中原关键金属实验室使命：突破关键技术，打通从初级原料到高端应用的产业链条

顶端新闻记者 丁亚菲

漫威电影世界中，曾出现过多种超强金属。每一种稀缺金属，都造就了一名超级英雄。

现实世界里，虽然还没有像艾德曼合金、振金一样的超强金属，但很多不为人所熟知的“关键金属”，正在发挥着越来越重要的作用，成为各国博弈的重要战略资源。

什么是关键金属?为什么要研究关键金属?在关键金属领域，河南又有着哪些优势?

顶端新闻记者走进位于郑州大学的中原关键金属实验室总部，探寻“关键金属”的故事。

发展战略高技术产业，小众金属有大作用

什么是关键金属?我们的日常生活中，会接触到关键金属吗?

2023年6月16日，在中原关键金属实验室总部，郑州大学材料科学与工程学院副院长、中原关键金属实验室副主任王海龙给出了答案。

“关键金属，是国际上基于国际政治经济与产业发展需求，从国家发展的战略高度提出的新概念。主要是指高端制造、新能源、新能源(电动)汽车、电子信息、节能环保等战略高技术产业必需且安全供应风险突出，必须采取特殊措施保障供应的金属。”

郑州大学材料科学与工程学院副院长、中原关键金属实验室副主任王海龙

他举了几个例子。比如，钕、镝和镨等稀土元素，是高性能风力涡轮机永磁体的关键成分;镓、锗、铟、银是太阳能光伏组件的重要成分;钛、铌、铍是航空航天不可或缺的重要材料;锂、钴、镍是电动汽车与储能所用的锂离子电池需要的关键组分。“这些对普通人来说很陌生的小众金属，约有30种，具有稀有、稀贵、稀散的特点。”

“小众”的关键金属，正在发挥着越来越关键的作用

一代材料，一代装备，一代产业。王海龙记得，2018年，《科技日报》公布的制约我国工业发展的35项“卡脖子”技术中，24项跟材料相关。

在他看来，作为材料的重要组成部分，关键金属是发展新兴产业不可或缺的战略性资源，在未来的清洁能源经济中，将和如今的石油一样具有地缘政治意义。“这些稀有金属，在很多产业链中都发挥着关键性作用。不夸张地说，缺了它们，不少战略性高技术产业就要停摆。”

也因此，为了响应国家关键金属原料安全保障与高端材料自主供应的重大战略需求、解决关键金属领域重大关键的共性技术问题，2022年3月22日，由郑州大学牵头组建、联合三门峡市政府共建、多家企业参建的中原关键金属实验室正式揭牌运行。

河南关键金属资源性产业格局已初步形成

为什么要在河南设立这么一家实验室?这首先要归功于河南的资源和产业优势。

众所周知，河南有100多种矿产资源。其中，多种矿产资源储量居全国前10，比如说洛阳、三门峡地区的钼矿，铝土矿等。

往往和大宗矿产伴生的关键金属，在河南，资源同样丰富。比如，三门峡卢氏夜长坪、洛阳三道庄拥有特大型钼钨共生矿，并伴生可观的金属铼;三门峡卢氏官坡稀有金属矿田有锂、铍、铌、钽、铷、铯等稀有金属矿产;另外，河南省铝土矿、铅锌矿、铜矿中伴生有镓、铟、锗、碲、铋等关键金属。除此之外，河南行业龙头——洛阳钼业，在非洲刚果金、南美巴西控制有世界第一大钴矿、第二大铌矿山。

王海龙补充，河南还有产业优势，拥有不少在某个品类领域当中处于领先地位的企业，比如洛阳钼业、豫光金铅、龙佰集团、佰利联等。

有优势，同样也有不足。他表示，在高端原料技术方面，河南还处于劣势，存在产业链条不完整、高端原料大多依赖进口等问题。“河南关键金属资源性产业的格局虽已初步形成，但产业链分散、互联性不强;高效提取与材料化核心技术能级不高;初级产品为主，资源利用率不高;区域关键金属资源配置、产业链合理布局、产业高质量发展的转型升级，尚需关键技术突破和资源与材料战略研究的创新引领。”

也因此，在王海龙看来，开展关键金属全量回收、深度分离纯化与材料化关键技术研究，发展高纯/高端材料产品，研究资源与材料战略，重振区域关键金属产业与提升核心竞争力的创新进步任务十分紧切。“突破关键技术、打通从初级原料到高端应用的产业链条势在必行。这也是实验室的使命。”

研发颠覆性技术，为河南换道领跑提供技术支持

6月16日，在郑州大学ITO靶材中试平台，大厅显眼处的展示台上，展示着包括纳米氧化铟粉末、纳米氧化锌粉末、纳米氧化锡粉末等在内的一些关键金属，和颜色不一、形状各异的板块——ITO成品靶材。

王海龙透露，由中国工程院院士、实验室主任何季麟领衔的ITO靶材项目，已经和福建阿石创、京东方等企业签订合作协议，产业化工作正在稳步前进。目前，实验室正在探索多款靶材的产业化工作。

此外，围绕国家科技发展战略需求、瞄准世界前沿，中原关键金属实验室紧锣密鼓地确定了一批科研项目。在复杂资源绿色低碳超常富集、冶金与深度分离纯化、金属(合金)及氧化物靶材料、关键金属新材料、关键金属循环再生利用、资源与新材料战略这六个研究方向下，都设置了3-6个课题。

揭牌一年多来，中原关键金属实验室三门峡中试基地的建设，也正在加快推进。

据王海龙介绍，目前，已有7个中试项目完成了方案论证工作。其中，1个项目已经建成，进入中试阶段;另有3个项目已经立项，有望今年年底建成，其中包括解决“高纯镓”卡脖子问题的相关项目。

已经进入中试的项目，是由中原关键金属实验室常务副主任赵中伟领衔的“钼清洁冶金与高纯材料一体化项目”。这是一个为河南钼产业补链的项目，也是一个由颠覆性技术提供支持的项目。

据介绍，在洛阳地区，对钼粉的需求每年有约5000吨，但河南几乎没有钼冶金产业。而去年，钼粉的最高市场价为一吨55万元。王海龙说，“我们这个项目，是中试线，一年大概可以产300吨。未来实现产业化后，每年产能预计达5000吨-1万吨，为河南钼产业填补空白。”

今年，中原关键金属实验室还启动了高峰研究计划，旨在解决关键金属领域内的关键共性技术。

在王海龙看来，共性技术，是产生颠覆性技术的基础和土壤。“我们希望，未来能够多产生一些颠覆性技术，为河南的换道领跑提供技术支持，引领行业的转型发展。”