稀土应用发展战略研究.pptx
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1、 江西有色产业技术创新院士行学术报告江西有色产业技术创新院士行学术报告 稀土应用发展战略研究 张国成 中国工程院院士 北京有色金属研究总院高级工程师 2005.11 江西 赣州 我国已成为名副其实的稀土大国,稀土产量、出口量、消费量均居世界第一位。我国的稀土产品已从以中低档为主逐渐过渡到以中高档产品为主的阶段,但在稀土功能材料的应用研究开发及产业化方面与国外相比仍存在一定的差距。一 攻关的任务、考核目标及主要技术经济指标 我国稀土资源丰富、矿种独特,可持续供应我国我国稀土资源丰富、矿种独特,可持续供应我国使用几百年。使用几百年。轻稀土矿以包头、四川、山東氟碳轻稀土矿以包头、四川、山東氟碳铈矿为
2、主,按稀土氧化物计,其工业储量约为铈矿为主,按稀土氧化物计,其工业储量约为4,0004,000多万吨,远景儲量接近多万吨,远景儲量接近11亿吨。亿吨。重稀土矿以江重稀土矿以江西、广東、福建、广西、云南地区的稀土离子型西、广東、福建、广西、云南地区的稀土离子型矿为主,其工业储量约矿为主,其工业储量约160160万吨,远景储量约万吨,远景储量约640640万吨。万吨。世界稀土资源工业总储量约为世界稀土资源工业总储量约为11亿吨,中国亿吨,中国稀土工业儲量佔世界稀土工业储量的稀土工业儲量佔世界稀土工业储量的43%43%。目前。目前每年全球稀土总消费量为每年全球稀土总消费量为99万多吨,主要靠我国供万
3、多吨,主要靠我国供应。应。1.1 稀土资源现状 包钢为了满足钢铁生产的需要,每年开采白云包钢为了满足钢铁生产的需要,每年开采白云鄂博铁、稀土矿约鄂博铁、稀土矿约 900 900 万吨,同时伴隨开采出万吨,同时伴隨开采出 4545万万吨稀土氧化物相应的包头混合型轻稀土矿(氟碳铈吨稀土氧化物相应的包头混合型轻稀土矿(氟碳铈矿、独居石)。而目前每年市场只需要由包头矿生矿、独居石)。而目前每年市场只需要由包头矿生产的氧化稀土约产的氧化稀土约 6 6 万吨,所以选矿过程是按需要多万吨,所以选矿过程是按需要多少稀土精矿选多少的方针进行,少稀土精矿选多少的方针进行,大部份含大部份含REOREO为为6767的
4、选铁后的稀土尾矿排入尾矿坝保存。的选铁后的稀土尾矿排入尾矿坝保存。1.1 稀土资源现状2004 年我国共生产稀土矿产品9.83 万吨(按稀土氧化物REO 计),其中轻稀土精矿约6.8 万吨,离子型中重稀土精矿约3 万吨,中重稀土精矿佔稀土矿产品总量的30%。中重稀土精矿含有镝、铽、铕、钇等世界稀缺的元素,儲量不多,应进行保护性开采。过去以池浸法提取离子型稀土矿,回采率低,破坏植被。现研究成功的原地浸矿技术的稀土回采率提高到80%以上,基本上满足了环保的要求,值得大力推广。1.1 稀土资源现状 我国轻稀土精矿以包头混合型稀土精矿为主,用磁-浮工艺选出的精矿中REO含量为5060,再使用硫酸强化焙
5、烧-P20 4萃取法冶炼,生产氯化稀土、碳酸稀土、稀土富集物和各种单一稀土氧化物。目前冶 炼 精 矿 能 力 每 年 达1 4 1 5万 吨。1.2 稀土精矿的冶炼及分离现状 从南方离子型稀土矿中生产出含REO 92的中重稀土富集物,使用P507、环烷酸溶剂萃取法分离稀土,制得各种品位的单一稀土氧化物(9999.9999)供应世界市场。目前我国稀土分离技术己达到世界领先水平。1.2 稀土精矿的冶炼及分离现状 2004年我国包头混合型轻稀土的分离能力约 8万吨,南方离子型稀土矿每年分离能力约4万吨,以四川氟碳铈矿为原料的年分离能力约3万吨,共计15万吨,而目前世界对稀土的年需求量仅为 9 万吨左
