黃小衛(wèi)的綠色稀土夢(mèng)

文/高妍 楊進(jìn)平

黃小衛(wèi)的綠色稀土夢(mèng)

文/高妍 楊進(jìn)平

黃小衛(wèi)Huang Xiaowei

中國(guó)首屆“杰出工程師獎(jiǎng)”獲得者、

北京有色金屬研究總院首席專(zhuān)家

眾所周知，稀土是不可再生的戰(zhàn)略資源，應(yīng)用廣泛，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的許多重要領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵核心作用。在保護(hù)資源與生態(tài)環(huán)境的前提下，如何實(shí)現(xiàn)稀土資源的高效綜合利用，關(guān)系到人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

隨著稀土科學(xué)基礎(chǔ)研究更加深入，有更多能夠發(fā)揮稀土元素本征特性的新材料、新應(yīng)用技術(shù)不斷涌現(xiàn)，不斷開(kāi)發(fā)出更多能夠體現(xiàn)稀土價(jià)值的功能材料和應(yīng)用器件。同時(shí)，新材料、新應(yīng)用對(duì)稀土原材料提出了更高的需求。黃小衛(wèi)，就是深耕稀土元素的提取分離研究，以創(chuàng)新技術(shù)和工藝助力稀土資源高效、清潔開(kāi)發(fā)利用的佼佼者。

黃小衛(wèi)，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士生導(dǎo)師，北京有色金屬研究總院首席專(zhuān)家、稀土材料國(guó)家工程研究中心主任，已經(jīng)從事稀土冶煉、分離提純基礎(chǔ)研究、工程化及產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)30多年，業(yè)績(jī)突出，成果卓著。

勇于創(chuàng)新，屢破難題

黃小衛(wèi)，1962年生于湖南臨澧，1983年畢業(yè)于中南礦冶學(xué)院（現(xiàn)中南大學(xué)）冶金專(zhuān)業(yè)。畢業(yè)當(dāng)年，黃小衛(wèi)被分配到北京有色金屬研究總院（簡(jiǎn)稱(chēng)“有研總院”）稀土所，師從中國(guó)工程院院士張國(guó)成教授開(kāi)展稀土金屬冶煉分離研究，從此與稀土形影不離，直到今天。

30多年來(lái)，黃小衛(wèi)一步步成長(zhǎng)，從工程師到高級(jí)工程師、教授級(jí)高級(jí)工程師，再到如今有研總院的首席專(zhuān)家。

同樣在這30多年里，我國(guó)的稀土工業(yè)也實(shí)現(xiàn)迅速發(fā)展。稀土開(kāi)采、提取分離和應(yīng)用技術(shù)研發(fā)取得較大進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，基本滿(mǎn)足了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要。

作為“圈內(nèi)人”，黃小衛(wèi)見(jiàn)證了中國(guó)稀土工業(yè)的發(fā)展歷程，也清楚地了解與行業(yè)發(fā)展相伴的種種問(wèn)題——資源利用率低、生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理等等。實(shí)現(xiàn)稀土行業(yè)綠色發(fā)展，是黃小衛(wèi)和無(wú)數(shù)稀土研究者的夢(mèng)想。

為了解決稀土提取分離過(guò)程稀土資源利用率低、氨氮和高鹽廢水、含放射性廢渣等三廢污染難題，黃小衛(wèi)教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)持之以恒，潛心研究，不斷創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出多項(xiàng)低碳、低鹽、無(wú)氨氮高效提取分離稀土新工藝，提升了我國(guó)稀土資源開(kāi)發(fā)利用和清潔生產(chǎn)水平，為我國(guó)稀土行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。

黃小衛(wèi)與助手在有研總院濕法冶金實(shí)驗(yàn)室

革新包頭礦冶煉傳統(tǒng)工藝，提升稀土資源回收利用率

包頭稀土礦是氟碳鈰礦和獨(dú)居石共生的混合礦，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是世界公認(rèn)的難冶煉礦種。

上世紀(jì)70年代，黃小衛(wèi)的老師張國(guó)成教授等開(kāi)創(chuàng)了包頭礦冶煉第一代硫酸法（硫酸焙燒—復(fù)鹽沉淀—堿轉(zhuǎn)—鹽酸優(yōu)溶）、第二代硫酸法（硫酸焙燒—脂肪酸萃?。?，開(kāi)啟了包頭稀土資源的工業(yè)規(guī)模開(kāi)發(fā)利用。

但不能否認(rèn)，前兩代工藝都存在工藝流程復(fù)雜、中和除雜渣量大、稀土回收率較低等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，黃小衛(wèi)在張國(guó)成教授的帶領(lǐng)下，于上世紀(jì)80年代成功研發(fā)出“硫酸焙燒—P204萃取分離稀土新工藝”即第三代硫酸法工藝，攻克了包頭稀土礦低成本、大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的難題。

