中國作為世界稀土儲(chǔ)備第一大國，稀土的開發(fā)利用所造成的植被破壞、水土流失、輻射污染等環(huán)境問題是誰都無法回避的。作為國內(nèi)著名的稀土學(xué)科帶頭人，國家杰出青年基金獲得者、教育部長江學(xué)者特聘教授李梅所帶領(lǐng)的“輕稀土資源綠色提取與高效利用”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室就是解決這一問題的一支精英團(tuán)隊(duì)。
上世紀(jì)80年代，中國工程院張國成院士發(fā)明了50%稀土精礦濃硫酸焙燒工藝成，該技術(shù)自此成為我國北方混合型稀土精礦的主要提取生產(chǎn)技術(shù)。但是這種高溫焙燒工藝的三廢問題始終無法避免，三廢處理工序是整個(gè)工藝能耗最高、成本最大的工序。幾十年來，眾多科研團(tuán)隊(duì)和企業(yè)都在努力試圖解決這一問題，但得出的成果都是“末端治理的思路”，將A污染變成B污染，不能從根本上解決問題。
到上世紀(jì)九十年代，稀土專家葉祖光教授完成對單一中重稀土99.999%高純度分離實(shí)驗(yàn)之后，稀土的高純度提取分離也已經(jīng)再不是關(guān)鍵技術(shù)?！斑@種技術(shù)在國家‘九五計(jì)劃’時(shí)期就已經(jīng)是成熟技術(shù)，我們現(xiàn)在所說的稀土提取分離關(guān)鍵技術(shù)，是如何實(shí)現(xiàn)清潔高效提取，如何將重污染的稀土廢料變廢為寶、吃干榨盡?！崩蠲方淌谡f。
如何從源頭上改變稀土提取的原料結(jié)構(gòu)，讓整個(gè)稀土提取工藝不產(chǎn)生三廢？這是多年來李梅教授一直在思考和探索的問題。在幾年前一次中國工程院的會(huì)議上，參會(huì)的李梅現(xiàn)場聽到了時(shí)任院長徐匡迪關(guān)于首鋼曹妃甸改造的方案后頓受啟發(fā)。她立即帶領(lǐng)課題組在已有的冶金實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上，跨學(xué)科搭建選礦實(shí)驗(yàn)室，開始了“白云鄂博礦選冶一體化”研究，并成為這一領(lǐng)域的先行者。
每一個(gè)稀土礦都會(huì)有尾礦庫，白云鄂博礦的尾礦是被采走70%鐵和10%稀土后的富集物，含有大量的有價(jià)元素，目前已堆存2億噸。其中，稀土資源儲(chǔ)量達(dá)到1400萬噸，螢石4000萬噸，Nb2O5近24萬噸，Sc2O3約4萬噸，ThO2約7萬噸，經(jīng)濟(jì)價(jià)值達(dá)上萬億。
李梅教授帶領(lǐng)2名博士，15名碩士在白云鄂博尾礦庫三車間奮戰(zhàn)近兩年半，終于完成了“混合型輕稀土資源清潔高效提取技術(shù)及應(yīng)用”的實(shí)驗(yàn)，并獲得了“國家科技支撐計(jì)劃”的項(xiàng)目支持。在項(xiàng)目的支持下，團(tuán)隊(duì)順利完成了尾礦的全回收試驗(yàn)，并獲批了國家863項(xiàng)目--“白云鄂博尾礦資源清潔高效利用技術(shù)”。
憑借“高純單一稀土化合物提取技術(shù)”、“大顆粒稀土化合物制備工藝開發(fā)” 等一系列科研成果，李梅教授團(tuán)隊(duì)最終提出了一套全新的針對包頭白云鄂博混合型輕稀土資源綠色高效提取的“源頭治理思路”和技術(shù)體系：改變已經(jīng)生產(chǎn)了幾十年的50%稀土精礦的礦物結(jié)構(gòu)和品位，將其提高至大于60%，采用先分解氟碳鈰礦再堿溶獨(dú)居石的新工藝，大幅降低堿用量，同時(shí)在提取稀土過程中回收伴生元素氟、磷、釷，氟以氟化鈉回收，磷以磷酸三鈉回收。
李梅教授介紹，“新技術(shù)的關(guān)鍵之處就在于：以不發(fā)生環(huán)境污染為目標(biāo)，將稀土中的有價(jià)值元素逐個(gè)拿出，為新材料制備提供無限可能，打個(gè)比方說，就是要像切蛋糕一樣來處理稀土?！?/p>
目前該系統(tǒng)技術(shù)的選礦部分已經(jīng)在包鋼集團(tuán)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，年產(chǎn)超過12萬噸，技術(shù)的冶煉部分已經(jīng)在包鋼和發(fā)稀土建成的3000噸/年生產(chǎn)線，工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行已經(jīng)走通，正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級改造。
由于輕稀土的提取技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于離子型稀土，李梅教授團(tuán)隊(duì)這套既適合尾礦也適合原礦的元素全回收、綠色高效的新技術(shù)集成，已經(jīng)成為國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的現(xiàn)代稀土提取分離技術(shù)。
值得一提的是，在稀土中的眾多元素紛紛被應(yīng)用于新材料制備的同時(shí)，白云鄂博礦還將稀土依靠濕法冶金的方法制備成釷富集物存放起來，這種可用作核工業(yè)的原料資源將在不久的將來發(fā)揮至關(guān)重要的戰(zhàn)略作用。
