稀土素有“工業(yè)味精”的美譽,是我國重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。在我們的生活中,其實處處都有稀土元素的影子:電視上鮮艷的紅色來自稀土元素銪和釔;外出攜帶的照相機鏡頭里有稀土元素鑭;天天使用的手機、計算機中也有稀土元素釹……
雖然我國是世界上稀土資源儲量最大的國家,但在20世紀70年代以前,由于技術(shù)不過關(guān),我們只能低價出口初級的稀土精礦和混合稀土,再以幾十倍甚至幾百倍的高價從國外購入高純度稀土產(chǎn)品。我國著名化學(xué)家、中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)徐光憲扭轉(zhuǎn)了稀土行業(yè)這一尷尬局面。
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徐光憲
來源|北京大學(xué)校史館
1972年,徐光憲所在的北京大學(xué)化學(xué)系接受了一項緊急的軍工任務(wù)——分離稀土元素中性質(zhì)最為相近的鐠和釹,并且純度要求很高。
分離鐠釹當時在國際上是公認的難題。徐光憲說:“(鐠和釹)這兩種元素比孿生兄弟還要像,分離難度極大。但中國作為世界最大的稀土所有國,長期只能出口稀土精礦和混合稀土等初級產(chǎn)品,我們心里不舒服。所以,再難也要上?!北е@樣的信念,年過半百的徐光憲轉(zhuǎn)換專業(yè)和研究方向,一頭扎進了稀土分離的研究中。
在此之前,徐光憲長期從事核燃料萃取分離,他提出借鑒核燃料的分離方法,采用萃取分離法謀求實現(xiàn)鐠釹的分離。經(jīng)過對比大量的萃取劑并反復(fù)實驗,徐光憲的團隊克服了美國化學(xué)家鮑爾提出的“推拉體系”的局限,創(chuàng)新出一套稀土分離的串級萃取理論,并打破世界紀錄,將純度提高到99.99%。
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徐光憲(前排右二)與上海交通大學(xué)化學(xué)系的部分同學(xué)合影
來源|中國科學(xué)雜志社
為了將新的理論應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),徐光憲每周工作80個小時,白天用“搖漏斗”的方法模擬串級試驗,晚上又埋頭鉆研相關(guān)理論。經(jīng)過他的不懈努力,終于設(shè)計出了最優(yōu)化的工藝流程。
他還用計算機技術(shù)進行虛擬試驗,使原本復(fù)雜的稀土生產(chǎn)工藝徹底簡單化,原來需要一百多天才能完成的模擬實驗流程被縮短到不超過一星期。
當時的稀土生產(chǎn)第一大廠——上海躍龍廠在一片質(zhì)疑聲中率先嘗試了徐光憲的新技術(shù)。一排排看似貌不驚人的萃取箱像流水線一樣連接起來,只需要在這端放入原料,在“流水線”另一端的不同出口,就會源源不斷地輸出各種高純度的稀土元素。原來那種耗時長、產(chǎn)量低、分離系數(shù)低、無法連續(xù)生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝被徹底拋棄了。
1978年,徐光憲和同事開辦“全國串級萃取講習(xí)班”,將新方法、新工藝在全國廣泛推廣,大大提高了我國的稀土工業(yè)競爭力。
得益于徐光憲的研究成果,國外稀土行業(yè)的跨國企業(yè),被迫經(jīng)歷了一次“中國沖擊”:中國生產(chǎn)的單一高純度稀土占世界產(chǎn)量的80%以上,隨著中國的高純度稀土大量出口,使國際單一稀土價格下降30%~40%,包括美國鉬公司、日本的稀土分離企業(yè)、法國的羅地亞公司等一些長期霸占世界市場的稀土壟斷企業(yè),不得不分別減產(chǎn)、停產(chǎn)、破產(chǎn),或?qū)で笸袊诉M行分離技術(shù)方面的合作。自此,中國實現(xiàn)了從稀土資源大國向稀土生產(chǎn)大國、稀土出口大國的轉(zhuǎn)變。
徐光憲(左二)榮獲
2008年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎
來源|浙江省科學(xué)技術(shù)協(xié)會
2009年1月9日,89歲的徐光憲憑借在稀土研究領(lǐng)域的突出貢獻,榮獲2008年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎。面對至高榮耀,徐光憲如是說:“一輩子搞稀土,我喜歡,把咱們寶貴的資源利用得更好,這是一種樂趣,它緊緊連著我和我的祖國?!?/p>
參考文獻:
[1]中國人的故事|“稀土之父”徐光憲:稀土緊緊連著我和祖國[OL].中國青年網(wǎng),2019.6.5.
[2]王妍.歸國科學(xué)家|徐光憲:提取高純度稀土達到99.99%[N].學(xué)習(xí)時報,2023.8.30.
[3]中國“稀土之父”徐光憲[J].大眾科學(xué),2015(05):22-23.
中國科學(xué)家博物館出品