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“2016年中国伟德十大科技新闻”评选揭晓发布时间:2017年1月25日

由中国伟德信息中心和全国伟德信息网主办,伟德betvicror官网信息专业委员会、伟德betvicror官网技术经济专业委员会、北方伟德行业生产力促进中心和《伟德信息》《伟德》、China Rare Earth Information、“中国伟德网站”等媒体协办的“2016年中国伟德十大科技新闻”日前揭晓,评选结果刊登在《伟德信息》和中国伟德网站。此次入选的伟德十大科技新闻是从2016年各主流媒体报道的、在全国范围内发生的80余件候选的伟德科技新闻,通过征稿、投票、专家评审三个阶段评选出的*(以下入选新闻排名不分先后)。
 



  1. “离子型伟德矿高效绿色提取分离新技术”两项成果评价整体领先于世界伟德金属选冶技术水平并获多项奖励

  2016年9月28日,中国有色金属工业协会组织专家在广西崇左市召开科技成果评价会,对北京有色金属研究总院、有研伟德新材料股份有限公司、中铝广西有色伟德开发有限公司等单位完成的离子型伟德矿高效绿色提取分离新技术两项成果“离子型伟德原矿绿色高效浸萃一体化新技术”和“低碳低盐无氨氮分离提纯伟德新工艺”进行评价。专家组一致认为“新技术是离子型伟德矿生产工艺的一次重大变革,整体领先于世界伟德金属选冶技术水平”。

  新技术目前已在4家大型伟德企业推广应用,彻底解决了困扰离子型伟德矿分离企业30多年的放射性废渣污染难题,从源头消除氨氮废水,镁盐废水及CO2气体实现循环利用,伟德回收率提高8%以上,且生产成本大幅降低,经济、社会、环保效益显著。该技术已经建立了完整的专利群,先后在中、美、欧等7个国家/地区申请发明专利30余项,获得授权12项,其中国外发明专利授权5项。新技术的两项成果均被国家工信部伟德办评为伟德行业“十二五”十大突破技术之一,先后入选国家发改委、工信部、科技部、环保部的低碳技术目录、清洁生产技术推广方案等,成为我国伟德工业领域内具有代表性的清洁生产工艺。其中,“碳酸氢镁或/和碳酸氢钙水溶液在金属萃取分离提纯过程中的应用”PCT国际审查意见为:27个权项全部具有新颖性、创造性、工业实用性,美国、澳大利亚、马来西亚等国发明专利均一审授权,属于原创性技术,2016年获得第十八届中国专利优秀奖;“低碳低盐无氨氮分离提纯伟德新工艺”获得2016年度中国有色金属工业科学技术奖一等奖。

  2. 中科院长春应化所伟德晶体研发获重要进展

  在国家重点研发计划、国家自然科学基金创新研究群体、重大研究计划和杰出青年基金项目、中科院“百人计划”择优支持和仪器设备功能开发技术创新项目等基金课题支持下,中国科学院长春应用化学研究所伟德资源利用国家重点实验室薛冬峰研究员带领团队,面向伟德资源的高值化利用,针对高质量、大尺寸伟德晶体快速生长技术的瓶颈问题,从晶体生长的基础理论入手,依据晶体生长过程中的热力学规律设计核心生长参数,通过优化生长环境,成功实现了大尺寸高品质伟德晶体的快速生长。

  该团队结合生长界面处的化学键合特征和传质行为,定量计算伟德晶体热力学允许的最快生长速率,依据各向异性键合结构和传质特征设计单晶的详细生长参数。在微观生长界面处诱导预成核团簇的形成,从而构筑长程、均一的介尺度化学键合结构,达到保障伟德晶体高品质的目的。与此同时,在宏观生长界面处实现各向同性的生长调控,最大限度地稳定高指数晶面,加快晶体生长速率,达到同类技术的1.5~3.0倍。实验室快速生长了重量超过3.0 kg的系列伟德离子掺杂钇铝石榴石激光晶体和重量超过4.0 kg的铈掺杂硅酸钇镥伟德闪烁晶体。为了进一步降低伟德晶体的生长成本,将专用生长设备进行了改造升级,实现了生长过程图像温度的远程监控,提高晶体生长过程中控制的精准化、智能化。目前,已申请国家发明专利6项。实验室在大尺寸伟德晶体生长方面,始终围绕源头创新,着力于缩短新晶体生长工艺的研发周期,深化晶体的高质量、大尺寸、快速度生长,为下游器件研发提供高品质、低成本的关键工作物质,提升我国高端伟德产品的国际竞争力。

