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中科院海西研究院突破稀土分离关键技术

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-02-07 编辑:一语惊人

作者:黄鑫来源:中国科学新闻,发布日期:2017/12/11 8:52:12

选择名称:萧中

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中国科学院海西研究所突破关键稀土分离技术

■本报记者黄鑫

“离子稀土矿是我国重要的战略资源。我们开展的清洁稀土生产和高质量利用技术的研究与开发,在资源、环境和能源方面具有重要意义。这些是我们分离出来的各种稀土原料,其中一些价值很高。”11月24日,中国科学院海西研究所厦门稀土材料研究所研究员孙小七自豪地向《中国科学报》记者介绍了他们团队的成果。

同一天,工程师王彦良还展示了该团队正在开发的离心萃取稀土分离工艺。

Strategic Layout promoting The Integration of Science,Technology and Economy

黄一栋,中国科学院海西研究所党委书记说,“厦门稀土材料研究所的成果表明‘海西创新集团-区域研发中心-战略性新兴产业’开放式科技创新体系的建立已经取得初步成功。”

事实上,由中国科学院、福建省和福州市联合成立的中国科学院海西研究所,是中国科学院科技体制改革和科技与经济结合的重要改革举措。厦门稀土材料研究所是针对福建省独特的稀土资源而设的。

据悉,该研究所成立了8个产业化研发团队,包括稀土回收技术研发团队、稀土高效清洗分离团队、生物检测技术研发团队。

11月下旬,在中国科学院科学通信局的支持下,中国科学院上海分院组织了一次媒体记者赴福建考察。无论是福州福建体育学院、中科广信、傅晶科技公司、莆田华丰集团、厦门稀土材料研究所、泉州装备制造研究所,给记者印象最深的是海西研究所在推动科技创新和成果转化、促进科技与经济紧密结合、打造“前沿科学(原创研发)-创新技术-产业示范”互动科技创新价值链方面的积极探索和成果。

陪同记者的中科院上海分院副院长瞿容晖研究员表示,该院“构建了一个独特的成果转化机制,同时在激发创新创业活力、探索科技、资本、产业结合模式方面创造了良好的经验”。

稀土分离新技术的研发亟待加强。

稀土被公认为世界上发展高科技、尖端国防技术和改造传统产业不可或缺的战略资源,是21世纪新材料的宝库。我国南方离子矿物中含有70%以上的重稀土资源,但目前的利用状况并不十分乐观,分离过程会造成植被破坏、土壤侵蚀和环境污染。

厦门稀土研究所研究员孙小七领导的团队对这种“超级工业味精”的研究充满激情和追求。面对研发清洁高效离子型稀土矿冶一体化工艺的需要,他们在稀土高效清洁分离关键技术的研发上取得重大突破,并获得国务院副总理刘延东的高度赞扬。目前,团队开展的工业试验进展顺利,与赣州市政府建立了战略合作关系,并与厦门钨业、赣州稀土、黔东稀土等进行了实质性合作。

中国是世界上最大的稀土生产国,在稀土分离化学和工程研究方面取得了很大进展,但稀土分离行业仍然存在环境污染和资源利用率低等严重问题。随着我国环保标准的提高和国内外对高纯重稀土需求的快速增长,离子型稀土矿分离过程中存在的问题亟待解决。然而,目前企业很难通过调整工艺参数来优化现有缺陷,研发清洁高效的稀土分离工艺的关键科学问题是开发新的萃取体系和分离工艺。

关键技术研发的突破

厦门稀土材料研究所副所长研究员张说:“面对国家需求、行业共性问题、解决企业技术问题是我们的责任。”他介绍说,孙小七的团队进行了大量的应用基础研究,以开发高性能的稀土分离系统,解决稀土分离过程从应用基础研究向工业化过渡过程中的关键科学问题。

研究人员采用世界领先的技术,对高效清洁稀土分离工艺研发中涉及的基础科学问题进行系统研究,如溶液配位化学、萃取剂设计、萃取热力学、萃取动力学、萃取机理、分离材料等,现已在不同阶段取得重要研究成果。创新作品在《美国化学工程师学会会志》 《美国化学会可持续化学与工程》等期刊上不断发表,并入选英国化学工程师学会全球奖。

同时,他们还与大型国有稀土集团合作,将开发的技术应用于工业测试。该团队与厦门钨业有限公司合作开发的离子液体皂化技术基于离子缔合机理,从萃取机理上有效避免了上述问题。现有工业试验表明,所用的低成本萃取剂是无磷的,完全国产化。直排废水中氨氮总量明显低于稀土工业污染物排放标准要求。

厦门稀土研究所还与赣州稀土集团合作开展废渣中稀土和放射性元素的回收研究。废渣中稀土含量比元山高130倍,但回收有价稀土和放射性元素面临巨大挑战。根据放射性废渣的特点,研究小组应用了一种新的提取系统。目前,工业测试进展顺利。酸溶提取废渣后,酸浸液中稀土回收率大于92%,放射性元素钍回收率大于90%。分离出的镥产品纯度大于99%。废水中残留钍含量达到稀土工业污染物排放标准。

中国科学院海西研究所团队还与中国科学院长春应用化学研究所、美国橡树岭国家实验室、美国劳伦斯伯克利国家实验室等国内外知名机构合作开展工程技术研究,提高中国离子矿物中稀土的利用率。本研究有利于显着降低酸碱消耗,可节约直接生产成本25%~30%,具有显着的间接经济效益和社会效益。从能源的角度来看,随着我国核能的快速发展,与稀土矿物有关的铀和钍已经引起了广泛的关注张表示,孙小七团队开展的工作有助于推动中国一次核燃料分离纯化技术的发展。据悉,为了进一步实现稀土的大规模高价值,该团队与赣州稀土集团合作建立的高纯超细稀土粉体工业生产示范线的低成本研发,已销售数百公斤技术产品,产品单价比普通稀土高出60%,并已应用于卫星天线等高科技领域。"演示和推广这一重要研究成果的工作正在进行中."中国科学院福建材料结构研究所所长曹荣表示,他将遵循从工程技术中发现基础科学问题,然后将基础研究所的成果应用于工业实践的思路,建立1000吨工业化示范项目,加快行业研发技术的推广,为中国离子稀土分离产业的发展和国民经济的发展做出切实贡献。

《中国科学报》(第五版创新周刊,2017年12月11日)

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