　　基于科学目标与核心科学问题，设立培育项目、重点支持项目、集成项目，形成关键金属冶金的新思路，建立关键金属冶金理论与技术新体系，推动关键金属冶金的重大工程实施与重点产品开发。

　　(一)培育项目。

　　超越传统冶金研究范式，强调形成“强选择性”冶金反应新机制、新原理、新思路。优先支持思路新颖、颠覆性理论与方法探索项目，研究方向如下：

　　1. 关键金属元素的富集提取新机制。

　　主要包括但不限于：1)关键金属元素选择性提取原理与新方法;2)复杂混合分散相的物理、化学、生物等超常富集新机制;3)关键金属冶金过程热力学、动力学及过程强化新方法。

　　2. 关键金属相似元素的分离新方法。

　　主要包括但不限于：1)关键金属相似元素、同位素分离原理与新方法;2)共伴生关键金属相似元素的多尺度分离新机制;3)关键金属相似元素分离过程动力学与AI赋能制造。

　　3. 关键金属的超纯制备与检测新体系。

　　主要包括但不限于：1)关键金属超纯制备过程中杂质相间迁移与过程强化原理;2)关键金属的多物理场超纯制备新技术;3)超纯关键金属中痕量杂质检测新方法。

　　(二)重点支持项目。

　　超越大宗冶金研究范式，强调形成“强选择性”冶金反应理论创新与新体系构建。优先支持科学问题明确、学术思想新颖、能够形成技术与产品支撑，有望在新能源、电子信息产业及重大工程领域实现突破的项目，研究方向如下：

　　1. 稀溶液/大宗固废的提取冶金与资源开发。

　　(1)关键金属稀溶液的超常富集。针对稀溶液(如海水/工业废液)中关键金属超常富集的要求，创新金属离子的溶液化学特性强化、分离过程平衡与调控、药剂新构型设计等超常富集方法，构建稀溶液提取冶金新体系并实现资源有效开发。如稀溶液的关键金属离子回收率达99%，单级富集比大于100。

　　(2)大宗固废的关键金属超常富集。针对大宗固废(如乏燃料/赤泥/高炉尘泥)关键金属元素富集资源化难题，创新关键金属元素诱导转化与氧化-还原反应机制、选择性提取与特异性识别方法，建立基于大宗固废的高选择性富集提取新机制，推动大宗固废高质化资源开发工程实践。如乏燃料的铀收率≥99%，UO2纯度≥95%;赤泥的钪收率≥65%，氧化钪纯度≥3N。

　　(3)外空/海洋的关键金属资源开发。针对外空/海洋金属资源开发能力建设的布局要求，研究月球或金属质小行星的关键金属类型与赋存特点，或我国海域及深海区块的镍/钴/稀土资源禀赋，探索极端环境条件的关键金属冶金方法与机制，形成专属性技术体系与装备，为国家战略实施提供基础支撑。

　　2. 相似元素分离的方法创新与过程保障。

　　(1)元素特性强化的相似分离新方法。针对复杂体系的相似元素分离强化难题，探索如激光激发、热场驱动、溶液相化学调控等分离强化方法，揭示其本征差异性放大机理，创新能质转化与传递方法，突破靶向驱动的分离极限。以高纯碲中相似元素分离新方法为例，5N级碲中相似元素杂质含量0.5 ppm以下。

　　(2)分离过程强化的相似分离动力学。针对多元多相多尺度分离强化及其动力学问题，创新基于流体动力学适配的界面反应与离子输运的协同强化方法，揭示流动、界面反应与动态传质耦合机制，阐明元素分离传质动力学与过程强化机制，开发相似元素分离新方法与过程模型软件。

　　(3)复杂相似元素分离体系与新方法。针对复杂体系的分离与纯化及其系统难题，创新相似元素分离的溶液化学方法，融合金属材料纯化要求与特点，构建超常富集、相似分离的溶液化学分离与纯化新机制，实现相似元素分离与纯化的过程与工艺创新(短流程)。以锆铪分离新方法为例，优先萃铪体系分离系数不小于10，铪纯度5N5。

