稀土技術(shù)高等培訓(xùn)

1、報(bào)告提綱稀土磁性材料及其應(yīng)用稀土催化材料在能源領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)稀土資源和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的思考金屬功能材料發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)中國(guó)稀土行業(yè)的現(xiàn)狀及展望稀土永磁材料研究及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展報(bào)告提綱高品質(zhì)稀土剛及相關(guān)冶金技術(shù)固態(tài)制冷：磁制冷技術(shù)及磁熱材料稀土發(fā)光材料及其應(yīng)用的現(xiàn)狀與趨勢(shì)稀土冶煉分離及綜合利用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展儲(chǔ)氫材料的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用金屬功能材料發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：體系初步建立 規(guī)模不斷壯大 關(guān)鍵技術(shù)的突破 創(chuàng)新能力弱發(fā)展重點(diǎn)：永磁、儲(chǔ)氫、催化、發(fā)光、液晶 拋光 稀土行業(yè)的現(xiàn)狀及展望我國(guó)稀土行業(yè)現(xiàn)狀：Zr依靠進(jìn)口La、Ce資源豐富分布：北輕南重應(yīng)推動(dòng)La、Ce、Y的運(yùn)用分離Th，減少污染，運(yùn)用

2、到核反應(yīng)堆建設(shè)中1212月2 2日主要稀土產(chǎn)品價(jià)格（中國(guó)稀土行業(yè)協(xié)會(huì)） 類別類別產(chǎn)品名產(chǎn)品名純度純度參考價(jià)參考價(jià)漲跌漲跌鑭系列氧化鑭99%24000-26000元/噸平氧化鑭99.999%54000-57000元/噸平氯化鑭TREO45% La2O3/TREO99% 22000-22500元/噸平鈰系列碳酸鈰45-50% CeO2/TREO 100%25000-27000元/噸平氧化鈰99%25000-26000元/噸平氧化鈰99.99%52000-55000元/噸平金屬鈰99%54000-57000元/噸平鐠系列氧化鐠99%589000-607000元/噸平釹系列氧化釹99%343000-3

3、64000元/噸平金屬釹99%429000-456000元/噸平釤系列氧化釤99.9%21000-22000元/噸平金屬釤99%120000-128000元/噸平銪系列氧化銪99%4740-4893元/公斤平釓系列氧化釓99%180000-190000元/噸平氧化釓99.99%251000-267000元/噸平釓鐵99% Gd75%200000-210000元/噸平鋱系列氧化鋱99.9%3919-4040元/公斤平金屬鋱99%5031-5352元/公斤平鏑系列氧化鏑99%1925-2048元/公斤平金屬鏑99%2690-2862元/公斤平鏑鐵99% Dy80%1953-2078元/公斤平鈥系列

4、氧化鈥99.5%420000-447000元/噸平鈥鐵99% Ho80%438000-466000元/噸平鉺系列氧化鉺99%350000-372000元/噸平鐿系列氧化鐿99.99%300000-320000元/噸平镥系列氧化镥99.9%8302-8558元/公斤平釔系列氧化釔99.999%69000-73000元/噸平金屬釔99.9%282000-300000元/噸平鈧系列氧化鈧99.5%21000-22300元/公斤平混合稀土氧化鐠釹99% Nd2O375%341000-362000元/噸平氧化釔銪99%Eu2O3/TREO6.6%402000-428000元/噸平氯化鑭鈰TREO45%C

5、eO2/TREO65%20000-21000元/噸平鑭鈰混合金屬TREM99%Ce/TREM65%57000-60600元/噸平鐠釹混合金屬99% Nd 75%415000-440000元/噸平中釔富銪礦TREO92%220000-230000元/噸平稀土永磁材料研究及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展稀土永磁材料及產(chǎn)業(yè)的狀況分析國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展整體技術(shù)的提升知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和研究發(fā)展方向稀土永磁的重要性在我國(guó)稀土應(yīng)用中，新材料領(lǐng)域占62%；而在新材料領(lǐng)域應(yīng)用中，稀土永磁材料占63%。我國(guó)稀土永磁的產(chǎn)量超過(guò)全球80%。我國(guó)既是全球最大的稀土永磁產(chǎn)地又是重要的應(yīng)用市場(chǎng)，在全球的地位舉足輕重，既面臨新機(jī)遇，也迎

