“我国稀土采选分离技术全球领先”

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在神话中，气息土是可以自己生长的土壤。 现在，具有类似气息土壤功能的新型萃取沉淀剂上市了。 其不足之处在于，形成稀土和固体提取物，可以反复提取和循环利用，大大提高了稀土分离的富集效率，使得以前流传下来的技术中大量的三废污染不再有效。

作为不可再生的稀缺性战术资源，稀土被称为超工业味精，目前低价稀土清洁生产技术已成为世界性课题，是各国竞相抢夺领域的顶点。 这个中科院海西研究院厦门稀土材料研究所孙晓琦团队发明的科技成果，相关行业日前在国际期刊《湿法冶金》上发表，使中国在稀土开采分离技术方面继续领先于世界。

繁荣中的三废隐忧

从手机、照相机，到精确制导导弹和火箭卫星，现实中到处都有稀土的影子。 稀土有轻稀土和重稀土两种。 特别是分布在我国南方的离子型矿，占世界70%以上的重稀土资源，其资源匮乏、可替代性小，可广泛应用于航天、军事、国防以及新材料合成等高精锐行业。

然而，以前的中国虽然是稀土大国，但却是相关研究开发的弱国。 20世纪60年代，稀土分离纯化的核心技术掌握在世界少数国家手中。 拥有巨大稀土资源的中国，当时不得不从国外购买高价深加工的稀土产品。

经过徐光宪院士等老一辈科学家几十年的艰苦努力，我国稀土分离化学与工程研究取得了长足的进步，在稀土开采、冶炼、分离纯化方面处于领先地位，建立了完善的稀土资源利用产业链，成为世界储量最大、产量最大、出口量最大的国家。 但是，以前流传下来的稀土分离纯化技术也带来了资源利用率有待提高、环境管理价格高等问题。

据测算，我国一直以来离子型稀土矿冶金技术的平均资源利用率不足25%，每分离一次离子吸附型稀土矿就要消耗8 10吨盐酸、6~8吨液碱或1.2吨液氨等。 国家青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授李梅为此痛心地表示:几十年来，我们向全世界提供了90%以上的稀土原料，其他国家使用了新材料，我们自己制造了严重的环境污染。

事实上，国内流传很久的工业稀土分离系统来自国外，已经在工业上运用了几十年，公司不容易通过调整工艺参数来优化缺陷。 如何改变稀土萃取的原料结构，使整个稀土萃取工艺不发生三废问题？ 多年来，国内稀土领域一直在思考和探索。

改变不断变化的困境，从源头上开辟自主创新之路！ 孙晓琦团队将着眼于国家目标，立足于基础研究，开拓新型萃取系统，推进清洁高性能稀土分离技术的研发，提高资源综合利用水平，为实现可持续快速发展而努力。

找到土壤，率先开发新的分离术

在稀土湿法冶金工业中，以萃取剂为基础的分离工艺的首要作用是提纯和富集金属。 因为该萃取剂是影响萃取工艺成败的最重要因素。

在我国稀土工业生产行业，溶剂萃取法和化学沉淀法是应用最广泛的两种分离技术，但现阶段仍存在许多不足，如溶剂萃取法需要大量采用挥发性有机溶剂，存在安全和环境问题。 碳酸氢氨和草酸工业沉淀剂难以回收利用，产生的废水会对环境造成不良影响。

实现清洁高效的稀土分离技术开发的关键是低价高性能的萃取沉淀剂的设计、制备和筛选。 孙晓琦表示，这是一个相当多而复杂的过程，需要全面考虑价格、原料、稳定性、萃取率、选择性、平衡时间、萃取容量、反萃取性能、溶解性、毒性等因素。

为此，孙晓琦团队开展了大量应用基础研究，应用世界先进技术，对涉及高效清洁稀土分离技术研发过程的溶液配位化学、萃取剂设计、萃取机理、分离材料等基本科学问题展开了系统研究，在稀土分离工艺从应用基础研究向产业化过渡的过程中。

在此基础上，孙晓琦团队设计制造了一种可以定量提取低浓度稀土、与稀土形成固体提取物、反复提取和循环的新型苯氧基羧酸类萃取剂。 基于这种萃取剂，结合溶剂萃取法和化学沉淀法的特点，开发了新的萃取沉淀法工艺。

该小组与赣州稀土集团、厦门钨业股份有限公司、北方稀土集团等合作开展的工业实验表明，与以前传入的分离技术相比，这种新的分离技术的特点是提取过程不使用有机溶剂，提取沉淀剂可以逆向提取和循环利用，不产生工业废水 安全性高，萃取沉淀速度快，得到的稀土沉淀浓缩物尺寸增大几十倍以上，稀土分离纯化效率大幅提高，具有良好的工业应用前景。

可以根据萃取剂基因图谱定制最佳的分离工艺

我国福建、江西、广东、广西、湖南等南方省份分布有离子性稀土矿，但成分差异较大。 以福建、江西的离子型矿为代表，由于其矿中稀土分配各不相同，所开发的工艺参数也差异很大。 这个问题怎么解？

为此，中科院海西院厦门稀土所与国家重大科学工程上海光源合作，对采用同步辐射技术设计制备的新型萃取剂和稀土的作用机理、构效关系、物种分布进行了研究，从分子水平认识了萃取剂的各种因素对稀土分离工艺的影响，开发出了面向不同类型离子型矿稀土的萃取沉淀剂

在此基础上，孙晓琦团队与相关公司合作，研究了不同类型离子型矿的分离技术。 对有工业应用前景的萃取剂和分离材料，根据分离工艺的需要，调整价格和性能的关系，进一步筛选和优化结构。 然后系统判断不同矿种、不同萃取系统、不同分离装备对工艺的影响，优化工艺参数，明确最佳工艺。

目前，孙晓琦团队已经建立了新型清洁高效的稀土分离技术体系，包括新型萃取剂和分离材料、稀土矿浸出液浓缩技术、重稀土分离技术、离子液皂化技术、放射性废渣综合解决技术等。 其创新工作在《美国化学工程师学会会刊》《美国化学会可持续化学与工程》《绿色化学》等国际期刊上相继发表，先后入选英国化学工程师学会全球奖、中国化学工业学会侯德榜化学工业技术奖、中国稀土学会优秀工程师奖。

从工程技术中发现基础科学问题，将基础研究所取得的成果应用于工业实践，目前该所成立了稀土高效清洁分离团队、稀土回收技术研发团队等8个产业化研发团队，加快了研发技术在领域内的宣传，推动了中国离子型稀土分离工业的快速发展 (记者谢开飞)