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——访包头稀土研究院院长杨占峰
作者:黄晓艳 发表时间:2012年11月13日

  

  

  中国稀土行业的整合重组正强势推进,这是中国稀土业迈入健康、持续发展轨道的开始。对于稀土业这样一个利益纠葛丛生的行业,如何贯彻落实政策法规,严格控制开采和冶炼分离能力,大力发展稀土新材料及应用产业,真正发挥稀土战略性基础产业的作用;如何克服国内外的重重挑战和压力,加快稀土研究和技术竞争的步伐,实现稀土高端技术领域的真正突破;如何有效保护和利用中国的稀土资源,建立起拥有自主知识产权的稀土科技体系?带着这些问题,我们采访了包头稀土研究院的院长杨占峰。

  揭开稀土神秘面纱

  本刊记者:您曾在白云鄂博工作了很长的一段时间,为什么大家都说我国稀土研究是从白云鄂博开始的?

  杨占峰:我们国家研究稀土就是从白云鄂博开始的。我个人认为其中有几个重要的人物不得不说。首先发现白云鄂博矿床的是我国老一辈地质学家丁道衡先生,他是历史上第一位来到白云鄂博的地质工作者。

  1927年,丁道衡随同中瑞西北科学考察团来到乌兰察布草原,看到泛着青黑色的神秘山岭,凭着专业的敏感,28岁的北京大学地质系助教意识到这种地貌特征和山体颜色极有可能是某种矿体的蕴藏地,从军用地图上查知此地就是蒙族人所说的富神之山——白云鄂博。于是他独自一人前往探究,采集一些矿样,发现了白云鄂博大铁矿。7年之后,矿物学家何作霖根据丁道衡提供的岩矿标本,经分析研究,从白云鄂博铁矿石中找出了两种稀土矿物,何作霖把这两种矿物分别命名为“白云矿”和“鄂博矿”。1935年,《中国地质学会会志》第14卷第2期刊登了何作霖编著的相关文章,第一次向世界宣告:白云鄂博矿物中存有稀土。

  新中国成立后,在1949年12月召开全国钢铁工业会议,确定了对白云鄂博进行资源调查,建设鼎足鞍钢与武钢的第三大钢铁工业基地——包头钢铁基地。白云鄂博的真正开发是在1950年。当年3月,北京地质调查所指派矿床地质学家严坤元担任队长和总工程师,组成了50人的“中央人民政府白云鄂博地质调查队”(后改称为“地质部华北地质局241地质勘探大队”)进驻,对白云鄂博铁矿开展普查工作,并进行了长达六年的地质勘探工作。1954年12月28日,《内蒙古白云鄂博铁矿地质勘探报告》全部完成。1957年,包头钢铁总公司成立。1958年6月,包钢炼钢厂成立。1959年9月26日,在全国人民支援下,当时我国最大的容量为1513立方米的一号高炉顺利出铁,时任中共中央副主席、国务院总理周恩来亲自为包钢一号高炉出铁剪彩。没调到稀土研究院之前,我一直就工作在白云鄂博。白云鄂博矿是一座世界罕见的多金属共生矿床,分布在东西长18公里,南北宽约3公里,总面积48平方公里的范围内。1959年,何作霖教授亲自来到白云鄂博,再次对他的发现进行深入细致的研究,证实了“白云矿”即是氟碳铈矿,“鄂博矿”即是独居石,从而确定了白云鄂博矿藏的特异性和丰富性。

  在冶炼过程中,我们发现炼出的钢铁质量并不理想,利用富矿作原料还是不顺。大家都知道这肯定是杂质造成的,至于是什么杂质,并没有人知道,钢铁的质量和产量始终就是上不去。这件事引起了当时的国务院副总理聂荣臻元帅的高度重视,特别提出对此事要认真加以研究。

  本刊记者:包头稀土研究院自1963年成立以来,以稀土资源的综合开发、利用为宗旨,现已成为稀土研究的综合性研发机构。包头稀土研究院在推进中国稀土产业发展的历史进程中发挥了哪些重要作用?

  杨占峰:国家从建设包钢开始,相关的稀土研究也随之展开。那时,我国尚没有专业的稀土研究机构。1961年冶金工业部以包钢科技人员为基础,抽调北京有色金属研究院、北京钢铁研究总院、北京矿冶研究院的300多人,加上当年高校分配的毕业生,组建了一支稀土研究队伍。1963年稀土研究院正式挂牌成立,由冶金部直接领导。稀土研究院汇聚了全国各地抽调的稀土研究专家,组成选矿、分离、提纯及应用等各领域的实验室,是世界上独一无二的单纯从事稀土研究、实力最强的单位。随着我院对稀土元素的可选性、可冶性的研究成功,为国家提供的有价值的信息引起了高层的关注。国家派出新组建的地质部105支队来白云鄂博勘探。经过3年的会战,105地质队终于圆满完成了白云鄂博稀有元素的勘探工作,提交了一份高质量的《内蒙古白云鄂博铁矿稀土稀有元素综合评价报告》。

