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严纯华:我国的稀土是资源第一,生产第一,出口第一,应用第一
文章来源: 发布时间:2011-06-07 【字号:      】

这样的一张图片有红色的标记,左边的标记都是具有稀土可开采资源的一些国家,在亚洲来说中国、印度,以及越南,印度尼西亚,朝鲜,南朝鲜,斯里兰卡等多少都具有稀土的储藏。欧洲来说,俄罗斯,乌克兰,特别是最近几年大家关心的格陵兰岛,靠近北极圈冰山覆盖下的大量稀土存在。大洋洲的澳大利亚是稀土资源丰富的国家,北美来说美国、加拿大,美国跨越了加拿大以外的,阿拉斯加地区具有丰富的资源。作为金砖国家之一的巴西,无论是发展潜力以及自然资源都是一个不可小觑的国家,这样的国家除了熟知的必和必拓卡着我们脖子,在铁矿石方面的资源以外,稀土在巴西也非常的丰富,在南非是我们大家不太熟悉,但是经常在媒体当中知道的地方,即使是在南非这样的一个地方,也有大量的稀土存在。到目前为止具有工业开采价值的稀土资源国家全世界将近40个。

中国北边的白云鄂博,微山湖的湖底是大的稀土矿藏,包括两大基地,一个是西部,一个是西南,攀枝花地区是全世界第二大稀土矿藏,还有一些其他的矿藏。华南五省,或者是七省地区存在着我国独特的,也是全世界到现在为止尚未见到开采的离子吸附型的稀土矿,稀土离子吸附在高度风化的高岭土的表面,用另外一个阳离子就可以简单的交换下来,这样的稀土矿藏不仅是开采容易,而且具有全世界其他国家发现资源当中所没有的资源,就是丰富的中稀土资源以及独一无二的重稀土资源,我国的包头,攀枝花西,和微山湖地区都不具备。

我国的稀土不仅地域分布广,资源丰富,并且便于开采。这样便于开采,资源丰富给我们带来了便利,同时给我们带来了麻烦,过去改革开放30多年的历史中,我们的自然资源随着社会经济和人类生存需求的快速发展,这样的一个资源也遭到了不同程度的浪费和损坏。从这张表可以看到,我们在讲我们的自然资源非常丰富的时候,我们往往会回忆起我自己当学生,80年代的时候,我们占全世界稀土资源85%以上,短短的30年过去,我们依然是老大,但是这个老大已经是36%,除了其他国家在稀土资源勘探的数据,汇集和数据增长的前提下,我们自己的祸害也是一个重要原因。如何能够把这样一个老祖宗留下来的,不多的,同时又是非常重要的资源在我们,或者我们下一代,或者下下一代的手里面,依然能够使用,能够享受,能够改善,或者是便利于我们的生活,这就是我们现在面临的一个非常重要的问题。

从稀土的分离本身来说,从化学的角度,或者是从化工操作单元的角度,我们可以分成简单的四个部分,第一个部分是所有的稀土的分级试剂是酸,带有羧酸基团或者是磷酸基团,作为配体结合稀土离子的时候,首先必须从化学的角度说有一个综合,也就是一个造化的过程,把这个质子拔掉,就变成盐,随后进入到萃取,稀土离子从水的萃取剂结合到有机项当中,下面是水项,下面是有机项,稀土本身有17个元素,17元素共存的情况下,由于元素与元素之间的结合能力不同,于是开始自我排队,结合化工试剂的消耗,用酸碱加快交换,或者是脱除,就进入到了离子交换和反萃取。从这样的过程可以看出必然会消耗大量的酸和碱,酸碱在稀土离子的平衡过程当中,为了使稀土离子完全的到有机项,或者是完全的回到水项,这样的化工试剂必然是过量的,必然造成对水和气的污染。

好在过去的三四十年的时间当中,以北京大学的徐光宪先生为代表的几代科学家,经过了长期的努力,使得我们解决了从资源的开采,分离以及加工当中的最关键的问题,形成了我们国家后面这张表所看到的,形成了第一次的飞跃,从稀土的资源大国进入到生产大国,1988年我国替代了美法日成果全球稀土最大的供应国。我们要问自己的是这样宝贵的资源,当全球停止开采的时候,我们在这充老大,提供了全世界97%以上的供应,对于我们的子孙后代,对环境和生态是过度消费。在老先生的工作基础上形成我国的第二次飞跃,就是从生产大国到科技大国的飞跃。这样的工作从现实的角度和科学发展的规律来看,要远难于前面的20年的工作。下面进入到了第三个部分,就是稀土的应用。

