頂端新聞記者 丁亞菲

漫威電影世界中，曾出現(xiàn)過多種超強(qiáng)金屬。每一種稀缺金屬，都造就了一名超級英雄。

(相關(guān)資料圖)

現(xiàn)實(shí)世界里，雖然還沒有像艾德曼合金、振金一樣的超強(qiáng)金屬，但很多不為人所熟知的“關(guān)鍵金屬”，正在發(fā)揮著越來越重要的作用，成為各國博弈的重要戰(zhàn)略資源。

什么是關(guān)鍵金屬?為什么要研究關(guān)鍵金屬?在關(guān)鍵金屬領(lǐng)域，河南又有著哪些優(yōu)勢?

頂端新聞記者走進(jìn)位于鄭州大學(xué)的中原關(guān)鍵金屬實(shí)驗室總部，探尋“關(guān)鍵金屬”的故事。

發(fā)展戰(zhàn)略高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，小眾金屬有大作用

什么是關(guān)鍵金屬?我們的日常生活中，會接觸到關(guān)鍵金屬嗎?

2023年6月16日，在中原關(guān)鍵金屬實(shí)驗室總部，鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長、中原關(guān)鍵金屬實(shí)驗室副主任王海龍給出了答案。

“關(guān)鍵金屬，是國際上基于國際政治經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，從國家發(fā)展的戰(zhàn)略高度提出的新概念。主要是指高端制造、新能源、新能源(電動)汽車、電子信息、節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略高技術(shù)產(chǎn)業(yè)必需且安全供應(yīng)風(fēng)險突出，必須采取特殊措施保障供應(yīng)的金屬。”

鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長、中原關(guān)鍵金屬實(shí)驗室副主任王海龍

他舉了幾個例子。比如，釹、鏑和鐠等稀土元素，是高性能風(fēng)力渦輪機(jī)永磁體的關(guān)鍵成分;鎵、鍺、銦、銀是太陽能光伏組件的重要成分;鈦、鈮、鈹是航空航天不可或缺的重要材料;鋰、鈷、鎳是電動汽車與儲能所用的鋰離子電池需要的關(guān)鍵組分?！斑@些對普通人來說很陌生的小眾金屬，約有30種，具有稀有、稀貴、稀散的特點(diǎn)?！?/p>

“小眾”的關(guān)鍵金屬，正在發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用

一代材料，一代裝備，一代產(chǎn)業(yè)。王海龍記得，2018年，《科技日報》公布的制約我國工業(yè)發(fā)展的35項“卡脖子”技術(shù)中，24項跟材料相關(guān)。

在他看來，作為材料的重要組成部分，關(guān)鍵金屬是發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)不可或缺的戰(zhàn)略性資源，在未來的清潔能源經(jīng)濟(jì)中，將和如今的石油一樣具有地緣政治意義?！斑@些稀有金屬，在很多產(chǎn)業(yè)鏈中都發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。不夸張地說，缺了它們，不少戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)就要停擺。”

也因此，為了響應(yīng)國家關(guān)鍵金屬原料安全保障與高端材料自主供應(yīng)的重大戰(zhàn)略需求、解決關(guān)鍵金屬領(lǐng)域重大關(guān)鍵的共性技術(shù)問題，2022年3月22日，由鄭州大學(xué)牽頭組建、聯(lián)合三門峽市政府共建、多家企業(yè)參建的中原關(guān)鍵金屬實(shí)驗室正式揭牌運(yùn)行。

河南關(guān)鍵金屬資源性產(chǎn)業(yè)格局已初步形成

為什么要在河南設(shè)立這么一家實(shí)驗室?這首先要?dú)w功于河南的資源和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。

眾所周知，河南有100多種礦產(chǎn)資源。其中，多種礦產(chǎn)資源儲量居全國前10，比如說洛陽、三門峽地區(qū)的鉬礦，鋁土礦等。

往往和大宗礦產(chǎn)伴生的關(guān)鍵金屬，在河南，資源同樣豐富。比如，三門峽盧氏夜長坪、洛陽三道莊擁有特大型鉬鎢共生礦，并伴生可觀的金屬錸;三門峽盧氏官坡稀有金屬礦田有鋰、鈹、鈮、鉭、銣、銫等稀有金屬礦產(chǎn);另外，河南省鋁土礦、鉛鋅礦、銅礦中伴生有鎵、銦、鍺、碲、鉍等關(guān)鍵金屬。除此之外，河南行業(yè)龍頭——洛陽鉬業(yè)，在非洲剛果金、南美巴西控制有世界第一大鈷礦、第二大鈮礦山。

