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稀土资源利用
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院士报告:100页详解稀土与磁性材料
材料汇· 2025-08-05 16:05
稀土资源的战略地位 - 稀土被誉为"现代工业维生素"和"21世纪新材料宝库",具有独特的磁、光、电学等物理和化学特性 [15] - 广泛应用于航空航天、新能源汽车、轨道交通等13个领域、40多个行业,是高科技武器不可替代的核心材料 [15] - 中国以23%的储量供应了全球90%以上的市场需求,在采掘、冶炼、分离提纯方面占据绝对领先地位 [27] - 美国、欧盟、日本等国家将稀土列入关键材料清单,视为争夺未来高科技领域战略制高点的关键性原创材料 [18][20] 中国稀土资源分布与特点 - 中国稀土储量丰富、矿种齐全、品位高,呈现"北轻南重"的分布特点 [27] - 白云鄂博稀土共生矿占中国稀土工业储量的83.65%,是世界第一大稀土矿 [37] - 离子型中重稀土矿主要分布在江西赣州等南方地区,占全球储量90%以上 [27][37] - 2009年中国稀土储量1859万吨,约占世界总储量23%,2010年可开采储量3600万吨,占世界36% [27][36] 稀土永磁材料发展现状 - 稀土永磁材料消费量占稀土新材料领域的63%,中国产量超过全球85% [70] - Nd-Fe-B磁体磁能积已达60 MGOe,接近理论极限值的93.8% [73] - 中国已实现从稀土资源大国到稀土永磁生产大国的跨越,产品进入高档汽车、音圈电机等高端领域 [75] - 2019年中国稀土永磁产量超过15万吨,占世界总产量85%以上 [75] 稀土资源高效利用 - 开发CeFeB/NdFeB永磁双主相磁体,填补性能应用空白,拓展应用范围 [83] - 使用高丰度La、Ce等稀土元素制备永磁材料,提高资源利用率 [91] - 2014-2018年Ce磁体产量从0发展到4万多吨,占稀土永磁总量1/4 [88][94] - 白云鄂博矿综合利用率不到10%,废旧材料中稀土回收率低于10% [42] 稀土高频磁性材料 - 5G+时代需求工作频率~6GHz的高端磁电子器件,市场规模预计达2200亿元 [124] - 开发具有面各向异性的稀土金属间化合物,理论工作频率达20GHz [131] - 宁波材料所开发Ce₂Fe┐N¸等系列高频材料,磁导率8.3,截止频段8GHz [133] - 提出双各向异性模型,突破Snoek极限,实现高频性能提升 [134] 稀土磁制冷技术 - 磁制冷理论效率可达卡诺循环60-70%,比气体压缩制冷节能30% [165] - 中科院物理所发现的LaFeSi材料磁熵变达19.4 J/kgK,是Gd的2倍 [170] - 2015年全球首台磁制冷酒柜展出,标志磁制冷技术民用化开端 [183] - 开发复合磁制冷系统,最低温度达3.5K,制冷量0.3W [178][187]