2024澳大利亚稀土产业链中游加工技术研发挑战与战略机遇报告

从矿物到材料补充报告：稀土 2024年5月 引用 CSIRO（2024）补充报告：稀土。从矿石到材料：评估澳大利亚关键矿物中游加工能力。CSIRO，堪培拉。 本报告由Benedicte Delaval、Callum Goessler、Persie Duong、Nicolás González Castro、Breana Galea和Greg Maloney共同撰写。 CSIRO未来 在CSIRO未来部门，我们汇聚科学、技术和经济力量，帮助政府和企业制定应对最大挑战的转型战略。作为澳大利亚国家科学机构的战略和经济顾问部门，我们独具优势，将复杂性转化为清晰，不确定性转化为机遇，将洞察转化为行动。 致谢 CSIRO承认我们生活在和工作于澳大利亚各地的土地的土著所有者，并向过去的和现在的长者们表示敬意。 该项目团队愿感谢所有从行业、政府及学术界为该项目提供意见的各利益相关者的贡献。主报告“从矿物到材料：评估澳大利亚关键矿物中游加工能力”的附录A列出了所有为该项目提供意见的组织名单。 无障碍 CSIRO致力于在可能的情况下提供网络可访问的内容。如果您在访问此文档时遇到困难，请联系CSIRO.AU/无障碍 版权声明 ©澳大利亚联邦科学与工业研究院2024。在本法律允许的范围内，本出版物中受版权保护的内容的所有权利均予以保留。未经CSIRO书面许可，不得以任何形式或以任何方式进行复制。 免责声明 CSIRO建议，本出版物所包含的信息是基于科学研究的一般性陈述。读者应被告知并需意识到，此类信息可能不完整或无法在任何特定情况下使用。因此，在寻求事先的专业、科学和技术咨询之前，不得依赖或据此采取任何行动。在法律允许的范围内，CSIRO（包括其雇员和顾问）免除其对任何因使用本出版物（部分或全部）以及其中包含的任何信息或材料而直接或间接产生的任何后果，包括但不限于所有损失、损害、费用、开支以及其他补偿的责任。 内容 目录................................................................................................................................................2 33.13.23.31 执行摘要.........................................................................................................................42 目标与范围......................................................................................................................8词汇表.................................................................................................................................................3RD&D挑战与机遇................................................................................................9生产混合稀土化合物........................................................................................... 12生产分离稀土氧化物 ..................................................................................... 25稀土金属生产...................................................................................................... 35 词汇表 缩写 澳大利亚核科学与ANSTO.技术组织CRP羧酸盐还原工艺EV电动汽车 弗雷-法辛-陈-剑桥FFC-剑桥过程HREE重型稀土元素知识产权知识产权LREE轻稀土元素 Nd-Fe-B钕铁硼PFC全氟碳研究，开发和研发与设计展示RE稀土REE稀土元素REO稀土氧化物上海证券交易所固态电传输 1执行摘要 稀土元素（REEs）是电动汽车（EV）和风能供应链的关键投入，因此在国内外能源转型中发挥着重要作用。稀土（RE）产品市场是一个不断发展的市场，整个供应链的集中度代表着澳大利亚成为中游稀土产品替代供应商的机会。 澳大利亚的研究、开发与示范（RD&D）能力可以支持陆上可再生能源（RE）中游处理活动的扩展，以及在全球范围内更广泛地发展处理技术。在RE处理领域，存在多个RD&D机会，包括在澳大利亚环境中支持成熟技术的商业化部署；展示澳大利亚知识产权的规模效应；推进澳大利亚技术走出实验室；或在变革性技术中培养新兴能力（图1和图2）。 这份补充报告是报告系列的一部分从矿物到材料：评估澳大利亚关键矿物中游加工能力本系列文献丰富了澳大利亚和国际关于关键矿产和可再生能源技术的现有文献，通过详细描绘了中游加工情况，以及全球风险降低和能力建设的关键领域，以支持澳大利亚的能源转型。 硫酸烤制/烘焙 尽管硫酸酸化焙烧或烘烤在全球范围内已成熟并且澳大利亚商业上正在使用，但它仍然在研发与开发方面得到大量活动，以提高工艺。澳大利亚在硫酸酸化焙烧和烘烤方面的行业知识以及现有的知识产权代表了一个试点澳大利亚专利和在国际合作支持下扩展国内商业化规模项目的机会。 