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    城市環境研究所在稀土釓元素資源流動及格局圖譜繪制方面取得進展

    文章來源:城市環境研究所  |  發布時間:2023-11-01  |  【打印】 【關閉

      

      中國科學院城市環境研究所陳偉強研究團隊在環境生態領域權威期刊Resources, Conservation & Recycling發表了題為Supply and demand conflicts of critical heavy rare earth element: Lessons from gadolinium的學術成果。 

      對資源流動過程及供需格局的量化研究是識別技術突破方向并促進其安全可持續發展的重要手段。因此,資源流動及格局圖譜繪制對稀土等關鍵礦產供應鏈瓶頸的識別、評估和管理十分重要。釓(Gadolinium)用途廣泛但其供需來源單一:在需求端,作為室溫下具有鐵磁性的四種元素(鐵、鈷、鎳和釓)之一,在磁共振成像的造影劑中得到大量應用,此外也廣泛應用于光學玻璃、熒光粉、釹鐵硼永磁體(替代高價的釹元素)等下游部門;在供應端,作為重稀土元素之一,釓資源在稀土礦中的配分較低,且供應不確定性較大,容易受到國際地緣競爭、環境規制、技術演進、低碳轉型等多重因素的影響。 

      在此背景下,研究組以釓資源為研究對象,開發了基于物質流分析方法的關鍵礦產流動及格局圖譜繪制模型,量化分析了1990-2018年中國釓資源全生命周期的物質循環規律,系統厘清了中國釓資源供需格局的變化趨勢及其驅動因素,有效識別了中國釓資源供需瓶頸并提出針對性的對策建議。 

      研究結果發現: 

      1.中國釓資源供應在歷史上呈現出過剩-短缺-過剩階段特征。1990-2006年,釓資源產量大幅增加,下游應用產業仍處于起步階段,資源嚴重過剩。2007-2017年,釓資源產量持續下降,下游應用產業已逐漸形成規模,資源逐漸轉向短缺。2018年,釓資源貿易逐漸轉向凈進口,資源出現大量過剩。 

      2.2005年,中國釹鐵硼永磁產業的釓需求量超過光學玻璃,釹鐵硼永磁體成為釓的主要應用方向。釓在釹鐵硼永磁體中的作用是替代部分釹元素以節省成本,而過量添加釓會顯著降低釹鐵硼永磁體的磁性能。因此,釓主要用于消費電子(如耳機、揚聲器)等中低性能釹鐵硼永磁應用。 

      3.釹鐵硼永磁體應用進一步發展將帶來釓資源長期短缺風險。受到釹鐵硼永磁產業的發展以及釹價格長期處于高位的影響,含釓釹鐵硼永磁體的產量將持續增加且釓添加量也將不斷上升。預計到2030年,75%的釓需求量將來自釹鐵硼永磁應用,并將產生約830噸的釓資源缺口。 

      中國科學院城市環境研究所汪鵬研究員為論文通訊作者,中國科學院贛江院-江西理工大學聯培博士生趙燊為第一作者,其他作者包括城市環境研究所陳偉強研究員、王翹楚助理研究員、中國科學院贛江創新研究院王路副研究員、中國科學技術大學博士生陳瑋等。該成果在國家自然科學基金等項目的支持下完成。 

      論文鏈接

    2000、2006、2011、2018年中國釓元素供需情況

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