王春梅，劉玉柱，趙龍勝，趙 娜，馮宗玉，黃小衛(wèi)

(1. 有研科技集團有限公司 稀土材料國家工程研究中心，北京 100088)(2. 有研稀土新材料股份有限公司，北京 100088)

1 前 言

稀土是全球公認(rèn)的重要戰(zhàn)略資源，被譽為“現(xiàn)代工業(yè)維生素”和“21世紀(jì)新材料寶庫”，在航空航天、電子信息、智能裝備、新能源、現(xiàn)代交通、節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)用廣泛，是當(dāng)今世界各國改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、發(fā)展現(xiàn)代高新技術(shù)和國防尖端技術(shù)不可或缺的戰(zhàn)略資源[1]。

我國稀土工業(yè)經(jīng)過60多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了集采選、冶煉分離、材料制備、終端應(yīng)用為一體的較完整的稀土工業(yè)體系，成為了世界稀土生產(chǎn)、出口和消費大國，在世界上具有舉足輕重的地位。我國稀土基礎(chǔ)原材料產(chǎn)品產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的90%左右，稀土永磁材料、發(fā)光材料、儲氫材料等功能材料產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的70%以上，是名副其實的稀土第一生產(chǎn)大國和應(yīng)用大國，基本滿足了國家需求，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級改造和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力支撐[2, 3]。

近年來，隨著高新技術(shù)的發(fā)展，《中國制造2025》、《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等政策的出臺，以及黨的十八大中“建設(shè)美麗中國”、“推進綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展”等理念的提出，新一代信息技術(shù)、高檔數(shù)控機床和機器人、節(jié)能與新能源汽車等十大領(lǐng)域?qū)Πㄏ⊥猎趦?nèi)的基礎(chǔ)材料從質(zhì)量和環(huán)保方面均提出了更高的要求，稀土材料的發(fā)展迎來了新的挑戰(zhàn)和機遇。未來，重點突破先進稀土功能材料及其應(yīng)用技術(shù)、積極開發(fā)和推廣應(yīng)用節(jié)能環(huán)保的稀土綠色制備技術(shù)是新時期稀土行業(yè)應(yīng)用發(fā)展的重要方向。

2 稀土材料技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

2.1 稀土磁性材料

在眾多稀土材料中，稀土磁性材料的應(yīng)用最為廣泛，已發(fā)展成為稀土行業(yè)的核心產(chǎn)業(yè)，帶動著整個稀土產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展[4]。稀土磁性材料主要包括稀土永磁材料、磁致伸縮材料及磁制冷材料[5]等。

稀土永磁材料具有極優(yōu)異的磁性能，在新一代信息技術(shù)、航空航天、先進軌道交通，新能源汽車、高檔數(shù)控機床和機器人、風(fēng)力發(fā)電及節(jié)能家電等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。1983年Sagawa等發(fā)明的燒結(jié)釹鐵硼仍是目前世界上磁性能最強的永磁體[6]，磁能積已達(dá)473.5 kJ/m3[7]。全球釹鐵硼永磁材料生產(chǎn)主要集中在中國和日本兩國。2017年，燒結(jié)釹鐵硼全球年產(chǎn)量達(dá)15萬噸，我國占比約90%[8-10]，如表1所示。

我國目前已突破高性能稀土燒結(jié)釹鐵硼磁體產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，生產(chǎn)的磁體室溫綜合磁性能可達(dá)(BH)max(MGOe)+Hcj(kOe)≥70，北京中科三環(huán)高技術(shù)股份有限公司制備的磁體室溫綜合磁性能達(dá)到(BH)max(MGOe)+Hcj(kOe)>75。鋼鐵研究總院開發(fā)出了“雙(硬磁)主相”技術(shù)，并成功開發(fā)了新型鈰磁體制備技術(shù)，已經(jīng)進行了大規(guī)模推廣應(yīng)用，大大拓展了高豐度Ce的應(yīng)用，為稀土資源的平衡利用和釹鐵硼的發(fā)展提供了新的方向[11]。燒結(jié)釹鐵硼磁體目前的研究熱點主要集中在開發(fā)不含重稀土Tb,Dy(晶界擴散新工藝[12])或含少量重稀土的磁體(晶粒細(xì)化工藝[13])、熱壓/熱流變磁體制備技術(shù)等方面。