  当时稀土的应用量和应用面受到限制,而国家建设需要大量的钢铁,直到中科院徐光宪院士亲赴包头深入研究,并提出了独创的串级萃取理论。在徐光宪院士的大力呼吁下,包头稀土按照“保护主矿(稀土含量高),加快东矿(含稀土成份中等),开发西矿(稀土含量低)的开发思路,稀土的选矿、分离提取、冶炼与铁的开发利用同步进行。1992年,稀土研究院转制后划入包钢集团公司。

  包头稀土研究院自成立之日起,就以发展我国稀土事业为己任,科研攻关、成果推广、产业培植,在它的每一个发展时期,都对我国的稀土行业产生重大影响。可以说,在新中国稀土事业50年的发展历程中,稀土研究院有着不可磨灭的贡献,书写下了辉煌的一页。

  立足基础研究,面向应用开发

  本刊记者:近些年稀土行业经历了很多变化,请您分析一下包头稀土研究院的科研工作现状和所面临的形势。

  杨占峰:稀土产业的发展,带动了需求量的迅速增加,其研究领域突然一下子拓宽;国家的重视,使得稀土从原本很小的一个行业一下子变得火爆,让从事稀土行业的研究单位、生产单位、应用领域的压力都很大。对于处在稀土产业链条上的研究院来说也有压力,当然更多的还是机遇。

  包头稀土研究院经过50年的积累,好多过去的老研究室已经具备了进入深入研究的基础条件,产业链也比较完整,我们上手比别人要快、也更容易。我们的装备和实验设备也比较齐全,行业影响力和掌握信息的能力也都是不错的。我院还负责稀土学会会刊《稀土》杂志和国家发改委稀土办公室的机关刊物《稀土信息》(中、英文版)的出版发行。中文稀土数据库和中国稀土网站(www.cre.net)面向全国稀土行业提供服务。是国家认可的理化检测中心,承担着稀土产品的进出口检验任务。我院完成了国内60%~70%的稀土标准的制定,这些都是我们的有利因素。而不利方面则是地域和环境,因为包头比较偏远,自然环境也较差,人才的引进不如中心城市。

  我本人就是从钢铁企业过来的,我知道钢铁是一个成熟的行业,有很多专门从事钢铁研究的研究院、设计院、规划院、环保院,也有专门围绕钢铁搞装备的制造业,大学里还有很多钢铁冶金相关专业。而稀土行业,以前除了包头稀土研究院之外,再没有一个专门针对稀土开发设立的设计研究及装备制造的院所和公司,也很少有高校专门开设这方面的专业,更缺少这方面的人才。

  稀土院以全职研究人员为主,也就是过去所说的在职员工,总共有489人。随着研究院的发展我们要打破这种模式。我们会面向社会招聘一些项目技术人员,并利用一些优惠的政策,与他们分享共赢。我们不仅开展纵向的国家前沿性基础理论课题的研究,也积极开展与产业特别是和包钢稀土产业密切相关的横向课题的研究,为包钢的稀土企业服务。我们院在稀土应用技术方面具有较强的优势,早年我们还以技术转让入股的形式进驻到一些企业,现在都能享受到回报。

  在包钢的大力支持下,2012年,我们在天津新建了包头稀土研究院(天津)分院,并设立了一些新的研究领域,像光伏材料、催化材料等。目前,天津分院的建设在有条不紊地推进。院士工作站、博士后工作站也在顺利地开展工作。研究院还出台《引进高层次优秀人才实施办法》和《科技成果转化实施办法》,给高端人才更好地为稀土研究院服务,尽快实现科研成果的转化提供政策支持。正是由于我院良好的环境和机制,培养出像谢宏祖、李培良、叶祖光和现在的张志宏、郝先库、刘国征、黄焦宏等一大批优秀的专家人才,使我院不断推出新的科研成果。

  对于稀土研究领域最近出现了越来越多的研究团队,我个人觉得这是很好的势头,这是稀土研究发展的必然趋势,随着稀土研究领域的拓宽,基础研究,应用研究和产业服务等大量课题急需展开工作。靠过去有限的那些团队是忙不过来的。我们不怕竞争,我们更欢迎大家多参与,正如稀土院的老同志们所讲,稀土院是中国稀土的摇篮,我们愿意与广大稀土科研和生产的新老朋友共同合作,在人才培养、课题攻关、产业开发等多方面加强联合共同发展。

  本刊记者:目前中国的稀土行业在下游应用产品上仍处在中低端,为什么一直处于这种状况?我国的稀土推广应用有哪些需改善的地方?包头稀土研究院做了哪些具体的工作来破解这个难题?

