黃小衛的綠色稀土夢

文/高妍 楊進平

黃小衛的綠色稀土夢

文/高妍 楊進平

黃小衛Huang Xiaowei

中國首屆“杰出工程師獎”獲得者、

北京有色金屬研究總院首席專家

眾所周知，稀土是不可再生的戰略資源，應用廣泛，在經濟社會發展中的許多重要領域發揮著關鍵核心作用。在保護資源與生態環境的前提下，如何實現稀土資源的高效綜合利用，關系到人類社會的可持續發展。

隨著稀土科學基礎研究更加深入，有更多能夠發揮稀土元素本征特性的新材料、新應用技術不斷涌現，不斷開發出更多能夠體現稀土價值的功能材料和應用器件。同時，新材料、新應用對稀土原材料提出了更高的需求。黃小衛，就是深耕稀土元素的提取分離研究，以創新技術和工藝助力稀土資源高效、清潔開發利用的佼佼者。

黃小衛，教授級高級工程師，博士生導師，北京有色金屬研究總院首席專家、稀土材料國家工程研究中心主任，已經從事稀土冶煉、分離提純基礎研究、工程化及產業化開發30多年，業績突出，成果卓著。

勇于創新，屢破難題

黃小衛，1962年生于湖南臨澧，1983年畢業于中南礦冶學院（現中南大學）冶金專業。畢業當年，黃小衛被分配到北京有色金屬研究總院（簡稱“有研總院”）稀土所，師從中國工程院院士張國成教授開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，黃小衛一步步成長，從工程師到高級工程師、教授級高級工程師，再到如今有研總院的首席專家。

同樣在這30多年里，我國的稀土工業也實現迅速發展。稀土開采、提取分離和應用技術研發取得較大進步，產業規模不斷擴大，基本滿足了國民經濟和社會發展的需要。

作為“圈內人”，黃小衛見證了中國稀土工業的發展歷程，也清楚地了解與行業發展相伴的種種問題——資源利用率低、生態環境破壞嚴重、產業結構不合理等等。實現稀土行業綠色發展，是黃小衛和無數稀土研究者的夢想。

為了解決稀土提取分離過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，黃小衛教授帶領團隊持之以恒，潛心研究，不斷創新，開發出多項低碳、低鹽、無氨氮高效提取分離稀土新工藝，提升了我國稀土資源開發利用和清潔生產水平，為我國稀土行業的健康可持續發展作出了突出貢獻。

黃小衛與助手在有研總院濕法冶金實驗室

革新包頭礦冶煉傳統工藝，提升稀土資源回收利用率

包頭稀土礦是氟碳鈰礦和獨居石共生的混合礦，結構復雜，是世界公認的難冶煉礦種。

上世紀70年代，黃小衛的老師張國成教授等開創了包頭礦冶煉第一代硫酸法（硫酸焙燒—復鹽沉淀—堿轉—鹽酸優溶）、第二代硫酸法（硫酸焙燒—脂肪酸萃取），開啟了包頭稀土資源的工業規模開發利用。

但不能否認，前兩代工藝都存在工藝流程復雜、中和除雜渣量大、稀土回收率較低等問題。為了解決這些問題，黃小衛在張國成教授的帶領下，于上世紀80年代成功研發出“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、大規模連續生產的難題。

到上世紀90年代，針對包頭礦中磷含量升高、稀土回收率大幅下降的問題，研發成功包頭稀土礦固磷—硫酸強化焙燒新工藝，使稀土回收率提高了10多個百分點，并主持建成當期世界最大的年產1.5萬噸氯化稀土冶煉分離工程。

如今，相關技術和工藝已在幾十家包頭礦冶煉企業應用，年冶煉包頭稀土精礦超過15萬噸，占包頭礦總量的90%以上，并被Lynas公司應用于冶煉澳大利亞Mt.Weld 稀土礦，成為世界冶煉復雜輕稀土礦的經典工藝。

上述成果獲授權發明專利5項（國外2項），分別獲得1990年國家科技進步三等獎、1999年國家科技進步二等獎。

甘肅稀土公司硫酸焙燒回轉窯

自主創新非皂化萃取分離新技術，消除氨氮廢水污染

稀土礦物復雜、稀土元素性質非常相近，冶煉分離難度大，化工材料消耗高且未循環利用，導致三廢污染嚴重。另外，一些企業把經濟效益放在第一位，環保意識薄弱，隨著稀土工業規模的快速增長，三廢污染問題也日益嚴重，各地污染事件頻發，嚴重影響了整個行業的健康發展。

