光宪、师昌绪等14位院士紧急呼吁保护白云鄂博矿钍和稀土资源

2010-11-02

(更新时间:2005-10-25

一、保护我国钍和稀土资源的重要性和紧迫性

     我国稀土资源储量居世界第一位,钍资源居世界第二位。最主要的稀土和钍矿在内蒙古包头的白云鄂博主矿和东矿,现在两矿作为铁矿已开采了40%,但 其中的稀土利用率不到10%,钍利用率则为0%。同时,钍对包头地区和黄河造成放射性等三废污染,若再不采取措施,过35年将全部采完,并进一步加剧对黄 河的污染,形势十分紧迫。

     能源是支撑我国经济高速发展的关键问题。国际上对石油资源的竞争非常激烈,造成的高油价将是长久冲击,因此,采用核能发电是大势所趋。钍是重要的 核能资源之一,我国已查明的钍工业储量为286335吨(二氧化钍),钍资源储量仅次于居世界第一位的印度(343000吨),其中白云鄂博矿 221412吨,占77.3%。美国国防部和日本防卫厅都把钍、铀、钚和除钷以外的16种稀土元素定为战略元素,法律规定国家要有一定量的储备。

     白云鄂博矿是以铁、稀土、钍、铌等为主的多元素共生矿。矿区内有五个矿体,其中主要的有三个:主矿、东矿和西矿。主矿和东矿有探明矿石6亿吨,平 均品位含铁约34%,稀土约5%,钍约0.032%。西矿有探明矿石8亿吨,是以铁(33.15%)为主的低稀土、低钍、低磷、低氟的矿床,适宜作为铁矿 开采。

     稀土是高新技术必需的战略元素,我国已探明稀土工业储量4300万吨,居世界第一位。其中白云鄂博主东矿3000万吨,西矿500万吨,四川、山东、南方五省、台湾等地共800万吨。

二、我国白云鄂博矿钍和稀土资源亟待保护和合理利用

     上世纪50年代,我国包钢开始建厂,苏联把白云鄂博主东矿设计为单纯的铁矿,未考虑稀土和钍的综合利用,是一个错误的决策。自1958年包钢投产 以来,主东矿已开采2.5亿吨,尚余3.5亿吨。现在开采量达每年1000万吨,照此开采下去,主东矿不到35年就开采完毕,我国将成为稀土和钍的资源小 国,重蹈钨矿的履辙。已开采的2.5亿吨主东矿矿石中稀土和钍的走向如表1所示。

 表1 1959-2004年包钢建厂以来主东矿已开采的稀土和钍的状况

 

已开采

生产量

尾矿坝

浪费(流失、飞扬、炉渣)

矿石量

2.5亿吨

 

 

 

稀土(REO5%)

1250万吨

120万吨

930万吨,75%

200万吨,损失率15%

 钍

开采量9.5万吨

利用率0%

7万吨,74%

2.5万吨,损失率26%

    表1 1959-2004年包钢建厂以来主东矿已开采的稀土和钍的状况

  

    包钢三废排放含有放射性钍的废气、尾矿飞尘、废水和废渣,不但严重污染包头地区,而且是黄河的主要污染源之一,近期听说已引起国家环保总局的高度重视。因此钍的回收、尾矿坝的保护和三废治理不可再延缓。

     至2003年底,全世界共有核电反应堆440座,发电量占世界总发电量的16%。法国的核电占法国总发电量的75%以上,台湾省占26%,而我国 大陆2003年只占2.2%。近日喜闻中央决策要积极发展核电,在“十一五”计划中将新建8个核电站,使核电比例达到4%,但还远未达到现在16%的全世 界平均水平。

     核电的发展将加大对核资源的需求。钍是未来重要的核能源,利用钍的核能可采用以下模式:

    1、用3-5%低浓铀大力发展压水堆,积累所产生的钚。这是成熟的技术,我国已完全掌握。

    2、乏燃料通过后处理分离出钚,用钚作为快中子堆的装料,在发电的同时,用快中子照射钍生产铀-233。

    3、用铀-233作为热中子反应堆核电厂的装料。

    4、在用铀作燃料的高温气冷堆中装载钍,把钍转换成铀-233加以利用。

     钍资源储量居世界第一的印度非常重视钍核能的研究开发,据称,最近已有突破。以色列科学家也对钍反应堆做了大量研究工作。希望我国大力加强快中子堆研究,并在研究用快中子堆增殖铀燃料的同时,考虑钍的核能利用,应积极开展以钍为核燃料的反应堆的技术开发研究。

     地球上天然存在的易裂变燃料只有铀-235一种,钚-239和铀-233是分别从铀-238和钍-232中转换来的两种易裂变核。由于天然铀只含 0.72%的易裂变核素铀-235,假定废弃的贫铀中含0.2%铀-235,那么目前我国工业应用的热堆(压水堆)电站,天然铀作为核燃料的利用率只有 0.5%。一个100万千瓦的电站,每年耗煤350万吨,如用核电每年耗天然铀170吨。发展快中子堆核电站,可以使铀资源的利用率提高60倍左右,若再 加上钍资源的充分利用,则核裂变能可供使用几千年。

三、建议国家采取紧急措施保护白云鄂博矿钍和稀土资源

     第一,为扭转白云鄂博矿目前不合理的开采方式,避免钍和稀土等宝贵资源被进一步大量丢弃和缓解对环境的污染,希望国家有关主管部门限制白云鄂博主 矿和东矿的开采量,增加西矿开采量。2004年主东矿实际开采1000万吨,建议2005年起逐年减少,至2007年底减少到500万吨,2009年减少 到300万吨,2012年起停止开采,把主东矿封存起来,用尾矿坝提供稀土的需要,并恢复植被,保护环境。