表1 中國、日本及世界2008～2017年燒結(jié)釹鐵硼產(chǎn)量(t)Table 1 Output of sintered NdFeB magnets made in China, Japan and the world during 2008～2017(t)

與燒結(jié)釹鐵硼相比，粘結(jié)釹鐵硼具有易生產(chǎn)、產(chǎn)品尺寸精度高、機械強度高的優(yōu)點，在辦公自動化、消費類電子、家用電器等領(lǐng)域擁有巨大的市場。2014年以前，美國MQI公司利用其核心專利和專有裝備，控制了全球粘結(jié)釹鐵硼磁粉市場，同時也制約了稀土粘結(jié)磁體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近幾年來，有研稀土、江西稀有金屬鎢業(yè)、包頭科銳微磁等公司陸續(xù)在粘結(jié)釹鐵硼磁體材料的制備裝備及關(guān)鍵制備技術(shù)上取得突破，實現(xiàn)了1610、1509、1510等高端牌號粘結(jié)磁粉產(chǎn)品的穩(wěn)定生產(chǎn)，打破了美國MQI公司的長期壟斷，市場占有率逐步增長。然而，這些國內(nèi)公司核心快淬爐等裝備的生產(chǎn)效率和智能化水平與MQI公司相比還有較大差距，亟待進一步改進提升。

釤鈷永磁材料由于居里溫度較高，在高溫領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，且具有耐腐蝕性強、抗氧化性好的特點，在國防、軍工和航天領(lǐng)域具有不可替代的作用[14]。近年來，鋼鐵研究總院基于理論計算，系統(tǒng)研究了Sm2-Co17型高溫永磁體溫度依賴特性和微結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)，所制備的磁體500 ℃下(BH)max達(dá)到94.7 kJ/m3，Hcj達(dá)到652.5 kA/m。

稀土磁致伸縮材料(GMM)是在20世紀(jì)80年代末開發(fā)的新型磁功能材料，主要是指稀土鐵系金屬間化合物TbDyFe。這類材料室溫下的磁致伸縮系數(shù)比傳統(tǒng)壓電陶瓷伸縮材料高10倍以上，且具有響應(yīng)速度快、功率密度高的特點[15]，在軍事工業(yè)、航空航天、機器人、海洋工程、地質(zhì)勘探等諸多方面應(yīng)用廣泛。如美國Etrema公司研制的GMM水聲換能器和電聲換能器，目前已成功用于海軍聲納、油井探測、海洋勘探等領(lǐng)域，美國航空航天局(NASA)已成功將GMM制造的高精度伺服閥、高速開關(guān)閥應(yīng)用到衛(wèi)星變軌系統(tǒng)。這類材料的研究和產(chǎn)業(yè)目前主要集中在美國、日本、德國等國，并已進入較為穩(wěn)定的需求增長期。我國在基礎(chǔ)理論研究、材料制備工藝等方面與國外已十分接近，基本具備了產(chǎn)業(yè)化條件，但仍存在制造裝備落后、配套測試分析手段不完善、生產(chǎn)規(guī)模小、應(yīng)用領(lǐng)域窄、成果轉(zhuǎn)化速度慢等問題，急需突破規(guī)模化穩(wěn)定制備技術(shù)和裝備的瓶頸，加快材料應(yīng)用性能與器件的開發(fā)。

稀土磁制冷材料是利用磁熱效應(yīng)達(dá)到制冷目的的材料，主要利用磁熱效應(yīng)達(dá)到制冷的目的，與傳統(tǒng)制冷材料相比具有噪音小、可靠性好、效率高等優(yōu)點，且不會破壞臭氧層，被譽為綠色制冷材料[16]。目前主要研究的磁制冷材料包括Gd系和La系合金。國內(nèi)在Gd系和La系磁制冷材料的研究中取得了較大進展，并已向國內(nèi)外提供了樣機[17]。磁制冷材料的研發(fā)對La，Gd等稀土資源的綜合利用、稀土產(chǎn)業(yè)的平衡和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