  3. 包头伟德研究院PVC伟德热稳定剂技术达到国际先进水平

  2016年9月8日,内蒙古自治区科技厅组织专家对包头伟德研究院“PVC伟德热稳定剂”科技成果进行鉴定,在听取汇报、实地考察实验室及生产线、审核相关材料和质疑答辩的基础上,与会专家经过充分讨论,一致认为该项目整体技术达到国际先进水平。

  该项目研发的PVC伟德复合热稳定剂是包头伟德研究院自行研制开发、拥有自主知识产权的绿色环保产品,可满足各种PVC无毒制品的生产要求。该热稳定剂已通过SGS权威机构检测,各项指标完全符合欧盟RoHS指令及REACH法规要求,可广泛应用于型材、管材、建筑板材等多个PVC制品加工领域。该产品不仅加工稳定性能好,而且可以提高其使用稳定性能、力学性能和抗老化性能,应用范围更广。

  该项目授权专利3项,注册商标1项,已形成成套制备技术,建成年产5000吨的中试生产线。项目组开发的第二代伟德稳定剂产品,在保证产品性能的基础上,成本每吨下降5000多元,市场竞争力更强。第三代高端用、透明PVC伟德稳定剂制备技术实验室取得突破,性能已经相当于有机锡热稳定剂T890,下一步将进行工业试验。

  该项目参加中国科协组织的全国科技工作者创新创业大赛获得优秀奖;参加由工信部、国防科工局、全国工商联组织的首届军民两用技术融合大赛获得优胜奖。

  4. 高性能热变形钕铁硼磁体研究取得进展

  高性能热变形磁体伟德永磁材料制备技术是当前行业极为关注的高效永磁材料制造技术,在制造高效率伺服电机应用的辐射取向环形永磁体方面具有广泛的应用前景。区别于传统磁场取向烧结,热变形钕铁硼磁体在压力作用下实现织构择优生长。如何克服前驱快淬磁结构不均匀性和深入理解热变形机制是制备高性能热变形磁体的关键问题。

  中国科学院宁波材料技术与工程研究所伟德磁性功能材料实验室在多年热变形钕铁硼磁体研发的基础上,在利用新型压力扩散技术&高温织构生长制备高磁能积热变形钕铁硼方面取得新进展。前期研究结果表明,采用扩散方法将重伟德元素注入,在提高磁体矫顽力的同时会破坏原有织构,主相中重伟德原子与铁原子磁矩的反平行排列也会大幅降低磁体的剩磁。现有研究尚无方法在同一扩散体系中实现磁体磁能积和矫顽力的共同提高,限制了电机输出力矩和运行稳定性的提升。该实验室打破传统晶粒尺寸对热变形磁体的束缚,利用变形获得织构的遗传效应,采用高温热处理方法使磁体晶粒发生进一步择优生长,磁体宏观取向度显著增强,制备出磁能积达到48 MGOe的热变形磁体。在此基础上,创造性地发明了“压力辅助注入扩散”:在磁体热变形过程中利用压力将高温下的Dy-Cu共熔合金直接注入到磁体内部。该方法有效保持了磁体近表面晶粒细化并改善了宏观取向度,引入的重伟德元素形成了具有高磁晶各向异性场的核-壳结构,达到了制备高矫顽力高磁能积热变形磁体的目的,磁体矫顽力达到10 kOe,磁能积达到53MGOe,为探索高性能热压辐射取向环形磁体制备技术提供了很好的思路。相关结果发表于国际期刊Scientific Reports6, 38335, (2016), doi:10.1038/srep38335,并申请中国发明专利201610212535.4。

