收利用，可以提高礦產資源綜合利用率，降低尾礦外排量，尤其是非金屬礦物的再選回收利用更為顯著。對于含有多種有價組分的稀土尾礦，應針對尾礦所含有價組分的含量、賦存狀態、嵌布特征及經濟價值，采用合理的選礦工藝進行綜合回收。
張悅等人采用鐵、稀土、鈮強磁選—稀土、螢石分別浮選—鈮鐵還原焙燒—弱磁選工藝處理白云鄂博地區稀土尾礦，分別得到鐵精礦、稀土精礦、鈮精礦和螢石精礦4種產品，TFe、REO、Nb2O5和CaF2的回收率分別為80.04%、36.91%、49.82%和75.67%，鐵(TFe)、稀土(REO)、鈮(Nb2O5)和螢石(CaF2)的品位分別達到74.79%、30.12%、0.2410%和80.08%。王鑫等人采用弱磁選—強磁選—浮選—焙燒—弱磁選的工藝流程處理某稀土尾礦，得到鐵、稀土、鈮和螢石的回收率分別為61.55%、57.33%、47.96%及56.14%的四種精礦產品。
稀土尾礦中的有價組分多且嵌布粒度普遍較細，需加強多種選礦方法的聯合使用，更需加強選擇性強的捕收劑和細粒選礦設備的研發。稀土尾礦的再選回收，普遍工藝復雜、成本高，且再選回收后還會再次產生尾礦，新產生的尾礦受到再次碎磨處理，其粒度將更細，以及再選使用的選礦藥劑，都影響著稀土尾礦的物化性質，使其堆存或資源化再利用難度增加。
3稀土尾礦制備材料
稀土尾礦中含有稀土礦物、赤鐵礦、黏土礦物、長石，化學成分主要是SiO2、Al2O3、CaO、MgO等，是制備脫硝催化劑、地質聚合物、分子篩、陶粒、陶瓷、微晶玻璃、水泥、磚、混凝土、白炭黑及硫酸鈣晶須等所需的原料，通過稀土尾礦直接使用或合理配料可實現資源化利用。
3.1脫硝催化劑
氮氧化物（NOx）是主要的大氣污染物之一，控制氮氧化物（NOx）排放的措施主要為低NOx燃燒和煙氣脫硝，煙氣脫硝即對煙氣進行脫氮處理，其中選擇性催化還原（SCR）是最為成熟有效的脫硝技術，需使用釩鈦催化劑、貴金屬催化劑及金屬氧化物催化劑等。稀土尾礦中氧化鈰、氧化鑭、赤鐵礦等礦物具有良好的催化還原NOx的能力，是有效的脫硝活性物質，使得富含脫硝活性物質的稀土尾礦成為廉價易得的脫硝劑，經改性制備的稀土尾礦脫硝催化劑在使用范圍、選擇性及效率方面優勢更加顯著。
陳高峰等人研究了白云鄂博稀土尾礦對半焦助燃脫硝的影響，研究得出半焦中配入一定比例的稀土尾礦有助于燃燒產物中NOx的減少，添加50%的稀土尾礦的半焦試樣，在800℃條件下燃燒，NOx減少43.5%；其中氧化鈰、氧化鑭對NOx有較高的催化還原作用，對氧原子的親和力大于氮對氧原子的親和力，從而抑制NOx的生成，但石英、硫酸鈣、螢石等不參與燃燒反應且包裹于半焦表面阻礙燃燒。張建等人利用白云鄂博稀土尾礦采用模具整體成型法制備蜂窩狀脫硝催化劑，當m(稀土尾礦基粉末)∶m(擬薄水鋁石粉末)∶m(黏土)=2∶4∶3時，制備的催化劑性能最佳，脫硝活性高達88.6%，稀土尾礦中氧化鈰與赤鐵礦具有良好的催化還原NOx的能力。白云鄂博稀土尾礦含有Ce、Fe等利于催化脫硝的活性元素，侯麗敏等人利用浸漬法對活化稀土尾礦進行Ce改性制備脫硝催化劑，Ce改性活化稀土尾礦催化劑以介孔結構為主，Ce元素在催化劑表面高度分散，Ce元素與Fe元素之間存在協同作用，兩者之間存在氧化還原電子對，促進了不同價態Ce、Fe離子之間的轉化，增強了催化劑的氧化還原能力，提高了催化劑的酸性位點數量和酸性能，有利于NH3的吸附與活化，從而使催化劑的脫硝效率提高，其中經Ce改性后，脫硝效率由70%提升至82%，N2選擇性在90%以上，反應溫度窗口拓寬至275~450℃。