     第二,为核实上述措施的可行性,不致影响包钢现在的钢铁生产量和造成白云鄂博矿山20000名职工下岗失业,徐光宪院士曾于2005年4月在包头 与包钢公司包头稀土研究院前院长马鹏起教授和包钢矿山研究院院长等有关同志进行了研究,认为主东矿在三年内减少开采500万吨是可行的。500万吨矿石按 目前选矿水平,只能生产190万吨铁精矿粉,回收率只有70%。如果把我国自主创新并已在高纯单一稀土分离工业中发挥重大作用的“串级萃取理论”应用到选 矿中,回收率可以提高到90%,铁精矿产量可提高25%,800万吨矿石可顶1000万吨,缩减200万吨,若再增加西矿开采量300万吨,就可缩减主东 矿开采量500万吨。目前西矿已建成选矿厂,开采300万吨是可以做到的,到2009年再增加200万吨开采量,把主东矿开采量减少到300万吨,至 2012年就可把宝贵的主东矿封存起来。

    为此,需要国家拨款100-200万元作为提高选矿收率的研发经费。

     第三,目前萃取分离钍和稀土技术已很成熟,成本增加很小,2005年计划生产5万吨稀土,应提取300吨二氧化钍。若国家以每吨1-2万元成本价 收购作为战略能源储备,可同时解决对环境的放射性污染问题,以后钍-铀233反应堆技术成熟时,就可利用储备的二氧化钍制备核燃料。国际上是以每吨13万 美元生产成本作为是否值得开采的铀矿评价标准。钍和铀是同样重要的核能资源,用每吨1-2万元人民币收购作为战略储备,是非常值得的战略投资,以免再造成 钍资源的浪费和污染环境。

     为此,需要国家拨款300-600万元作为钍资源战略储备和环境治理费。

     第四,由于多年来铁矿的大量开采,尾矿坝存量已达1.5亿吨,其中稀土约930万吨,钍约9万吨。实际上这是我们留给子孙后代的一个新的稀土和钍 矿,应设法予以保护。首先,不让它飞散或流失。尾矿坝是一个只有河流进口,没有出口的湖,靠蒸发平衡水量。但湖底高低不平,水面低时,部分尾矿暴露在空气 中,因为是200目的细粉,会飞散损失并污染环境。其次,尾矿目前已和湖底泥沙混合,应采取措施不让其稀土和钍的含量进一步被其它杂质所稀释,造成今后提 取稀土和钍的困难。

     为此,需要国家拨款100-200万元作为保护尾矿坝的研究和采取措施的费用。

     以上三项共需国家拨款500至1000万元。

     第五,现在包钢公司向国家交纳的矿产资源开采费,是按照矿区每平方公里500万元收取的。目前主矿和东矿占地3平方公里,由包钢公司开采,每年向 国家缴纳开采费1500万元,西矿占地42平方公里,若开采每年要交纳2.1亿元,现因包钢未交开采费,所以无权管理西矿,造成西矿乱采滥挖现象十分严 重,这是我国矿山管理工作中的漏洞。建议国土资源部收取白云鄂博矿开采费时按照开采矿石量计费,如每年开采1000万吨,交纳1500万元。这样包钢以开 采西矿代替主东矿,可不必增加开采费。因为这也是包钢不愿开采西矿的原因之一。

    第六,关于国家加快快堆和钍-铀233核反应堆的研究开发,建议组织院士专家深入调查研究,进一步咨询和论证。有关我国核能发展的整体战略,中国科学院学部核能发展战略咨询组正在研究。

     以上6条建议,以前3条最为紧迫。

    徐光宪 化学家。中国科学院院士,北京大学教授。
    师昌绪 金属学及材料科学家。中国科学院、中国工程院院士,中国科学院金属研究所研究员、国家自然科学基金委员会特邀顾问。
    王淀佐 矿物工程学家。中国科学院、中国工程院院士,北京有色金属研究总院教授、中国工程院副院长。
    赵忠贤 物理学家。中国科学院院士,中国科学院物理研究所研究员。
    李东英 稀有金属冶金及材料学家。中国工程院院士,原国家有色金属工业局教授。
    王大中 核工程与核安全专家。中国科学院院士,清华大学教授。
    何祚庥 粒子物理、理论物理学家。中国科学院院士,中国科学院理论物理研究所研究员。
    王乃彦 核物理学家。中国科学院院士,中国原子能科学研究院研究员。
    方守贤 加速器物理学家。中国科学院院士,中国科学院高能物理研究所研究员。
    郭慕孙 化学工程学家。中国科学院院士,中国科学院过程工程研究所研究员。
    欧阳予 核反应堆及核电工程专家。中国科学院院士,中国核工业集团公司科技委研究员。
    费维扬 化学工程学家。中国科学院院士,清华大学教授。
    刘元方 核化学与放射学家。中国科学院院士,北京大学教授。
    杨应昌 物理学家。中国科学院院士,北京大学教授。
    唐孝炎 环境科学技术专家。中国工程院院士,北京大学教授。
    顾忠茂 核化学家。中国原子能科学研究院科技委副主任,研究员。
 
 
 
中国科学院新闻网10月20日报道
 
 
 
 

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