6、接新挑戰(zhàn)。稀土永磁的發(fā)展歷史1967年美國(guó)首先用粉末法制造出第一塊磁性能為Br=0.51T,Hbc=254.7KA/m,(BH)max=40.6KJ/m3的SmCo5永磁體。 1968年Nessbit等用Cu部分取代Co獲得了沉淀硬化型Sm(Co,Cu)5永磁體。這一發(fā)現(xiàn)為1:5型RCo5永磁向2:17型R-TM永磁的過(guò)渡奠定了基礎(chǔ)。 1977年Ojima等用粉末冶金法研制出（BH）max=238.8KJ/m3的Sm（Co,Cu,Fe,Zr）7.2永磁體，從而標(biāo)志著第二代永磁材料的誕生。 釹鐵硼作為一種金屬間化合物早在1979年被俄國(guó)科學(xué)家合成。（二）稀土永磁的應(yīng)用低碳經(jīng)濟(jì)的新增市場(chǎng)需求風(fēng)力發(fā)

7、電 預(yù)計(jì)，2020年，中國(guó)的風(fēng)電行業(yè)，將實(shí)現(xiàn)裝機(jī)容量2.3億千瓦。 若30%為稀土永磁電機(jī)，按每1.5兆瓦用磁鋼1噸計(jì)，則需磁鋼接近5萬(wàn)噸。 鋼鐵材料的起重設(shè)備 電磁鐵耗電多，把電磁鐵改成永磁鐵，整個(gè)提升和運(yùn)輸過(guò)程不用通電，可節(jié)電90%以上，而且還能避免電磁鐵在停電與斷電運(yùn)輸貨物掉下來(lái)造成的事故。 高尖端技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用 衛(wèi)星、飛船、大型運(yùn)輸機(jī)、無(wú)人機(jī)、核動(dòng)力潛艇等的儀表控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、逃逸倉(cāng)及艙門鎖閉閥，都急需高磁性能、溫度穩(wěn)定性和好加工性能的永磁材料。燒結(jié)稀土永磁產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步1984-1990：實(shí)驗(yàn)室制備技術(shù)為主線1990-2000：以單項(xiàng)工藝和設(shè)備為主線2000-今：以高檔磁體和產(chǎn)業(yè)化

8、技術(shù)為主線燒結(jié)釹鐵硼永磁生產(chǎn)裝備的進(jìn)步稀土永磁產(chǎn)業(yè)格局的發(fā)展趨勢(shì)中國(guó)歐美磁材行業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，日本稀土永磁產(chǎn)業(yè)的收縮和轉(zhuǎn)移稀土永磁材料發(fā)展格局的趨勢(shì)全球制造業(yè)向發(fā)展中國(guó)家重心轉(zhuǎn)移國(guó)內(nèi)外技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì) 通過(guò)添加重稀土Tb、Dy提高磁體矯頑力，國(guó)內(nèi)在高檔磁體中為了提高矯頑力和溫度使用穩(wěn)定性，添加過(guò)多重稀土量，如混合動(dòng)力汽車用磁鋼，重稀土使用量占稀土總量的30%。 我國(guó)在通過(guò)晶界擴(kuò)散、細(xì)化晶粒、雙液相和添加稀土氫化物等工藝方面進(jìn)行了大量工作，試驗(yàn)室已經(jīng)氣流磨粉粒度降低至2um左右，磁體晶粒度為5-6um，使重稀土含量降低，同時(shí)明顯降低矯頑力溫度系數(shù)。國(guó)內(nèi)外技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)100um磁粉用溶有氟化鏑的甲醇溶

9、液，在真空低溫200-350處理。Dy滲入磁粉顆粒中，發(fā)揮矯頑力作用。國(guó)內(nèi)外技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)通過(guò)富鏑薄殼的形成（少用20%的Dy）和顆粒尺寸的減?。ㄉ儆?0%Dy），提高了Br和Hcj在釹鐵硼材料中減少使用50%的鏑成為可能國(guó)內(nèi)外技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)雙合金調(diào)控技術(shù)結(jié)合熱處理，改善界面韌化晶界，提高耐蝕性、強(qiáng)度和抗沖擊能力。國(guó)內(nèi)外技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)控制晶粒尺寸改善磁性能矯頑力與粉末尺寸： Hcj=A/dx應(yīng)用領(lǐng)域的拓展國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃和重大工程都對(duì)稀土材料提出新的戰(zhàn)略需求高磁能積高使用溫度優(yōu)異力學(xué)性能表面防腐特性要求稀土永磁材料 復(fù)雜工程永磁性能退化機(jī)制和耐腐蝕的問(wèn)題影響稀土的耐熱性、一致性、穩(wěn)定性等的關(guān)鍵技術(shù)

