1. 濕法冶金（酸浸法）
技術流程：
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礦石預處理：將海底沉積物或礦石破碎研磨至適宜粒徑。
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酸浸反應：使用強酸（如硫酸、鹽酸）在高溫或常溫下溶解礦石，稀土元素以離子形式進入溶液。
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分離純化：
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溶劑萃取：利用有機溶劑選擇性分離稀土離子。
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沉澱法：調節pH值使稀土沉澱，再通過煆燒獲得氧化物。
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優點：
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適用性廣：可處理多種礦石類型（黏土、結核等）。
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成熟技術：陸地稀土提煉已有數十年應用經驗，工藝穩定。
缺點與挑戰：
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廢水處理：酸浸產生大量含重金屬和放射性物質（如釷、鈾）的廢水，需中和、沉澱等複雜處理。
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設備腐蝕：強酸環境對反應釜、管道材質（需鈦合金或高分子塗層）要求極高。
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選擇性低：共存金屬（如鐵、鋁）幹擾稀土分離，需多級萃取，成本增加。
應用案例：
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日本南鳥島項目：采用硫酸浸出法，稀土回收率達80%，但廢水處理占成本的30%。
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中國包頭稀土礦：陸地濕法工藝成熟，但海底應用需解決酸液回收難題。
未來方向：
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綠色酸浸劑：開發離子液體或低毒性有機酸減少汙染。
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零排放係統：閉路循環工藝，實現酸液和水的重複利用。
2. 生物冶金（微生物吸附法）
技術流程：
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微生物培養：篩選對稀土有特異吸附能力的菌種（如芽孢杆菌、藍藻）。
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生物浸出：微生物分泌有機酸或螯合劑，溶解礦石中的稀土。
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吸附與回收：通過生物膜或固定化細胞吸附稀土離子，再經解吸、電解提取金屬。
優點：
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環境友好：無強酸強堿，碳排放量僅為濕法冶金的10%。
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選擇性高：部分微生物可特異性吸附重稀土（如鏑、鋱）。
缺點與挑戰：
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效率低下：浸出周期長達數周至數月，難以規模化。
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菌種穩定性：深海高壓、低溫環境抑製微生物活性。
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回收率低：解吸過程易造成稀土損失，純度僅70-85%。
研究進展：
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基因工程改良：美國勞倫斯實驗室通過基因編輯提升藍藻的稀土吸附效率3倍。
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海底原位培養：歐盟“DeepBio”項目試驗在采礦點附近建立生物反應器，減少環境擾動。
未來方向：
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合成生物學：設計“超級微生物”同步完成浸出、吸附、分離。
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耦合工藝：生物預浸+短流程濕法，平衡效率與環保。
3. 高溫熔融法（火法冶金）
技術流程：
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高溫熔煉：在電弧爐或等離子爐中加熱礦石至1500-2000°C，使稀土與雜質分離。
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熔渣分離：稀土富集於熔融金屬或渣相中。
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電解精煉：通過熔鹽電解獲得高純稀土金屬。
優點：
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處理難選礦石：尤其適合硫化物或複雜共生礦（如熱液礦床）。
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產物純度高：可直接獲得金屬單質（如鑭、鈰），純度>99%。
缺點與挑戰：
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能耗極高：每噸稀土耗電1.5-2萬度，成本是濕法的2倍以上。
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設備要求苛刻：耐高溫材料（如碳化矽坩堝）價格昂貴，深海環境加劇維護難度。
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氣體排放：熔煉過程釋放SO?、CO?，需配套淨化係統。
應用案例：
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挪威海底硫化物礦試驗：使用等離子熔融技術，但能耗成本占項目總預算的45%。
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中國攀枝花釩鈦磁鐵礦：陸地火法經驗豐富，但海底應用尚處實驗室階段。
未來方向：
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可再生能源供電：利用海上風電或潮汐能降低碳足跡。
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微波熔煉：通過選擇性加熱減少能耗（試驗階段可節能30%）。
