科技日报记者 谢开飞
在神话中，息壤是能够本身生长不息的泥土。现在，一种雷同“息壤”功能的新型萃取沉淀剂面世了，其“神奇”之处在于，可与稀土形成固体萃合物，并能够频频萃取和轮回使用，大大提高了稀土星散富集效率，有效避免传统手艺中大量“三废”污染。
作为弗成再生的稀缺性计谋资源，稀土被誉为“超等工业味精”，当前低成本稀土洁净生产手艺成为世界性难题，是列国竞争拼抢的行业制高点。这项由中科院海西研究院厦门稀土材料研究所孙晓琦团队发现的科技功效，相关工作日前在国际期刊《湿法冶金》上揭橥，使我国在稀土采选星散手艺上持续连结全球领先地位。
繁荣之中的“三废”隐忧
小到手机、拍照机，大到正确制导导弹、火箭卫星，实际中处处都有稀土的影子。稀土分轻稀土和重稀土两类。稀奇是，分布我国南方的离子型矿，占有了全球70％以上的重稀土资源，其资源稀缺，可替代性小，可普遍应用于航天、军事、国防及新材料合成等高精尖范畴。
然而，早前的中国，虽是稀土大国，倒是相关研发的“弱国”。上世纪60年月，稀土星散提纯焦点手艺一向把握活着界少数国度手中。拥有伟大稀土资源的中国，其时却不得不从国外高价购进深加工的稀本地货品。
经由徐光宪院士等老一辈科学家几十年的艰辛起劲，我国稀土星散化学与工程研究取得长足提高，在稀土采掘、冶炼、星散提纯方面占有领先地位，竖立了完整的稀土资源行使财富链，成为全球储量最大、产量最大和出口量最大的国度。但传统的稀土星散提纯手艺也带来资源行使率有待提高、情况治理成本较高档问题。
据测算，我国传统离子型稀土矿冶金手艺平均资源行使率不到25％，每星散1吨离子吸附型稀土矿消费8—10吨盐酸、6—8吨液碱或1—1.2吨液氨等。国度卓越青年基金获得者、教育部长江学者特聘传授李梅为此曾痛心地说：“几十年来，我们为全世界供应了90％以上的稀土原料，其余国度用上了新材料，我们本身却制造出了严重的情况污染。”
事实上，国内传统工业稀土星散系统源于国外，已工业运用几十年，企业很难经由调撙节程参数对其存在缺陷加以优化。若何改变稀土提取的原料构造，让整个稀土提取工艺不发生“三废”问题？多年来，国内稀土行业一向在思虑和索求着。
改变“亦步亦趋”的逆境，从泉源上拓荒自立立异之路！孙晓琦团队着眼国度方针、容身根蒂研究，开发新型萃取系统，鞭策洁净高机能稀土星散手艺的研发，提拔资源综合行使水平，起劲实现可持续成长。
找到“息壤”
率先斥地新型“星散术”
在稀土湿法冶金工业中，以萃取剂为根蒂星散流程的首要感化是使金属获得提纯与富集，是以萃取剂是影响萃取工艺成败的最要害身分。
在我国稀土工业生产范畴，溶剂萃取法和化学沉淀法是应用最普遍的两种星散手艺，但在现阶段仍然存在诸多不足，如溶剂萃取法需要大量使用挥发性有机溶剂，存在平安和情况问题；碳酸氢氨和草酸工业沉淀剂难以轮回使用，所发生废水对情况造成不良影响。
“实现洁净高效稀土星散手艺研发的要害，在于设计、制备和筛选低成本、高机能的萃取—沉淀剂。”孙晓琦说，这是一个相当复杂的过程，需要周全考虑成本、原料、不乱性、萃取率、选择性、均衡时间、萃取容量、反萃机能、消融性、毒性等身分。
为此，孙晓琦团队开展了大量应用根蒂研究，应用世界前沿手艺，对高效洁净稀土星散工艺研发过程中所涉及的溶液配位化学、萃取剂设计、萃取机理、星散材料等根基科学问题开展系统研究，解决稀土星散流程从应用根蒂研究向财富化过渡过程中的要害科学问题。
在此根蒂上，孙晓琦团队设计制备了新型苯氧羧酸类萃取剂，该型萃取剂能够定量萃取低浓度稀土，与稀土形成固体萃合物，并能够频频萃取和轮回使用。基于该类萃取剂，连系溶剂萃取法和化学沉淀法的优势，斥地出了全新的萃取—沉淀法工艺。
该团队经由与赣州稀土集体、厦门钨业股份有限公司、北方稀土集体等合作开展的工业试验表明，与传统星散手艺比拟，这一新型星散手艺的特征是萃取过程不使用有机溶剂，萃取—沉淀剂可以反萃及轮回使用，具有无工业废水发生、低成本等优势；且平安性好，萃取—沉淀速度快，所获得的稀土沉淀富集物尺寸可增大几十倍以上，大大提高了稀土星散提纯效率，具备精巧的工业应用前景。
可按萃取剂“基因图谱”
定制最优星散工艺
我国福建、江西、广东、广西、湖南等南方省份都有离子型稀土矿分布，但成份差别较大。以福建、江西的离子型矿为代表，其矿中稀土配分就不沟通，是以，所研发的工艺参数也会有较大差别。这一问题若何破解呢？
为此，中科院海西院厦门稀土所与国度重大科学工程上海光源合作，采用同步辐射手艺对设计制备的新型萃取剂与稀土的感化机理、构效关系、物种分布开展研究，力争从分子水平熟悉萃取剂的各类身分对稀土星散流程的影响，形成面向分歧种类离子型矿稀土的萃取—沉淀剂“基因图谱”。
在此根蒂上，孙晓琦团队与相关企业合作，研究分歧种类离子型矿星散工艺。对于有工业应用前景的萃取剂和星散材料，凭据星散工艺需要，协调成本和机能的关系，进一步筛选和优化构造。同时，系统评估分歧矿种、分歧萃取系统、分歧星散装备对流程的影响，优化工艺参数，确定最优工艺路线。
今朝，孙晓琦团队已构建起新型的洁净高效稀土星散手艺系统，包罗新型萃取剂和星散材料、稀土矿浸出液富集手艺、重稀土星散工艺、离子液皂化手艺、放射性废渣综合处理手艺等。其立异性工作接踵在《美国化学工程师学会会志》《美国化学会可持续化学与工程》《绿色化学》等国际期刊揭橥，并入选英国化学工程师学会全球奖、中国化工学会侯德榜化工科学手艺奖、中国稀土学会卓越工程师奖。
“从工程手艺中发现根蒂科学问题，再将根蒂研究所取得的功效应用于工业实践”，今朝该所已组建稀土高效洁净星散团队、稀土收受手艺研发团队等8个财富化研发团队，加速所研发手艺内行业内的推广，鞭策我国离子型稀土星散工业的成长。
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