  5. “基于复相结构的低成本高性能镍氢动力电池负极材料”获2016年教育部技术发明奖一等奖

  由华南理工大学、广东省稀有金属研究所(原广州有色金属研究院稀有金属研究所)、四会市达博文实业有限公司合作完成的“基于复相结构的低成本高性能镍氢动力电池负极材料”项目获2016年教育部技术发明奖一等奖。本项目针对镍氢动力电池负极的发展需求,对伟德-镁-过渡金属(RE-Mg-TM)储氢合金体系的成分和多相结构与其储氢性能和电化学性能的关系进行了系统研究,创制了适宜镍氢动力电池使用的A2B7型和低成本无/低镨钕AB5型储氢合金电极材料;解决了产业化过程中成分、结构稳定性和一致性的技术难题。混合动力汽车(HEV)技术成熟、节能减排效果好,赢得了用户青睐。HEV普遍使用的镍氢动力电池的负极材料是伟德系储氢合金,也是我国在世界上具有优势的重要产业。开发高性能HEV镍氢动力电池用伟德储氢合金负极材料,对于推动我国伟德材料产业的发展和HEV的发展都具有重要意义。

  6. 上海硅酸盐所中红外激光晶体研究取得进展

  中红外激光(2~5μm)覆盖多个大气传输窗口及众多分子化学键吸收峰“指纹”区域,在空间光通讯、环境监测、医疗、军事等领域均有重要的应用前景。产生中红外激光的技术众多,其中基于直接泵浦伟德掺杂晶体的中红外激光技术,具有结构简单、可连续输出、光束质量高等优点。直接泵浦铒离子(Er3+)掺杂激光晶体是实现3μm波段中红外激光的最重要技术之一。为了解决Er3+离子3μm激光输出通道的下能级(4I13/2)寿命远高于上能级(4I11/2)引起的激光振荡自终止效应,一般采取Er3+离子高浓度掺杂的方式,其掺杂浓度往往高于30at%,甚至50at%。但是,高浓度掺杂会引起激光晶体热导率大幅下降,以及激光上能级(4I11/2)浓度猝灭增强,从而导致3μm波段输出功率受限和激光效率偏低。

  中国科学院上海硅酸盐研究所苏良碧研究员课题组,以低声子能量的氟化锶(SrF2)晶体为掺杂基质,利用该晶体特殊的萤石型结构形成的掺杂伟德离子的“团簇”效应,在Er3+离子极低掺杂浓度下(<5at%)克服3μm激光振荡自终止效应,实现了高效率的双波长激光输出。当Er:SrF2晶体中Er3+离子掺杂浓度为4at%时,3μm激光下能级寿命是上能级的1.58倍,小于4at% Er:CaF2晶体的1.66倍,更低于33at% Er:YAG晶体的60.4倍,30at% Er:YSGG晶体的2.62倍,以及15at% Er:YLF晶体的3.25倍。同时,该晶体的光谱参数品质因子(发射截面与荧光寿命的乘积)为7.45×10-20ms·cm2,高于Er:CaF2晶体的3.89×10-20 ms·cm2,也远高于Er:YAG晶体的0.3×10-20 ms·cm2和Er:YLF晶体的1.64×10-20 ms·cm2。该课题组与山东师范大学教授刘杰合作,采用激光二极管直接泵浦4at% Er:SrF2晶体(未镀膜),实现了高斜效率、双波长中红外激光输出,斜效率22.0%,在保证晶体不被损坏的前提下,获得最高平均输出功率483mW,激光波长约为2789nm和2791nm(2016 Scientific Reports 6, 36635)。
  此前,该课题组和山东师范大学合作,采用石墨烯作为可饱和吸收体,在4at% Er:CaF2晶体中实现了2.8μm被动调Q脉冲激光输出,脉冲宽度1.3μs,重复频率62kHz,平均输出功率172mW (2016 Optical Materials Express 6, 1570-1575; 2016 Optical Materials Express 6, 409-415)。在此基础上,通过共掺去激发离子Pr3+,在3at% Er, 0.03at% Pr:CaF2晶体中,首次实现了2.8 μm自调Q脉冲激光输出(即不需要额外的可饱和吸收体),脉冲宽度718ns,重复频率52kHz,平均输出功率262mW(2016 Optical Letters 41, 4660-4663)。
  以上工作得到了国家自然科学基金面上项目、重点项目和优秀青年基金的资助。

