墨子沙龙
稀土不稀,如何利用才是关键!
发布时间:2020-11-02 来源:中国科学技术大学网络科普 浏览:33

稀土金属又称稀土元素,是指镧系元素及同族的前两个元素钪和钇共17种元素。稀土具有重大经济和战略意义,被誉为现代工业的“维生素”、“21 世纪新材料宝库”。

稀土是不可再生的战略资源,因其具有异常丰富而且独特的磁、光、电学等物理特性和催化、敏化、活化等化学特性,而广泛应用于航空航天、新能源汽车、轨道交通、信息传输、激光照明、智能制造等13个领域、40多个行业。稀土还是制造导弹、雷达、潜艇、卫星、战斗机等高科技武器不可替代的核心材料。

习近平总书记2019年5月视察赣州时的讲话中提到:“稀土是重要的战略资源,也是不可再生资源。要加大科技创新工作力度,不断提高开发利用的技术水平,延伸产业链,提高附加值,加强项目环境保护,实现绿色发展、可持续发展。”

2020年10月17日,中国科学院院士、中国科学技术大学物理学院院长、中国科学院稀土研究院首席科学家、中国科学院物理研究所研究员沈保根做客“墨子沙龙”,向大家介绍稀土资源的保护与高效利用。

稀土是重要的战略性资源

稀土被各国视为争夺未来高科技领域战略制高点的关键性原材料。例如,美国把镝、钕、铽、铕和钇5种稀土元素列入“清洁能源技术和供应风险最关键材料”;日本提出元素战略计划,在稀土资源储备、技术进步、资源获取、替代材料寻求等方面持续采取措施;欧盟提出关键原材料清单,将重稀土和轻稀土等27种关键原材料纳入稀缺名单;澳大利亚计划出资57亿澳元(约合人民币277.55亿元),为15个稀土和关键矿业新项目提供开发支持。

稀土是我国特色优势资源,在全球举足轻重,但高端产品不足,大量产品粗加工后,出口海外,产品附加值低。在高端产品上,反而受限于其他国家。发展新技术,提高稀土的综合性、高水准利用是我国面临的重要课题。


稀土是我国特色优势资源


我国稀土储量丰富,矿种和稀土元素齐全,稀土品位高,分布面广而又相对集中。据2012年6月《中国稀土状况与政策》白皮书数据,2009年我国稀土储量1859万吨,约占世界总储量的23%。需要注意的是,我国以23%的稀土储量供应了全球90%以上的市场需求。

在稀土采掘、冶炼、分离提纯方面,我国也占据绝对领先地位,具备话语权。以2018年为例,全球稀土矿产品产量约19.5万吨,其中我国约12万吨,约占62%;全球稀土冶炼分离产量约14.6万吨,其中我国产量12.5万吨,约占86%。我国稀土资源世界第一,分布在全国22个省区,矿种齐全,北方以轻稀土为主,南方以中重稀土为主。内蒙古白云鄂博稀土共生矿占我国稀土工业储量的83.65%,是世界第一大稀土矿。全球少见的离子型中重稀土矿,主要分布在江西、广东、福建、湖南、广西等南方7省区。


我国稀土产业可持续发展面临的挑战


我国稀土矿总收率和萃取分离效率低,南方离子矿总收率10%~20%,白云鄂稀土矿总收率约10%,四川稀土矿总收率30%~40%,而在萃取率上,超过1000个分离级获得单一稀土化合物,酸碱试剂耗量大,废弃物排放量大。

现有技术生态破坏严重,污染治理难度大,排放大量盐分大、氨氮含量高、有机物COD高的废水,以及氟化物、酸雾、粉尘等废气。

资源综合利用水平低,以白云鄂博稀土矿为例,多种金属储量世界第一,但综合利用率不到10%,废旧材料中稀土资源回收利用低于10%。而且,产品纯度低,无法满足高端产品需求;大量产品粗加工后,出口海外,产品附加值低。

对中国,资源从来都不是问题,生态环境安全是关键问题,后端应用是核心问题。


稀土磁性材料与应用


稀土不稀,在全球范围稀土储量丰富。我国是全球稀土资源储量最大的国家,但美国、澳大利亚、巴西、俄罗斯等国储量也较为丰富。与粗放式开采、初级加工、廉价出售相比,如何通过科技创新把稀土产业做大做强则更为关键和急迫。沈院士还着重讲了稀土磁性材料及其应用,特别是永磁性材料,并分享了近年来我国所取得的重要技术进展。

稀土磁性材料是稀土消费量最大的功能材料,是稀土行业的航向标。高端稀土磁性材料是清洁能源、高效动力、卫星通信、无人机械、磁成像、医疗健康、固态制冷等领域中不可或缺的关键换能材料,对国民经济和社会发展以及尖端技术装备具有极其重要的影响。

稀土磁性材料在军事领域也有关键应用。没有磁性材料就没有现代国防,包括现代雷达、精确制导导弹、微波通讯、声纳阵列、电子战系统、自动火炮、电驱动舰船、高静音无人机等,都离不开稀土磁性材料。

我国稀土永磁产业取得了长足发展,国内稀土在永磁材料中的应用量30年增长了70多倍,稀土永磁产业成为稀土应用领域发展最快、规模最大的产业,也是我国为数不多的在国际上具有重要地位和较大影响力的产业之一。2019年产量超过15万吨,已超过世界总产量的85%,成为全球最大的稀土永磁材料生产基地。产品也已进入高档汽车、音圈电机、电子动力转向和核磁共振成像等高端领域,突破了发达国家长期的技术封锁和市场垄断。

我国已成为世界稀土永磁材料生产、加工及出口大国,实现了从稀土资源大国到稀土永磁产品生产大国的跨越。另外,沈院士还和大家分享了我国近期在高频磁性材料磁制冷材料磁制冷技术方面的可喜进展。

报告视频近期将在“墨子沙龙”推出。

责任编辑:杨玉露)

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