在稀土行业,大家常听到“磁材撑起半边天”。但在稀土矿中,除了大量用于磁性材料的钕(Nd)、镨(Pr)之外,往往会伴生更多的镧(La)和铈(Ce)。如何高值化利用这些元素,并挖掘其更深层更广泛的应用价值?位于包头的国家稀土功能材料创新中心(简称“稀土国创中心”)正在为行业做出示范。
这一次,“中国粉体工业万里行”走进稀土国创中心。作为稀土行业唯一的国家级制造业创新中心,这里承担着从基础研究到中试验证及工程化,再到产业化的使命。它不仅是科研成果的“加速器”,更是连接资源、市场与应用的重要桥梁。
万里行团队与稀土国创中心团队合影
一、稀土行业唯一的国家级创新平台
在交流过程中,万里行团队了解到稀土国创中心是工信部首批布局的22个制造业创新中心之一,也是内蒙古地区唯一的国家级制造业创新中心。中心由北方稀土集团、江西理工大学等16家行业龙头企业、重点院校与投资机构共同发起建设,旨在推动稀土功能材料的技术创新与成果转化。
稀土国创中心的技术创新成果
目前,稀土国创中心在包头和赣州分别设有基地,轻稀土与中重稀土各有侧重。中心以“产-学-研-用”深度融合为核心定位,集科研、试验、中试、孵化、服务于一体,致力于解决稀土无机微纳米粉体制备的关键共性技术难题,并把稀土资源真正变成产业价值。
二、破解稀土粉体产业化“三大痛点”
前方提到的稀土粉体制备中的关键共性技术难题,主要分为三部分:
1、缺乏适应性设备:常规的反应设备无论水热法还是沉淀法,均无法在工业化规模实现此类稀土纳米材料的可控制备;
2、工业化稳定性差:稀土无机微纳米粉体制备技术无法解决反应规模从毫升、升向立方米工业稳定放大的问题;
3、粉体形态调控困难:稀土微纳米粉体制备工艺普遍存在粒度分布不均、难控及批次间重复性差的问题。
针对这些痛点,稀土国创中心自主研发了一系列原创设备,采用分子混合反应方式,通过将反应成核区与晶体生长区分离、多相调控、微观湍动流场设计等手段,实现了多种稀土粉体的稳定批量生产。其中代表性项目就是50nm球形氧化铈的宏量稳定制备。
国创中心粉体线生产能力与测试平台
其中创新点在于,小试和大规模生产之间不再有本质差异,只是微米级“烧杯”的数量放大。有力解决了目前所有技术方案采用体积放大而性能无法稳定的弊端,属于原始创新。
三、稀土粉体的应用拓展
有了稳定的稀土矿物资源、出色的粉体制备工艺,稀土国创中心开始在多个应用场景发力:
l 抛光粉体:利用富余的La、Ce资源,开发高纯、微纳米级抛光材料;
l 红外隔热涂料:在建筑外墙使用,可显著降低能耗;
l 等离子喷涂用氧化钇:可应用于等离子刻蚀机内腔涂层等;
l 稀土结构件:如纯氧化铈坩埚,保证氧化铈粉体纯度,解决客户痛点
l 稀土改性磁材:通过片状纳米氧化镧改善铁氧体磁材性能。
l 高端抛光材料:基于丰富的镧、铈资源,成功开发出高纯度、微纳米级别的抛光粉体,显著提升表面处理质量与效率;
l 红外隔热节能涂料:应用于建筑外墙,可有效阻隔热辐射,大幅降低制冷与采暖能耗,助力绿色建筑发展;
l 氧化钇等离子喷涂材料:用于半导体设备如等离子刻蚀机内腔的保护涂层,具备优良的抗高温与腐蚀性能;
l 高纯稀土结构件:例如纯氧化铈坩埚,从根本上保障氧化铈粉体的制备纯度,解决材料污染等行业痛点;
l 稀土改性磁性材料:通过引入片状纳米氧化镧,有效优化铁氧体磁材的磁性能和稳定性,拓展其应用边界。
目前,已批次稳定并形成销售的粉体产品有:
产品1:单分散纳米氧化铈
纳米氧化铈(100nm)
产品2:单分散纳米氧化铈(米粒状)
纳米氧化铈(300nm)
产品3:片状纳米氧化铈
片状纳米氧化铈
产品4:单分散纳米氧化镧
纳米氧化镧
产品5:片状纳米氧化镧
片状纳米氧化镧
产品6:单分散亚微米铈酸镧
亚微米铈酸镧,反射性能优于同行产品
产品7:纳米氧化钇
纳米氧化钇
除了粉体材料外,也诞生了造粒粉、结构件等产品:
产品8:短流程低成本喷雾造粒稀土粉(钇、镧、铈)
四、企业孵化进度
目前,中心已孵化内蒙古国创稀冶科技有限公司,一期投资1500万元,年产1000吨稀土微纳米粉体和8000吨稀土水溶肥,覆盖碳酸盐、氧化物、复合氧化物、卤化物等品类,既能满足小众市场需求,也能填补产业空白。
内蒙古国创稀冶科技有限公司
此外,稀土国创中心正与国内多个大型企业保持合作关系,正等待孵化企业产线全面投产,以实现更大规模的产业落地。
五、结语
从技术创新,到设备自主研发,再到成果孵化落地,稀土国创中心正为稀土产业链补齐关键一环。“万里行”也期待中心未来能够推出更多成果与产品,为镧、铈等稀土元素开辟更广阔的应用市场!
中国粉体工业万里行
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