稀土尾礦中含有氧化鈰、氧化鑭、赤鐵礦等脫硝活性物質，使稀土尾礦可作為天然脫硝催化劑，但由于稀土尾礦中的脫硝活性物質的含量較低，可通過選礦富集或除雜，以及開展改性、成型等的方式優化，以提高稀土尾礦在脫硝方面的應用優勢。
3.2地質聚合物
地質聚合物是由硅鋁酸鹽原料在堿激發劑、酸激發劑和鹽激發劑的激發作用下制得的一種膠凝材料其具有優異的抗壓強度、耐久度及穩定性，可用作建筑材料、筑路材料、固封材料和隔熱吸音材料等。水泥生產耗能大、溫室氣體排放量大，節能環保的地質聚合物替代水泥能解決水泥生產帶來的環境問題，使地質聚合物成為了普通硅酸鹽水泥的最佳替代物之一。地質聚合物制備需要高活性硅鋁原料，稀土尾礦含有SiO2和Al2O3等，與地質聚合物所需原材料成分相似，使得利用稀土尾礦制備地質聚合物成為可能。
嚴義云等人對贛州某離子型稀土尾礦進行球磨—煅燒活化預處理，以活化后稀土尾礦為主要硅鋁原料，以水玻璃為堿激發劑，通過澆注成型得到地質聚合物，得到的地質聚合物7d抗壓強度為18.89MPa，尾礦中參與聚合反應主要起作用的物質為黏土礦物高嶺石。任博等人以稀土尾礦為原料，配入偏高嶺土和硅灰，以氫氧化鈉為堿激發劑，采用響應面法設計與優化，在稀土尾礦摻入量為38.22%時，制得的地聚物試樣3d的抗壓強度可達到58.84MPa，稀土尾礦的摻入不僅可以降低地聚物的成本，而且充當骨料增強了地聚物的抗壓強度。
稀土尾礦中含有的高嶺石、長石和石英等礦物活性較差，單獨直接使用稀土尾礦難以制備地質聚合物，通過煅燒活化預處理提高反應性，或配入偏高嶺土、硅灰、粉煤灰等高活性物質，可實現稀土尾礦制備地質聚合物。針對稀土尾礦中的化學成分和礦物組成對地質聚合物形成的影響，尤其是稀土礦物的影響，需要進一步研究利用，以提高地質聚合物的性能。
3.3分子篩
分子篩指一種人工合成的或天然的水化硅鋁酸鹽(泡沸石)，化學通式為(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O，其中M′和M分別表示一價或二價陽離子。分子篩以獨特的孔道結構成為吸附、離子交換及催化領域應用最為廣泛的功能或載體材料。稀土尾礦含有的SiO2和Al2O3是制備分子篩的天然原料，利用稀土尾礦制備分子篩有利于降低生產成本。
侯麗敏等人以白云鄂博稀土尾礦為原材料，氫氧化鈉與稀土尾礦質量比為3∶1進行堿熔活化，結晶態硅物種轉變為可溶性的活性Si元素，Si元素的溶出率為84%；在無模板劑的條件下，堿熔活化稀土尾礦在不同硅鋁物質的量之比下均能合成A型分子篩，分子篩呈規則的球形結構，具有較大的比表面積和孔容，孔結構為微孔，SiO2/Al2O3物質的量之比為1.5時合成的A型分子篩比表面積最大，為215.5m2/g；尾礦中的Fe、Mg和Si元素與Al元素反應生成鐵鋁直閃石雜質，降低了A型分子篩結晶度。
分子篩的制備對原料的化學成分要求較高，但受稀土尾礦的硅鋁比和有害雜質化學成分、礦物組成的限制，以及受礦石性質及選礦的影響，不同來源的稀土尾礦化學成分差異較大，甚至同一稀土尾礦化學成分也存在波動，將間接影響利用稀土尾礦制備分子篩。