到上世紀(jì)90年代，針對(duì)包頭礦中磷含量升高、稀土回收率大幅下降的問(wèn)題，研發(fā)成功包頭稀土礦固磷—硫酸強(qiáng)化焙燒新工藝，使稀土回收率提高了10多個(gè)百分點(diǎn)，并主持建成當(dāng)期世界最大的年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸氯化稀土冶煉分離工程。

如今，相關(guān)技術(shù)和工藝已在幾十家包頭礦冶煉企業(yè)應(yīng)用，年冶煉包頭稀土精礦超過(guò)15萬(wàn)噸，占包頭礦總量的90%以上，并被Lynas公司應(yīng)用于冶煉澳大利亞Mt.Weld 稀土礦，成為世界冶煉復(fù)雜輕稀土礦的經(jīng)典工藝。

上述成果獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利5項(xiàng)（國(guó)外2項(xiàng)），分別獲得1990年國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、1999年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

甘肅稀土公司硫酸焙燒回轉(zhuǎn)窯

自主創(chuàng)新非皂化萃取分離新技術(shù)，消除氨氮廢水污染

稀土礦物復(fù)雜、稀土元素性質(zhì)非常相近，冶煉分離難度大，化工材料消耗高且未循環(huán)利用，導(dǎo)致三廢污染嚴(yán)重。另外，一些企業(yè)把經(jīng)濟(jì)效益放在第一位，環(huán)保意識(shí)薄弱，隨著稀土工業(yè)規(guī)模的快速增長(zhǎng)，三廢污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重，各地污染事件頻發(fā)，嚴(yán)重影響了整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展。

針對(duì)傳統(tǒng)的氨皂化萃取分離稀土工藝氨氮排放超標(biāo)、污染環(huán)境等問(wèn)題，黃小衛(wèi)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了萃取過(guò)程酸平衡技術(shù)、稀土濃度梯度及平衡酸度調(diào)控技術(shù)等適用于不同萃取體系的無(wú)氨氮非皂化萃取分離稀土新技術(shù)。

這一系列技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)在于，省去了氨皂化有機(jī)相、碳酸氫銨沉淀轉(zhuǎn)型等工序，解決了非皂化萃取過(guò)程有機(jī)相中稀土負(fù)載量小、分離能力低等關(guān)鍵技術(shù)難題，從源頭上消除氨氮廢水污染。相關(guān)技術(shù)已在甘肅稀土、中國(guó)稀有稀土、廣東珠江稀土等大型稀土企業(yè)成功應(yīng)用，每年減排氨氮或鈉鹽廢水上百萬(wàn)噸，材料成本下降40%，并大幅降低了環(huán)保和生產(chǎn)成本，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

該項(xiàng)技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，為《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

2011年，該成果獲得中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；2012年，榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)；2013年，又獲得中國(guó)專(zhuān)利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。此外，在甘肅稀土實(shí)施的4000噸年硫酸體系非皂化聯(lián)動(dòng)萃取分離稀土產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，獲得了2013年中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

廣西國(guó)盛萃取分離技術(shù)控制系統(tǒng)

廣西國(guó)盛碳化塔

首創(chuàng)低碳低鹽無(wú)氨氮分離提純稀土新技術(shù)，解決高鹽廢水污染問(wèn)題

為解決高鹽廢水排放問(wèn)題，黃小衛(wèi)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)成功具有原始知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳酸氫鎂皂化萃取分離及沉淀稀土新工藝。

據(jù)了解，該工藝以廉價(jià)白云石和石灰，以及回收稀土生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的鎂鹽廢水和CO2廢氣為原料，連續(xù)碳化制備純凈的碳酸氫鎂溶液，替代氨水或液堿皂化萃取分離稀土、替代碳銨沉淀制備碳酸稀土，從源頭上消除氨氮廢水；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)鎂鹽廢水和CO2封閉循環(huán)利用。

與傳統(tǒng)工藝相比，該技術(shù)可解決稀土提取過(guò)程中的鹽和溫室氣體大量排放的問(wèn)題，消除氨氮廢水污染，減輕末端治理壓力，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，顯著降低生產(chǎn)成本，提高稀土行業(yè)清潔生產(chǎn)水平。有專(zhuān)家評(píng)價(jià)：該技術(shù)為我國(guó)金屬冶煉分離過(guò)程中的廢水污染問(wèn)題提供了一種全新的思路和原創(chuàng)性工藝。

到目前為止，相關(guān)技術(shù)先后申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利22項(xiàng)（國(guó)外專(zhuān)利8項(xiàng)），已授權(quán)12項(xiàng)（國(guó)外5項(xiàng)），研究團(tuán)隊(duì)對(duì)全套技術(shù)進(jìn)行了專(zhuān)利布局，提高對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的掌控力。

