研究白云鄂博稀土资源的湿法冶金工艺及综合利用。发明了阳离子交换纤维分离稀土的新工艺;改进沿用多年的荧光级氧化铕生产工艺;系统研究湿法分离水相的后处理工艺,得出加料模式对产物物性的影响规律、前驱体的团聚模型、同时进行试验验证制备不同物化形态的稀土化合物,并可工业化生产;针对包头稀土矿含50%铈的特点,进行铈基稀土的应用研究,首次将混合轻稀土制成催化材料,性能可代替铈锆固溶体;发明了制备小颗粒氧化铈的工艺,并成功用于轮胎橡胶生产,提高了橡胶耐磨性及抗老化性能;发明了大颗粒氧化铈制备工艺,并成功用于平板玻璃生产,提高了玻璃的白度及强度;申报国家发明专利14项,其中11项为第一发明人,授权11项;以第一完成人获内蒙科技进步一等奖二等奖各一项;发表学术论文60篇,被SCI收录11篇,EI收录4篇,论著中英文他引140篇次;主编著作1部;入选国家新世纪百千万人才工程国家级人选,教育部优秀人才支持计划。
rare earth;hydrometallurgy;physical control;application of rare earth;
白云鄂博矿稀土储量占我国的83%,其中97%为轻稀土,铈占50%。本项目主要针对稀土资源开发过程的环境污染、资源浪费及轻稀土应用失衡方面的问题展开了三个方面的研究。首先,在稀土及其伴生资源绿色提取工艺及理论研究方面,根据交叉学科原理。将分馏萃取工艺理论应用于包头混合型稀土精矿的提纯,发明了分馏选矿新工艺,开发了酸浸碱溶清洁高效提取稀土新工艺,建立了稀土及伴生元素F、P、Th、Sc的全回收工艺理论体系。同时还开发了尾矿优先浮选稀土的分馏选矿新工艺和化学法解离混合稀土精矿新工艺,建立了稀土及其伴生资源绿色提取新的工艺理论,提高了资源利用率,从源头上解决了北方稀土提取的三废污染问题。其次,在稀土湿法冶金产品物性控制及理论研究方面,建立了铈基化合物制备过程单相流、多相流反应过程数学模型,利用蒙特卡洛模型建立了焙烧过程模拟晶粒长大计算系统,揭示了含氧酸铈盐结晶及焙烧过程机理,还开发了气相法和液相法条件下,离子与非离子型有机模板调控制备特殊形貌碳酸铈的工艺理论,提高了轻稀土产品附加值。同时,在铈基稀土化合物的应用及基础研究方面,开发了铈基稀土化合物在玻璃、橡胶、pvc和抛光粉应用方面的工艺理论,降低硼硅酸盐玻璃的熔制温度,提高了橡胶的补强作用和pvc的热稳定性,增加了抛光粉的硬度,揭示了相关作用机理,拓展了轻稀土的应用面。按时完成了任务书中规定的研究内容,经费完全按照经费预算支出。发表学术论文82篇,其中SCI、EI检索24篇。申报国家发明专利64项,授权30项。培养博士研究生8人,已毕业3人。培养硕士研究生74人,已毕业43人。参加国际学术会议11次,其中特邀报告6次。获得长江学者特聘教授、国家万人计划科技创新领军人才、内蒙古自治区自然科学一等奖等荣誉。