2.2 稀土發(fā)光材料

稀土發(fā)光材料是稀土元素最為重要的應(yīng)用之一。1964年，高效紅色熒光粉(Y2O3∶Eu3+和YVO4∶Eu3+)的問世開創(chuàng)了稀土元素在發(fā)光材料中的應(yīng)用先河[18, 19]。隨后涌現(xiàn)出稀土三基色熒光粉、CRT電視彩粉、PDP顯示用熒光粉等。直到20世紀(jì)90年代白光LED問世，磷酸鹽、鋁酸鹽、硅酸鹽、氮(氧)化物和氟化物等基質(zhì)白光LED稀土發(fā)光材料不斷被研發(fā)出來[20, 21]，稀土發(fā)光材料已發(fā)展成為高品質(zhì)顯示和綠色照明領(lǐng)域的關(guān)鍵支撐材料之一，在技術(shù)進步和社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。在市場方面，白光LED因其具有效率高、壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點，在照明和顯示領(lǐng)域的市場占有率不斷攀升，白熾燈照明、CRT、PDP顯示和CCFL背光顯示先后被淘汰，金鹵燈及熒光燈市場則不斷萎縮[22]。

我國稀土發(fā)光材料的研發(fā)始于20世紀(jì)70年代，已在理論研究及產(chǎn)業(yè)化方面取得了豐碩成果，產(chǎn)量和產(chǎn)值均居世界前列。近5年來，我國白光LED用稀土發(fā)光材料的制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，除顯示領(lǐng)域少數(shù)高端粉種市場仍由日本企業(yè)占據(jù)以外，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)占據(jù)了國內(nèi)約80%的市場份額，部分產(chǎn)品已出口到日本、韓國等國家和地區(qū)。

我國目前已經(jīng)掌握了高品質(zhì)鋁酸鹽系列熒光粉及其批量制備技術(shù)，產(chǎn)品性能及批次穩(wěn)定性等方面均達(dá)到了國際先進水平，同時，國產(chǎn)高顯色用純镥鋁酸鹽綠粉已成功進入海外市場。針對以M2Si5N8∶Eu2+和MAlSiN3∶Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)為代表的氮化物紅粉合成條件苛刻的業(yè)界共性難題，有研稀土率先開發(fā)了氮化物紅粉的常壓/微正壓氮化技術(shù)，打破了國外的技術(shù)和產(chǎn)品壟斷[23]。廣色域液晶顯示LED背光用發(fā)光材料的產(chǎn)業(yè)化方面也取得了顯著進展，有研稀土攻克了白光LED用高穩(wěn)定性硅/鍺系氟化物紅粉的濕法合成技術(shù)，產(chǎn)品性能達(dá)到同期進口產(chǎn)品水平，且β-SiAlON∶Eu2+氮氧化物綠粉產(chǎn)業(yè)基本達(dá)到應(yīng)用水平[24]。中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究了稀土摻雜Sialon基熒光材料的結(jié)構(gòu)與光效之間的變化機制，實現(xiàn)了粉體發(fā)光性能的有效調(diào)控，獲得了表面有效高摻雜的Sialon熒光粉，發(fā)光強度增長80%[25-27]。

上述高端稀土發(fā)光材料的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化極大提高了我國白光LED熒光粉的自給程度，促進了我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展。然而，白光LED熒光粉的原始專利多被日亞化學(xué)、三菱化學(xué)及通用電氣等日本和美國企業(yè)所壟斷，我國在高端稀土發(fā)光材料領(lǐng)域缺少核心知識產(chǎn)權(quán)和關(guān)鍵技術(shù)，產(chǎn)品品質(zhì)不高，市場占有率低，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型稀土發(fā)光材料迫在眉睫。

2.3 稀土催化材料

稀土催化材料是一種高科技材料，可以促進高豐度輕稀土元素La，Ce等大量應(yīng)用，有效緩解并解決我國稀土消費失衡，提升能源與環(huán)境技術(shù)發(fā)展，改善人類生存環(huán)境。由于稀土元素具有獨特的4f電子層結(jié)構(gòu)，稀土在化學(xué)反應(yīng)中具有良好的助催化性能，在石化、環(huán)境、能源、化工等催化應(yīng)用領(lǐng)域已成為不可或缺的重要組分，并產(chǎn)生了石油裂化催化劑、移動源(機動車、船舶、農(nóng)用機械等)尾氣凈化催化劑以及固定源(工業(yè)廢氣脫硝、天然氣燃燒、有機廢氣處理等)尾氣凈化催化劑等產(chǎn)品。目前，稀土催化材料最大的兩個應(yīng)用市場是石油裂化催化劑和機動車尾氣凈化催化劑[28, 29]。