6、右。去年我国稀土冶炼分离产品 8.67 万吨,出口5.33万吨、国内消耗3.34万吨,我国稀土产量己占世界需求量的96。1.2 稀土精矿的冶炼及分离现状 全国有大小稀土冶炼分离工厂上百家,过去几年冶炼分离能力增长过快、重复建设的现象已有所减缓。大中型厂已逐渐成为骨干企业,生产技术和装备水平已达到国际先进水平。目前几种主要永磁材料用的稀土氧化物:氧化钕、氧化镝、氧化铽、氧化铕等均接近产销平衡,有时还供不应求,过去产大于销的现象基本结束。1.2 稀土精矿的冶炼及分离现状 由于稀土元素有l7个共存於原料中,各个稀土元素在实际应用时,用量不平衡,故造成丰度高的镧、铈、钇和一些暂时用途少的部分重稀土元素
7、过剩、积压,这种积压现象还会继续下去。在短期内解决不了的。把这种现象称为产量过剩是不对的,将妨碍钕铁硼永磁的发展。1.2 稀土精矿的冶炼及分离现状 今后稀土开采冶炼能力的多少,主要由世界钕铁硼永磁材料对氧化钕的需求量来决定,氧化钕的需求量又决定包头混合型轻稀土矿的开采冶炼规模。另外永磁对氧化镝、氧化铽的需求量决定南方离子型矿的开采冶炼规模。所以氧化钕、氧化镝和氧化铽三个材料已成为我国稀土发展的拉动金属。1.2 稀土精矿的冶炼及分离现状 预计到2010年时,年产钕铁硼永磁将达到810万吨,我国每年需处理稀土精矿4050万吨(按含REO 50的包头稀土精矿计),才能生产出将近3万吨氧化钕,满足钕铁
8、硼永磁工业的需要。1.2 稀土精矿的冶炼及分离现状 所以提高短线产品氧化钕、氧化镨、氧化铕、氧化镝、氧化铽等的价格,以弥补镧、铈、钇等产品积压造成的损失,这是当务之急。3万吨氧化钕只有我国才能够满足世界的需要,别国是无能为力。世界稀土市场90 均由我国占有,为何稀土冶金工业还在微利线上徘徊不前呢?这是值得我们思考的问题。1.2 稀土精矿的冶炼及分离现状 稀土金属性质活泼,不作为结构材料使用,而稀土金属性质活泼,不作为结构材料使用,而是将其制成各种特殊功能材料或改性剂应用。是将其制成各种特殊功能材料或改性剂应用。在冶金机械工业中,将稀土金属制成稀土镁硅在冶金机械工业中,将稀土金属制成稀土镁硅铁合
9、金,作为改性剂用来生产球墨铸铁,铸件。铸铁合金,作为改性剂用来生产球墨铸铁,铸件。铸件强度、塑性和韧性得到很大提高,在机械产品中件强度、塑性和韧性得到很大提高,在机械产品中可代替部分锻件、钢铸件和铸铁管,球墨铸铁的年可代替部分锻件、钢铸件和铸铁管,球墨铸铁的年产量达到产量达到600600多万吨。多万吨。20042004年稀土在该领域的用量突年稀土在该领域的用量突破破40004000吨。吨。1.3 稀土材料的科研和生产现状 把微量稀土加到钢液中,可以有效地提高钢材的强度、韧性、抗腐蚀性、耐磨性。我国的武钢、宝钢、包钢、上钢一厂均生产稀土钢,年产稀土钢约100万吨。1.3 稀土材料的科研和生产现状
10、 在石油化工领域中,利用加稀土制得的Y型分子筛作为石油裂化催化剂,可提高汽油和柴油的产率13。提高炼油装置生产能力约30。国外40%、国内90的汽油来自催化裂化工艺。2004年我国石油化工领域用稀土约4000吨,约占世界用量的21左右。1.3 稀土材料的科研和生产现状 稀土对 稀土对CO CO、HC HC、NOx NOx具有良好的催化净化效果,上世纪 具有良好的催化净化效果,上世纪90 90年代以来,国内外研究工作者正大力寻求用廉价稀土元素 年代以来,国内外研究工作者正大力寻求用廉价稀土元素部份代替贵金属制作汽车尾气净化剂,稀土能起到提高净化 部份代替贵金属制作汽车尾气净化剂,稀土能起到提高净
11、化剂的催化活性、热稳定性和储氧性能,从而减低贵金属的用 剂的催化活性、热稳定性和储氧性能,从而减低贵金属的用量。目前世界先进国家均采用稀土为三效催化剂中的主要助 量。目前世界先进国家均采用稀土为三效催化剂中的主要助催化剂的成分生产汽车尾气净化噐,净化效果己接近欧 催化剂的成分生产汽车尾气净化噐,净化效果己接近欧-3-3水 水平。预计今年我国将需要汽车尾气催化净化噐 平。预计今年我国将需要汽车尾气催化净化噐800 800 1000 1000万 万套,需消费稀土氧化物约 套,需消费稀土氧化物约2000 2000吨。目前国内的汽车生产线多 吨。目前国内的汽车生产线多为引进合资企业,尾气净化器也为国外