目前該技術(shù)已在中鋁廣西國(guó)盛稀土開(kāi)發(fā)有限公司、江蘇省國(guó)盛稀土有限公司、甘肅稀土新材料股份有限公司3家大型稀土國(guó)企實(shí)施。

從實(shí)施情況來(lái)看，與傳統(tǒng)液氨和液堿皂化萃取分離工藝相比，材料成本分別降低35%和55%以上，萃取分離過(guò)程鎂鹽廢水、二氧化碳回收利用率大于90%，三廢排放達(dá)到國(guó)家環(huán)保部頒布的《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

同時(shí)，這一技術(shù)也得到了國(guó)家層面的認(rèn)可。

2011年、2015年，兩次入選工信部《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南》；2014年入選工信部《稀土行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)推行方案》加快推廣技術(shù)；2015年入選國(guó)家發(fā)展改革委《國(guó)家重點(diǎn)推廣的低碳技術(shù)目錄（第二批）》；2016年入選工信部和環(huán)保部印發(fā)的《水污染防治重點(diǎn)行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)推行方案》，2016年入選工信部稀土行業(yè)“十二五”十大突破技術(shù)之一。

該技術(shù)的成功實(shí)施，提升了我國(guó)金屬冶煉分離工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)水平，資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)效果顯著。其在稀土冶煉行業(yè)的廣泛應(yīng)用，將有力推動(dòng)我國(guó)乃至世界稀土行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步鞏固我國(guó)在世界稀土分離提純領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。同時(shí)，該技術(shù)的成功應(yīng)用，將對(duì)我國(guó)“十三五”節(jié)能減排任務(wù)的完成發(fā)揮重要作用。

自主研發(fā)成功“離子型稀土原礦綠色高效浸萃一體化新技術(shù)”，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用

自2010年以來(lái)，針對(duì)低品位離子型稀土礦硫酸銨浸取、碳酸氫銨（或草酸）沉淀回收稀土過(guò)程存在大量氨氮污染地下水，工藝流程復(fù)雜、稀土回收率低、材料消耗高等問(wèn)題。黃小衛(wèi)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)生態(tài)環(huán)境友好型鎂鹽及其復(fù)合體系浸取離子型稀土礦新技術(shù)，避免了離子態(tài)鈣/鎂營(yíng)養(yǎng)元素流失和氨氮污染。提出并研發(fā)成功低濃度稀土浸出液非皂化與非平衡耦合離心萃取富集新工藝，首次實(shí)現(xiàn)低濃度離子礦稀土浸出液直接萃取富集獲得高濃度氯化稀土溶液的工業(yè)應(yīng)用。

與傳統(tǒng)工藝相比，流程縮減了5步工序，硫酸稀土浸出液（REO 0.2～2 g/L）直接萃取富集生產(chǎn)高濃度氯化稀土（REO 230g/L左右），總稀土回收率提高8%以上；萃余液磷含量可降至1mg/L以下，循環(huán)用于浸礦，生產(chǎn)過(guò)程不產(chǎn)生氨氮廢水和含放射性廢渣，成本大幅度降低。新工藝已在廣西崇左六湯稀土礦山建立了日處理1200 m3、40萬(wàn)m3/年低濃度稀土浸出液浸萃一體化示范線(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。近期，又與贛州稀土礦業(yè)、中鋁廣西梧州及賀州稀土公司簽訂了專(zhuān)利技術(shù)轉(zhuǎn)讓意向書(shū)。

2016年9月27日至28日，中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)組織專(zhuān)家在廣西崇左市召開(kāi)科技成果評(píng)價(jià)會(huì)，與會(huì)專(zhuān)家一致認(rèn)為，該技術(shù)形成了離子型稀土礦鎂鹽體系綠色浸取-離心萃取高效富集回收的全新工藝，流程較傳統(tǒng)工藝大為簡(jiǎn)化，成本大幅降低，生產(chǎn)過(guò)程不產(chǎn)生氨氮廢水和放射性廢渣污染，是離子型稀土礦生產(chǎn)工藝的一次重大變革。該成果整體領(lǐng)先于世界稀土金屬選冶技術(shù)水平。

該成果2016年入選工信部稀土行業(yè)“十二五”十大突破技術(shù)之一，將有力推動(dòng)稀土行業(yè)的科技進(jìn)步和轉(zhuǎn)型升級(jí)。

專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)考察浸萃一體化技術(shù)

破浪萬(wàn)里，同舟共濟(jì)

2014年10月26日，我國(guó)首屆“杰出工程師獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)典禮在央視播出。黃小衛(wèi)作為30位獲獎(jiǎng)?wù)咧袃晌慌灾?，參加頒獎(jiǎng)典禮。