我國稀土催化材料在近幾年取得了較好發(fā)展，綠色、環(huán)保、高性價比的稀土催化材料制備技術(shù)成為了研發(fā)重點，具體表現(xiàn)為：研發(fā)石油催化裂化過程的硫轉(zhuǎn)移劑技術(shù)，采用SOx轉(zhuǎn)移劑可減少催化裂化(FCC)裝置中SOx排放，既經(jīng)濟又有效；研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的催化裂化催化劑生產(chǎn)節(jié)能降耗成套技術(shù)；研發(fā)滿足國Ⅵ尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的汽車尾氣凈化催化劑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化裝備，如高度自動化催化劑制備生產(chǎn)線的涂覆量和涂層的準(zhǔn)確控制技術(shù)；針對我國豐富的稀土資源，研發(fā)稀土改性無釩或少釩的工業(yè)廢氣脫硝催化材料及制備技術(shù)等。國外汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，對汽車尾氣凈化器提出了很高的要求，汽油車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)及污染物限值如表2所示。為應(yīng)對更強耐久性考驗和瞬態(tài)工況應(yīng)變能力要求，提高催化劑熱穩(wěn)定性和氧傳輸能力的鈰鋯儲氧材料新技術(shù)是該領(lǐng)域的研發(fā)重點。

表2 汽油車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)及污染物限值Table 2 Gasoline vehicle emission standards and pollutant limits

稀土催化材料的未來發(fā)展趨勢是進一步體現(xiàn)創(chuàng)新、綠色、高效的特點。機動車尾氣催化劑未來發(fā)展的重點是開發(fā)滿足更高的國家尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的汽車尾氣凈化催化劑、儲氧材料及多種后處理集成技術(shù)等，如滿足國Ⅵ汽車尾氣標(biāo)準(zhǔn)對顆粒物的特殊要求；發(fā)展CO、HC、NOx、PM四效汽油車尾氣凈化催化劑(FWC)技術(shù)；發(fā)展功能合二為一的復(fù)合催化材料，如催化型柴油機顆粒物捕集器(CDPF)技術(shù)、選擇性催化還原(SCR)與柴油顆粒過濾器(DPF)復(fù)合技術(shù)等；此外還要發(fā)展高性能SCR、柴油機氧化催化器(DOC)、CDPF催化材料，以提升柴油車、工程機械、農(nóng)業(yè)機械及摩托車等尾氣凈化水平。工業(yè)廢氣脫硝催化劑方面，未來需要發(fā)展耐高溫、非釩無毒、高效的脫硝催化劑，并進一步發(fā)展其在非火電脫硝領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用。要著重開發(fā)高性能有機廢氣VOCs消除燃燒催化劑技術(shù)、天然氣催化燃燒高溫催化劑及應(yīng)用工程化技術(shù)，實現(xiàn)工業(yè)鍋爐、汽輪機等方面的應(yīng)用示范。

2.4 稀土儲氫材料

稀土儲氫合金具有儲氫量大、易活化、不易中毒、吸放氫速度快、充電曲線平坦以及抗中毒性能優(yōu)越等優(yōu)點，在混合動力汽車(HEV)、氫能存儲等領(lǐng)域都有著十分重要的應(yīng)用。稀土儲氫合金主要使用La，Ce輕稀土原料，是輕稀土元素的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，我國稀土儲氫合金容量達(dá)340 mAh/g，電池放電倍率30 C，工作溫度-40～80 ℃，能夠滿足HEV電池使用要求。但全球HEV電池用儲氫材料主要由日本供給，國內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)進入了HEV電池供應(yīng)鏈。

我國自主研發(fā)的高容量La-Y-Ni系儲氫合金不含Mg元素，可直接用真空感應(yīng)熔煉法制備，合金放電容量與La-Mg-Ni基儲氫合金的容量相當(dāng)，具有良好的循環(huán)壽命，有望成為新一代高容量稀土儲氫合金材料。從儲氫合金的應(yīng)用性能看，針對鎳氫電池的需求開發(fā)高功率型、高容量型、低自放電型以及無Co無Pr,Nd的低成本儲氫合金仍是該領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