10、因素整體技術(shù)的提升行業(yè)上，通常采用【（BH）max（MGOe）+Hcj(kOe)】來(lái)表征永磁材料的綜合性能整體技術(shù)的提升速凝裝備及工藝的研究根據(jù)不同的成分配比。設(shè)定爐溫自動(dòng)反饋裝置的技術(shù)參數(shù)，保證合金液恒溫澆注。通過(guò)冷卻輥轉(zhuǎn)速調(diào)整，通過(guò)冷卻輥表面浸潤(rùn)性改良，使柱狀晶均勻生長(zhǎng)，從而達(dá)到優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)制備超高性能的磁體的組織調(diào)控技術(shù)提出組織調(diào)控制備超高性能磁體的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方法，獲得如“無(wú)鋱少鏑的高矯頑力磁體及制備方法”等的一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果，并應(yīng)用在大規(guī)模生產(chǎn)中。制備超高性能的磁體的組織調(diào)控技術(shù)優(yōu)化合金成分和工藝條件，獲得（BH）max（MGOe）+Hcj(kOe) 70的高檔燒結(jié)釹鐵硼磁

11、體及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。低失重、高性能稀土永磁體的研究 燒結(jié)釹鐵硼材料的腐蝕通常是從晶界開(kāi)始的，富釹相由于其電位低，在腐蝕過(guò)程中優(yōu)先腐蝕，導(dǎo)致主相晶粒脫落，使腐蝕加 劇，采用雙液相添加技術(shù)，通過(guò)富稀土相成分的設(shè)計(jì)，提高了富釹相的電位。新型鈰磁體和低重稀土永磁體的雙主相合金技術(shù)許多研究表明（Ce，Nd)FeB沒(méi)多少應(yīng)用價(jià)值新型鈰磁體和低重稀土永磁體的雙主相合金技術(shù)如果豐富的鈰等資源能夠被利用作為有用的永磁材料，相當(dāng)稀土資源的利用又可以增加3-4倍。熱壓/熱流變納米晶體永磁材料的制備技術(shù)設(shè)計(jì)了生產(chǎn)設(shè)備，探索出具有我國(guó)特色的熱壓金屬永磁體的近終成型短流程產(chǎn)業(yè)技術(shù)提出了滑移、轉(zhuǎn)動(dòng)和再結(jié)晶長(zhǎng)大的各向異性模型，成

12、功的解釋了組織結(jié)構(gòu)形成的原因永磁材料的微磁結(jié)構(gòu)、磁性表征技術(shù)過(guò)去對(duì)于強(qiáng)磁材料，不能觀察到剩磁狀態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)，我們將MFM用于研究強(qiáng)磁性稀土永磁在剩磁以及各種不完全退磁狀態(tài)下的微磁結(jié)構(gòu)，提出了一種研究強(qiáng)磁性稀土永磁材料動(dòng)態(tài)微磁結(jié)構(gòu)的方法及其裝置，研制出高矯頑力低磁矩MFM磁探針，在永磁材料的表征技術(shù)方面取得了突破。研究稀土在永磁材料中的平衡利用和高質(zhì)化利用技術(shù)研究低釹、低重稀土永磁材料及產(chǎn)業(yè)化共性核心技術(shù)加入鈰可調(diào)節(jié)磁能積和矯頑力研究高性能磁體的溫度特性，冷熱沖擊磁通不可逆損失，溫度系數(shù)和最高使用溫度今后發(fā)展方向輕稀土、重稀土、混合稀土低釹含量低重稀土高磁能積高矯頑力高穩(wěn)定性服役行為、壽命難點(diǎn)

