關(guān)于作者

中國(guó)科學(xué)院應(yīng)用研究與發(fā)展局高級(jí)工程師,從事金屬材料和稀土材料的研究與開(kāi)發(fā)工作。曾任中科院應(yīng)用研究與發(fā)展局材料能源處長(zhǎng),副總工程師,中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng),中國(guó)薄鋼板成形技術(shù)研究會(huì)秘書(shū)長(zhǎng),國(guó)家稀土辦專(zhuān)家組成員。編寫(xiě)發(fā)表多篇新材料及新能源方面科普文章和專(zhuān)著。中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)會(huì)員。

打翻了的聚寶盆--中國(guó)稀土

王寧寰
2013年12月08日
“小鬼子”買(mǎi)馬路
 在中國(guó)稀土界一直有一個(gè)傳說(shuō);說(shuō)的是上世紀(jì)六十年代,我國(guó)新建的包頭鋼鐵公司投產(chǎn)后,煉鐵、煉鋼后都有許多廢渣堆積如山,一些新建的單位都拿它來(lái)墊馬路。一天幾位日本專(zhuān)家在考察完包鋼后,提出一個(gè)令人吃驚的建議:為了幫助包鋼改善環(huán)境,愿出資幫助包鋼在大門(mén)前修一條柏油馬路,交換條件是把馬路上的廢渣給他們運(yùn)回日本填海造地。聽(tīng)到這個(gè)建議,一些人真以為“小鬼子”發(fā)善心,天上掉餡餅了。但是許多人表示懷疑,后經(jīng)查證,原來(lái)日本人要的是渣土中的寶貝——稀土。
不管這個(gè)傳說(shuō)真實(shí)與否,至少說(shuō)明五十多年前,國(guó)外已經(jīng)盯上了中國(guó)稀土,而且它將在經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展中起到越來(lái)越重要的作用。
稀土不“稀”, 稀土不“土”
稀土是一種具有特殊性能的17個(gè)元素的總稱(chēng),現(xiàn)代科技和國(guó)防建設(shè)都離不開(kāi)它。因而世界各發(fā)達(dá)國(guó)家都把它當(dāng)成戰(zhàn)略資源來(lái)儲(chǔ)備。美國(guó)認(rèn)定的35個(gè)二十一世紀(jì)戰(zhàn)略元素和日本選定的26個(gè)高技術(shù)元素中,都包括了全部的稀土元素。
一提到稀土,人們總以為它是“稀少之土”。這是歷史遺留下來(lái)的“誤會(huì)”。其實(shí)稀土是典型的「起錯(cuò)名」,造成歷史上的誤解。事實(shí)上,稀土元素并不“稀”,也不“土”,稀土元素在地殼中的儲(chǔ)量不低于銅和鉛鋅等金屬元素,且大大超過(guò)金和鉑的含量。所謂“土”,是由于稀土元素性質(zhì)活躍,總是在礦物中與其它元素共生,地殼中還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它的天然金屬。由于稀土在高新科技中發(fā)揮了重要作用,應(yīng)屬于地道的新材料。
尋找稀土? 千幸萬(wàn)苦
稀土是個(gè)大家族,共有17個(gè)“兄弟”。根據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì),十七種稀土元素通常分為二組。

1)輕稀土(又稱(chēng)鈰組)包括:鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓。

2)重稀土(又稱(chēng)釔組)包括:鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。

上述這些元素十分活潑,外層分子結(jié)構(gòu)十分相似,在礦物中總是共生在一起,緊密擁抱,很難將它們分離開(kāi)來(lái)。1787年,一名瑞典人在斯德哥爾摩附近找到了一塊形似瀝青的礦石。后來(lái)芬蘭化學(xué)家加多林得到它并從中分離出一種白色物質(zhì),命名為釔土。根據(jù)古希臘哲學(xué)思想:世間萬(wàn)物皆由空氣、水、火和土構(gòu)成,所有氧化物都稱(chēng)作“土”。當(dāng)時(shí)認(rèn)為這種物質(zhì)很稀少,就叫它“稀土”。科學(xué)家整整奮斗了160年,千幸萬(wàn)苦才分離出最后一個(gè)元素“钷”,從而使17個(gè)元素的真面目大白于天下,并以它獨(dú)特的功能為人類(lèi)服務(wù)。