  杨占峰:我们知道,稀土元素化学性质极为相似,要将这些稀土分离十分困难。1976年,徐光宪院士成功设计出了整套工艺流程,实现了稀土的回流串级萃取。徐老的稀土萃取分离工艺彻底抛弃了原来那种耗时长、产量低、分离系数低、无法连续生产的生产工艺,新工艺流程用于分离包头轻稀土的工业规模试验获得成功。他的学生严纯华院士当初一直就吃住在包头,为此做了大量的工作。针对稀土萃取分离工艺技术中的一些关键难题,严纯华研制了低耗、高效的萃取法连续浓缩稀土料液、共逆流反萃取、萃取法生产高纯荧光级稀土产品等新技术,在国内外首次实现了稀土分离新工艺由理论设计“一步放大”到实际生产规模,并已广泛应用于国内主要的单一稀土生产线。

  我院的湿法室的稀土湿法冶金萃取分离技术不仅可以提取氧化铕,现在还可以提取氧化镝和氧化铽。在稀土15个元素全分离技术中,P507萃取剂使用是当时叶祖光教授带领的湿法团队的科研成果。P507萃取剂的推广使用,整个稀土三厂的萃取分离生产线的工艺设计和流程都是我们稀土院的技术。

  包头矿稀土精矿工业化生产技术的突破、稀土精矿烧碱法工艺的成功、P507稀土全萃取分离工艺的出现、氧化物电解制备稀土金属工艺的产业化、稀土在钢中的应用机理和加入方法的最后完成、高性能钕铁硼磁性材料当时最高指标的问世……这一系列重大科技成果,促进了包头市乃至全国稀土开发应用的进步和稀土工业的发展。

  在“原矿、精矿、分离产品、功能材料、器件、实用商品”这样一个稀土产业链中,越接近后端,对环境的破坏越小,效益越高。这几十年,我们把主要精力投入到了前端,国外的研究投入则集中在后端。中国稀土出口利润微薄,而国外利用从中国进口稀土研发制造成高端产品,由于科技附加值高,再卖回给中国时,价格提升数十倍甚至数百倍,即使如此,中国还不一定能够买到。打个比方,我们就好像是种地的农民,一直在研究种菜、种粮。以小麦为例,我们研究土地怎么开垦,小麦怎么生长,如何种小麦,并廉价地把小麦卖出去。国外就拿着小麦直接做成蛋糕,再把蛋糕高价卖回给我们。这样,他们的利润空间就比我们大。

  自从发现白云鄂博矿后,包头稀土研究院用了很多的时间一直在做开采、提取、分离、冶炼这些前端的工作,像矿物结构、组成,如何分离、冶炼等,并搞成我们认为是成品,实际是初级原料的东西卖到国外,低价换取外汇。国外不开采也不在前端研究上下功夫,他们把精力腾出来做后端的研发,掌握了尖端技术,并申请专利保护。当我们醒悟过来时,才发现附加值最高的终端应用产品的核心技术几乎全部掌握在外国人手里,我们在专利上已经受制于国外。

  日本、美国、欧洲等国家的稀土功能材料的开发,高端技术的应用,都搞得很好。中国生产的稀土产品多为低端产品,技术含量低,跟踪仿制多,独立创新少,开发应用滞后。尽管我们也一直在后面追赶,但等到我们掌握了这方面技术,发达国家又往新的高端发展。我们要用时,只能买国外的专利技术。

  过去国家一直强调要搞推广应用。在20世纪70年代末,我国就成立了稀土推广应用领导小组,还在全国搞过多次稀土巡回展览,目的就是推广稀土应用,号召大家在各个领域通过实验应用稀土,用稀土应用拉动产业。近些年来,中国在永磁材料、发光材料、储氢材料、抛光材料这四大材料方面进步很快,也掌握了一些核心的技术,很多材料都在出口。我国正从稀土原材料的开发向稀土推广应用上转变,稀土材料的应用开始带动了传统产业的升级。

  稀土的推广应用要得到国家的支持,政策路线的延续性需要加强,要对稀土进行科学划分和定位。在应用方面,稀土的关键领域设备,要提高档次,不能老停留在原料上,要在高端应用上实现突破。在延伸稀土产业链时,应该搭建下游企业与科研人员的沟通平台,形成有序健康发展的格局。我们同时还要关注,稀土价格回归后,日本和美国的研究动向,比如他们开始花大量的资金去研究如何避用稀土,或者寻找替代品来减小稀土的应用。

