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长文:详解日本开采深海稀土(下)

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机关算尽太聪明

上回说到:2026年1月12日,本子海洋研究开发机构(JAMSTEC)的深海科学钻探船“地球号”(Chikyu)前往西太平洋偏南鸟岛进行海底稀土的开采试验。

这不,有磁吸太后说了:本子能用电磁脉冲技术,将普通泥土转化为稀土,本子根本就没有稀土危机——


好吧,咱们就来看看,本子究竟是如何将泥巴转换为稀土的。

JAMSTEC表示,在本次试采的主要目的,是检查为深海稀土设计和研发的一整套系统和设备,是否能够正常运行。具体的开采方法为——

“地球”号会从传上将管线伸入水中,每段管长30米,依序连接200段,总计长约6000米。管线深入海底,确保安装在管线前端的采矿机能够抵达海床,采集富含稀土的泥矿。采矿机能够将海底泥浆与海水混合,让泥浆液化,这样更容易通过渠道汲取上船并在船上将含稀土的泥浆进行脱水处理,并运回本土


此次试采工作,预计持续到2月14日,开采约350吨的海泥。此后,将由三井海洋开发、本子石油天然气金属矿物资源机构等企业,进行初步加工与分离,最后再运往马来西亚及澳大利亚合作企业进一步提纯加工。如果开采-加工-提炼获得若成功,本子计划自2027年2月起,开始工业化海底采矿,逐步形成产业化开发,并最终在2030年代实现大规模量产。


但是,在这个过程中,本子还是会遇到很多难题的——

一、开采成本高昂

海底泥浆的工业化采集,需为大量钻探船、管线、工业机器人及辅助设备。其中,水下设备和材料,要能经受近550-600个大气压的深水压力,并且抗腐蚀、耐低温,并适应海流、岩石、珊瑚等复杂海底环境。虽然具体成本因为前无先例不得而知,但考虑到油气工业重,陆地石油、300米浅海油田和500米水深油田的油气开发成本,比例大致为为1:10:100。所以5500-6000米水深开采稀土,其成本之高,是可以想象的。

第二,海底非稀土表面层处理难度大

由于稀土泥层,是在2-4米的非稀土的海底表层之下,因此其处理有以下几种方法:

1 将非稀土泥层先吸上来运到其他海域倾倒,再吸稀土泥层。

问题是:工程量极其浩大,而且对海底环境形成彻底的不可修复破坏。

2 把非稀土泥层挖开放在开采区域旁边的海底,再开采稀土泥层,最后在把非稀土泥层搬回原地修复海底环境。

问题是:工程量比第1种更加浩大,而且这样的海泥大翻身运动,也很难不破坏海底环境。


本子海底观测的远程控制无人潜航器UUV

3 钻透非稀土泥层后,用类似陆地矿井那样的斜井(倾斜度只有15-20°很可能不够用),或者油气勘探中的水平井那样钻管转90°,横着水平吸采。问题是:一旦稀土泥层吸走,飞稀土泥层下形成空洞。上方又有5000-6000深水,很容易造成水平井和周边吸采区塌陷。

4 不管稀土层还是非稀土层,一起吸上来就是。问题是一方面彻底破坏海底环境,一方面大大增加了采收量和选矿成本。同时会大大降低采收率。须知,我南稀的采收率,可是妥妥95%哦!

如果只是第一次这样的试采350吨,作业面积会很小,则采用上述哪种方法都不是大问题。但如果大规模工业开采,就必须考虑更加稳妥的方案。本子目前业内的初步估计,即便完全不顾及海洋环境的破坏——他们确实不是没干过这种操淡事儿——海底稀土开采的成本,至少也要比陆矿开采要高10倍-50倍以上。


科研人员检查南鸟岛附近海底采集的海泥样本

这还不算完,本子的雄心壮志,后面还会遇到更多的麻烦。而中国稀土行业的优势,将为本子的梦想投下巨大的阴影......

