中科院海西研究院突破稀土分离关键技术

这是我们的记者黄鑫

“离子型稀土矿是我国重要的战略资源。稀土清洁生产和优质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。这些是从我们这里分离出来的各种稀土原料，其中一些价值很高。”11月24日，中科院海西研究所厦门稀土材料研究所研究员孙自豪地向《中国科学日报》记者介绍了他们团队的研究成果。

同一天，王延良工程师还展示了该团队正在开发的离心萃取稀土分离工艺。

战略布局促进科技与经济的融合

中国科学院海西研究所党委书记黄一栋表示:“厦门稀土材料研究所的成果表明，建立‘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取得了初步成效。”

事实上，由中国科学院、福建省和福州市共同组建的中国科学院海西研究所，是中国科学院科技*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也位于福建省独特的稀土资源。

据悉，研究所已成立八个产业化研发团队，包括一个稀土回收技术研发团队、一个稀土高效清洁分离团队和一个生物检测技术研发团队。

11月下旬，在中国科学院科学传播局的支持下，中国科学院上海分院组织媒体记者赴福建采访。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院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。

陪同记者参观的中科院上海分院副院长瞿院士表示，该院“构建了独具特色的成果转化机制，同时在激发创新创业活力、探索科技、资金、产业相结合的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

稀土被认为是世界上发展高科技、国防尖端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有70%以上的重稀土资源，但目前的利用状况并不乐观，分离过程会造成植被破坏、水土流失和环境污染。

厦门稀土研究所研究员孙带领的团队对这种“超级工业味精”的研究充满激情和追求。面对清洁高效离子型稀土矿冶金集成工艺研发的需要，他们在稀土高效清洁分离关键技术研发上取得重大突破，受到国务院副总理刘延东的高度评价。目前，该团队开展的工业试验进展顺利，与赣州市*建立了战略合作关系，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巨大进展。然而，稀土分离行业仍存在环境污染、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的缺陷，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系统和分离工艺。

关键技术研发的突破

厦门稀土材料研究所副所长张赟研究员说:“我们有责任面对国家的需要，行业的共同问题，解决企业的技术问题。”他说，孙团队开展了大量应用基础研究，开发了高性能稀土分离系统，解决了稀土分离从应用基础研究到产业化过程中的关键科学问题。

研究人员采用世界领先技术，对高效清洁稀土分离过程研究开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。创新工作在美国化学工程师学会杂志和美国化学工程师学会可持续化学与工程等期刊上不断发表，并被英国化学工程师学会选为全球奖。

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试验。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是基于离子缔合机制，可有效避免萃取机制中的上述问题。现有的工业试验表明，所用的低成本萃取剂是无磷的，完全是国产的。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了废渣中稀土和放射性元素回收的研究。发现废渣中稀土含量比元山高130倍。然而，在回收有价值的稀土元素和放射性元素方面存在巨大挑战。根据放射性废渣的特性，研究小组应用了一种新的提取系统。目前，工业试验进展顺利。废渣经酸溶提取后，酸浸溶液中稀土的回收率大于92%，放射性钍的回收率大于90%。分离出的镥产品纯度大于99%。废水中残余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，提高我国离子矿物中稀土的利用率。本研究有利于显著降低酸碱消耗，可节约直接生产成本25%~30%，具有显著的间接经济效益和社会效益。

从能源的角度来看，随着我国核能的迅速发展，稀土矿中伴生的铀和钍引起了广泛的关注表示，孙团队的工作有助于推动我国一次核燃料分离提纯技术的发展。据悉，为进一步实现稀土的大规模高值化，该团队与赣州稀土集团合作开发的高纯超细稀土粉末工业生产示范线的低成本研发已售出数百公斤产品，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。

"这一重要研究成果的展示和推广正在进行中."中国科学院福建材料结构研究所所长曹荣表示，他将按照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吨级产业化示范工程，加快推进行业研发技术，为中国离子型稀土分离产业的发展和国民经济的发展做出实际贡献。

《中国科学报》(第五版《创新周刊》，2017年12月11日)