刚才已经谈到了,我更愿意用稀土是现代材料,或者是高新技术材料的维生素来形容,显然在各方面都有重要的应用。我们可以简单的看一下,从50年代初到最近的几年,每隔五到十年,由于稀土和稀土元素的参与,对于我们整个的科学技术,以及我们人类的生活都是非常非常大的提升和促进。就像是我们的热离子的发射,使我们能够远距离的传输信号,这就是无线电发射的源泉,对于红色的荧光粉可以从黑白世界走入到色彩斑斓的世界。从第一代的永远磁材料到超导材料,使得能源通讯,IT行业中得到非常广泛的应用。储氢材料也是非常重要的材料,西方国家在他们国家的白皮书中把稀土元素列为二十一世纪的战略元素,对于资源匮乏的日本来说有40个元素列为战略元素,稀土的17个元素均在其中,就是17/40,对于美国来说是资源丰富的国家,人均资源占有量是世界前列,但是依然把17个稀土作为25个战略元素。我们可以看到稀土对于无论是技术,经济,以及对于政治来说都扮演了一个非常重要的角色。

宏观的来说,就像前面谈到的,在磁,在光和超导等材料当中具有非常重要的作用。从铁阳体进入到现在高磁的永机体,磁场下可控的分子基材料,过去依赖化学的项变导致的传热,或者是制冷,现在可以在磁场的作用下,由于物质本身磁结构的变化可以有一个大的吸热或者是放热,这样是环保的,可以避开卡诺循环的制冷体系。发光当中能够见到亮地方,除了高分子体系,除了有机的小分子体系,其他所有的都跟稀土有关。照明,显示,1.55微米的光通讯当中也是重要的,对记录材料方面也不可或缺。对电的材料,几年前获得诺贝尔奖的电阻体系都具有非常重要的作用。其他的功能材料,催化剂,汽车尾气净化,稀土生意,医学材料,吸氢材料,信息传输材料都有重要的应用,稀土牵引的行业占到5000亿,这是一个不小的数字,跟煤或者是石油相比还是小行业。

综上所述,我国的稀土是资源第一,生产第一,出口第一,应用第一。巨大部分的稀土是我们自己在使用,可以用到非常大的领域当中,包括在一些与国防,与国家的安全,以及尖端技术方面,都具有非常重要的,包括我们的家电,包括我们的通讯以及绿色能源当中具有非常重要的作用。正因为如此,2015到2020年国家中长期发展规划,稀土都是作为重中之重。最近的几年,中央政府提出了要转变经济增长模式,培育战略型新兴产业,稀土也是作为材料领域当中的一个培育点。假如我们以稀土的永磁材料来看,这里面有是我们说的机会和问题就来了,我们可以看到的是从1985年到2010年15年多的时间里,我们的生产量,就是左边的纵坐标,可以看到增长非常的快,但是,我们的这样一个增长速度与产值的增长速度并没有完全的匹配,隐含着我们造了大量的东西,但是没有造最贵的东西。

我们看一下作为稀土永磁来说,我们知道的凡是能够驱动,转动,以及这样的一些驱动材料当中都会用到。燃油车,或者是电动和燃油的混合车当中,无论从发动机,以及到整个的传动装置,以及雨刷和汽车门窗的管理,方向盘的减重和稳定都用到了这样的材料。我们开起一辆中档的轿车时,稀土的永磁材料在这台汽车上将有30到50个点用到了这样的材料,而且这样的材料往往标志着这台汽车本身的档次。

前面的几位老师讲到了能源,能源当中我国作为一个风能发电,或者是风能应用成长最迅速的国家,我们可以看到对于稀土永磁电机来说具有效率高,结构简单,维护成本低的要求,对于这样的风车来说,几十吨的东西装到一个几十米高的柱子上,服役期要求长达20年,就是说20年当中主体的运转机械不要拆下来,因为拆下来也很难装上,这样的过程中,免维护,维护成本低的特点就日显重要。按照国家的规划,到2020年的时候我国的风电装机达到三四千万千瓦,按照每兆瓦的装机需要一吨稀土永磁体的话,到2020年是万吨级,现在是千吨级的需要量。凡是跟转起来的东西,动起来的东西都具有非常重要的应用,在国防和先端的行业当中更是非常重要的,而且是不可或缺的地方。正因为如此,当国外的发达国家,政治家,当我国对资源,对材料出口紧缩的时候,他们开始紧张,或者开始抱怨,或者是外交的,或者是WTO抱怨和投诉的形式抱怨我国。在新兴战机,包括G20,包括潜艇,包括爱国者导弹,上面都有4公斤以上的永磁体,可以飞得远,打得准,还有一个非常重要的是调制灵活。因为相应非常快,在这种超音速的飞行过程中是以微妙计算的,机械的相应速度也是非常重要的。在我国60周年大阅兵的时候,可以看到一些重型的,长距离的一些装备,100%的都用到了稀土。

 

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