2.5 高純稀土材料

國內(nèi)高純稀土金屬及靶材的研發(fā)和生產(chǎn)起步相對較晚。目前，高純稀土金屬生產(chǎn)及應(yīng)用主要集中在日本和美國。2016年底，日礦金屬、東曹、霍尼韋爾等企業(yè)已實現(xiàn)大尺寸4N級高純稀土金屬濺射靶材的生產(chǎn)，壟斷了面向電子信息配套的高端大尺寸稀土靶材的供應(yīng)[30-32]。“十二五”以來，在國家科技部支持下，有研稀土和湖南稀土金屬材料研究院合作開發(fā)出16種4N級超高純稀土金屬提純技術(shù)和裝備[33-36]，并具有了小批量生產(chǎn)能力，相關(guān)單位也具備了小尺寸高純稀土金屬靶材(直徑～200 mm)的產(chǎn)業(yè)化能力。但總體而言，產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平等與國外均有明顯差距。

因此，必須加快高純稀土金屬靶材的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，減小我國與歐美國家之間的差距；重點開發(fā)滿足12寸晶圓生產(chǎn)用的高純稀土靶材，以及滿足第三代半導(dǎo)體及新型通訊器件用的高端靶材，建立我國高端大尺寸靶材的供應(yīng)能力，提升國產(chǎn)電子裝備整體水平，擺脫高性能功能薄膜器件受制于日、韓、美等國家的現(xiàn)狀，支撐“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等國家重大戰(zhàn)略的實施。

超高純或特殊物性稀土化合物是晶體、光纖、光學(xué)玻璃、熒光粉等材料的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，目前普遍使用的溶劑萃取法規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品純度難以達(dá)到5N以上，特別是Fe, Al, Si, Ca等雜質(zhì)質(zhì)量含量分別在5×10-6左右，難以滿足高端應(yīng)用產(chǎn)品的需求，一些特殊要求的稀土化合物材料不得不從國外高價進口，相關(guān)應(yīng)用器件技術(shù)受制于國外。因此，未來主要發(fā)展方向是：① 開發(fā)滿足高端應(yīng)用器件需求的超細(xì)/特殊物性稀土化合物關(guān)鍵共性制備技術(shù)；② 針對特殊用途，開發(fā)新型稀土化合物材料，如稀土陶瓷粉體材料、稀土硫化物顏料、納米稀土拋光液、紅外成像用高性能復(fù)合稀土氟化物鍍膜材料等。

3 稀土綠色制備與清潔生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

隨著國家環(huán)境保護意識的增強及環(huán)保政策的相繼出臺，我國的稀土綠色高效提取分離技術(shù)得到了長足發(fā)展，取得了一些重要研究成果，推動了行業(yè)的技術(shù)進步，并逐步發(fā)展成為整個行業(yè)主流技術(shù)，具體主要集中在三大稀土資源的冶煉分離方面[37]。

包頭稀土礦由于其復(fù)雜的礦物結(jié)構(gòu)和成分，被世界公認(rèn)為難冶煉礦種。目前90%以上采用北京有色金屬研究總院開發(fā)的硫酸法進行冶煉，后續(xù)分離提取工藝根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不同有一些變化和改進。2000年以來，國內(nèi)許多科研院所、稀土企業(yè)針對包頭混合型稀土礦冶煉分離過程存在的環(huán)境污染問題，開展了綠色冶煉分離工藝的研發(fā)，取得了一些新的進展。包頭混合型稀土礦處理過程中會產(chǎn)生大量含飽和硫酸鈣的酸性硫酸鎂廢水，針對這一問題，有研稀土成功開發(fā)了基于碳酸氫鎂溶液的新一代包頭混合型稀土礦綠色冶煉分離工藝，通過回收利用冶煉分離過程產(chǎn)生的硫酸鎂廢水和回收的CO2氣體自制純凈的碳酸氫鎂溶液，代替氧化鎂用于包頭稀土礦硫酸焙燒礦浸取、中和除雜及皂化HEH/EHP(P507)和HDEHP(P204)萃取轉(zhuǎn)型與分離稀土，生產(chǎn)過程低碳、低鹽、無氨氮排放，實現(xiàn)了萃余廢水、鎂和CO2的循環(huán)利用，并消除了硫酸鈣結(jié)晶、鋁和鐵雜質(zhì)對萃取過程的影響，大幅降低了環(huán)保投入和生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了稀土綠色環(huán)保、高效清潔生產(chǎn)。2016年，在甘肅稀土公司改建了年處理包頭混合型稀土精礦30 000 t的新一代綠色冶煉分離生產(chǎn)線，如圖1所示，實現(xiàn)了硫酸鎂廢水的循環(huán)利用，解決了生產(chǎn)過程中硫酸鈣結(jié)垢的行業(yè)難題，與傳統(tǒng)工藝相比，新工藝化工材料成本降低了30%以上，硫酸鎂廢水回收率由10%提高到95%，污染物排放量大幅削減，產(chǎn)生了顯著的社會和經(jīng)濟效益[38, 39]。

