稀土永磁材料是發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)、實施《中國制造2025》的關鍵功能性材料,廣泛應用于新能源、智能裝備、軌道交通、電子信息等領域。稀土永磁材料是稀土最大的消費市場,占稀土應用總量60%以上。目前,稀土永磁材料主要為釹鐵硼磁體。據(jù)稀土行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2015年我國釹鐵硼毛坯產(chǎn)量約為14萬噸,占全球份額80%以上。釹鐵硼磁體中一般含約30%的鐠釹、1%~2%的鏑等高價稀土元素。隨著稀土永磁電機產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對釹鐵硼磁體的需求也大幅增長,鐠釹等稀土金屬使用量隨之不斷攀升。
稀土元素在地殼中主要以礦物形式存在,而且是共伴生的。在稀土資源中,鑭、鈰元素約占70%以上,鐠、釹元素約占20%,中重稀土元素不足10%,稀土資源的配分特點決定了各稀土元素產(chǎn)品產(chǎn)量與市場需求是不匹配的。不同功能材料對稀土各元素的需求是不同的,從而導致稀土元素應用的不平衡。目前,常規(guī)的釹鐵硼磁體使用了大量的鐠、釹稀土元素,從而也導致了鑭、鈰等高豐度稀土元素的大量積壓,使稀土元素應用不平衡的矛盾加劇。據(jù)估計,我國每年約有1萬噸左右的鑭、鈰稀土產(chǎn)品用不掉,產(chǎn)品價格低迷,急需研發(fā)新技術、新產(chǎn)品,拓展稀土應用領域。
鈰磁體的核心技術突破與創(chuàng)新表現(xiàn)在雙主相磁體、組織結構調(diào)控、低溫燒結和矯頑力增強技術。鈰磁體技術成果產(chǎn)業(yè)化具有重大意義:
一是新型鈰磁體填補了永磁材料中高性能磁體與鐵氧體之間的性能斷檔空白。研究團隊針對市場需求,自2015年下半年以來,快速研發(fā)10多個質(zhì)優(yōu)價廉的新產(chǎn)品投入市場,并初步形成了具有自主知識產(chǎn)權的鈰磁體專利群。
二是平衡資源利用。富鈰磁體中金屬鈰可替代50%以上的鐠釹用量,以富鈰磁體年需求量50000噸計,則鈰年用量超過8000噸,拓寬了鈰元素的應用范圍,并有效減少了資源緊缺的鐠、釹元素消耗,使稀土永磁材料可用稀土資源翻了一番。
三是降低企業(yè)生產(chǎn)成本。當前,鐠釹金屬合金的市場價格較高,而金屬鈰為3萬元/噸,僅為鐠釹價格的9%左右,利用廉價鈰替代高價鐠釹,可大幅降低產(chǎn)品成本,并且具有更高的性價比,有利于進一步拓展下游稀土應用領域。
目前,新型鈰磁體制備技術及其產(chǎn)業(yè)化已在寧波復能新材料股份有限公司投入運行,并形成年產(chǎn)6000噸的生產(chǎn)規(guī)模,該技術也在鋼研集團、山東上達磁性材料有限公司等企業(yè)得到推廣,初步形成了年產(chǎn)1萬噸生產(chǎn)能力,發(fā)展勢頭良好,預計到2020年,年產(chǎn)能將達到5萬噸以上。
鋼鐵研究總院開發(fā)的鈰磁體科技成果及產(chǎn)業(yè)化和推廣應用,實現(xiàn)了從科學研究、實驗開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化及推廣應用的“三級跳”,為使科學技術成為第一生產(chǎn)力,促進科技成果轉(zhuǎn)化,在企業(yè)的快速推廣應用探索出了新模式。
首先,建立風險共擔、利益共享、協(xié)同創(chuàng)新共同體。他們采用“技術服務+產(chǎn)值收益提成”方式作為技術成果轉(zhuǎn)化的回報,將創(chuàng)新性成果與技術服務相結合,減輕企業(yè)的投資風險和一次性科技成果轉(zhuǎn)讓費過高,以及后續(xù)新產(chǎn)品開發(fā)科技支撐脫節(jié)的問題,從而加速成果轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)共享、多贏、協(xié)調(diào)發(fā)展。
第二,問題導向、需求引領、實施產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新。稀土作為功能性材料,必須以市場需求為導向,與中高端應用緊密結合。鈰磁體技術創(chuàng)新,就是從研究如何解決稀土資源合理開發(fā)、高效平衡利用與拓展市場應用問題緊密結合,正向設計、系統(tǒng)攻關、全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方案。在國家支持下,鋼鐵研究總院將鈰磁體研究列入自然基金等重點項目,組成科研團隊攻關,實現(xiàn)基礎理論創(chuàng)新,形成具有自主知識產(chǎn)權的稀土鈰磁體產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新技術專利群。
第三,科研團隊、工程中心、精準研發(fā)新產(chǎn)品,形成“研產(chǎn)銷用”一條龍新模式。不僅將鈰磁體技術實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,更要使其不斷完善、持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展,依據(jù)市場需求,確定產(chǎn)品性能,通過科技成果轉(zhuǎn)化為應用技術,以利于降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化產(chǎn)品性能、提高產(chǎn)品性價比,不斷開發(fā)市場急需的新功能材料、新產(chǎn)品。為此,鋼鐵研究總院合作建立院士工作站、企業(yè)工程技術中心等培養(yǎng)技術力量,使技術創(chuàng)新成為企業(yè)發(fā)展新動能的最活躍要素,全方位滲透到企業(yè)生產(chǎn)、營銷和管理全過程。