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中國科學(xué)院應(yīng)用研究與發(fā)展局高級工程師,從事金屬材料和稀土材料的研究與開發(fā)工作。曾任中科院應(yīng)用研究與發(fā)展局材料能源處長,副總工程師,中國材料研究學(xué)會副秘書長,中國薄鋼板成形技術(shù)研究會秘書長,國家稀土辦專家組成員。編寫發(fā)表多篇新材料及新能源方面科普文章和專著。中國科普作家協(xié)會會員。

打翻了的聚寶盆--中國稀土

王寧寰
2013年12月08日
“小鬼子”買馬路
 在中國稀土界一直有一個傳說;說的是上世紀(jì)六十年代,我國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墊馬路。一天幾位日本專家在考察完包鋼后,提出一個令人吃驚的建議:為了幫助包鋼改善環(huán)境,愿出資幫助包鋼在大門前修一條柏油馬路,交換條件是把馬路上的廢渣給他們運回日本填海造地。聽到這個建議,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,原來日本人要的是渣土中的寶貝——稀土。
不管這個傳說真實與否,至少說明五十多年前,國外已經(jīng)盯上了中國稀土,而且它將在經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展中起到越來越重要的作用。
稀土不“稀”, 稀土不“土”
稀土是一種具有特殊性能的17個元素的總稱,現(xiàn)代科技和國防建設(shè)都離不開它。因而世界各發(fā)達國家都把它當(dāng)成戰(zhàn)略資源來儲備。美國認(rèn)定的35個二十一世紀(jì)戰(zhàn)略元素和日本選定的26個高技術(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”。這是歷史遺留下來的“誤會”。其實稀土是典型的「起錯名」,造成歷史上的誤解。事實上,稀土元素并不“稀”,也不“土”,稀土元素在地殼中的儲量不低于銅和鉛鋅等金屬元素,且大大超過金和鉑的含量。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。
尋找稀土千幸萬苦
稀土是個大家族,共有17個“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(又稱鈰組)包括:鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓。

2)重稀土(又稱釔組)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,很難將它們分離開來。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:世間萬物皆由空氣、水、火和土構(gòu)成,所有氧化物都稱作“土”。當(dāng)時認(rèn)為這種物質(zhì)很稀少,就叫它“稀土”??茖W(xué)家整整奮斗了160年,千幸萬苦才分離出最后一個元素“钷”,從而使17個元素的真面目大白于天下,并以它獨特的功能為人類服務(wù)。

“白云鄂博”——稀土之鄉(xiāng)

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

早在1927年,我國科學(xué)家丁道衡隨中國西北科學(xué)考查團赴新疆考查,途經(jīng)內(nèi)蒙古草原,發(fā)現(xiàn)了白云鄂博鐵礦?;氐奖逼剑ìF(xiàn)北京)后,請礦物巖石學(xué)家何作霖進行鑒定,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“美國礦物學(xué)家”雜志發(fā)表,向世人揭開了中國稀土寶藏的面紗。從此,白云鄂博逐漸為世界所矚目。

新中國成立后,1952年,何作霖到中國科學(xué)院地質(zhì)研究所工作,任特級研究員。1955年成為中國科學(xué)院地學(xué)部學(xué)部委員(后改稱院士),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冶金地質(zhì)部門對白云鄂博進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,其中稀土儲量約占世界總儲量的38%,被譽為“世界稀土之鄉(xiāng)”, 從此,人們開始把白云鄂博比喻如祖國的一塊瑰寶,鑲嵌在美麗富饒的內(nèi)蒙古大草原上。

中國稀土 得天獨厚

但是白云鄂博稀土礦藏也存在一個缺點,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)部門的專家,先后對我國南方江西、廣東一帯的稀土礦藏進行了深入的調(diào)查研究,發(fā)現(xiàn)了一個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,開發(fā)成本低,成為我國重稀土元素的重要生產(chǎn)基地,填補了我國重稀土元素缺失的空白。

現(xiàn)在,我國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、類型多、分布廣、有價元素含量高、綜合利用價值大。從全國分布來看,東、南、西、北皆有稀土元素礦藏,并具有“北輕南重”互補的蘊藏布局。

有專家說:中國稀土北輕南重,品種齊全,得天獨厚。就像一個打翻了的聚寶盆,散落在祖國大地上。