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——
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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”号会将从传上将管线伸入海水中,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。采矿机能够将海底的泥浆与海水混合,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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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”。
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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——
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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。
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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。
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最后,稀土分离和提纯技术专利,基本都在中国手里——手握全球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”。
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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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