3.4陶粒
陶粒是一種具有一定強度、粒度多為5～25mm的規則球體或不規則的陶質顆粒。陶粒具有質輕、比表面積大、孔隙率高、機械強度好等優點，被廣泛應用于建筑、環保及農業等領域。陶粒原料的主要成分為SiO2與Al2O3，制備陶粒的原料由早期的黏土、頁巖等不可再生資源逐漸向固體廢棄物方向發展。稀土尾礦含有SiO2與Al2O3，以稀土尾礦制備陶粒擴大了陶粒制備原料的來源，且實現了稀土尾礦的資源化利用。
Chai等人以白云鄂博尾礦、包鋼高爐礦渣為主要原料，以煤矸石為成孔劑，制備的陶粒抗壓強度為1.89MPa，孔隙率為51.31%，吸水率為31.42%，容重為1.94g/cm3，利用陶粒處理氨氮廢水，氨氮去除率為47.33%。徐晶等人以贛南足洞離子型稀土尾礦為主要原料，其用量占76%，并加入水泥、生石灰、石膏和鋁粉，制備多孔免燒陶粒，制備的陶粒吸水率為30.28%、顯氣孔率為49.96%、真密度為1.65g/cm3、抗壓強度為3.17MPa，且含泥量、鹽酸可溶率和孔隙率均符合有關標準要求，可用作水處理濾料。
陶粒憑借自身的特有性能被廣泛應用，但陶粒行業已出現產能過剩、產品同質化惡性競爭等問題，需精準定位市場需求，利用稀土尾礦研發生產符合市場需求類型或功能的陶粒產品。
3.5陶瓷
陶瓷種類繁多，傳統陶瓷主要為建筑衛生陶瓷、電工陶瓷及化工陶瓷等。制備陶瓷需要使用黏土、長石、石英和鋁礬土等礦物原料，稀土尾礦含有黏土、長石、石英等礦物，充分利用稀土尾礦制備陶瓷可減少天然礦物資源的消耗。
邱廷省針對贛南地區堆存的大量稀土尾礦及鎢尾礦，基于稀土尾礦SiO2含量低而Al2O3含量高、鎢尾礦SiO2含量高而Al2O3含量低的特點，在稀土尾礦含量65%～70%、鎢尾礦含量30%～35%、燒成溫度1100～1130℃的條件下，制備了陶瓷坯，陶瓷坯燒成率在90%以上，稀土尾礦中的某種著色成分使瓷坯呈暗紅色。馬嵐等人以稀土尾礦、鉀長石、石灰石、石英、高嶺土等為主要原料，在釉層厚度1~2mm、燒成溫度為1300℃的工藝參數下制備出白度68.5%、光澤度18.0%釉面細膩的陶瓷無光釉。
稀土尾礦的元素及礦物組成復雜多樣，其配入會對陶瓷的燒成溫度、燒成率、強度、顏色等產生影響，但影響因素和作用機理尚未完全掌握，而稀土尾礦中特有組分會改變陶瓷的物理化學性能，將提升陶瓷產品的品質，值得進一步進行研究并加以利用。
3.6微晶玻璃
微晶玻璃又稱玻璃陶瓷，是一種通過熔融冷淬然后控制析晶制得的多晶材料，由玻璃相和晶相構成，兼具玻璃的基本性能和陶瓷的多晶特征。微晶玻璃可替代傳統的玻璃或者陶瓷材料而得到廣泛的應用。微晶玻璃的主要成分為SiO2，稀土尾礦含有大量的SiO2，以稀土尾礦為主要原料，通過合理的配料，稀土尾礦可制備微晶玻璃。
謝俊以稀土尾礦為主要原料，采用燒結法制備稀土尾礦微晶玻璃板材，通過研究得出配合料中稀土尾礦的最大摻量（質量分數）達到25%，稀土尾礦制備微晶玻璃的熔化溫度在1500℃、保溫1.5h，析晶溫度在1140℃、保溫時間為2h較適宜，燒結產物的主晶相為β?硅灰石，稀土尾礦中的CeO2可以在微晶玻璃中作為澄清劑使用，還能降低微晶玻璃的燒結溫度。