圖1 甘肅稀土公司30 000 t/年包頭混合型稀土精礦綠色冶煉分離生產(chǎn)線：(a)全自動智能連續(xù)碳化塔，(b)P507萃取轉(zhuǎn)型分離線Fig.1 Photos of the green metallurgy and separation of Baotou mixed rare earth concentrate with the annual production capacity of 30 000 tons at Gansu: (a) automatic intelligent continuous carbonization tower, (b) extraction transformation and separation line using P507

離子型稀土原礦通常采用硫酸銨浸取-沉淀富集工藝提取，稀土收率低，產(chǎn)生大量氨氮廢水，伴生的微量鐳、釷、鈾等放射性核素富集進入酸溶渣，稀土分離廠須建專用渣庫堆存，存在嚴(yán)重安全隱患。自2010年以來，北京有色金屬研究總院、有研稀土成功開發(fā)了離子型稀土原礦浸萃一體化(浸萃聯(lián)合法)新技術(shù)[40-46]。采用鎂鹽代替銨鹽浸礦、非平衡離心萃取代替沉淀法生產(chǎn)高濃度氯化稀土溶液，直接作為冶煉分離廠萃取分離單一稀土的原料。該流程縮減了5道工序，氯化稀土溶液中稀土氧化物(REO)濃度約為230 g/L，稀土回收率提高了8%以上，無氨氮排放、不產(chǎn)生含放射性廢渣，是一種全新的清潔生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)已在中鋁廣西公司崇左礦山、廈門鎢業(yè)公司龍巖稀土礦山實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，如圖2所示。

圖2 離子型稀土原礦浸萃一體化工藝示范線：(a)中鋁廣西公司崇左礦山，(b)廈門鎢業(yè)公司龍巖礦山Fig.2 Photos of the demonstration lines of the leaching-solvent extraction integrated technology for ion-adsorption rare earths ore: (a) Chongzuo Mine at Chinalco Guangxi Co., Ltd., (b) Longyan Mine at Xiamen Tungsten Co., Ltd.

此外，模糊/聯(lián)動萃取分離技術(shù)[47, 48]、非皂化萃取分離技術(shù)[49, 50]、包頭混合型稀土精礦硫酸強化焙燒尾氣資源化利用技術(shù)[51]、低碳低鹽無氨氮萃取分離制備稀土氧化物技術(shù)[52]、溶劑萃取法制備超高純稀土氧化物工藝[53]、新型稀土沉淀結(jié)晶技術(shù)[54]等新技術(shù)的實施，大幅提升了我國稀土清潔生產(chǎn)水平。

隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，尤其是新材料技術(shù)的進步，國內(nèi)外對高純稀土化合物的需求量將逐年增加，環(huán)保的壓力也將逐漸增大。未來發(fā)展趨勢將是集成優(yōu)化稀土高效清潔冶煉分離提純和化合物制備技術(shù)及其推廣應(yīng)用，從源頭解決稀土生產(chǎn)過程三廢污染問題；此外，還需要降低能耗，實現(xiàn)化工材料和生產(chǎn)用水的循環(huán)利用，提高資源綜合利用水平，氨氮廢水、含鹽廢水實現(xiàn)近零排放。

4 面臨的問題與挑戰(zhàn)

