关键金属冶金科学基础重大研究计划

一、核心科学问题
本重大研究计划围绕以下三个核心科学问题展开研究。
（一）关键金属元素的富集提取机制。
关键金属元素的富集提取新体系；复杂溶液体系中关键金属元素的富集提取新机制；熔盐分离体系中关键金属元素超常富集新过程。
（二）关键金属相似元素的高效分离原理。
关键金属元素的相似性、“主客体”作用与靶向识别新机制；关键金属相似元素的高选择性分离新原理及过程调控。
（三）关键金属超纯制备过程调控规律。
关键金属制备过程中杂质元素迁移规律、多场耦合纯化机理与过程强化机制；超纯关键金属材料的晶相演变与遗传阻断新机制。
二、2025年度资助方向
基于上述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，建立冶金新理论与技术新体系，实现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，突出强调形成“强选择性”冶金反应新机制、新原理、新思路。优先支持探索性强且思路新颖的项目。
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新原理与新方法；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、同位素分离的新原理与新方法；2）共伴生体系中关键金属相似元素的多尺度分离新方法；3）关键金属相似元素分离过程动力学原位表征新技术。
3. 关键金属的超纯制备新体系
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。
超越传统冶金研究范式，突出强调形成“强选择性”冶金反应新理论、新体系、新产品。优先支持科学问题明确、学术思想新颖、技术与产品体系完整，有望在新能源、电子信息等产业及重大工程领域形成支撑的项目。
1. 新能矿提取冶金与资源开发
（1）针对低丰度关键金属（如锂、铀等）稀溶液体系（如盐湖原卤、地热卤水、海水等），明晰元素赋存与动态转化机制，揭示元素微观形态与溶液环境的响应规律，形成能突破“百万分之一”的冶金新体系，实现关键金属元素超常富集提取。如锂综合回收率80%以上，铀综合提取率90%以上。
（2）针对低品位新能矿的固体矿产（如粘土锂、红土镍、页岩钒等），通过强化选择性提取过程与机制创新，形成超常富集的绿色冶金方法与新体系，显著提高能源金属浸出率、回收率。如锂富集的原位浸出率70%以上；镍富集的原位浸出率80%以上；钒富集比100，综合回收率85%以上。
（3）针对退役电池资源循环的绿色冶金，以规模化资源循环工程为背景，提出电池梯次利用体系，创新预处理物理分离方法，推进短流程材料再造，形成退役电池绿色循环冶金新工艺与产品体系。如锂、镍、钴回收率95%以上。
2. 相似（共伴生）元素分离与纯化冶金
（1）针对相似元素分离的冶金方法，通过物理、化学、生物等学科的交叉研究探索新思路，鼓励利用大科学装置揭示机理，显著提高分离效率；采用元素或分子识别、电化学强化等方法，形成相似分离新体系。
（2）针对相似元素与稀土元素的分离纯化过程，研究元素分离与杂质元素迁移规律，揭示分离与纯化强化机制，建立相似分离冶金新体系，形成产品体系，保障基础原材料供应。如钨钼分离中钨纯度达到6N以上，钨中钼含量小于0.1 ppm；钼纯度5N以上，钼中钨含量小于1 ppm；钒、钛冶炼分离系数大于600，钒、钛冶金综合回收率70%以上；稀土金属纯度达到5N以上，关键放射性元素含量小于0.2 ppm。
（3）针对大宗金属共伴生元素的关键金属冶金，明晰伴生元素在大宗冶金过程中的迁移富集规律与二次资源特性，在此基础上，针对不同有价元素建立“强选择性”分离提纯方法与新工艺，实现有价元素有效回收并形成系列产品。如铌、钪冶金综合回收率50%以上，纯度4N；铼冶金综合回收率85%以上，纯度5N。
3. 电子级纯化制程与基础材料
（1）针对电子信息用关键金属的材料需求，推进智能驱动设计与制造，探索“显微结构-智能解构”平行智能机制，确立金属结构-性能的构效关系，开发杂质性能映射与纯化方法；构建形成包含模型生成、结果反馈、专家验证的研究迭代闭环；建立平行数智关键金属冶金理论与方法。
（2）针对电子信息用镓、铟、锗等基础材料的纯化制程，明晰不同应用场景的材料性能，探索杂质迁移机制、净化机理，明晰敏感杂质扩散、均质化行为，无晶界钉扎的结晶成核生长机制，提出高纯金属（制品）制程方法；形成基于高纯金属（如铟8N、镓8N）的多场景应用材料体系。
（3）针对电子级高纯金属检测与痕量分析，特别是不同场景材料性能研究，通过揭示纯度/杂质映射，探索杂质与元素作用机制、杂质元素聚集-分散迁移规律，形成杂质分析方法与标准；要求关键杂质成分检测达到ppb级，同时明晰材料杂质敏感性及其影响。
（三）集成项目。
以重大工程实施与重点产品开发为背景，突出强调形成“强选择性”冶金反应的学术思想创新、体系集成与产品突破，推进集成项目实施。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，依托单位支持与保障能力强的项目。
1. 非传统与复杂锂矿的资源化规模开发