  本刊记者:中国与美国、日本等西方国家在稀土应用技术方面存在先天差距,所以我们应该更注重下游产品的推广应用。包头稀土研究院在哪些应用产业领域实现了新的突破。

  杨占峰:在应用领域,我院的钕铁硼永磁材料取得很大突破。1983年11月,我院成立了以谢宏祖为组长的课题组进行高性能钕铁硼材料的研究和攻关。1990年谢宏祖课题组在低氧工艺实验室研制出最大磁能积为52.2兆高奥的钕铁硼永磁材料,达到世界最高水平。1996年物理学家丁肇中在全球范围寻找高性能磁性材料,用于阿尔法磁谱仪探测宇宙的研究。我们院击败德国、日本等国家的研究单位,一举中标,为该研究项目生产了高性能稀土钕铁硼磁性材料。

  1984年,我院在国内首创“氧化物电解法连续制取钕铁合金和金属钕工艺”,并在此基础上,组建了以张志宏为组长的攻关团队,开始进行“万安培稀土熔盐电解关键技术及成套设备”的研究。1997年,这项课题被国家列为“产业前期攻关项目”。3年的时间里,攻关团队以3000安培为起点,直到6000安培、10000安培。课题组采用迥异于传统电解炉结构的槽型结构,创造性地提出了砌筑炉体思路,打破了制约熔盐电解稀土金属生产规模扩大的“瓶颈”,完成了大型稀土熔盐电解生产金属钕成套设备以及基础理论等研究工作,并开发了电解槽数值模拟方法,于2002年获得了国家发明专利。依托专利成果组建的包头瑞鑫稀土金属材料股份公司,建成了我国第一条10000安培稀土熔盐电解金属钕生产示范线。公司迅速成为世界上最大的稀土金属和合金的生产厂家。2011年年产金属镨钕(金属钕)能力达8000吨/年,销售收入超过24.5亿元。公司所依托的金属冶炼技术是稀土研究院火法室二车间的自主知识产权。

  在稀土钐钴永磁材料方面,稀土院提供了国内尖端的军工器件。蒙稀磁业公司主要生产的稀土永磁磁钢、稀土永磁辐射环、稀土永磁多级环及其磁性器件广泛应用于航天、航空、航海、兵器等领域。多年来一直为长征系列运载火箭、“神舟”系列和“嫦娥一号”、“嫦娥二号”“天宫一号”等的成功发射提供了优质的钐钴稀土永磁材料和永磁器件。

  在研发装备方面,我院拥有先进的检测设备和研究设备。有世界上唯一能够全面开展磁制冷材料和样机研究开发的特色课题组。目前,好多国家磁制冷技术开发的磁场系统都是我院设计研制的。另外,我院在稀土储氢材料及应用、稀土发光材料、稀土抛光材料、稀土镁合金产业化关键技术开发等方面也进行了卓有成效的研究,拥有一批核心的技术。我们不断扩展科技合作领域,先后与美、意、日、欧盟、韩、蒙古等国的研究单位在稀土元素的分离与提纯、储氢材料、稀土磁制冷材料、稀土磁致伸缩材料以及稀土在农业中的应用等多个领域进行合作,共同承担了多项国际科技合作项目。

  本刊记者:包头稀土研究院在“十二五”期间有什么发展规划和目标?请您畅谈一下,稀土产业未来的发展前景。

  杨占峰:“十二五”期间,我院首要做的就是紧跟国家的大目标、大课题,积极参与或牵头组织,这是我们义不容辞的责任。现在包头稀土研究院整体并入到包钢稀土,我们必须围绕包钢稀土“十二五”规划的产业化要求,一方面要对现有工艺进一步优化,解决包钢稀土在发展过程中的环保、资源利用等问题,实现产品升级换代。譬如,将硫酸焙烧工艺改为碱式分解工艺,提高稀土氧化物纯度,或者把抛光粉做成抛光液;另一方面,要不断延伸产业链。目前包钢稀土永磁材料已经延伸到核磁共振。包钢稀土高性能磁材扩产以后,可以做永磁电机,我院已经着手建设永磁电机实验室,为包钢稀土磁性材料的下游应用做前期工作。

  包头有专门以稀土命名的国家级开发区,我们离稀土资源最近,离稀土产业最近。钢铁里加入稀土元素到底能起多大的作用,这其中还有很多值得探究的东西,这是一个高科技创新领域的殿堂,未知的研究空间很大,只要坚持下去,就一定会有发现、有创新、有突破。我们要发挥在行业的影响力为行业服务,我们要密切关注稀土产业的动向,为稀土节能高效、绿色环保保驾护航。

  我个人认为,中国的稀土产业不能只从研究所或企业的角度出发,而要从政府层面制定发展战略,要有顶层设计和长远规划。稀土是战略资源,一定要纳入国家战略。对待稀土研究成果要不求所有,但求所用。我们要继续沿着科工贸一体化的路线自主研发,联合研究所、大专院校、业内专家,大家一起合作,把科研成果转化为现实生产力,最终实现产业化生产,为包钢稀土产业链的延伸提供有力的科技支持,在稀土产业化推广应用方面有所作为。

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