針對傳統的氨皂化萃取分離稀土工藝氨氮排放超標、污染環境等問題，黃小衛帶領團隊開發了萃取過程酸平衡技術、稀土濃度梯度及平衡酸度調控技術等適用于不同萃取體系的無氨氮非皂化萃取分離稀土新技術。

這一系列技術的創新點在于，省去了氨皂化有機相、碳酸氫銨沉淀轉型等工序，解決了非皂化萃取過程有機相中稀土負載量小、分離能力低等關鍵技術難題，從源頭上消除氨氮廢水污染。相關技術已在甘肅稀土、中國稀有稀土、廣東珠江稀土等大型稀土企業成功應用，每年減排氨氮或鈉鹽廢水上百萬噸，材料成本下降40%，并大幅降低了環保和生產成本，創造了顯著的經濟、社會和環境效益。

該項技術的成功開發與應用，為《稀土工業污染物排放標準》的實施提供了強有力的技術支撐。

2011年，該成果獲得中國有色金屬工業協會科技進步一等獎；2012年，榮獲國家技術發明二等獎；2013年，又獲得中國專利獎優秀獎。此外，在甘肅稀土實施的4000噸年硫酸體系非皂化聯動萃取分離稀土產業化項目，獲得了2013年中國有色金屬工業協會科技進步一等獎。

廣西國盛萃取分離技術控制系統

廣西國盛碳化塔

首創低碳低鹽無氨氮分離提純稀土新技術，解決高鹽廢水污染問題

為解決高鹽廢水排放問題，黃小衛帶領團隊自主研發成功具有原始知識產權的碳酸氫鎂皂化萃取分離及沉淀稀土新工藝。

據了解，該工藝以廉價白云石和石灰，以及回收稀土生產過程產生的鎂鹽廢水和CO2廢氣為原料，連續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，實現鎂鹽廢水和CO2封閉循環利用。

與傳統工藝相比，該技術可解決稀土提取過程中的鹽和溫室氣體大量排放的問題，消除氨氮廢水污染，減輕末端治理壓力，在保證產品質量的同時，顯著降低生產成本，提高稀土行業清潔生產水平。有專家評價：該技術為我國金屬冶煉分離過程中的廢水污染問題提供了一種全新的思路和原創性工藝。

到目前為止，相關技術先后申請發明專利22項（國外專利8項），已授權12項（國外5項），研究團隊對全套技術進行了專利布局，提高對該項技術的掌控力。

目前該技術已在中鋁廣西國盛稀土開發有限公司、江蘇省國盛稀土有限公司、甘肅稀土新材料股份有限公司3家大型稀土國企實施。

從實施情況來看，與傳統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，萃取分離過程鎂鹽廢水、二氧化碳回收利用率大于90%，三廢排放達到國家環保部頒布的《稀土工業污染物排放標準》。

同時，這一技術也得到了國家層面的認可。

2011年、2015年，兩次入選工信部《產業關鍵共性技術發展指南》；2014年入選工信部《稀土行業清潔生產技術推行方案》加快推廣技術；2015年入選國家發展改革委《國家重點推廣的低碳技術目錄（第二批）》；2016年入選工信部和環保部印發的《水污染防治重點行業清潔生產技術推行方案》，2016年入選工信部稀土行業“十二五”十大突破技術之一。

該技術的成功實施，提升了我國金屬冶煉分離工業化生產技術水平，資源節約和環境保護效果顯著。其在稀土冶煉行業的廣泛應用，將有力推動我國乃至世界稀土行業的健康可持續發展，進一步鞏固我國在世界稀土分離提純領域的領先地位。同時，該技術的成功應用，將對我國“十三五”節能減排任務的完成發揮重要作用。

自主研發成功“離子型稀土原礦綠色高效浸萃一體化新技術”，并實現工業應用

自2010年以來，針對低品位離子型稀土礦硫酸銨浸取、碳酸氫銨（或草酸）沉淀回收稀土過程存在大量氨氮污染地下水，工藝流程復雜、稀土回收率低、材料消耗高等問題。黃小衛帶領團隊自主研發生態環境友好型鎂鹽及其復合體系浸取離子型稀土礦新技術，避免了離子態鈣/鎂營養元素流失和氨氮污染。提出并研發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，首次實現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應用。