针对锂云母、粘土锂等非传统与复杂锂矿资源开发问题（如元素赋存与矿产禀赋复杂、主元素锂品位贫化严重，伴生元素回收难，有害元素污染风险高，造岩矿物难规模化处置，矿产回收经济性差等），以资源开发的重大工程为背景，推进非传统矿产的资源化开发，确立非传统锂矿的资源地位并形成新能矿的重要支撑。主要研究包括但不限于：明晰资源禀赋、成矿机制与矿床学特征；矿物分离过程与富集机制；元素超常富集与冶金学原理；伴生元素及回收方法；大规模造岩矿物处置与利用；基础原材料导向的材料体系。凝练非传统锂矿资源化的核心科学问题，构建超常富集、分离与纯化的高选择性冶金体系与系统，形成多元有竞争力的产品，强化非传统与复杂锂矿绿色高效开发。主要目标与指标：实现锂边界品位0.3%的资源开发，选矿回收率80%以上；碳酸锂（电池级）冶炼回收率85%以上；铷、铯分离系数80，铷/铯纯度3 N以上；有害元素得到控制，铍铊浸出毒性小于5 ppb；造岩矿物处置与利用合理，经济与环境效益显著。
2. 关键稀散金属锗的超常富集与高纯制程
涉及锗从自然资源提取到高纯化全过程，以不同场景2-3种高纯锗（或同位素）重点材料产品开发为背景。主要内容包括但不限于：探索锗纯化制程新原理与新方法，揭示纯化分离机制与杂质迁移规律，探明杂质物理赋存及脱除机制，满足产品组分与组织要求；建立高纯材料分析检测方法；明晰锗同位素赋存丰度与组分输运机理，建立锗同位素分离理论；揭示煤系锗超常富集规律、大宗金属冶金锗的迁移富集机制。凝练核心科学问题，形成高选择性锗冶金原理及纯化材料体系。主要目标与指标：规模化锗资源开发与高纯锗产品应用工程示范2-3项。锗冶金综合回收率85%以上；高纯锗（单晶）12N-13N（可检纯度），净杂质浓度低于1E10/cm3，位错密度100~4000 cm-2；锗-76同位素丰度85%以上，百克量级锗-70同位素丰度不低于99.9%。
3. 核级关键金属冶金与材料体系开发
以钍基熔盐堆/快中子堆核能系统为背景与依托，形成关键金属冶金新体系和科学基础。主要内容包括但不限于：推进核级锆铪、镧锕（乏燃料）等分离纯化；揭示间隙元素冶金纯化与扩散迁移规律；明晰相似元素分离策略和控制因素，揭示分离动力学机制与分离新理论；开发同位素分离体系，形成同位素分离技术原型，推进同位素法的核级元素分离；探索钍金属分离与纯化新方法，探索耦合多形态氟化氢与关键金属元素反应动力学控制机理，探索干扰元素掩蔽方法、痕量杂质与关键金属元素作用机制，建立核级钍-铀循环氟盐分析方法。项目强调以核心科学问题为牵引，形成技术体系与重大工程支撑。主要目标与指标：锆铪纯度达5N5，氧含量低于30 ppm；钍纯度达5N，相应氟化物氧含量20 ppm以下，硼当量5 ppm以下；氟盐体系分析的氧含量10 ppm以下，稀土含量10 ppb以下；熔盐介质的镧锕系元素分离因子不低于500。
三、申请要求
（一）申请条件。
申请人应当具备以下条件：
1. 具有承担基础研究课题的经历；
2. 具有高级专业技术职务（职称）。
在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。
（二）限项申请规定。
执行《2025年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。

（一）培育项目10-15项，直接费用资助强度约为60万元/项，资助期限为3年，申请书中研究期限应填写“2026年1月1日-2028年12月31日”；重点支持项目4-6项，直接费用的资助强度约为300万元/项，资助期限为4年，申请书中研究期限应填写“2026年1月1日-2029年12月31日”。
（二）集成项目1-2项，直接费用的资助强度800-1500万元/项，资助期限为4-5年，研究期限起始为2026年1月1日。

1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2025年3月1日－2025年3月20日16时。
（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。
（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。
（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“集成项目”或“重点支持项目”或“培育项目”，附注说明选择“关键金属冶金的科学基础”，受理代码选择T01，根据申请的具体研究内容选择不超过5个申请代码。
培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个，集成项目合作研究单位不得超过4个。集成项目主要参与者必须是项目的实际贡献者，合计人数不超过9人。
（4）申请人在申请书“立项依据与研究内容”部分，应当明确说明申请符合本项目指南中的资助研究方向，以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。
如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。
2. 依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2025年3月20日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于3月21日16时前在线提交本单位项目申请清单。