如何评估稀土元素矿床开采的可行性？

富有挑战性的稀土元素开采

我们经常著文论述稀土元素 (REE) 矿物及其在地壳中的广泛分布情况。尽管稀土元素的含量相对较高，但很少在可开采的矿床中富集。

实际上，稀土矿物的矿物学性质和化学性质较为复杂。因此，稀土元素的开采具有挑战性，因为富含稀土元素的矿物不止一种，并且每种矿物都需要不同且昂贵的提取技术和矿物加工技术。另一个难关就是稀土矿物通常含钍 (Th)，这是一种放射性元素，会产生放射性废物，造成额外的处理和加工成本。

XRF 分析法让评估矿床开采有的放矢

那么，作为采矿运营商要如何准确的评估矿床开采的可行性？特别是当要开采的地区位置较为偏远且开采现场没有实验室时，采矿运营商要如何分别评估富含稀土元素地区开采的可行性呢？

首先，我们来回顾稀土元素本身的基础知识。根据国际理论与应用化学联合会 (IUPAC)1的命名法，稀土元素包括钪 (Sc)、钇 (Y) 和镧系元素，即元素周期表中从原子序数57的镧 (La) 到原子序数71的镥 (Lu) 的元素。

因此，采矿运营商需要在挖掘之前绘制区域地图并分析地质样本。通常使用的工具是便携式 XRF 分析仪，其所使用的技术可检测出从镁到铀的元素，包括轻稀土元素，即镧 (La)、铈 (Ce)、镨 (Pr)、钕 (Nd)、钪 (Sc) 和钇 (Y)。这些元素通常与重稀土元素出现在同一矿床中，因此可以通过钇和钪的检测值推断出重稀土元素的含量。

X 射线荧光光谱 (XRF) 法是一种无损分析技术，用于测定材料的元素组成。XRF 分析仪的工作原理是检测样本受到一次 X 射线源激发而发射的荧光(或二次) X 射线。样本中的每种元素都会产生一组特有的荧光 X 射线，或“独特指纹”。每种元素的光谱指纹不同，这就使得 XRF 分析成为定量和定性检测的理想方法。

XRF 技术原理图

手持式 XRF 分析仪在矿床开采应用的主要优势

手持式 XRF 分析仪是分析露天矿和地下矿山中矿石样本的可靠方法，可以准确提供过程监督、质量保证和各种其他操作决策(如品位控制)所需的可靠信息。

便携式 XRF 技术有助于确定低品位资源开采的可行性，寻找局部高品位的富集区，圈定矿体，筛除废料，杜绝随机盲目开采，获得可靠的数据，尽量减少寄送样本到外部检测实验室的需要。

对目标区域取样，并将样本粉碎成小于250µm 的典型粒径，并移入带有4µm 聚丙烯薄膜的样本杯。然后，利用 XRF 技术进行分析，检测从镁到铀元素中的稀土元素和伴生元素。

该技术有助于地质学家和矿工在复杂矿物中寻找目标元素，是指导稀土元素提取、寻找高品位富集区和确定采矿过程中低品位矿石开采可行性的重要工具，大幅降低了实验室的分析成本。该技术能够定位异常情况，识别钻探目标，有助于采矿运营商做出明智的决定，加快稀土元素的开采。

根据美国地质调查局的相关信息我们了解到，可从电池、永磁体和荧光灯中回收的稀土数量有限。

因此，如果我们无法经济合理地开采稀土，很多日常用品就无法使用，或者是价格会更高，包括永磁体、工业和汽车用的催化剂、玻璃抛光粉、玻璃添加剂、金属和合金、电池合金、陶瓷、颜料或荧光粉——所有这些都需要稀土元素。

此外，各种不同技术能够将这些材料用于可再生能源、低能耗照明、排放控制、电子、医疗、军事、激光、超导体和众多其他高科技应用中。