本子在收采稀土泥方面,会遇到很多前所未有的难题。但是本子更大的难题,还在后边呢。

本文还会在文末介绍,中国稀土研发的最新进展和巨大技术优势,欢迎详阅。

第三:脱盐脱水

稀土泥浆中,含海水量高达90%,其脱水脱盐过程需要需要特殊设备

第四:选矿

不知道本子的稀土泥中,有没有陆矿稀土中磁铁和赤铁等铁元素。如果有,则需要弱磁强磁选矿——这样能在提纯前让稀土富集3–4倍——但是海泥磁吸的难度,要比陆矿大很多哦。而且磁选和浮选中的各种捕收剂、抑制剂、调整剂、起泡剂,都与陆矿大相径庭,需要重新调整甚至重新开发的。


南鸟礁周边海域的样品采集地点和稀土高品位度分布区

第五:分离和提纯工艺重新设计

陆矿稀土大部分是伴生矿,而且多种稀土元素混杂在一起,使得分离和提纯极为困难。比如本子的海底稀土泥,就是重稀土钇、轻稀土铕、重稀土铽和重稀土镝混在一起的。

对此,日本早稻田大学高谷团队曾表示,利用旋液分离器分离出稀土金属含量更高的磷酸钙颗粒,或许可以降低处理海底淤泥的成本。而且,稀土海底泥矿几乎不含有钍和铀等放射性物质。因此加上稀盐酸可以在短时间内从泥中提取稀土。为此,本子政府称“开发成本或许比较低”。


日本海底稀土沉积物开采系统流程

问题是,酸法提纯用于轻稀土是比较适合的(比如北稀),用于重稀土则更适合用碱法(比如南稀)啊。而无论是酸法、碱法,还是更先进的火法,中国都是最先进的

当然,本子也说过,分离重稀土元素主要依靠马来西亚和澳大利亚——我只负责采收和浮选。

问题又来了——海泥稀土所需的提炼工艺及分离技术,与陆地矿石有较大差异。目前马来西亚和澳大利亚的稀土加工体系,是针对陆地矿石的,能否适应海泥稀土的提纯,仍有待验证。

而且,马来西亚虽然拥有中国以外全球最大的稀土分离提纯设施,即彭亨州关丹格宾工业区的澳大利亚莱纳斯Lynas工厂——


但是2025年5月该工厂成功量产15吨氧化镝。2025年6月启动氧化铽生产线,年产能为1500吨混合稀土化合物,还能分离镝、铽等重稀土。但是,其首批氧化镝纯度为99.95%,尚未达到4个9的99.99%,也就是不到4N级。这样的1公斤氧化镝成本15美元,而中国同类产品成本为——4至7美元


西大方面呢?西大的MPMaterials公司近年来一直做开采和浮选,刚开始做分离提纯还没有具体成果。倒是也另有一家2025年,西大Energy Fuels在犹他州WhiteMesa工厂,敲锣打鼓宣称自己能生产99.9%的氧化镝了,也就是3N级

澳大利亚、马来西亚的99.5和西大的99.9%,这是什么水平?

这几乎达到了中国1975年的水平——1957年中国的钕镨就做到了4N的99.99%。现在17种稀土,中国都能做到4N;16种稀土(钷除外)可以做到6N(全球唯一6N级稀土供应国。而军工企业对重稀土的需求,相当一部分是6N级),实验室还在进行7N级研发。


最后,稀土分离和提纯技术专利,基本都在中国手里——握全球85%的稀土分离专利2020年起进入《中国禁止出口限制出口技术目录》。439项萃取专利及其数学模型,构筑了中国在稀土冶炼分离提纯环节“偷不走的护城河”。


所以,本子+马来西亚+澳大利亚三方合力,就能建立独立于我国的完整先进的稀土供应链?

本子”希望之光”的梦想,可以有——人都要有梦想,万一实现了呢?

但在梦醒之后,本子必须要正视的现实就是,整整五十年来,中国在稀土价值链方面的优势——

一直被追赶,从未被超越!

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