　　3. 关键稀散金属的高纯化与材料制备。

　　(1)AI赋能的材料设计与高纯制造。针对稀散金属基础材料的电子级纯化与装备难题，发展数据驱动的材料设计与AI赋能制造，通过智能解构明晰电子级材料的构效关系，明晰敏感杂质迁移脱除与纯化方法的映射关系，开发关键稀散金属的材料设计与高纯化制造的智能体。

　　(2)电子级纯化的敏感杂质检测突破。针对电子级纯化的敏感杂质和高纯检测难题，揭示激光激发的杂质元素聚集-分散规律，明晰敏感杂质与性能定量映射关系，鼓励基于大科学装置的系统性研究，实现如激光检测方法与装备的突破(打破国外垄断);方法与装备的杂质成分检测限达到ppb级。

　　(3)稀散金属纯化制程与高纯材料制造。针对稀散金属电子材料高纯化、敏感杂质脱除与组织调控难题，揭示冶金分离的杂质迁移与配分规律，创新材料纯化过程敏感杂质的扩散与有效脱除机制;构建基于溶液相分离与材料端纯化协同的稀散金属纯化新方法，并实现稀散金属的电子级高纯材料开发。

　　(三)集成项目。

　　以重大工程与重点产品为背景或依托，在推进“强选择性”冶金反应的系统集成与产品突破基础上，突出强调学术思想与体系创新。优先支持顶层设计完备，研究基础扎实，学术思路与体系清晰，产学研结合，负责人协调组织能力强，依托单位(包括必要的技术实施单位)的支持与保障能力强的项目，研究方向如下：

　　1. 复杂关键金属矿产分离富集与资源化突破。

　　针对长期难利用的风化氧化钨钼矿、(低铁)钒钛磁铁矿、白云鄂博铌-稀土矿、非传统铍矿的“有矿难利用”问题，创新复杂矿石/矿物分离方法，推进超常富集的冶金体系变革，形成复杂关键金属矿产分离富集与资源化突破。主要科学问题与研究包括但不限于：揭示复杂矿产元素赋存及矿物学赋存规律，发展有效的矿物分离新方法;明晰元素多元共伴生特点及溶液化学特征，创新大规模元素富集分离方法，推进选冶一体化协同，形成长期难利用关键金属资源开发与材料制备新体系。主要目标与指标包括：指导实施风化氧化钨钼矿开发中试试验，钼选冶回收率70%，钨选冶回收率50%，三氧化钼产品纯度3N5;指导实施(低铁)高钒钛磁铁矿冶金协同提取工程30万吨/年，铁/钒/钛回收率90%，开发3N五氧化二钒产品;指导实施白云鄂博铌-稀土矿铌开发中试试验，铌回收率70%，开发4N氧化铌粉末;铍精矿品位6%，冶金综合回收率75%，铍纯度3N5。

　　2. 铀/钍等核级关键金属冶金与高纯材料支撑。

　　针对快中子堆/钍基熔盐堆的关键金属分离与纯化难题，构建铀-钚循环与钍-铀循环支撑的冶金科学基础与材料支撑体系。主要科学问题与研究包括但不限于：核级关键金属的冶金物理化学与分离纯化理论;多物理场耦合下关键金属形态的原位表征与转化调控机制;固/液态核燃料制备及纯化，明晰高强度铀基合金的构效关系与强韧化机理，建立核级钍-铀循环熔盐体系的分析方法;核级锆铪、核级石墨等辅助材料的制备与纯化，揭示间隙元素纯化与相似元素分离调控;乏燃料中镧锕元素及其合金的分离与纯化新方法，明晰其提取动力学及控制机理。主要目标与指标包括：铀基合金，除主合金元素外纯度达3N，碳/氮/氧含量均小于50 ppm;钍纯度5N，氟化物的氧含量小于20 ppm，硼当量小于5 ppm;核级锆/铪纯度5N5，氧含量小于30 ppm，石墨灰分小于20 ppm，硼当量小于0.9 ppm;非水介质中铀钚等锕系元素回收率不低于99%，镧锕系元素分离因子不低于500。

