碳酸稀土结晶新方法及抛光材料绿色制造关键技术与产业化

该项目属于稀土化学冶金及新材料绿色制备技术领域。稀土是一种战略资源，对国民经济各行业和军工及高科技各领域的推动作用不可估量。但中国稀土高效应用乏力、绿色制造压力重重。其关键问题包括：

1. 材料应用性能不佳，关键材料受控于发达国家；
2. 稀土应用不平衡，镨钕铽镝镥稀缺，但镧铈钇过渡富余；
3. 废水排放量大，年处理12万吨稀土氧化物需排放废水1500万立方，盐60万吨以上。

据此，2009年起，国家从资源高效、平衡利用和环境保护两个主要方面对稀土产业的发展提出了新要求：

1. 提高稀土，尤其是与镧铈钇相关的材料制备和应用水平，在高端应用上反制国外技术垄断；
2. 实施新的稀土工业污染物排放标准。

但该标准并未对盐排放作具体要求，致使稀土企业的盐排放量依然巨大。该项目针对上述问题开展了持续的科技攻关，在碳酸稀土结晶、抛光材料高效绿色制造技术研发和产业化应用上取得了显著成效。

首次创立了碳酸稀土结晶活性区域概念以及监控反应结晶过程的原位pH方法，为根据结晶分离和颗粒度调控要求选定合适的结晶活性区域，并以相匹配的同步加料模式来调控氯离子和颗粒度、实现反应结晶提供了科学基础。发明的碳酸稀土结晶沉淀方法和高纯稀土产品氯根含量与物性控制技术解决了各种稀土碳酸盐的快速、可控、连续结晶，以及氯离子含量和物性控制的技术难题。获得了高堆密度、细颗粒和低氯根碱式碳酸稀土，并以此为前驱体生产了系列稀土微纳米材料。碳酸稀土结晶新方法替代草酸沉淀稀土的应用面达到80%以上，且原料消耗节约30%，废水盐浓度提高60%，降低了资源化成本。

突破了原有稀土抛光材料形貌对其抛光性能影响的传统认识，证明在高精度高速抛光过程中球形粒子可以比菱角形粒子具有更好的抛光效果。以碳酸稀土为前驱体，通过机械化学反应掺杂来改善烧成抛光粉的表面特征和球形度，并从界面电性和化学相互作用要求来调谐颗粒表面电荷和悬浮性，制备出了性能优异的新型稀土聚氨酯高速抛光粉。该类抛光粉的适应面广、抛光速度快、抛光合格率超过英国970AB的水平。新技术节能降耗效果好，质量高，其产量占国际市场的30%以上。满足了中国工程物理研究院可控核聚变神光工程用大尺度光学玻璃和激光晶体的高精度抛光要求，可以替代进口，反制国外垄断。

发展了与高纯稀土生产过程中萃取和沉淀结晶相耦合的节水降耗和减排新技术。有机相连续稀土皂化技术、草酸沉淀废水回收利用技术、高盐废水处理技术和低浓度稀土回收利用技术均实现了工业化应用。酸碱消耗下降13%以上，水、盐减排80%以上。过程节水12万吨，盐减排2.6万吨。

项目获鉴定和验收成果8项，PCT和授权发明专利20项，发表论文88篇，出版专著1部，参与制定国家技术规范1项，为法国提供了技术服务；2013年以来在赣、苏、蒙、甘、鲁等地应用，实现产值38.9（近三年26.2）亿元，利税节支3.1（1.3）亿元。为稀土材料高效、平衡应用和污染物减排做出了突出贡献。为制定盐排放新标准，实现稀土分离过程的近零排放目标奠定了技术基础。

该项目属于稀土化学冶金及新材料绿色制备技术领域。稀土是一种战略资源，对国民经济各行业和军工及高科技各领域的推动作用不可估量。但中国稀土高效应用乏力、绿色制造压力重重。其关键问题一是材料应用性能不佳，关键材料受控于发达国家；二是稀土应用不平衡，镨钕铽镝镥稀缺，但镧铈钇过渡富余；三是废水排放量大，年处理12万吨稀土氧化物需排放废水1500万立方，盐60万吨以上。据此，2009年起，国家从资源高效、平衡利用和环境保护两个主要方面对稀土产业的发展提出了新要求。一是提高稀土，尤其是与镧铈钇相关的材料制备和应用水平，在高端应用上反制国外技术垄断；二是实施新的稀土工业污染物排放标准。但该标准并未对盐排放作具体要求，致使稀土企业的盐排放量依然巨大。该项目针对上述问题开展了持续的科技攻关，在碳酸稀土结晶、抛光材料高效绿色制造技术研发和产业化应用上取得了显著成效。 首次创立了碳酸稀土结晶活性区域概念以及监控反应结晶过程的原位pH方法，为根据结晶分离和颗粒度调控要求选定合适的结晶活性区域，并以相匹配的同步加料模式来调控氯离子和颗粒度、实现反应结晶提供了科学基础；发明的碳酸稀土结晶沉淀方法和高纯稀土产品氯根含量与物性控制技术解决了各种稀土碳酸盐的快速、可控、连续结晶，以及氯离子含量和物性控制的技术难题。获得了高堆密度、细颗粒和低氯根碱式碳酸稀土，并以此为前驱体生产了系列稀土微纳米材料。碳酸稀土结晶新方法替代草酸沉淀稀土的应用面达到80%以上，且原料消耗节约30%,废水盐浓度提高60%,降低了资源化成本。 突破了原有稀土拋光材料形貌对其抛光性能影响的传统认识，证明在高精度高速抛光过程中球形粒子可以比菱角形粒子具有更好的抛光效果。以碳酸稀土为前驱体，通过机械化学反应掺杂来改善烧成抛光粉的表面特征和球形度，并从界面电性和化学相互作用要求来调谐颗粒表面电荷和悬浮性，制备出了性能优异的新型稀土聚氨酯高速抛光粉。该类抛光粉的适应面广、抛光速度快、抛光合格率超过英国970AB的水平。新技术节能降耗效果好，质量高，其产量占国际市场的30%以上。满足了中国工程物理研究院可控核聚变神光工程用大尺度光学玻璃和激光晶体的高精度抛光要求，可以替代进口，反制国外垄断。 发展了与高纯稀土生产过程中萃取和沉淀结晶相耦合的节水降耗和减排新技术。有机相连续稀土皂化技术、草酸沉淀废水回收利用技术、高盐废水处理技术和低浓度稀土回收利用技术均实现了工业化应用。酸碱消耗下降13%以上，水、盐减排80%以上。过程节水12万吨，盐减排2.6万吨。 项目获鉴定和验收成果8项，PCT和授权发明专利20项，发表论文88篇，出版专著1部，参与制定国家技术规范1项，为法国提供了技术服务；2013年以来在赣、苏、蒙、甘、鲁等地应用，实现产值38.9(近三年26.2)亿元，利税节支3.1(1.3)亿元。为稀土材料高效、平衡应用和污染物减排做出了突出贡献。为制定盐排放新标准，实现稀土分离过程的近零排放目标奠定了技术基础。