13、分析由稀土永磁生產(chǎn)大國(guó)發(fā)展成稀土永磁科技大國(guó)資源節(jié)約、降低成本、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)、技術(shù)升級(jí)產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)材料性能與制備科學(xué)問(wèn)題解決稀土在永磁中的應(yīng)用問(wèn)題固態(tài)制冷：磁制冷技術(shù)及磁熱材料優(yōu)點(diǎn)：固體材料環(huán)保 不會(huì)氣體泄漏 高效節(jié)能 早在1907年郎杰斐（P.Langevin）就注意到：順磁體絕熱去磁過(guò)程中，其溫度會(huì)降低。從機(jī)理上說(shuō)，固體磁性物質(zhì)（磁性離子構(gòu)成的系統(tǒng)）在受磁場(chǎng)作用磁化時(shí)，系統(tǒng)的磁有序度加強(qiáng)（磁熵減?。瑢?duì)外放出熱量；再將其去磁，則磁有序度下降（磁熵增大），又要從外界吸收熱量。這種磁性離子系統(tǒng)在磁場(chǎng)施加與除去過(guò)程中所出現(xiàn)的熱現(xiàn)象稱為磁熱效應(yīng)。1927年德貝（Debye）和杰克（Giauque）預(yù)

14、言了可以利用此效應(yīng)制冷。1933年杰克實(shí)現(xiàn)了絕熱去磁制冷。從此，在極低溫領(lǐng)域（mK級(jí)至16K范圍）磁制冷發(fā)揮了很大作用。現(xiàn)在低溫磁制冷技術(shù)比較成熟。美國(guó)、日本、法國(guó)均研制出多種低溫磁制冷冰箱，為各種科學(xué)研究創(chuàng)造極低溫條件。例如用于衛(wèi)星、宇宙飛船等航天器的參數(shù)檢測(cè)和數(shù)處理系統(tǒng)中，磁制冷還用在氦液化制冷機(jī)上。而高溫區(qū)磁制冷尚處于研究階段。但由于磁制冷不要壓縮機(jī)、噪聲小，小型、量輕等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步擴(kuò)大其高溫制冷應(yīng)用很有誘惑力，目前十分重視高溫磁制冷的開(kāi)發(fā)。磁制冷技術(shù)的現(xiàn)狀和趨勢(shì)由于晶格振動(dòng)產(chǎn)熱，產(chǎn)生的晶格熵會(huì)消耗磁場(chǎng)的吸放熱，目前還沒(méi)能將磁制冷技術(shù)應(yīng)用到日常生活中。新制冷材料：HFCs不會(huì)影響臭氧層，

15、但溫室效應(yīng)是二氧化碳的數(shù)千倍，所以急需新材料制冷。多數(shù)制冷材料應(yīng)用Gd，價(jià)格昂貴，廉價(jià)替代品不成熟。室溫磁制冷體系Gd5（Si，Ge）4：巨磁 效應(yīng)；Gd可調(diào)節(jié)TC溫度（30-280K）; Gd價(jià)格昂貴;加入鐵可減少磁滯效應(yīng)；Sn代替Gd降低成本，無(wú)需退火。錳基磁制冷材料：巨磁效應(yīng)；含As有劇毒；NiMnSn正磁熵變，制冷要加磁場(chǎng)。LaFe13-xSix化合物：磁場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，由順磁變成鐵磁;充氫后熵不變；要從包晶反應(yīng)中得到。目前包頭稀土研究院正在圍繞海爾集團(tuán)項(xiàng)目進(jìn)行研究，已完成2臺(tái)樣機(jī)制作，正在制造第三臺(tái)樣機(jī)，美國(guó)工程院院士卡爾哥斯奈（Karl A.Gschneidner,Jr）教授今年9月在

16、美國(guó)東北大學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上預(yù)計(jì)2016年磁制冷機(jī)達(dá)到1000臺(tái)，并將會(huì)進(jìn)入市場(chǎng)。稀土發(fā)光材料及其應(yīng)用的現(xiàn)狀與趨勢(shì)稀土離子結(jié)構(gòu)：一個(gè)沒(méi)有完全充滿的內(nèi)電子層，4f內(nèi)電子層，豐富的能級(jí)躍遷。節(jié)能燈是高效節(jié)能的新型電光源，它與普通白熾燈相比，節(jié)電率高達(dá)80%，被公認(rèn)為當(dāng)今理想的綠色照明工程產(chǎn)品。面對(duì)全球能源日益緊缺的現(xiàn)狀，許多國(guó)家和地區(qū)特別是歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家都在積極推廣節(jié)能照明，逐步淘汰高能耗產(chǎn)品。歐盟宣布自2009年起不再銷售白熾燈，澳大利亞、加拿大、日本等國(guó)都出臺(tái)了推廣節(jié)能燈替代白熾燈計(jì)劃方案或非節(jié)能燈限制使用時(shí)間表，國(guó)際市場(chǎng)對(duì)節(jié)能燈的需求日趨迫切，出口市場(chǎng)潛能巨大。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用產(chǎn)品應(yīng)用產(chǎn)品節(jié)

