“離子型稀土礦是我國(guó)重要的戰(zhàn)略資源，我們開(kāi)展的稀土清潔生產(chǎn)與高質(zhì)利用技術(shù)研發(fā)具有重要的資源、環(huán)境和能源意義，這是我們分離出來(lái)的各種稀土原料，有些價(jià)值很高。”近日，中科院海西研究院廈門(mén)稀土材料研究所研究員孫曉琦自豪地向筆者介紹他們團(tuán)隊(duì)的成果。
當(dāng)天，該所工程師王艷良還在現(xiàn)場(chǎng)展示了該團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)的離心萃取稀土分離工藝。
戰(zhàn)略布局促進(jìn)科技與經(jīng)濟(jì)融合
中科院海西研究院黨委書(shū)記黃藝東表示：“廈門(mén)稀土材料研究所的成果表明建立開(kāi)放的‘海西創(chuàng)新群體-區(qū)域研發(fā)中心-戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)’科技創(chuàng)新體系取得了初步成功。”
事實(shí)上，在中科院福建物構(gòu)所的基礎(chǔ)上，由中科院、福建省和福州市共建的中科院海西研究院是中科院科技體制改革、科技與經(jīng)濟(jì)結(jié)合的重要改革舉措，并針對(duì)福建省特有的稀土資源，布局廈門(mén)稀土材料研究所。
據(jù)悉，該所目前已組建稀土回收技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)、稀土高效清潔分離團(tuán)隊(duì)、生物檢測(cè)技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)等8個(gè)產(chǎn)業(yè)化研發(fā)團(tuán)隊(duì)。
11月下旬，在中科院科學(xué)傳播局的支持下，中科院上海分院組織開(kāi)展了媒體福建行。無(wú)論在福州福建物構(gòu)所、中科光芯和福晶科技公司，還是在莆田華峰集團(tuán)，或是在廈門(mén)稀土材料研究所和泉州裝備制造研究所，讓筆者感受最深的是，海西研究院在推進(jìn)科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，促進(jìn)科技與經(jīng)濟(jì)的緊密結(jié)合，創(chuàng)建“前沿科學(xué)（原創(chuàng)研發(fā)）-變革技術(shù)-產(chǎn)業(yè)示范”三者互動(dòng)科技創(chuàng)新價(jià)值鏈方面的積極探索和成就。
與筆者同行的中科院上海分院副院長(zhǎng)瞿榮輝研究員認(rèn)為，該院“構(gòu)筑了特色鮮明的成果轉(zhuǎn)化機(jī)制，同時(shí)在激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活力，探索科技、資本、產(chǎn)業(yè)結(jié)合模式等方面創(chuàng)造了很好的經(jīng)驗(yàn)”。
稀土分離新技術(shù)研發(fā)亟待加強(qiáng)
稀土是世界公認(rèn)的發(fā)展高技術(shù)、國(guó)防尖端技術(shù)、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不可或缺的戰(zhàn)略資源，是21世紀(jì)新材料的寶庫(kù)。我國(guó)南方的離子型礦中有全球70%以上的重稀土資源，但現(xiàn)階段利用形勢(shì)不甚樂(lè)觀，且分離過(guò)程中會(huì)造成植被破壞、水土流失和環(huán)境污染等問(wèn)題。
對(duì)這種“超級(jí)工業(yè)味精”的研究，廈門(mén)稀土所研究員孫曉琦領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)充滿著激情和追求。他們面向清潔、高效離子型稀土礦冶金集成工藝研發(fā)的需要，在稀土高效清潔分離關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域取得重大突破，獲得國(guó)務(wù)院副總理劉延?xùn)|高度評(píng)價(jià)。目前該團(tuán)隊(duì)開(kāi)展的工業(yè)試驗(yàn)正在順利進(jìn)行，并與贛州市政府建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系，與廈門(mén)鎢業(yè)、贛州稀土、虔東稀土等開(kāi)展實(shí)質(zhì)性合作。
我國(guó)是世界稀土生產(chǎn)第一大國(guó)，稀土分離化學(xué)與工程研究取得長(zhǎng)足進(jìn)步，但稀土分離工業(yè)還存在環(huán)境污染、資源利用率低等嚴(yán)重問(wèn)題。隨著我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高及國(guó)內(nèi)外對(duì)高純重稀土需求的迅速增長(zhǎng)，離子型稀土礦分離工藝存在的問(wèn)題急需解決。但目前企業(yè)很難通過(guò)調(diào)節(jié)流程參數(shù)對(duì)其存在缺陷加以優(yōu)化，而清潔高效稀土分離流程研發(fā)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題就在于開(kāi)拓新型萃取體系和分離流程。
關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)獲得突破