陳華等人以白云鄂博稀土尾礦和粉煤灰為主要原料，采用熔鑄法制備微晶玻璃，研究得出，La3+以置換固溶方式進入輝石主晶相，1%的La2O3可促進輝石主晶相形成，超過1%的La2O3與基礎玻璃組分反應生成Ca3La6(SiO4)6第二相，并與輝石相爭奪Ca2+和Si4+離子來阻礙輝石相形成，添加1%La2O3的微晶玻璃綜合性能最優，其抗折強度和密度分別為198MPa和3.18g/cm3。宋雪等人以白云鄂博某尾礦為主要原料、Cr2O3為晶核劑制備尾礦微晶玻璃，研究表明，隨著尾礦含量的提高微晶玻璃的力學和耐腐蝕特性呈現降低的趨勢，主要原因為尾礦含量的提高使CaO的含量過高，在晶體的生長過程中滑動和遷移受阻進而在微晶玻璃中產生空洞和缺陷，微晶玻璃中鈣鋁黃長石相/輝石相比例增大也不利于其性能的提高，尾礦含量為75%的微晶玻璃抗折強度為145MPa，維氏硬度為6.67GPa，耐酸度達到93%。Zhao等人通過在傳統玻璃中添加稀土尾礦制備了一種新型微晶玻璃，發現隨著稀土尾礦含量的增加，微晶玻璃的結晶峰變得更尖銳并向低溫移動，加入尾礦導致晶體的尺寸明顯減小，含有50%稀土尾礦的樣品的晶體尺寸在30～70nm。趙喜偉等人采用熔融法制備了以白云鄂博稀土尾礦為主要原料的微晶玻璃，研究得出稀土尾礦微晶玻璃的主晶相為透輝石和鈣長石；Al2O3的含量在6.43%時，抗折強度最大為200.11MPa。
以稀土尾礦為原料，采用燒結法、熔鑄法及熔融法等均可以制備微晶玻璃，且稀土尾礦中特有的CeO2和La2O3稀土礦物使制備的微晶玻璃表現出優異的性能，在制備微晶玻璃時要充分研究稀土尾礦的化學成分和礦物組成，選擇合適的制備工藝，以低成本、高效的工藝制備微晶玻璃。
3.7水泥
水泥是人類社會主要的建筑材料，通用的水泥以硅酸鹽水泥熟料為主要成分，以石膏為調凝劑，摻加混合材的種類及數量的不同，導致了水泥在性能上的較大差別。生產硅酸鹽水泥熟料需消耗大量的CaO和SiO2，主要成分為CaO或者SiO2的稀土尾礦可作為水泥熟料生產的替代原料。
李世嵩利用微山縣稀土礦選礦尾礦、棗莊地區東部選鐵廠尾礦作為水泥生產原料，稀土尾礦中的微量元素作為水泥生產的礦化劑，以降低碳酸鈣分解時所需的溫度，水泥熟料產量穩定在1400t/d左右，比不用礦化劑和尾礦配料提高了8%，熟料fCaO合格率達到95%以上，熱耗降低了9%左右。熊文良等人利用四川德昌大陸槽稀土尾礦配料煅燒硅酸鹽水泥熟料，研究得出稀土尾礦含有的螢石、鍶鋇和稀土礦物等，具有促進碳酸鈣分解和降低水泥熟料礦物形成溫度的作用；煅燒溫度為1400℃時稀土尾礦焙燒的水泥熟料游離氧化鈣含量低，主要礦物為硅酸三鈣、β?硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣，與典型硅酸鹽水泥熟料組成和結構特征一致，而且主要物理性能符合GB/T21372—2008規定的技術指標要求，表明稀土尾礦可以作為原料制備硅酸鹽水泥熟料。黃少文等人利用江西省龍南地區離子吸附型稀土尾礦代替黏土配料燒制水泥熟料，研究得出稀土尾礦配料有利于固相反應時的質點擴散和礦物的均勻分布，促進硅酸三鈣的形成和生長，改善熟料的巖相結構，其中稀土氧化物起到了促燒作用；稀土尾礦中的高含砂量對熟料的燒成可能產生負面影響；全摻尾礦或半摻尾礦配料都能燒制出組成合適、性能優良的水泥熟料，但半摻稀土尾礦配料方案綜合效果最佳。