“白云鄂博”——稀土之鄉(xiāng)

在我國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市的北面,有一個(gè)青黑色的山,名叫“白云鄂博”,蒙古語(yǔ)意為“富饒的神山”,也稱(chēng)“富神之地”。多少年代以來(lái),生活在那里的游牧民族都希望這座神山會(huì)給他們帶來(lái)財(cái)富和吉祥。

早在1927年,我國(guó)科學(xué)家丁道衡隨中國(guó)西北科學(xué)考查團(tuán)赴新疆考查,途經(jīng)內(nèi)蒙古草原,發(fā)現(xiàn)了白云鄂博鐵礦。回到北平(現(xiàn)北京)后,請(qǐng)礦物巖石學(xué)家何作霖進(jìn)行鑒定,并從中發(fā)現(xiàn)兩種具有稀土特征的新礦物,初步定名為“白云礦”和“鄂博礦”。該論文在“美國(guó)礦物學(xué)家”雜志發(fā)表,向世人揭開(kāi)了中國(guó)稀土寶藏的面紗。從此,白云鄂博逐漸為世界所矚目。

新中國(guó)成立后,1952年,何作霖到中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所工作,任特級(jí)研究員。1955年成為中國(guó)科學(xué)院地學(xué)部學(xué)部委員(后改稱(chēng)院士),一直從事稀土礦物的調(diào)查和研究工作。此后中科院又與我國(guó)冶金地質(zhì)部門(mén)對(duì)白云鄂博進(jìn)行了不斷的勘探和調(diào)查,先后在白云鄂博礦中發(fā)現(xiàn)175種礦物,70余種元素,其中稀土儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的38%,被譽(yù)為“世界稀土之鄉(xiāng)”, 從此,人們開(kāi)始把白云鄂博比喻如祖國(guó)的一塊瑰寶,鑲嵌在美麗富饒的內(nèi)蒙古大草原上。

中國(guó)稀土 得天獨(dú)厚

但是白云鄂博稀土礦藏也存在一個(gè)缺點(diǎn),就是品種多是輕稀土,重稀士較少甚至缺失。

20世紀(jì)60年代中葉,中科院與冶金地質(zhì)部門(mén)的專(zhuān)家,先后對(duì)我國(guó)南方江西、廣東一帯的稀土礦藏進(jìn)行了深入的調(diào)查研究,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)面積極大的以重稀土為主的礦藏,取名為“華南離子型稀土礦”。它資源豐富,重稀土元素含量高,易于提取,開(kāi)發(fā)成本低,成為我國(guó)重稀土元素的重要生產(chǎn)基地,填補(bǔ)了我國(guó)重稀土元素缺失的空白。

現(xiàn)在,我國(guó)已探明的稀土資源主要分布在內(nèi)蒙、江西、廣東、廣西、四川、山東等地。從20世紀(jì)50年代初發(fā)現(xiàn)超大型白云鄂博鉄鈮稀土礦床,到60年代中期發(fā)現(xiàn)江西、廣東等地離子吸附型稀土礦床,70年代發(fā)現(xiàn)山東微山稀土礦床,80年代發(fā)現(xiàn)四川涼山大型稀土礦床等。

這些稀土資源的共同特是;成礦條件好、類(lèi)型多、分布廣、有價(jià)元素含量高、綜合利用價(jià)值大。從全國(guó)分布來(lái)看,東、南、西、北皆有稀土元素礦藏,并具有“北輕南重”互補(bǔ)的蘊(yùn)藏布局。

有專(zhuān)家說(shuō):中國(guó)稀土北輕南重,品種齊全,得天獨(dú)厚。就像一個(gè)打翻了的聚寶盆,散落在祖國(guó)大地上。