中、重稀土鋼的開發(fā)和應用加快
【中鎢在線新聞網(wǎng)-鎢新聞】
我國是稀土生產(chǎn)及消費第一大國，同時又是鋼產(chǎn)量第一大國，2014年，我國鋼產(chǎn)量達8億多噸，占世界的一半。但是，值得注意的是，我國鋼產(chǎn)品品質(zhì)不高，優(yōu)質(zhì)鋼很少，同時，由于稀土元素的不可分采性，造成稀土元素產(chǎn)量較大但應用量相對較少，而且，近年來，受稀土氧化物價格因素影響，La、Ce及Y、Tm、Yb等稀土產(chǎn)品積壓。要解決這一問題，應著重從稀土鋼領域加快開發(fā)應用，將這些稀土,特別是以釔（Y）為代表的中、重稀土用于生產(chǎn)稀土鋼，既可提高國產(chǎn)鋼的品質(zhì)，開發(fā)具有中國特色的鋼材品種，又可消化積壓的稀土產(chǎn)品。由此可見，加快稀土鋼的開發(fā)應用具有積極的經(jīng)濟意義。
稀土鋼具有許多優(yōu)異的性能
科學研究發(fā)現(xiàn)，將稀土元素加入鋼中，可提高鋼的強度、耐磨性能和抗氧化性能，改善和優(yōu)化鋼材的質(zhì)量。尤其是不銹鋼在稀土元素幫助下，不僅可簡化制造工藝，而且抗氧化性能得到明顯改善和提高。我國稀土在鋼中應用的歷史已有30多年，牌號達幾十個。迄今，我國的稀土鋼（輕稀土鋼）主要分兩大類：一是含Cu、P類稀土低合金鋼，利用稀土改善鋼的耐蝕性；二是含Mn、Nb、V、Ti稀土低合金鋼，利用稀土除改善鋼的耐蝕性外，更主要是改善鋼的強度和耐磨性。
我國稀土鋼（輕稀土鋼）的主要生產(chǎn)基地是武鋼、包鋼、本鋼、太鋼、攀鋼等企業(yè)。2004年，我國輕稀土鋼的產(chǎn)量達100萬噸，最高年產(chǎn)量是20世紀90年代，曾達168萬噸。我國輕稀土鋼占鋼總產(chǎn)量的比例不足0.5%（2004年），而美國在20世紀七、八十年代稀土鋼產(chǎn)量已達700萬~900萬噸，占鋼總產(chǎn)量的9%左右。
在我國稀土鋼的各鋼種中，迄今消費的主要是輕稀土，尚未消費及形成正規(guī)牌號的中、重稀土鋼種。眾多的研究和試驗表明，尤以重稀土為對象冶煉的鋼材，其性能與指標，是輕稀土鋼難以比擬的。例如，以Y基重稀土鋼材制作的火車輪轂，其性能明顯地優(yōu)于以輕稀土鋼材制作的火車輪轂。
Yb、Tm等重稀土和一部分其他稀土產(chǎn)品積壓
當前，稀土在高科技與社會發(fā)展中的作用廣為人知。但世人并不清楚，迄今并不是全部的稀土元素都能得到充分的利用，還有許多稀土元素的應用面與應用量十分有限。目前，應用量較大的稀土元素，只是其中的一部分，例如La、Ce、Pr、Nd、Eu、Tb、Dy等；而另一些稀土元素卻尚未進入量大面廣的應用階段，例如Tm、Yb、Lu等；Y元素則因配分含量高，產(chǎn)量大，盡管有一定的應用量，但應用量與產(chǎn)量相比，相對較小，導致產(chǎn)品積壓；由于價格及應用量減少等原因，也導致La、Ce等元素的積壓。
