稀土是镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇17种元素的总称,被誉为“现代工业维生素”,广泛应用于高科技产品中。当今世界,每6项新发明中就有1项与稀土有关。稀土是影响世界未来经济、国防等重要领域发展的战略资源。就是这样一种“神奇的资源”,包头拥有全国83.7%、全球37.8%的储量,白云鄂博矿山是世界上最大的稀土矿山。
作为包头稀土产业发展的“主战场”、全国唯一以“稀土”资源命名的国家级高新区,近年来,稀土高新区在以生产、应用轻稀土为主的同时,也在积极筹划中重稀土的产线建设与开发应用,持续助力驻区企业赢得中重稀土领域“话语权”,推动稀土产业全系全链发展,为包头建设“两个稀土基地”,打造“世界稀土之都”贡献力量。
以“磁”为基 增拓磁材领先优势
连日来,宽大的厂房、整洁的生产车间内,包头安泰北方科技有限公司的技术人员正在马不停蹄安装调试设备,这个当年建设、计划当年投产的“年产3000吨高丰度稀土镧铈项目”,预计年底将实现1500吨的产能。项目建成后,可实现产值10亿元、纳税3000万元、新增就业500余人。
“我们依托李卫院士团队的科研力量,加之中钢研60年的技术沉淀,建设一条全自动化生产线,下线产品将具备高磁能级、高剩磁、高镧铈配比的显著特点,不仅增加了产品的稳定性、一致性,还大大降低了人工成本。而我们的发展目标将不止于二期项目,目前三期项目‘建设2万吨高性能稀土永磁产品’也将提上日程,届时公司永磁产品生产规模将跃升至行业前三。”安泰北方科技相关负责人表示。
记者在包头金蒙汇磁材料有限责任公司生产车间内看到,把稀土金属混合在一起,经过熔炼、浇铸、氢破碎、气流磨等工序制成粉末,将粉末压制后放入烧结炉形成永磁毛坯材料,再经过加工、电镀等工序,便可制成稀土永磁成品。
“稀土永磁体磁性能越高,意味着做出来产品的体积可以变得更小、能耗更低。比如在新能源汽车和风力发电领域,用稀土永磁体做电机,能耗会大大降低;在无人机和手机应用领域,可使产品更加微型化、小型化,功能更强大。”包头金蒙汇磁材料有限责任公司副总工程师王强说。
稀土永磁材料是消费量最大的稀土功能材料,是当今稀土材料“点石成金”的主要路径。目前,全国稀土永磁材料的产值约占稀土产业产值的70%。
今年以来,稀土高新区全速推进金力永磁、天和磁材等头部企业积极拓展市场、增加订单,提升产能利用率;加快推进韵升科技、科田磁业、安泰北方科技、大地熊等在建重点磁材项目建设,扩大高端磁材生产规模和市场占比;大力对接引进中科三环、正海磁材、中元磁业、中钢天源等实力雄厚企业,壮大磁材产业规模。
与此同时,稀土高新区统筹抓好储氢、合金、抛光、催化、光功能等产业发展壮大,不断创造新的增长点,壮大产业规模。高效发展稀土储氢材料和抛光材料,推动国瑞科创全国首创的固态储氢装置、天骄清美二期6000吨抛光粉项目、金蒙汇通高性能抛光粉和抛光液项目、中科蒙稀药用催化剂项目扩能提效,向高端应用突破;加大特殊稀土功能材料、高纯金属和化合物、金属靶材等特种材料投入力度,支持中科再生、三隆新材料、明芯稀土、新雨稀土等企业转型升级、扩大生产,快速把稀土特殊功能材料做大做强。
截至目前,稀土高新区已集聚了北方稀土、宁波韵升、中国中车、大地熊、金力永磁、金田铜业、安泰科技、盛和资源等8家稀土产业相关上市公司。该区建成稀土永磁材料产能10.2万吨、位居全国第二;储氢产能1.1万吨、抛光材料产能3.7万吨,均位居全国第一。
“中重”并举 推动稀土全系发展
日前,北方稀土瑞鑫公司首批中重稀土金属产品试制成功,标志着北方稀土中重稀土金属产品首次实现规模化生产。
2022年,北方稀土在瑞鑫公司布局中重稀土产品实验生产线。为了实现中重稀土金属类产品从“0”到“1”的突破,北方稀土瑞鑫公司高效完成了试验线设计和水、电、暖等基础设施改造,安装调试主要冶炼设备及配套公辅设施,开展钙热还原法制备金属钆以及自耗阴极电解法制备钆铁合金的试生产。