廈門(mén)稀土材料研究所副所長(zhǎng)張?jiān)蒲芯繂T表示：“面向國(guó)家需求、行業(yè)共性問(wèn)題和解決企業(yè)技術(shù)難題是我們的責(zé)任。”他介紹說(shuō)，孫曉琦團(tuán)隊(duì)為此開(kāi)展了大量應(yīng)用基礎(chǔ)研究，努力開(kāi)拓高性能稀土分離體系，以解決稀土分離流程從應(yīng)用基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)化過(guò)渡過(guò)程中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。
研究人員采用世界前沿技術(shù)，對(duì)高效清潔稀土分離工藝研發(fā)過(guò)程中所涉及的溶液配位化學(xué)、萃取劑設(shè)計(jì)、萃取熱力學(xué)、萃取動(dòng)力學(xué)、萃取機(jī)理、分離材料等基本科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展系統(tǒng)研究，現(xiàn)已取得階段性重要研究成果。創(chuàng)新性工作在《美國(guó)化學(xué)工程師學(xué)會(huì)會(huì)志》《美國(guó)化學(xué)會(huì)可持續(xù)化學(xué)與工程》等期刊連續(xù)發(fā)表，并入選英國(guó)化學(xué)工程師學(xué)會(huì)全球獎(jiǎng)。
同時(shí)，他們還與國(guó)有大型稀土集團(tuán)合作，將所研發(fā)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)試驗(yàn)。該團(tuán)隊(duì)與廈門(mén)鎢業(yè)股份有限公司合作研發(fā)的離子液皂化技術(shù)，基于離子締合機(jī)理，可從萃取機(jī)理上有效避免上述問(wèn)題?，F(xiàn)有工業(yè)試驗(yàn)表明，所用低成本萃取劑無(wú)磷，完全國(guó)產(chǎn)化；直排廢水中總氨氮量顯著低于稀土工業(yè)污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)要求。
廈門(mén)稀土所還與贛州稀土集團(tuán)合作，對(duì)廢渣中稀土和放射性元素的回收開(kāi)展研究，發(fā)現(xiàn)渣中稀土含量為原山含量的130多倍，但回收其中的有價(jià)稀土元素及放射性元素存在很大的挑戰(zhàn)。針對(duì)放射性廢渣的特點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用新型萃取體系，目前工業(yè)試驗(yàn)進(jìn)展順利，廢渣經(jīng)過(guò)酸溶解和萃取，酸浸液的稀土回收率大于92%，放射性元素釷的回收率大于90%；分離所得镥產(chǎn)品的純度大于99%。廢水中，殘余釷的含量達(dá)到稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
中科院海西研究院團(tuán)隊(duì)還與中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等國(guó)內(nèi)外知名機(jī)構(gòu)合作開(kāi)展工程技術(shù)研究，提高我國(guó)離子型礦的稀土利用率。該項(xiàng)研究有利于顯著降低酸堿消耗，可節(jié)約直接生產(chǎn)成本25%~30%，具有顯著的間接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
“從能源角度看，隨著我國(guó)核能的迅速發(fā)展，稀土礦中伴生的鈾、釷已引起廣泛關(guān)注。”張?jiān)票硎?。孫曉琦團(tuán)隊(duì)開(kāi)展的工作有助于促進(jìn)我國(guó)初級(jí)核燃料分離、純化技術(shù)的發(fā)展。據(jù)悉，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)稀土的大規(guī)模高值化，該團(tuán)隊(duì)與贛州稀土集團(tuán)合作建立的低成本研發(fā)的高純超細(xì)稀土粉體工業(yè)生產(chǎn)示范線制備技術(shù)產(chǎn)品已銷(xiāo)售幾百公斤，產(chǎn)品銷(xiāo)售價(jià)格單價(jià)比普通稀土高60%，并已在衛(wèi)星天線等高技術(shù)領(lǐng)域得以應(yīng)用。
“這項(xiàng)重要研究成果的示范推廣正在路上。”中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所所長(zhǎng)曹榮表示。將遵循從工程技術(shù)中發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，再將基礎(chǔ)研究所取得的成果應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐的思路，建立千噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化示范工程，加快所研發(fā)技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的推廣，為我國(guó)離子型稀土分離工業(yè)的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展作出實(shí)實(shí)在在的貢獻(xiàn)。（黃辛）
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