王海龍補(bǔ)充，河南還有產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，擁有不少在某個品類領(lǐng)域當(dāng)中處于領(lǐng)先地位的企業(yè)，比如洛陽鉬業(yè)、豫光金鉛、龍佰集團(tuán)、佰利聯(lián)等。

有優(yōu)勢，同樣也有不足。他表示，在高端原料技術(shù)方面，河南還處于劣勢，存在產(chǎn)業(yè)鏈條不完整、高端原料大多依賴進(jìn)口等問題?！昂幽详P(guān)鍵金屬資源性產(chǎn)業(yè)的格局雖已初步形成，但產(chǎn)業(yè)鏈分散、互聯(lián)性不強(qiáng);高效提取與材料化核心技術(shù)能級不高;初級產(chǎn)品為主，資源利用率不高;區(qū)域關(guān)鍵金屬資源配置、產(chǎn)業(yè)鏈合理布局、產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級，尚需關(guān)鍵技術(shù)突破和資源與材料戰(zhàn)略研究的創(chuàng)新引領(lǐng)。”

也因此，在王海龍看來，開展關(guān)鍵金屬全量回收、深度分離純化與材料化關(guān)鍵技術(shù)研究，發(fā)展高純/高端材料產(chǎn)品，研究資源與材料戰(zhàn)略，重振區(qū)域關(guān)鍵金屬產(chǎn)業(yè)與提升核心競爭力的創(chuàng)新進(jìn)步任務(wù)十分緊切?！巴黄脐P(guān)鍵技術(shù)、打通從初級原料到高端應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈條勢在必行。這也是實(shí)驗室的使命。”

研發(fā)顛覆性技術(shù)，為河南換道領(lǐng)跑提供技術(shù)支持

6月16日，在鄭州大學(xué)ITO靶材中試平臺，大廳顯眼處的展示臺上，展示著包括納米氧化銦粉末、納米氧化鋅粉末、納米氧化錫粉末等在內(nèi)的一些關(guān)鍵金屬，和顏色不一、形狀各異的板塊——ITO成品靶材。

王海龍透露，由中國工程院院士、實(shí)驗室主任何季麟領(lǐng)銜的ITO靶材項目，已經(jīng)和福建阿石創(chuàng)、京東方等企業(yè)簽訂合作協(xié)議，產(chǎn)業(yè)化工作正在穩(wěn)步前進(jìn)。目前，實(shí)驗室正在探索多款靶材的產(chǎn)業(yè)化工作。

此外，圍繞國家科技發(fā)展戰(zhàn)略需求、瞄準(zhǔn)世界前沿，中原關(guān)鍵金屬實(shí)驗室緊鑼密鼓地確定了一批科研項目。在復(fù)雜資源綠色低碳超常富集、冶金與深度分離純化、金屬(合金)及氧化物靶材料、關(guān)鍵金屬新材料、關(guān)鍵金屬循環(huán)再生利用、資源與新材料戰(zhàn)略這六個研究方向下，都設(shè)置了3-6個課題。

揭牌一年多來，中原關(guān)鍵金屬實(shí)驗室三門峽中試基地的建設(shè)，也正在加快推進(jìn)。

據(jù)王海龍介紹，目前，已有7個中試項目完成了方案論證工作。其中，1個項目已經(jīng)建成，進(jìn)入中試階段;另有3個項目已經(jīng)立項，有望今年年底建成，其中包括解決“高純鎵”卡脖子問題的相關(guān)項目。

已經(jīng)進(jìn)入中試的項目，是由中原關(guān)鍵金屬實(shí)驗室常務(wù)副主任趙中偉領(lǐng)銜的“鉬清潔冶金與高純材料一體化項目”。這是一個為河南鉬產(chǎn)業(yè)補(bǔ)鏈的項目，也是一個由顛覆性技術(shù)提供支持的項目。

據(jù)介紹，在洛陽地區(qū)，對鉬粉的需求每年有約5000噸，但河南幾乎沒有鉬冶金產(chǎn)業(yè)。而去年，鉬粉的最高市場價為一噸55萬元。王海龍說，“我們這個項目，是中試線，一年大概可以產(chǎn)300噸。未來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，每年產(chǎn)能預(yù)計達(dá)5000噸-1萬噸，為河南鉬產(chǎn)業(yè)填補(bǔ)空白?！?/p>

今年，中原關(guān)鍵金屬實(shí)驗室還啟動了高峰研究計劃，旨在解決關(guān)鍵金屬領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵共性技術(shù)。

在王海龍看來，共性技術(shù)，是產(chǎn)生顛覆性技術(shù)的基礎(chǔ)和土壤。“我們希望，未來能夠多產(chǎn)生一些顛覆性技術(shù)，為河南的換道領(lǐng)跑提供技術(shù)支持，引領(lǐng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展?！?/p>

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