“我们通过不断探索优化还原剂用量、槽型结构、电极配置、熔盐组成等工艺技术参数,已实现了金属钆和钆铁合金的工业规模连续试生产,单炉产量、料比、产品成分稳定性都达到了国内同行业的先进水平。目前,钆铁合金中试产品已交付下游磁材企业试用。”瑞鑫公司电解一部副部长于兵说,这些产品可运用于稀土功能材料、特种合金及原子能反应堆等多个领域,在航空航天、军工、风力发电、汽车、手机等终端产品中也将得到广泛使用。
目前,北方稀土已具备了中重稀土金属和钆铁、镝铁合金等的规模化制备技术以及镝、镱、铽等高纯金属及靶材制备技术。
而稀土高新区驻区企业包头中科稀土再生科技有限公司董事长满来告诉记者,除钷元素外,该公司已经具备全系16种元素稀土金属、氟化物、合金及靶材的生产能力,已拥有专利近20项。
作为全国稀土领域重点权威科研院所之一,多年来,包头稀土研究院利用自身的科研优势和技术积累,通过不断创新技术与装备,成功突破了低氧氟化物制备技术、高品质低成本钆/铽制备技术等多项稀土金属及其合金制备关键难题。目前授权专利30余项,实现了钐、铕、镱、钆、镝、铽、钬、铒、钇、钆铁/镁合金、稀土锌合金、稀土镍合金等多种中重稀土金属、稀土合金、靶材的批量试制。与此同时,包头稀土研究院还建立了年产20吨高纯稀土金属、年产1200吨稀土合金以及中重稀土金属中试线,产品已实现销售并取得实际经济效益。
稀土高新区着力加强中重稀土的研发应用,提升中重稀土产业规模,鼓励支持企业和科研院所实施“高纯稀土金属(钇、钆、镝)制备关键技术研发”“金属镝及钆铁合金高收率规模化制备”“电子、航空用钪及多元稀土轻合金制备关键技术开发”等项目建设,提升白云鄂博矿中重稀土产能产量,扩展高纯稀土金属、中重稀土金属与合金等差异化产品,不断提升稀土产业全系产品规模效益。
“电机”领航 抢占市场核心领域
如果说磁材是稀土新材料产业发展的主攻方向,那么永磁电机无疑是发展稀土应用产业的核心产品。
无论是电梯、空调、新能源汽车等与生活相关产品,还是高大上的智能机器人、新型战机等,都有电机如同心脏般在分秒不停地运转,将电能转化为机械能。而“心脏”搏动的奥秘,在于电机深处看不见也摸不着的磁场。
今年,稀土高新区围绕全市“一年铺开、两年见形象、三年见实效”的指示要求,特别制定了《建设“两个稀土基地”三年行动实施方案(2023-2025年)》及7个配套方案,进一步分解稀土永磁电机产业园三年建设量化指标,通过不断盘活存量、做强增量,举全区之力加快建设全球领先的稀土永磁电机产业园。
据统计,在工业电机替代领域,内蒙古自治区拥有合计1113万千瓦的替代需求,包头市拥有81.7万千瓦的替代需求;在汽车电机领域,北奔重卡年产5万辆重型卡车,北方股份矿用车年产能达1000辆,纵观全自治区,永磁电机市场需求旺盛,全国亦是如此。
为抢占稀土永磁电机这一广阔市场,推动稀土产业向终端应用领域延伸,连月来,稀土高新区全力推进210国道以东征地拆迁工作,谋划建设总占地面积3104亩的“稀土永磁电机产业园”。
推动永磁电机技术取得新突破,快速抢占全球市场制高点,稀土高新区重点支持中车电机、北科交大机器人进一步扩大产品规模;鼓励英思特、江馨微电机、金蒙汇磁等提升生产装备和工艺,继续在永磁消费电子产业方面扩大高端市场份额;推动北方中加特、北方嘉轩、金风电机等项目尽早达产创效;持续招引国内头部永磁电机、微特电机项目入驻,推动永磁电机产业早日上规模、占市场,形成集聚效应。
与此同时,稀土高新区强化政策和科研保障力度,依托“一国重四中心”,即“白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室,稀土功能材料产业计量测试中心、中科院包头稀土研发中心、稀土功能材料创新中心和稀土新材料技术创新中心”技术创新体系,以及稀土资源综合利用、稀土永磁材料、稀土永磁电机等6家院士工作站为支撑,积极推动新引进的北方永磁电机、咏创智能等稀土永磁电机制造及应用企业建成投产;力争3-5年内,招引和培育40家以上稀土永磁电机行业领域领先企业和配套企业,加快建成全国最大的稀土永磁电机产业园。