機關算盡太聰明
上回說到:2026年1月12日,本子海洋研究開發機構(JAMSTEC)的深海科學鉆探船“地球號”(Chikyu)前往西太平洋偏南鳥島進行海底稀土的開采試驗。
這不,有磁吸太后說了:本子能用電磁脈沖技術,將普通泥土轉化為稀土,本子根本就沒有稀土危機——
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好吧,咱們就來看看,本子究竟是如何將泥巴轉換為稀土的。
JAMSTEC表示,在本次試采的主要目的,是檢查為深海稀土設計和研發的一整套系統和設備,是否能夠正常運行。具體的開采方法為——
“地球”號會將從傳上將管線伸入海水中,每段管長30米,依序連接200段,總計長約6000米。管線深入海底,確保安裝在管線前端的采礦機能夠抵達海床,采集富含稀土的泥礦。采礦機能夠將海底的泥漿與海水混合,讓泥漿液化,這樣更容易通過渠道汲取上船,并在船上將含稀土的泥漿進行脫水處理,并運回本土。
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此次試采工作,預計持續到2月14日,開采約350噸的海泥。此后,將由三井海洋開發、本子石油天然氣金屬礦物資源機構等企業,進行初步加工與分離,最后再運往馬來西亞及澳大利亞合作企業進一步提純加工。如果開采-加工-提煉獲得若成功,本子計劃自2027年2月起,開始工業化海底采礦,逐步形成產業化開發,并最終在2030年代實現大規模量產。
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但是,在這個過程中,本子還是會遇到很多難題的——
一、開采成本高昂
海底泥漿的工業化采集,需為大量鉆探船、管線、工業機器人及輔助設備。其中,水下設備和材料,要能經受近550-600個大氣壓的深水壓力,并且抗腐蝕、耐低溫,并適應海流、巖石、珊瑚等復雜海底環境。雖然具體成本因為前無先例不得而知,但考慮到油氣工業重,陸地石油、300米淺海油田和500米水深油田的油氣開發成本,比例大致為為1:10:100。所以5500-6000米水深開采稀土,其成本之高,是可以想象的。
第二,海底非稀土表面層處理難度大
由于稀土泥層,是在2-4米的非稀土的海底表層之下,因此其處理有以下幾種方法:
1 將非稀土泥層先吸上來運到其他海域傾倒,再吸稀土泥層。
問題是:工程量極其浩大,而且對海底環境形成徹底的不可修復破壞。
2 把非稀土泥層挖開放在開采區域旁邊的海底,再開采稀土泥層,最后在把非稀土泥層搬回原地修復海底環境。
問題是:工程量比第1種更加浩大,而且這樣的海泥大翻身運動,也很難不破壞海底環境。
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本子海底觀測的遠程控制無人潛航器UUV
3 鉆透非稀土泥層后,用類似陸地礦井那樣的斜井(傾斜度只有15-20°很可能不夠用),或者油氣勘探中的水平井那樣鉆管轉90°,橫著水平吸采。問題是:一旦稀土泥層吸走,飛稀土泥層下形成空洞。上方又有5000-6000深水,很容易造成水平井和周邊吸采區塌陷。
4 不管稀土層還是非稀土層,一起吸上來就是。問題是一方面徹底破壞海底環境,一方面大大增加了采收量和選礦成本。同時會大大降低采收率。須知,我南稀的采收率,可是妥妥95%哦!
如果只是第一次這樣的試采350噸,作業面積會很小,則采用上述哪種方法都不是大問題。但如果大規模工業開采,就必須考慮更加穩妥的方案。本子目前業內的初步估計,即便完全不顧及海洋環境的破壞——他們確實不是沒干過這種操淡事兒——海底稀土開采的成本,至少也要比陸礦開采要高10倍-50倍以上。
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科研人員檢查南鳥島附近海底采集的海泥樣本
這還不算完,本子的雄心壯志,后面還會遇到更多的麻煩。而中國稀土行業的優勢,將為本子的夢想投下巨大的陰影......