稀土尾礦作為原料制備硅酸鹽水泥熟料，擴寬了硅酸鹽水泥熟料生產原料的來源，且實現了稀土尾礦的高值化應用；稀土尾礦中稀土礦物在制備硅酸鹽水泥熟料中具有良好的礦化作用和促燒作用，應在確保水泥性能的前提下加大稀土尾礦的摻量以降低水泥燒制成本；但由于稀土尾礦的化學成分復雜，稀土尾礦用于制備水泥對其凝結時間、體積安定性、強度和水化熱等技術指標的影響有待進一步研究。
3.8磚
磚是重要的建筑材料之一，其用途廣泛且用量大，其中燒結磚的生產消耗了大量的黏土資源和化石燃料。針對稀土尾礦進行配料校正，可使稀土尾礦達到制磚的原料要求。
江民濤以南方某風化淋積型稀土尾礦作為主要原料生產紅地磚，研究表明，由于稀土尾礦中石英含量偏低，而鐵含量較高，在坯體配方中稀土尾礦的合適用量為50%左右，添加部分瓷土等，制備了色彩均勻的紫砂紅地磚，其性能超過了國家標準GB11947—89等所規定的性能指標。李玲等人以堆浸稀土尾礦為主要原料，經球磨預處理減小幾何尺寸并增大比表面積，再摻入適量河砂、石灰及石膏，制備稀土尾礦蒸壓磚，蒸壓磚制品可獲得最高抗壓強度21.5MPa，強度性能達到GB11945—1999(《蒸壓灰砂磚》)規定的MU20等級；微觀結構分析表明，蒸壓磚內部形成了水化硅酸鈣和托貝莫來石等水化產物，并在骨料顆粒間的物理咬合與緊密接觸的協同作用下，產生了優良的強度性能。汪永清等人以贛南稀土尾礦為主要原料，其用量為55%，加入適量黑泥、低溫砂、滑石、硅灰石和鋁礬土等原料制備陶瓷玻化磚，可以制備出抗折強度為75.94MPa、吸水率低于0.2%、收縮率在10%～11%之間的陶瓷玻化磚坯體，樣品性能符合國家標準要求。
雖然稀土尾礦可以制備傳統的紅地磚、蒸壓磚，但傳統建筑用磚的銷售具有一定的區域性，運輸成本相對較高，銷售半徑較小，市場有限，難以持續消納，且容易受到可替代制磚的其他固體廢棄物原料的影響，因此，更應該將稀土尾礦研究用于制備陶瓷玻化磚等新型高品質或功能磚制品。
3.9其他材料
礦產資源的開采，尤其是地下開采難免產生采空區，尾礦用于礦井回填材料治理采空區是重要的利用途徑之一，但稀土礦多為露天礦，特別是風化殼淋積型稀土礦采用原地浸礦法進行開采，加之稀土尾礦中含有的稀土、螢石等是重要戰略性資源或關鍵性資源，一旦回填后再次回收利用困難，因此對稀土尾礦用于礦井回填的研究較少。稀土尾礦的化學成分和礦物組成復雜多樣，使得其應用領域廣泛，促進了其資源化利用呈現多樣化發展的趨勢，稀土尾礦還可用于制備混凝土細骨料、白炭黑、硫酸鈣晶須等。
混凝土是重要的建筑材料，其中混凝土骨料對泥、有機質及硫化礦物等含量有著嚴格的要求，加之稀土尾礦的粒度細且呈窄粒級分布，與天然砂石在粒型和級配方面存在差異，使得能滿足混凝土骨料的稀土尾礦非常有限，稀土尾礦用于混凝土骨料研究相對較少，但目前已見其用于混凝土細骨料。景凱宇等人以稀土尾礦為細骨料能夠制備出滿足標準要求的C30及C40混凝土，隨著尾礦摻量的增加，混凝土工作性降低，但完全采用尾礦作為細骨料的混凝土的和易性可達到使用需求；隨著尾礦摻量的增加，混凝土微觀孔隙結構致密化，抗壓強度得到提高，當尾礦摻量為100%時混凝土的28d抗壓強度提升了34.9%；尾礦的摻入改善了混凝土的抗凍性能及抗碳化性能。
白炭黑即沉淀二氧化硅，是一種重要的無機硅化合物，多用作填充劑、絕緣材料和潤滑劑等，國內生產的白炭黑主要以石英和硅酸鹽為原料采用沉淀法制備。李梅等人以白云鄂博稀土尾礦酸浸渣和NaOH為原料，在熔鹽體系下700℃煅燒2h，酸浸渣中的SiO2浸出率達93%以上，所制備的白炭黑為無定形的水合二氧化硅。
