一、简介
本研究所针对稀土生产过程中环境污染严重和工艺流程长产品纯度不易控制的行业瓶颈问题,围绕内蒙古自治区稀土资源优势,基于白云鄂博稀土及伴生资源和产业特色,开展稀土与特种资源的绿色提取分离及二次资源综合利用的基础理论研究及应用技术开发,为稀土行业实现国家已经制定了碳达峰和碳中和具体目标提供有效措施及工艺。团队长期致力于稀土绿色低碳冶金工艺和技术研发,探索解决稀土矿物选冶材一体化短流程绿色制备新工艺、高纯高效稀土氧化物电解装备及关键技术、稀土湿法冶金工艺与产品功能化、稀土二次资源的综合回收与利用等领域的科学问题和关键技术研究。并在稀土基低碳长寿命炼钢炉衬材料、稀土氧化物电解、稀土湿法冶金工艺与产品功能化、稀土萃取液直接制备稀土氧化物及功能材料绿色新工艺研究及应用、微波冶金制备高性能稀土材料低碳绿色新工艺与新技术开发应用方面已经取得了一批创新性成果。
本研究所依托轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室、内蒙古自治区“草原英才”创新团队、内蒙古自治区高校科技创新团队和包头市5512创新团队、领军人才等平台和团队,搭建了培养该领域高技术人才的实验平台,提高内蒙古自治区在稀土冶金及资源综合利用技术开发水平和核心竞争力,推动我区在稀土资源的科学研究、技术进步及产业化进程,推动资源优势向产业优势转化。
二、研究方向
1. 高纯稀土金属及合金熔盐电解新工艺开发与应用
开展电解质物理化学性质(黏度、稀土氧化物溶解度)研究;稀土氧化物熔盐电解过程副反应及其派生效应;超低碳(0.01%以下)稀土金属开发;电解尾气的干法回收技术开发;熔盐电解稀土制备新型稀土合金;利用熔盐电解稀土金属液的高温流动特性,探索研究稀土电解-高纯金属净化-金属成型一体化新工艺,构建高纯稀土金属直接成型和合金化的短流程工艺,以避免再次冷却融化成型或合金化带入新的杂质,开展连续高效高纯稀土金属电解工艺新理论研究。
2. 稀土二次资源循环利用
稀土磁性材料、荧光粉等稀土二次资源的循环利用,是稀土产业可持续发展面临的重要问题,同时也是解决稀土资源利用不平衡问题的有效途径之一。研究稀土二次资源回收过程的物理化学问题,开发高效、清洁、短流程回收工艺。研究内容:选择性氧化还原-渣金熔分-熔渣浸出稀土;稀土熔渣物理化学性质(结构、黏度稀土相结晶析出)的研究;稀土熔渣相图研究;低稀土含量熔渣中稀土相的结晶析出及分离的研究;稀土废料选择性硫酸化焙烧提取稀土的研究。
3. 稀土冶金和材料低碳绿色制备新技术
(1)稀土萃取液直接制备稀土氧化物及功能材料低碳绿色新工艺。利用稀土萃取高纯氯化物溶液采用雾化热解技术,直接制备系列稀土氧化物及稀土功能材料,并研究其新能源领域的应用。
(2)微波冶金制备高性能稀土材料绿色新工艺与新技术的开发与应用。将微波辐射应用于冶金体系,利用其选择性加热,体加热,非接触加热等特点,强化反应过程的冶金新技术。微波冶金的特殊的加热方式,赋予了微波冶金新技术在新材料的及先进材料的开发制备过程中所具备的独特优势。利用微波冶金制备高性能稀土材料,在开发探索新技术新工艺的同时,系统的研究制备过程形核、微观形貌、相界面及结构性能等,探讨微波热效应和非热效应对目标产物形成的作用机制,微波加热大幅减少碳排放。
4.稀土湿法冶金工艺与产品功能化研究
(1)混合型轻稀土与伴生资源清洁高效提取与应用
(2)白云鄂博尾矿资源的清洁回收与高效利用
(3)特殊物化性状稀土化合物的调控制备工艺研究
(4)铈基稀土化合物非典型性制备工艺及其性能研究
(5)稀土功能材料制备及应用
5.工业固态废弃物资源化应用
主要探索工业固态废弃物在陶瓷领域资源化利用途径,研究矿冶废渣、煤矸石等高温加热过程矿相演变规律和机理,开发工业固态废弃物制备陶瓷制品技术。
三、学术队伍
经几年的引进和培养,研究所形成了一支政治素质高、业务能力强、职称年龄结构合理、治学严谨、专业配套的具有一流水平的教学、科研能力的师资队伍,研究梯队中现有研究人员38人,教授18名,外聘专家教授3名,副教授副研究员14名,讲师17名,其中29人具有博士学位。研究所具有一个教育部创新团队、两个内蒙古自治区草原英才团队。拥有国务院政府特殊津贴专家2人,教育部新世纪人才1人,内蒙古自治区突出贡献专家2人,包头市鹿城英才3人。
四、人才培养
本研究所始终坚持立德树人为根本任务,近年来共培养博士3名、硕士38名,目前在读博士研究生4名、硕士研究生43名,先后培养200余名本科生。
五、科研平台条件
本研究所依托的主要科研平台包括轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室、内蒙古自治区稀土湿法冶金与轻稀土应用重点实验室,轻稀土清洁提取与利用内蒙古自治区工程研究中心,拥有高分辨显微共焦拉曼光谱仪、超高温综合热分析系统、高真空脉冲激光镀膜系统、原位全光谱傅里叶变换红外光谱仪等一批先进的仪器设备。
研究所实验室占地面积2000余平米,拥有选矿、冶金及材料制备等方向的分析、检测和实验设备300余台套,如场发射扫描电子显微镜、俄歇电子能谱仪、差热-热重分析仪、傅里叶红外光谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、磁控溅射仪、自动压力研磨抛光机、喷雾干燥机、精密射流分级机、多用途微波高温反应系统、强磁选机、微型闭路连续浮选机(数控型)、高梯度磁选机等设备。
六、科研项目
近年来,研究所依托已有的科研平台,承担了国家科技支撑计划项目、863项目、工信部稀土产业转型升级项目、国家自然科学基金重点项目、科技部重大基础研究前期研究项目等省部级及以上科研项目150余项,
七、学术成果
获省部级以上科研、教学奖励8项,出版学术著作17部;授权发明专利110余项;SCI、EI收录论文130余篇。
本研究所所属学术团队获得国家级优秀教学成果二等奖一项,内内蒙古自治区科技进步一等奖一项,二等奖两项,冶金科技进步奖2项。授权发明专利60多项,出版学术专著5部。