本子在收采稀土泥方面,會遇到很多前所未有的難題。但是本子更大的難題,還在后邊呢。
本文還會在文末介紹,中國稀土研發的最新進展和巨大技術優勢,歡迎詳閱。
第三:脫鹽脫水
稀土泥漿中,含海水量高達90%,其脫水脫鹽過程需要需要特殊設備。
第四:選礦
不知道本子的稀土泥中,有沒有陸礦稀土中磁鐵和赤鐵等鐵元素。如果有,則需要弱磁強磁選礦——這樣能在提純前讓稀土富集3–4倍——但是海泥磁吸的難度,要比陸礦大很多哦。而且磁選和浮選中的各種捕收劑、抑制劑、調整劑、起泡劑,都與陸礦大相徑庭,需要重新調整甚至重新開發的。
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南鳥礁周邊海域的樣品采集地點和稀土高品位度分布區
第五:分離和提純工藝重新設計
陸礦稀土大部分是伴生礦,而且多種稀土元素混雜在一起,使得分離和提純極為困難。比如本子的海底稀土泥,就是重稀土釔、輕稀土銪、重稀土鋱和重稀土鏑混在一起的。
對此,日本早稻田大學高谷團隊曾表示,利用旋液分離器分離出稀土金屬含量更高的磷酸鈣顆粒,或許可以降低處理海底淤泥的成本。而且,稀土海底泥礦幾乎不含有釷和鈾等放射性物質。因此加上稀鹽酸可以在短時間內從泥中提取稀土。為此,本子政府稱“開發成本或許比較低”。
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日本海底稀土沉積物開采系統流程
問題是,酸法提純用于輕稀土是比較適合的(比如北稀),用于重稀土則更適合用堿法(比如南稀)啊。而無論是酸法、堿法,還是更先進的火法,中國都是最先進的。
當然,本子也說過,分離重稀土元素主要依靠馬來西亞和澳大利亞——我只負責采收和浮選。
問題又來了——海泥稀土所需的提煉工藝及分離技術,與陸地礦石有較大差異。目前馬來西亞和澳大利亞的稀土加工體系,是針對陸地礦石的,能否適應海泥稀土的提純,仍有待驗證。
而且,馬來西亞雖然擁有中國以外全球最大的稀土分離提純設施,即彭亨州關丹格賓工業區的澳大利亞萊納斯Lynas工廠——
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但是2025年5月該工廠成功量產15噸氧化鏑。2025年6月啟動氧化鋱生產線,年產能為1500噸混合稀土化合物,還能分離鏑、鋱等重稀土。但是,其首批氧化鏑純度為99.95%,尚未達到4個9的99.99%,也就是不到4N級。這樣的1公斤氧化鏑成本15美元,而中國同類產品成本為——4至7美元。
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西大方面呢?西大的MPMaterials公司近年來一直做開采和浮選,剛開始做分離提純還沒有具體成果。倒是也另有一家2025年,西大Energy Fuels在猶他州WhiteMesa工廠,敲鑼打鼓宣稱自己能生產99.9%的氧化鏑了,也就是3N級。
澳大利亞、馬來西亞的99.5和西大的99.9%,這是什么水平?
這幾乎達到了中國1975年的水平——1957年中國的釹鐠就做到了4N的99.99%。現在17種稀土,中國都能做到4N;16種稀土(钷除外)可以做到6N(全球唯一6N級稀土供應國。而軍工企業對重稀土的需求,相當一部分是6N級),實驗室還在進行7N級研發。
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最后,稀土分離和提純技術專利,基本都在中國手里——手握全球85%的稀土分離專利2020年起進入《中國禁止出口限制出口技術目錄》。439項萃取專利及其數學模型,構筑了中國在稀土冶煉分離提純環節“偷不走的護城河”。
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所以,本子+馬來西亞+澳大利亞三方合力,就能建立獨立于我國的完整先進的稀土供應鏈?
本子”希望之光”的夢想,可以有——人都要有夢想,萬一實現了呢?
但在夢醒之后,本子必須要正視的現實就是,整整五十年來,中國在稀土價值鏈方面的優勢——
一直被追趕,從未被超越!
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