12、工厂自带产品,我国 为引进合资企业,尾气净化器也为国外工厂自带产品,我国产品要完全进入这一领域还有待时日。产品要完全进入这一领域还有待时日。1.3 稀土材料的科研和生产现状稀土发光材料按应用领域可分为三大类:稀土发光材料按应用领域可分为三大类:(1 1)显示用材料,包括阴极射线管()显示用材料,包括阴极射线管(CRT CRT)用荧光粉、投影)用荧光粉、投影管用荧光粉、等离子显示(管用荧光粉、等离子显示(PDP PDP)用荧光粉、场发射显示)用荧光粉、场发射显示(FED FED)用荧光粉等;)用荧光粉等;(2 2)照明用材料,包括稀土三基色荧光粉、白光发光二极)照明用材料,包括稀土三基色荧光粉、
13、白光发光二极管(白光 管(白光LED LED)用荧光粉、稀土卤化物发光材料等;)用荧光粉、稀土卤化物发光材料等;(3 3)特种发光材料,包括稀土长余辉荧光粉、)特种发光材料,包括稀土长余辉荧光粉、X X射线增感屏 射线增感屏用荧光粉、上转换荧光粉等。稀土发光材料在未来 用荧光粉、上转换荧光粉等。稀土发光材料在未来5-10 5-10年内 年内极可能在等离子显示、场发射显示、有机电致发光、背投彩 极可能在等离子显示、场发射显示、有机电致发光、背投彩电等方面有好的应用前景 电等方面有好的应用前景。1.3 稀土材料的科研和生产现状20042004年我国生产各种稀土荧光粉年我国生产各种稀土荧光粉4270
14、4270吨。从吨。从19951995年年至今,我国稀土荧光粉的产量平均年增长率在至今,我国稀土荧光粉的产量平均年增长率在3030以上。年产彩电荧光粉以上。年产彩电荧光粉16501650吨,灯用荧光粉约吨,灯用荧光粉约19001900吨,长余辉荧光粉吨,长余辉荧光粉690690吨,三基色荧光灯产量达到吨,三基色荧光灯产量达到1212亿支以上。亿支以上。我们可以自豪地说:世界上90 以上的彩色电视机荧屏所使用的红色荧光粉都是采用中国的高纯氧化銪,氧化钇制作供给的。1.3 稀土材料的科研和生产现状 稀土永磁材料现己发展到第三代钕铁硼永磁体,其用量从1995年以来,每年以26%递增。它的应用水平己成为
15、衡量一个国家综合实力的重要标志,是现代信息产业的基石之一。1.3 稀土材料的科研和生产现状目前我国共有稀土永磁工厂130多家,其中中科三环每年产烧结钕铁硼永磁 6000 多吨,宁波韵升为4000多吨,年产量超过200吨以上的约20家,其余多为不滿百吨级的小厂,需要整顿。现我国己能批量生产最大磁能积为30、40、45、52 MGOe的磁体,质量己达到国际先进水平。1.3 稀土材料的科研和生产现状2004年我国稀土永磁材料产量达到 26,890吨,比2003年增长79%,国内用量约 l9,181吨,出口7,709吨,预计到2010年世界稀土永磁产量将达到8 10万吨,其平均年增长率仍为24。由于稀
16、土永磁材料主要组份金属钕有90是产在中国,中国将成为世界稀土永磁材料的供应基地,稀土永磁材料工业将会成为我国的强势工业。1.3 稀土材料的科研和生产现状 我国铈系稀土抛光粉的年生产能力达到了4,000 吨,实际产量约 2,400 吨,出口约 1,400 吨,我国已经成为世界稀土抛光粉生产量和销售量最大的国家,国内用量在全球排第三位。1.3 稀土材料的科研和生产现状由于具有资源优势,在国际市场有很强的竞争实力。由于具有资源优势,在国际市场有很强的竞争实力。然而,我国生产的抛光粉以颗粒偏大的低铈产品为主,然而,我国生产的抛光粉以颗粒偏大的低铈产品为主,产品经过精密分级可以接近国外产品的性能。从总体
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