硫酸鈣晶須是無水硫酸鈣的纖維狀單晶體，具有耐高溫、抗化學腐蝕及強度高等優異性質，主要用作復合材料的增強和改性組分。張麗清等人采用稀硫酸溶解稀土尾礦，稀土尾礦中難溶的稀土礦物和鈣的溶解產物硫酸鈣存在于硫酸不溶物中，固液分離后用稀鹽酸進一步溶解硫酸不溶物，使固態的硫酸鈣溶解在稀鹽酸中，再采用乙醇結晶的方法制備硫酸鈣晶須，獲得硫酸鈣晶須純度達98%以上，晶須平均直徑為1μm，平均長徑比達80。
吸波材料通過將電磁波轉換為熱能或其他形式的能量實現對入射電磁波的有效吸收。云月厚等人以富含鐵及多種稀土元素的白云鄂博選鐵尾礦為原料，加入2%的磁性及電性介質，經過650℃熱處理后，制得的電波吸收材料最大吸收量達21dB，13dB帶寬2.4GHz。
稀土尾礦資源化利用的研究探索越來越多，使稀土尾礦的資源化應用得到長足的發展，但還應加快探索稀土尾礦用于相變材料、水處理吸附劑、土壤改良劑、路基材料等，以及稀土尾礦中有毒有害組分的無害化處理，以助推實現稀土礦山無尾礦產生。
4展望
稀土尾礦可用于再選回收有價組分和制備材料，使得稀土尾礦成為重要的二次資源，對其綜合利用可減輕生態環境破壞、消除環境污染及安全隱患，并產生經濟效益。
稀土尾礦綜合利用應當從全生產鏈、全生命周期進行整體考慮，結合市場需求，充分利用稀土尾礦的化學成分、礦物組成、粒度及粒形等，從稀土尾礦的再選開始，選用合理的磨礦工藝、選礦工藝及選礦藥劑，充分回收有價金屬和非金屬礦物，無再選回收利用價值的稀土尾礦用于制備材料，并做好再選回收和制備材料利用的協同，最終達到稀土尾礦的整體利用，實現礦山無尾礦生產。稀土尾礦再選回收非金屬礦物，要結合市場需求，對其進行深加工，提高產品附加值；稀土尾礦制備材料，宜制備脫硝催化劑、分子篩、陶瓷、微晶玻璃等高附加值產品，更應充分利用稀土尾礦中含有的稀土金屬開發高端功能性材料，實現稀土尾礦的高質化利用。綜合利用稀土尾礦之前，應當進行無害化處理或預處理，減少重金屬及放射性元素等有毒有害物質帶來的危害，以實現稀土尾礦綜合利用的綠色化發展。
5結語
（1）隨著科技和新興產業的發展，稀土礦產資源的需求日益增加，稀土尾礦大規模和高度集中的排放堆積，占用了大量的土地資源，且造成植被銳減、土地退化、荒漠化等生態環境破壞，土壤污染、水污染、放射性污染等環境污染。
（2）稀土尾礦資源化利用的途徑和方式較多，用于再選回收稀土、鐵、鉛和鈮等有價金屬以及螢石、重晶石和白云石等非金屬礦物，但再選不能實現稀土尾礦的整體利用，再選后仍然會排放尾礦；用于制備脫硝催化劑、地質聚合物、分子篩、陶粒、陶瓷、微晶玻璃、水泥及磚等，可實現稀土尾礦的整體利用，且稀土尾礦中含有的稀土金屬使其在制備脫硝催化劑、微晶玻璃、陶瓷及微波吸收材料等領域具有獨特的性能和用途，發揮出重要作用，但可能受到有毒有害組分、工藝穩定性、低成本產業化應用、持續消納等因素的制約。
（3）稀土尾礦資源化利用的途徑和方式各有其優勢和不足，應針對稀土尾礦的化學成分、礦物組成及粒型粒徑等，宜因地制宜，對稀土尾礦進行分質分類針對性的資源化利用，尤其是針對稀土尾礦中含有的稀土金屬開發功能性材料進行高質、高值化利用，但在資源化利用中要避免重金屬和放射性元素造成二次污染。
