“離子型稀土礦是我國重要的戰(zhàn)略資源，我們開展的稀土清潔生產(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記黃藝東表示：“廈門稀土材料研究所的成果表明建立開放的‘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，并針對福建省特有的稀土資源，布局廈門稀土材料研究所。
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展了媒體福建行。無論在福州福建物構(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。我國南方的離子型礦中有全球70%以上的重稀土資源，但現(xiàn)階段利用形勢不甚樂觀，且分離過程中會造成植被破壞、水土流失和環(huán)境污染等問題。
對這種“超級工業(yè)味精”的研究，廈門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，獲得國務(wù)院副總理劉延?xùn)|高度評價(jià)。目前該團(tuán)隊(duì)開展的工業(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，與廈門鎢業(yè)、贛州稀土、虔東稀土等開展實(shí)質(zhì)性合作。
我國是世界稀土生產(chǎn)第一大國，稀土分離化學(xué)與工程研究取得長足進(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)重問題。隨著我國環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高及國內(nèi)外對高純重稀土需求的迅速增長，離子型稀土礦分離工藝存在的問題急需解決。但目前企業(yè)很難通過調(diào)節(jié)流程參數(shù)對其存在缺陷加以優(yōu)化，而清潔高效稀土分離流程研發(fā)的關(guān)鍵科學(xué)問題就在于開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
廈門稀土材料研究所副所長張?jiān)蒲芯繂T表示：“面向國家需求、行業(yè)共性問題和解決企業(yè)技術(shù)難題是我們的責(zé)任。”他介紹說，孫曉琦團(tuán)隊(duì)為此開展了大量應(yīng)用基礎(chǔ)研究，努力開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)化過渡過程中的關(guān)鍵科學(xué)問題。
研究人員采用世界前沿技術(shù)，對高效清潔稀土分離工藝研發(fā)過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)、萃取動力學(xué)、萃取機(jī)理、分離材料等基本科學(xué)問題開展系統(tǒng)研究，現(xiàn)已取得階段性重要研究成果。創(chuàng)新性工作在《美國化學(xué)工程師學(xué)會會志》《美國化學(xué)會可持續(xù)化學(xué)與工程》等期刊連續(xù)發(fā)表，并入選英國化學(xué)工程師學(xué)會全球獎。
同時(shí)，他們還與國有大型稀土集團(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題?，F(xiàn)有工業(yè)試驗(yàn)表明，所用低成本萃取劑無磷，完全國產(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。
廈門稀土所還與贛州稀土集團(tuán)合作，對廢渣中稀土和放射性元素的回收開展研究，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)還與中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所、美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室、美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室等國內(nèi)外知名機(jī)構(gòu)合作開展工程技術(shù)研究，提高我國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)效益和社會效益。
“從能源角度看，隨著我國核能的迅速發(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)開展的工作有助于促進(jìn)我國初級核燃料分離、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)品已銷售幾百公斤，產(chǎn)品銷售價(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，為我國離子型稀土分離工業(yè)的發(fā)展以及國民經(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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