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包头日报:李梅,颠覆传统开启稀土提取绿色时代
2018-03-09 10:32     (点击: )

“稀土之都”包头白云鄂博稀土资源占全国稀土储量的83%,是北方稀土矿的代表。

上世纪八十年代,著名稀土冶金专家,中国稀土冶炼分离研究的学科带头人之一,中国工程院院士张国成院士发明的浓硫酸焙烧工艺成为北方混合型稀土精矿的主要生产工艺。这一工艺已经使用近40年,但这套工艺发明之初所顾虑的三废问题至今无法从根本上解决,宝贵的伴生资源氟、磷、钍不仅没有回收,反而成为污染的“元凶”。新万博manbetx官网登录李梅教授“颠覆”了老院士发明的稀土提取工艺,开创绿色技术新时代。

李梅,内蒙古自治区第一位国家杰出青年基金获得者、第一位教育部长江学者特聘教授,其带领的“稀土湿法冶金与轻稀土应用”国家重点领域创新团队是一支专门从事北方稀土及伴生资源提取利用的国家级专业技术团队。2017年,由该团队平台组建的“轻稀土资源绿色提取与高效利用”教育部重点实验室顺利通过国家验收。

■30年只做稀土一件事

李梅教授从读硕士时开始与稀土结缘,30年只做稀土一件事,带领着她的团队在白云鄂博稀土及伴生资源绿色提取利用方面取得了令人瞩目的成就。

2014年底,张国成院士等国内知名稀土专家到包头市参加李梅团队选冶一体化工艺的工信部产业升级论证会,给出的鉴定意见是:“该工艺是目前我国冶炼包头混合稀土精矿的创新工艺,整体技术达到了国际先进水平”。张国成院士感慨地说:“我们那个时代国家穷,只考虑如何将稀土拿出来,没有考虑环保问题。现在国家有钱了,环保问题提上日程了,原工艺应该改一改了”。

又是三年过去,值得欣慰的是包钢北方稀土公司在包头河西地区的选矿厂已经完全使用了这种选冶一体化绿色提取技术中的“选”,从白云鄂博矿选铁尾矿矿浆中直接提取稀土精矿,使稀土精矿品位提高到60%以上,月产量大于1万吨。尽管稀土市场波动,但是高品位大于60%的稀土精矿一直比50%的稀土精矿经济效益高出30%左右,仅这一项,使包钢每年多收入4亿元,产生的环境效益更是无法用金钱衡量。

在李梅团队发明的选冶一体化绿色提取技术的“冶”的方面,已经完成了国家科技支撑计划项目的工业示范,以高品位大于60%的稀土精矿为原料,生产直接用于萃取分离单一稀土的混合氯化稀土,同时回收伴生元素氟、磷、钍。在工业生产已经走通的基础上,她又进行进一步的升级改造,目前正在进行工信部产业升级项目,在北方稀土控股的和发聚峰稀土厂已建成年处理3000吨高品位稀土精矿的清洁冶炼生产线,预计2018年6月将投入生产。

■让稀土冶炼做到“吃干榨净”

过去,采用浓硫酸焙烧工艺生产一吨产品就要产生一吨放射性超标的湿渣,需要特殊的废渣库存放,每吨要缴纳270元堆放费。同时,伴生资源氟和助剂硫酸在焙烧过程中产生大量HF、SO2、SO3废气,无法避免;硫酸焙烧矿水浸过程硫酸稀土溶解度只有40g/L左右,转型废水或碳沉废水必然量大。因此,为了能达到环保要求,三废处理工序是成为整个工艺中成本最大的一块。

而李梅团队发明的高品位稀土精矿清洁冶炼工艺则完全不同。在和发聚峰稀土厂年处理3000吨60%稀土精矿的冶炼线,采用先分解氟碳铈矿再碱溶独居石的新工艺,可以大幅度降低碱用量,同时在提取稀土过程中回收伴生元素氟、磷、钍,过去旧工艺则完全不能回收。回收的氟化钠目前市场价格每吨5000元,磷酸三钠每吨2500元。

放射性物质钍以富集物回收,将来对核工业核燃料方面有着不可估量的潜在意义。仅仅氟、磷、钍三元素的回收利润就可以带出来稀土冶炼的生产成本。而且这一工艺无三废排放,真正实现了稀土冶炼的“吃干榨净”,废水全部循环使用,靠大量能源蒸发废水的时代一去不复返了。

李梅教授团队对于浓硫酸焙烧工艺的环境污染问题研究了各种各样的解决方案,发现末端治理的方法行不通,不能从根本上解决问题,提出“必须从工艺的源头进行创新,源头治理”的技术创新理念,并付诸实践开始工业推广,开创了一个绿色高效提取的选冶联合新时代。目前这套选冶一体化已经授权国家发明专利26项。几年来已经完成了国家支撑计划项目、863计划项目,正在进行国家自然科学基金重点项目,工信部产业升级项目、内蒙古重大研究计划项目。这也表明李梅教授团队无论是在基础前沿研究还是在工程技术开发都走在了全国前列,也表明这是一支能够在稀土领域承担大项目、解决实际生产问题的先进专业技术队伍。

张国成院士当年发明、推出浓硫酸焙烧工艺用了整整8年;从2010年李梅着手研究这一问题,至今也已经整整8年。这其中的苦乐心酸谁人知道?团队的博士研究生张栋梁说,为了让这套选冶一体化技术早日实现工业化推广应用,李老师和他们这些小伙子一样,经常奋战通宵,从来没有想到自己是个女人,也从没想过自己已不再年轻。

在包头稀土发展的过程中,正是有着像李梅这样的“拼命三郎”,并怀有执着的态度和深厚的情怀努力前行,才真正让包头这座“稀土之都”更加闪亮。

(新闻链接:http://customupload.baotounews.com/nepaper/btrb/html/2018-01/17/content_89413.htm)