　　3. 锗超常富集及其同位素/半导体材料纯化制程。

　　针对低品位锗的超常富集、半导体材料的纯化制程以及制备难题，形成高选择性锗冶金原理及纯化材料体系，开发多场景高纯锗(或同位素)重点材料(产品)。主要科学问题与研究包括但不限于：探索锗高纯化制程原理与新方法，揭示不同应用场景的敏感杂质类型及其脱除机制，实现高纯制备以及检测突破;揭示高纯锗单晶的生长规律，创新组织均匀化及其控制方法，实现晶体尺寸与长晶速度突破;明晰锗同位素赋存丰度与组分输运机理，创新锗同位素分离方法及应用;揭示低品位锗煤的锗赋存富集规律，开发热解锗煤的冶金方法，推动锗煤开发突破。主要目标与指标包括：锗纯度12N~13N(可检)，净杂质低于1E10/cm3，位错密度100~4000 cm-2;核探测级用锗单晶(须满足载流子浓度要求)大于8N，直径110 mm、高度150 mm;76Ge丰度85%以上，百克量级70Ge同位素丰度不低于99.9%;指导实施低品位锗煤开发中试工程，锗煤品位150 ppm，产品锗大于5%，作业综合回收率大于80%。

　　4. 高温难熔金属铼/钨/钛的纯化冶金与材料(器件)制造。

　　针对四代核堆、深海船舰等国家重大工程的铼/钨/钛高纯化材料的迫切需求与挑战，推进高温难熔金属铼/钨/钛的关键金属冶金、高纯化结构材料与器件制造，形成高温难熔关键金属高纯化冶金新方法与产品(材料/器件)。主要科学问题与研究包括但不限于：阐明铼/钨/钛矿物学与元素化学特征、特定场景高纯化材料的性能特点与要求;揭示间隙元素与敏感杂质的赋存及影响，高纯铼/钨/钛纯化方法与过程强化;揭示铼效应强韧化机制及织构调控，推进核用钼铼合金开发并支撑四代核堆发展;推进核聚变堆用钨材与钨基电子材料开发，阐明结构演变与性能失效关系，明晰复杂服役环境的性能提升机制;推进深海舰船用新型钛材开发，揭示高强高冲击韧性钛合金的组织结构与材料性能关系。主要目标与指标包括：开发4N5钛材，指导建设百吨级工程示范;开发6N铼材，支撑百吨级核钼铼合金制造;强韧钼铼合金Rm≥600 MPa、A≥40%，高温钨铼合金Rm≥1000 MPa@900℃、A≥25%;核聚变堆用钨材再结晶温度≥1550℃、单批次钨坯≥300 kg，钨基电子发射材料直流50 A/cm2、寿命超过250 h;高强韧钛合金Rm≥950 MPa、A≥12%、aKV2≥50 J。

　　5. 先进材料导向的稀土分离纯化与材料(器件)开发。

　　针对原子先进磁动力、精准医疗、聚变-裂变能源等对稀土材料及高端产品的需求，创新稀土分离纯化新范式、高端材料可控制备，形成高纯原料-高性能材料-高端器件的方法与过程变革。主要科学问题与研究包括但不限于：探索稀土及其化合物、稀土同位素的分离与纯化原理，形成高纯稀土原材料的高效制备新体系;基于4f电子结构与多尺度物性融合，揭示稀土元素微观特性与宏观物性关联机制，推进材料功能设计理论与高通量筛选;揭示纳米尺度界面结构调控机制，实现关键材料的性能提升与应用;揭示稀土抗癌生物响应与作用调控机制，推进复杂服役条件下稀土功能材料性能衰减机制与可靠性提升。主要目标与指标包括：生物检测及药用稀土化合物纯度6N以上，160Gd、176Yb稀土同位素丰度>98.5%;镧、铈、镨、钕金属纯度5N以上;富镧铈稀土永磁材料，镧铈占稀土总量≥40 wt.%，最大磁能积≥40 MGOe、矫顽力≥18 kOe;新型药用抗肿瘤稀土纳米材料一次粒径小于50 nm;医疗级稀土永磁粉剩磁≥10 kG;稀土基中子吸收控制材料的十年燃耗中子吸收损失小于10%，耐100 dpa辐照。

2026年度关键金属冶金的科学基础重大研究计划