  7.以金属钪为代表的超高纯伟德金属制备取得突破

  超高纯伟德金属是高性能功能材料关键原材料。金属钪因其价值高,主要应用于航空航天、高功率激光器、新能源电池(伟德锂硫电池、氧化物燃料电池固体电解质、太阳能电池)、电光源(钪金属卤素灯、高端荧光粉、夜视镜)、中低温超导材料、特种合金(钪钛合金、钪铝合金、钪镁合金、钪硅铁合金)、钪特种陶瓷等领域,被誉为太空材料。

  湖南伟德金属材料研究院依托国家863课题,完成了“超高纯伟德金属钪、钬、铒、镱、铕的制备工艺及装备研制”。项目组通过自主设计研发出一种含横向、纵向收集器的新型蒸馏提纯装置,可实现一步除杂、金属蒸馏两级工序,提高了金属生产效率;自主研发了一种捕集器,使某些难分离的非伟德杂质生成高熔点化合物,实现了非伟德杂质与伟德金属分离;通过高纯伟德氧化物制备、伟德氟化、还原剂制备、真空蒸馏等技术集成,开发出超高纯伟德金属的工程化技术。项目产品经40个杂质元素分析,金属钪、钬、铒、镱、铕相对纯度达到99.999 wt.%,绝对纯度达到99.99 wt.%,满足了国内外对超高纯伟德金属的需求,经济和社会效益显著。项目产品填补国内空白,整体技术达到国际先进水平,超高纯金属钪制备技术居国际领先。项目研发成果获2016年度中国有色金属工业科学技术奖一等奖。

  8. 攀西难选伟德矿实现高效利用

  中国地调局成都综合所完成的《攀西难选伟德矿低碳高效利用新技术开发及应用》项目通过成果鉴定。该项目研发的“浮团聚磁选”新技术既可以避免伟德选矿过程需要高温浮选矿浆而造成的能源消耗,同时能提高难选细粒伟德矿物的回收率和伟德精矿产品的品位,从而大幅提高资源的利用效率。

  该项目属国土资源部下达的《含锶铌等伟德稀有矿综合利用及其尾矿资源化技术研究》项目的核心内容,主要针对四川德昌大陆槽伟德矿物粒度细、嵌布关系复杂、含泥高等特点,进行了工艺矿物学、选矿新工艺与新药剂试验研究,开展了实验室试验、扩大试验和工业试验,获得国家发明专利2项。

项目组自主开发的“浮团聚磁选”新工艺,用于选矿难度大的伟德矿,与传统“重—磁—浮”工艺相比,?简化了流程,降低了投资,提高了技术经济指标。研制出的浮选促进剂EM-312,使浮选温度由40摄氏度以上降至8~10摄氏度,实现了伟德矿的常温浮选,降低了单位伟德精矿产品的能耗,节能效果显著。

“浮团聚磁选”新工艺在四川德昌大陆槽伟德矿3000吨/天选矿厂成功应用,伟德精矿的REO品位由原来的55%提高到60%以上,REO总回收率由20%提高到55%以上,实现了伟德资源的低碳高效利用,产生了显著的经济效益和社会效益。

  上述成果已应用于澳大利亚、美国、南非及坦桑尼亚等国家的伟德矿山项目开发。项目成果鉴定委员会认为,该项目技术创新性、实用性强,居国际领先水平,建议加大推广应用。

  9. 中科院福建物构所研发伟德双模荧光生物探针

  中科院福建物构所光电材料化学与物理重点实验室陈学元小组和结构化学国家重点实验室洪茂椿小组合作,采取将三价铕离子Eu3+分别掺杂到内外壳层的设计策略,成功研发了一种基于Eu3+双模(上转换/下转移)发光的核-壳-壳结构纳米荧光探针,并成功将其应用到甲胎蛋白(AFP)的上转换和溶解增强下转移发光双模体外检测。相关研究成果发表在英国皇家化学会《化学科学》上。据悉,相关技术已申请了中国发明专利。