我國優(yōu)勢的南方離子型稀土資源，配分齊全，尤其是中、重稀土含量高，特別是以龍南為典型代表的離子型重稀土礦床，其Y2O3配分含量高達60%以上。礦床中的稀土礦物，是包含著整個稀土族15（或17）個元素共生在一起、不可分割的自然界共生體。也就是說，在這種礦床中，每一個單獨的稀土元素，都不可能以獨立的礦物形態(tài)而賦存，因此不可能在礦山開采時將每一個稀土元素單獨地分采，實現(xiàn)以銷定產(chǎn)，消除積壓。而若需將每一稀土元素逐個分開，則需通過后面的濕法冶煉加工工藝，才能將其分離，從而獲得單一的稀土產(chǎn)品�？梢姡灰承┫⊥猎氐膽妹媾c應用量未予拓開，則這些稀土元素的積壓是必然的，例如前面提到的Y、Tm、Yb等稀土元素，這是礦物、礦床賦存特征自然規(guī)律所決定的。
有鑒于此，國家近年來出臺的稀土“收儲”政策，即是解決上述困局的措施之一。我們認為，我國稀土產(chǎn)業(yè)若要獲得更大的發(fā)展，從源頭上減少或消滅滯銷、積壓現(xiàn)象，真正使每個稀土元素都能得到綜合利用，只有從技術層面上來解決真正擴大每個稀土元素的應用面和應用量問題，才是“治本”的根本、有效的途徑。
加快中、重稀土鋼開發(fā)和應用的步伐
由此，加快中、重稀土鋼的開發(fā)和應用，研發(fā)具有中國特色的中、重稀土鋼，已逐漸得到國家的重視，成為稀土業(yè)界共識。有關這方面的工作，北京鋼鐵研究總院、山東大學、贛州有色冶金研究所等單位已做了不少前期與基礎性研究。設置在贛州有色冶金研究所的原冶金部“重稀土硅鐵合金推廣應用協(xié)作網(wǎng)”，多年來就重稀土硅鐵合金的推廣應用做了許多工作。他們的實踐表明，以“釔基”為主的重稀土硅鐵合金，不僅在煉制重稀土鋼中可發(fā)揮重要的作用，而且在高速切削刀具、特種電焊條、鑄鐵，尤其是在大型鑄件、構件等諸多方面，更可以發(fā)揮其獨特的作用。
在“十五”期間，國家科技部曾將“稀土鋼新品種、新工藝研究與開發(fā)”等課題，列入了“十五”國家科技攻關“稀土應用工程”項目。本世紀初出差鞍鋼期間，曾向?qū)Ψ浇榻B了有關中、重稀土鋼前期研究的情況，他們表示了很大的興趣，希望在國家爭取列項。由于工作的關系，過去曾多次向有關主管部門和企業(yè)呼吁，希望開展這方面的工作。
據(jù)我們所知，過去阻礙中、重稀土元素在鋼材及其它方面的應用（譬如稀土Cu、Al、Mg合金等）的重要因素是價格因素。此前，稀土在鋼材以及Cu、Al、Mg等合金中應用的主要是輕稀土元素，而中、重稀土元素則因價格昂貴而使用不起。過去，La、Ce氧化物一般是7000~8000元/噸，甚至更低，而Y氧化物一般在4萬~5萬/噸左右。單一La2O3、CeO價格，與單一Y2O3價格相比，后者比前者高出幾倍。以稀土硅鐵合金為例，輕稀土硅鐵合金（30%REO）價格不超萬元，而Y基重稀土硅鐵合金按REO含量計價，每公斤在2元以上，若按30%REO計，則每噸在6萬元以上。近些年來，隨著國家對稀土政策的大幅度調(diào)整，稀土價格也隨之大幅變動，價格前所未有地劇烈上升，輕稀土價格全面上揚。導致Y2O3等重稀土產(chǎn)品與輕稀土產(chǎn)品的綜合價格比，大幅下降。目前，單一La2O3、CeO產(chǎn)品每噸1.7萬元左右，而單一普通Y2O3產(chǎn)品每噸3萬元上下。兩者之間價格的差距，已由過去的相差幾倍，急劇下降到現(xiàn)在的不足一倍。按0.03%~0.05%（REM）稀土消耗量計，每噸重稀土鋼較輕稀土鋼成本增加甚微。故從性價比來衡量，也到了發(fā)揮中、重稀土（以Y為代表）在鋼中以及在其它合金中作用的時候了。
積極拓開以Y為重點的中、重稀土元素在鋼中的應用