與傳統工藝相比，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，循環用于浸礦，生產過程不產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m3/年低濃度稀土浸出液浸萃一體化示范線，并實現連續穩定運行。近期，又與贛州稀土礦業、中鋁廣西梧州及賀州稀土公司簽訂了專利技術轉讓意向書。

2016年9月27日至28日，中國有色金屬工業協會組織專家在廣西崇左市召開科技成果評價會，與會專家一致認為，該技術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，流程較傳統工藝大為簡化，成本大幅降低，生產過程不產生氨氮廢水和放射性廢渣污染，是離子型稀土礦生產工藝的一次重大變革。該成果整體領先于世界稀土金屬選冶技術水平。

該成果2016年入選工信部稀土行業“十二五”十大突破技術之一，將有力推動稀土行業的科技進步和轉型升級。

專家現場考察浸萃一體化技術

破浪萬里，同舟共濟

2014年10月26日，我國首屆“杰出工程師獎”頒獎典禮在央視播出。黃小衛作為30位獲獎者中兩位女性之一，參加頒獎典禮。

同年12月，黃小衛榮膺“全國優秀科技工作者”稱號。

2015年4月28日，黃小衛又從人民大會堂捧回“全國勞動模范”榮譽證書。

…………

30年來，黃小衛獲得過不少榮譽和獎勵，她把這些當作對自己的鞭策，對團隊的肯定。“作為一個科研工作者，能夠獲得這些殊榮非常榮幸，應該感謝有研總院給我提供良好的研發平臺，感謝前輩們的精心培養，感謝研發團隊所有成員辛勤付出。這些獎項更多的是對我們的鞭策，激勵我們繼續探索，勇攀高峰。”

有研總院從1958年就開始從事稀土研究工作，是我國最早的稀土研究單位之一，在半個多世紀的研究中不斷輸出先進技術與人才，為我國稀土工業體系的建立與發展作出了重要貢獻。

黃小衛所領導的稀土材料國家工程研究中心，正是在原有研總院稀土冶金及材料研究所的基礎上組建的。2001年，工程中心整體轉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，始終堅持以國家戰略需求和市場發展為導向，依靠自主創新、自主研發的稀土新材料、新技術、新工藝及裝備進行產業化開發應用，已經逐步建立起了從稀土礦山到稀土功能材料的完整產業鏈。

稀土濕法冶金研發團隊

目前，有研稀土各類稀土產品總生產能力已超過10000噸/年，產品60%以上出口日本、歐美、韓國等。

有研稀土能夠取得如此成績，制勝法寶正是依賴工程中心研究團隊的持續創新，逐步打造了一支具有較強創新能力、開拓能力和戰斗能力的團隊，形成了團結合作、勇于創新、勤奮向上、樂于奉獻的氛圍。

黃小衛介紹，工程中心一直非常重視人才的選拔、培養與激勵。注重傳承優良的企業文化，各團隊間有競爭，有合作，在團結協作的過程中共同進步；團隊內部也形成了“傳幫帶”的良好風氣，無保留地將知識、成果、經驗和教訓傳給年輕人；建立了良好的學術交流氣氛，各學科領域、事業部以及部門間也形成了良好的研討、合作共享機制，不定期進行學術交流，共同進步。“另外，有研稀土還建立了較好的激勵機制，鼓勵研發人員合作創新、勇挑重擔，為年輕人的發展提供了良好的開放發展平臺。”

正是這樣一支不斷成長壯大的創新團隊，研發出了一項又一項稀土分離提純和新材料創新技術，并推動其實現產業化應用，引領了稀土行業的綠色革命，推動我國稀土產業逐步走上了健康持續發展之路。

此外，稀土工程中心還在多年的研究過程中，積極承擔或為主參與了《稀土工業污染物排放標準》、《稀土金屬冶煉行業產排污系數核算》、《稀土冶煉行業污染防治可行技術指南》、《稀土行業清潔生產技術推行方案》、《稀土冶煉行業清潔生產評價指標體系》等的編制，從國家政策層面為推動中國稀土行業的健康可持續發展作出了貢獻。

越來越多的事實表明，稀土的“稀”并不在量，而在稀土的應用價值和不可替代性。如何更高效、清潔地開發稀土的獨特功能和應用價值，讓整個稀土行業實現綠色發展，為建設“美麗中國”增光添彩，是黃小衛及其團隊繼續攻關努力的方向。