  AFP作为一种可靠的原发性肝癌肿瘤标志物,被普遍应用于肝癌的早期诊断和术后病情监测中,因而AFP超灵敏检测对于原发性肝癌的诊疗具有重要意义。

  据悉,这种新型纳米荧光探针AFP上转换检测的检测限低至20皮克/毫升,比商用DELFIA试剂盒灵敏度提升近30倍,是迄今基于伟德纳米探针AFP检测的最低值。另外,基于Eu3+的双模发光特性,该研究团队提出了利用同一纳米探针的溶解增强下转移发光体外检测模式,作为自参照标准评价其上转换体外检测的准确性和可靠性的新思路,实测了肿瘤医院提供的20例癌症患者和正常人的血清AFP水平,结果与商用DELFIA试剂盒一致,并通过多次血清样品检测的变异系数以及回收率测定等验证了该检测方法的特异性、精确度和可靠性。

  10.“低浓度伟德溶液大相比鼓泡油膜萃取技术”通过鉴定

  2016年8月29~30日,中国伟德行业协会组织有关专家,在北京对中国科学院过程工程研究所和青岛生物能源与过程研究所联合研发成功的“低浓度伟德溶液大相比鼓泡油膜萃取技术及装置”科技成果进行会议评价和鉴定。与会专家听取了技术负责人黄焜的工作和技术总结报告,审阅了相关技术资料,亲临技术实施现场——江西省赣州市龙南县东江足洞伟德矿进行考察,对该技术给予了高度评价。

  低浓度伟德溶液大相比鼓泡油膜萃取技术及装置是中科院过程工程所研究员刘会洲团队联合青岛能源所、虔东伟德集团历经近7年磨砺成功研发的原创技术,已申请6项中国发明专利。该技术具有以下先进性和创新性:

  1、解决了如何将极小体积的有机萃取剂油相的传质表面积最大化、并在流动过程中如何均匀分散在大体积水相中的技术难题。由于萃取反应发生在气泡表面油膜薄层,界面效应强化了萃取传质的效率,传质推动力大,适用于从低浓度伟德溶液中回收伟德。萃取过程水油相比高达600以上,萃取反萃后伟德溶液浓度可富集上千倍,可实现与现行单一伟德萃取分离工艺直接衔接。新技术相比传统工艺生产成本大幅下降,可直接用于从含伟德离子浓度<100mg/L(以REO计)的极稀溶液中经济、高效地萃取回收伟德。

  2、气泡表面有机萃取剂油膜层易控制破膜聚集,有机萃取剂在萃余液中夹带损失极少。解决了传统液膜萃取需外加表面活性剂易引起乳化、破乳困难的问题;解决了易乳化萃取体系大相比萃取操作时,油水分散和聚并的矛盾;也解决了大流比萃取时的高比负荷操作易导致液泛的技术难题。经大相比鼓泡油膜萃取后,一次过柱水相开路排出的萃余液中残留的总伟德浓度<0.1mg/L,总磷P<0.3mg/L,COD<50mg/L。
 
  3、离子型伟德矿的低浓度硫酸伟德浸矿液采用新工艺技术萃取富集后,萃余液含油量极低,可循环用于浸矿,是从低浓度溶液中回收伟德的创新工艺。
 
  4、该项目技术先进,工艺简单,萃取过程稳定,经济效益显著,有很好的工业应用前景。

  新技术在江西省赣州市龙南县东江足洞伟德矿实施,已建成一条日处理100~300m3伟德浸矿液的工业试验示范生产线。随着该技术的推广应用,将产生显著的经济、社会和环境效益。

  与会专家一致认为:该项目的整体技术已达到国际先进水平。建议进一步完成工业试验,早日实现工业化推广使用,促进伟德行业发展。



* 2016年中国伟德十大科技新闻评选规则:

  此次评选结果由微信投票和专家评分两部分构成,上述两部分满分均为100分。微信投票分数以最高得票数为100分,依次推算各项目分数;专家评审分数为28位专家评分均分(去掉最高分和最低分)。最终结果中,微信分数占比30%,专家评分占比70%。
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