在世界科技、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟、環(huán)境等瞬息萬變的今天，發(fā)達(dá)國家紛紛實施“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，發(fā)展中國家也在加快謀劃和布局，積極參與全球產(chǎn)業(yè)再分工，拓展國際市場空間，我國在新一輪發(fā)展中面臨巨大挑戰(zhàn)。我國稀土產(chǎn)業(yè)雖然取得了顯著的成就，成為世界稀土大國，但還不是稀土強國，行業(yè)發(fā)展仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。例如，稀土功能材料的發(fā)展整體上處于跟蹤狀態(tài)，原創(chuàng)技術(shù)少，缺乏核心知識產(chǎn)權(quán)，影響我國高端稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；材料的更新?lián)Q代速度慢，不能適應(yīng)新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需求；產(chǎn)品大部分位于中低端，關(guān)鍵材料和核心裝備仍然依賴進口，不能滿足高精尖領(lǐng)域的應(yīng)用要求；稀土產(chǎn)品的應(yīng)用研究與開發(fā)滯后，限制了我國稀土材料的廣泛應(yīng)用，沒有有效發(fā)揮稀土資源的優(yōu)勢和經(jīng)濟價值。此外，稀土資源開發(fā)利用過程中仍存在生態(tài)破壞、環(huán)境污染問題，資源綜合利用率有待進一步提高，綠色高效、短流程的清潔生產(chǎn)工藝及智能化裝備需加大開發(fā)與推廣力度。

5 發(fā)展對策及建議

(1)加快稀土新材料及綠色制備技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)建稀土綠色產(chǎn)業(yè)體系。

鼓勵發(fā)展稀土資源綠色高效提取分離技術(shù)，從源頭消減三廢污染，提高資源綜合利用率，注重行業(yè)高值、綠色、健康發(fā)展。促進稀土新材料綠色化生產(chǎn)，加快構(gòu)建綠色產(chǎn)業(yè)體系，培育一批具有核心競爭力的產(chǎn)業(yè)集群。建立稀土行業(yè)綠色產(chǎn)品、綠色工廠評價體系及相應(yīng)的政策配套機制，推動傳統(tǒng)稀土產(chǎn)業(yè)升級改造和稀土材料綠色制造。

(2)健全創(chuàng)新體系模式，增強自主創(chuàng)新能力。

以重大需求為目標(biāo)，以企業(yè)為主體，聯(lián)合科研院所和高校等進行協(xié)同創(chuàng)新，形成基礎(chǔ)材料-應(yīng)用器件-關(guān)鍵零部件-核心裝備一條龍開發(fā)模式。注重基礎(chǔ)研究與原始創(chuàng)新，提升工程化和技術(shù)成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化能力，全面提升行業(yè)自主創(chuàng)新能力。

(3)建立和完善專利、標(biāo)準(zhǔn)及評價保障體系。

制訂和完善強制有效的知識產(chǎn)權(quán)保護法律法規(guī)，通過獎罰分明的制度，保護知識產(chǎn)權(quán)，嚴(yán)厲打擊知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)行為，為鼓勵技術(shù)創(chuàng)新成果的推廣提供法律依據(jù)和保障。引導(dǎo)稀土企事業(yè)單位重視和加強知識產(chǎn)權(quán)開發(fā)、運用和保護，加強專利戰(zhàn)略。鼓勵上下游合作建立功能材料分析檢測與應(yīng)用(服役)性能評價體系，搭建稀土標(biāo)準(zhǔn)化信息平臺，加快中國稀土標(biāo)準(zhǔn)的國際布局，建立完善產(chǎn)品評價與標(biāo)準(zhǔn)化體制機制，提升創(chuàng)新實力。

(4)加強人才培養(yǎng)和創(chuàng)新基地建設(shè)，提高科技創(chuàng)新能力。

建立人才培養(yǎng)和創(chuàng)新基地的長效發(fā)展機制，突出“高精尖缺”導(dǎo)向，依托稀土行業(yè)創(chuàng)新平臺，著力培養(yǎng)前沿、基礎(chǔ)科學(xué)、工程化研究等科技領(lǐng)軍型人才，加大力度培養(yǎng)工程應(yīng)用類“工匠”型人才；加強對相關(guān)國家重點實驗室、工程研究中心、公共技術(shù)服務(wù)平臺等的持續(xù)支持，加快提升我國稀土科研和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力和應(yīng)用水平，為我國稀土新材料發(fā)展提供人才保障。