硫酸酸化焙烧或烘烤与不同矿物学的相容性使其成为一项多功能技术，其在工业中的成熟应用使其成为低风险的技术选择。不再受到高水平知识产权保护的约束，硫酸酸化焙烧或烘烤可在研发与开发领域的支持下应用于澳大利亚矿石的商业测试。此外，还有机会展示澳大利亚在该领域的知识产权。尽管这减少了对外国合作伙伴的依赖，但澳大利亚仍需与外国设备制造商和大型工程服务公司合作，以便实现大型加工项目的建设。 碱性烘焙 碱性烘焙（也称为腐蚀性消化）有潜力提高可持续性和成本效益，但需要高品位独居石矿石。尽管在全球范围内商业应用有限，澳大利亚可能拥有适合此过程的矿石品位。国内研发与开发的角色是评估澳大利亚矿床中此过程的经济和技术可行性，并在适用的情况下扩大工业知识。 碱性烘焙由于需要高品质的独居石而全球部署有限。尽管在澳大利亚，硫酸酸烘焙是首选的商业途径，但国内的高品质独居石资源可能适合碱性烘焙。碱性烘焙代表着提高相关操作成本和可持续性的竞争力机会（取决于工厂配置）。潜在好处包括对设备的腐蚀性降低以及回收磷这一有价值的副产品。需要研发和开发来评估技术可行性，并优化工艺。鉴于这一过程在澳大利亚尚未商业化应用，与国际上已商业化应用该技术的组织进行交流可能有益。 氯化焙烧 盐烤 盐烤和新的氯气处理方法正在出现，作为提取替代方案，与现有工艺相比，具有实现效率显著提升的潜力。然而，全球和澳大利亚的能力尚处于起步阶段，需要长期的研究与开发（RD&D）努力和国际合作，以推进技术成熟度和提升能力。 盐熔炼提供了一种更具有选择性的途径来回收有价值的元素并分离环境污染物，而氯化熔炼则能绕过浸出步骤，直接生产RE氯化物。 RD&D有解决技术挑战和推进技术成熟度的机会，尤其是在流程连续性、能源强度、腐蚀和安全方面。与国际RD&D合作伙伴开展研究合作可以通过知识共享和联合项目帮助提升能力。 脱附浸出 从粘土矿床提取REs是澳大利亚的战略重点，许多国内企业已经开始超越勘探阶段。研发与开发对于提高对澳大利亚粘土的理解、确定合适的提取机制、比较工艺配置和成本，以及为商业试点提供试验工作是必不可少的。 粘土型矿床是重稀土元素的一个重要来源，然而，在中国以外的地区，采矿和加工活动仅限于少数试点项目。鉴于澳大利亚在国内外拥有丰富的知识和持续的商业开发活动，有机会支持澳大利亚公司在本国进行试点和展示其工艺，并继续提升国内能力。此外，提高可持续性和成本效益是澳大利亚作为负责任和具有竞争力的全球生产商的机遇。 国际交流的机会包括建立研究合作伙伴关系以实现知识共享和能力建设，以及利用澳大利亚研发（研究与开发）专长为海外商业运营提供服务和支持。 溶剂萃取 溶剂萃取是一种在商业上得到验证的过程，被广泛用于生产分离的稀土氧化物。澳大利亚拥有行业技术知识，并且公司正计划在陆地开展商业运营。研发与开发的作用将是继续通过工艺验证和测试工作来支持国内商业项目的发展，以及扩大行业技能。与其他成熟的领域类似，建立大型工厂需要与海外供应商合作。 溶剂萃取是一种有效且可扩展的分离稀土元素（REs）的方法；然而，其高度复杂性是想要成为国内生产商的关键障碍。研发与开发（RD&D）在提供商业测试工作和解决复杂技术挑战方面发挥着至关重要的作用。此外，持续的研发与开发在工艺改进方面可以帮助澳大利亚在长期内成为具有竞争力的可持续氧化稀土元素（RE oxides）的生产国。 国际合作对于实现试点和规模化至关重要，即从海外制造商那里获取设备，并建设大型工厂。鉴于澳大利亚目前没有整合的RE金属生产，与采购方的合作关系对于降低风险和融资项目也至关重要。 ⚫⚫膜分离 离子交换 吸附 新出现的分离技术有潜力在产品纯度、可持续性或成本方面相对于现有工艺带来改进。然而，需要研发与开发来克服可扩展性障碍。与国际合作伙伴组织进行研发与开发的国际合作有助于推进技术成熟度并建设新的能力。 属于这一类别的技术包括离子交换的新方法以及更为新兴的膜分离和吸附技术。澳大利亚拥有离子交换方面的专利，研发与开发（RD&D）在支持试点和示范方面发挥着作用。在所有新兴领域，研发与开发（RD&D）在开发先进材料和连续工艺以实现可扩展性方面都发挥着作用。 国际参与将需要通过资金或承购协议来降低试点项目的风险，并为更多新兴领域提供知识共享和能力建设支持。 熔盐电解（轻稀土金属） 熔盐电解在全球范围内已经成熟，并用于商业生产轻稀土金属。澳大利亚公司在该领域拥有专利，并在海外部署了设施。有机会在国内进行试点和展示澳大利亚的知识产权。或者，澳大利亚可以考虑与海外有成熟工艺的稀土金属生产商合作，在国内建立商业规模的项目。 熔盐电解是生产轻稀土金属的常见途径，其商业应用主要集中在中国的少数例外情况。除了在国内试点澳大利亚知识产权外，研发与开发可以通过提高能源效率、增加处理量、减少温室气体排放、降低有害副产物、确保安全以及使过程与磁合金的直接生产相兼容来提升澳大利亚的竞争力。 作为另一个途径，澳大利亚可以与已在商业上使用电化学还原方法的合作国家合作。在这种情况下，研发与开发（RD&D）可以支持过程优化，并在澳大利亚背景下对技术进行经济和技术评估。 金属热还原电解（重稀土金属） 金属热还原是一种多用途技术，尤其适用于生产重稀土金属。鉴于商业规模生产主要限于中国，澳大利亚有机会通过将其金属热还原知识产权应用于稀土金属，来多元化全球能力。 金属热还原的多样性对于在中国以外全面拓展磁材供应链可能很有用，因为高性能磁体需要轻型和重型稀土金属。除了将国内知识产权应用于稀土领域外，研发与开发机会还包括开发替代金属还原剂和连续加工方法，以解决产量和原料限制。 鉴于中国在外的全球能力有限，可能与合作伙伴国合作部署澳大利亚技术存在机遇。与上游生产商，如电动汽车和风力发电机制造商，进行互动将是确保澳大利亚可再生能源金属生产融入全球供应链的关键。 净化 全球范围内，RE金属提纯技术已成熟，相关设备可以从海外制造商处现成购买。没有任何单一的提纯技术能够满