17、能燈生產(chǎn)行業(yè)緊湊型節(jié)能燈直管形節(jié)能燈環(huán)管形節(jié)能燈特殊形狀節(jié)能燈特種光源生產(chǎn)行業(yè)彩色顯像管（CRT)液晶顯示器背光源等離子顯示屏(PDP)全光譜照明燈白光LED固態(tài)光源促進(jìn)植物生長(zhǎng)用燈稀土長(zhǎng)余輝燈無(wú)極熒光燈霓虹燈稀土冶煉分離及綜合利用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)內(nèi)稀土出口呈下降趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)消費(fèi)呈上升趨勢(shì)。2011年全球引發(fā)開(kāi)發(fā)稀土熱潮，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)國(guó)際化。目前世界上已探明的稀土工業(yè)儲(chǔ)量為1億噸REO左右，我國(guó)為5200萬(wàn)噸，占全世界的50%以上，其中包頭的白云鄂博礦工業(yè)儲(chǔ)量為4350萬(wàn)噸，占中國(guó)的83.7%。我國(guó)稀土資源總量的98%主要分布在內(nèi)蒙古、江西、廣東、四川、山東等地區(qū)，形成北、南、東、西的分布格局，并具

18、有北輕南重的分布特點(diǎn)。我國(guó)輕稀土資源主要集中在包頭，其次是四川。我國(guó)離子型中重稀土礦主要集中在江西、廣東、福建等南方七個(gè)省市，氟碳鈰輕稀土礦主要集中在四川省。儲(chǔ)氫材料的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用原理金屬或合金(用M代表)與氫作用可以生成金屬氫化物(MHN)。其反應(yīng)方程式為： M+nH2=MHn+H(生成熱) 該反應(yīng)是一個(gè)可逆過(guò)程、正向反應(yīng)時(shí)，金屬吸氫，并放出熱量；逆向反應(yīng)時(shí)，金屬氫化物釋氫，吸收熱量。這樣，只需要改變溫度與壓力，就能使反應(yīng)向正向或逆向反復(fù)進(jìn)行。達(dá)到金屬(合金)儲(chǔ)氫或釋氫的日的。當(dāng)然，不是任何金屬或合金都只有上述的功能，所以發(fā)現(xiàn)合適的金屬和合金是獲得儲(chǔ)氫材料的關(guān)鍵問(wèn)題了。儲(chǔ)氫材料發(fā)展背景化石能源的有限性與人類需求的無(wú)限性使得石油煤炭等將在未來(lái)數(shù)十至數(shù)百年內(nèi)枯竭?；茉吹氖褂迷斐芍卮笊鷳B(tài)災(zāi)難，溫室效應(yīng)、酸雨等嚴(yán)重威脅地球動(dòng)植物的生存！人類的出路何在？新能源研究勢(shì)在必行！ 氫資源豐富，不存在枯竭問(wèn)題; 氫的熱值高，產(chǎn)物無(wú)污染，可循環(huán)； 利用途徑多，燃燒放熱或電化學(xué)發(fā)電； 儲(chǔ)運(yùn)方式多，氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài)或化合物。不同儲(chǔ)氫方式的比較氣態(tài)儲(chǔ)氫：能量密度低；不太安全。液態(tài)儲(chǔ)氫：能耗高；對(duì)儲(chǔ)氫罐絕熱性能要求高。固態(tài)儲(chǔ)氫：體積儲(chǔ)氫容量高；無(wú)需高壓及隔熱容器；安全性好，無(wú)爆炸危險(xiǎn)；可得到高純氫，提高氫的附加值。儲(chǔ)氫材料定