同年12月，黃小衛(wèi)榮膺“全國(guó)優(yōu)秀科技工作者”稱(chēng)號(hào)。

2015年4月28日，黃小衛(wèi)又從人民大會(huì)堂捧回“全國(guó)勞動(dòng)模范”榮譽(yù)證書(shū)。

…………

30年來(lái)，黃小衛(wèi)獲得過(guò)不少榮譽(yù)和獎(jiǎng)勵(lì)，她把這些當(dāng)作對(duì)自己的鞭策，對(duì)團(tuán)隊(duì)的肯定?！白鳛橐粋€(gè)科研工作者，能夠獲得這些殊榮非常榮幸，應(yīng)該感謝有研總院給我提供良好的研發(fā)平臺(tái)，感謝前輩們的精心培養(yǎng)，感謝研發(fā)團(tuán)隊(duì)所有成員辛勤付出。這些獎(jiǎng)項(xiàng)更多的是對(duì)我們的鞭策，激勵(lì)我們繼續(xù)探索，勇攀高峰。”

有研總院從1958年就開(kāi)始從事稀土研究工作，是我國(guó)最早的稀土研究單位之一，在半個(gè)多世紀(jì)的研究中不斷輸出先進(jìn)技術(shù)與人才，為我國(guó)稀土工業(yè)體系的建立與發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

黃小衛(wèi)所領(lǐng)導(dǎo)的稀土材料國(guó)家工程研究中心，正是在原有研總院稀土冶金及材料研究所的基礎(chǔ)上組建的。2001年，工程中心整體轉(zhuǎn)制成立了有研稀土新材料股份有限公司。

有研稀土成立15年來(lái)，始終堅(jiān)持以國(guó)家戰(zhàn)略需求和市場(chǎng)發(fā)展為導(dǎo)向，依靠自主創(chuàng)新、自主研發(fā)的稀土新材料、新技術(shù)、新工藝及裝備進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)應(yīng)用，已經(jīng)逐步建立起了從稀土礦山到稀土功能材料的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

稀土濕法冶金研發(fā)團(tuán)隊(duì)

目前，有研稀土各類(lèi)稀土產(chǎn)品總生產(chǎn)能力已超過(guò)10000噸/年，產(chǎn)品60%以上出口日本、歐美、韓國(guó)等。

有研稀土能夠取得如此成績(jī)，制勝法寶正是依賴(lài)工程中心研究團(tuán)隊(duì)的持續(xù)創(chuàng)新，逐步打造了一支具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力、開(kāi)拓能力和戰(zhàn)斗能力的團(tuán)隊(duì)，形成了團(tuán)結(jié)合作、勇于創(chuàng)新、勤奮向上、樂(lè)于奉獻(xiàn)的氛圍。

黃小衛(wèi)介紹，工程中心一直非常重視人才的選拔、培養(yǎng)與激勵(lì)。注重傳承優(yōu)良的企業(yè)文化，各團(tuán)隊(duì)間有競(jìng)爭(zhēng)，有合作，在團(tuán)結(jié)協(xié)作的過(guò)程中共同進(jìn)步；團(tuán)隊(duì)內(nèi)部也形成了“傳幫帶”的良好風(fēng)氣，無(wú)保留地將知識(shí)、成果、經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)傳給年輕人；建立了良好的學(xué)術(shù)交流氣氛，各學(xué)科領(lǐng)域、事業(yè)部以及部門(mén)間也形成了良好的研討、合作共享機(jī)制，不定期進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，共同進(jìn)步?！傲硗猓醒邢⊥吝€建立了較好的激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)研發(fā)人員合作創(chuàng)新、勇挑重?fù)?dān)，為年輕人的發(fā)展提供了良好的開(kāi)放發(fā)展平臺(tái)。”

正是這樣一支不斷成長(zhǎng)壯大的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，研發(fā)出了一項(xiàng)又一項(xiàng)稀土分離提純和新材料創(chuàng)新技術(shù)，并推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，引領(lǐng)了稀土行業(yè)的綠色革命，推動(dòng)我國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)逐步走上了健康持續(xù)發(fā)展之路。

此外，稀土工程中心還在多年的研究過(guò)程中，積極承擔(dān)或?yàn)橹鲄⑴c了《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《稀土金屬冶煉行業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)核算》、《稀土冶煉行業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》、《稀土行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)推行方案》、《稀土冶煉行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》等的編制，從國(guó)家政策層面為推動(dòng)中國(guó)稀土行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

越來(lái)越多的事實(shí)表明，稀土的“稀”并不在量，而在稀土的應(yīng)用價(jià)值和不可替代性。如何更高效、清潔地開(kāi)發(fā)稀土的獨(dú)特功能和應(yīng)用價(jià)值，讓整個(gè)稀土行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，為建設(shè)“美麗中國(guó)”增光添彩，是黃小衛(wèi)及其團(tuán)隊(duì)繼續(xù)攻關(guān)努力的方向。