鑒于我國擁有豐富的中重稀土資源（離子型稀土），又鑒于目前我國南方離子型稀土中，以Y為代表的一些中、重稀土元素產(chǎn)品積壓，故加速開發(fā)具有中國特色的中、重稀土鋼，無疑是擴大中、重稀土應用面和應用量上的一個重大突破。它既有長遠的意義，又有現(xiàn)實的需求。一是可形成具有中國特色的稀土特鋼，形成新的鋼種、牌號，拓寬鋼材的應用領域；二是拓寬稀土應用新領域，成為一個新的、廣闊的應用空間；三是有力地推動部分稀土元素的應用面與應用量，使其成為一個新的應用量較大的應用方向；四是大力地促進了稀土元素的綜合利用，尤其能大力促進目前滯銷、積壓元素的應用，使目前對于某些元素“過剩”的產(chǎn)能得到發(fā)揮，削減甚至消滅“收儲”或庫存，有利于稀土政策的調(diào)整；五是在此基礎上，可進一步激發(fā)稀土礦山、分離、金屬、合金產(chǎn)能的提高，壯大我國稀土產(chǎn)業(yè)。
大膽地設想，倘若我們能夠通過今后若干年的努力，開發(fā)出具有中國特色的中、重稀土鋼，并使其產(chǎn)量水平大致達到或略超美國二十世紀七、八十年代的比例水平的一半，亦即達到全國鋼產(chǎn)量4.5%左右，將是可觀的3500萬噸。如果中、重稀土（REM）添加量為0.03%～0.05%，那么，粗略地概算將年消耗中、重稀土氧化物2萬余噸（以稀土金屬或稀土合金方式加入）。同樣，輕稀土鋼產(chǎn)量倘若也能達到設想的比例水平（3500萬噸/年），則輕稀土鋼也將年耗輕稀土2萬余噸。兩者合計將年耗稀土氧化物4萬~5萬噸，這是一個非�？捎^的數(shù)據(jù)。局限于專業(yè)的限制，對上述稀土應用量的概算不一定準確�？傊�，中、重稀土鋼有可能成為年耗萬噸以上中、重稀土氧化物的稀土應用新領域，有關這點，稀土業(yè)界應有共識。
據(jù)過去的工作經(jīng)驗，中、重稀土在鋼中的應用，可以通過制得的“釔基（Y基）”重稀土合金，以適當?shù)谋壤头绞�，加入到鋼中，從而得到含�?/SPAN>Y基”為主的重稀土合金鋼，這是已被實踐過的經(jīng)驗。
南方稀土開發(fā)利用又一里程碑—中重稀土鋼
原國家稀土辦專家組組長、中國工程院院士李東英教授，針對南方離子型稀土的開發(fā)利用，從技術上總結了二個帶有“里程碑”式的“突破”。一是發(fā)明的以“池浸”工藝為代表的離子型稀土礦山第一代開采工藝；二是發(fā)明的以“原地浸礦”工藝為代表的離子型稀土礦山第二代開采工藝。迄今，世界稀土應用的主要領域，例如Nd-Fe-B磁材、Ni-H電池、打火材料、熒光材料等等，開創(chuàng)性的研發(fā)，都是在國外首先完成，獲得專利，然后影響或制約別國的發(fā)展。那么，帶有開創(chuàng)性的中、重稀土鋼的研發(fā)，能否在我國首先完成，并形成自主知識產(chǎn)權和規(guī)模生產(chǎn)能力？倘若如此，具有中國特色的“中、重稀土鋼的研發(fā)與應用”，能否成為我國南方離子型稀土開發(fā)利用征程中的另一個新的突破，從而形成一個新的“里程碑”—“第三個里程碑” 呢？可以預言，此“夢想”一旦如愿以償，則“夢想”中的“第三個里程碑”，應是以“中、重稀土在鋼中的應用”為典型特征的原創(chuàng)性開發(fā)與應用。我們想，這也應該成為我們努力擴大南方離子型稀土應用的一個“稀土夢”。
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