作为不可再生的稀缺性战略资源,稀土有“工业维生素”“新材料之母”之称,广泛应用于尖端科技领域和军工领域。现实中,小到手机屏幕、数码相机,大到导弹、雷达、潜艇,稀土无处不在。那么,稀土究竟“稀罕”在哪、有何应用?
稀土非土
稀土是啥?
“稀罕”在哪?
人们常把不溶于水的固体氧化物称为土,例如,将氧化铝称为“陶土”,氧化钙称为“碱土”等。事实上,稀土是镧、钪、钇等17种金属元素的总称。因为当时冶炼提纯难度较大,用于提取这类元素的矿物比较稀少,而且获得的氧化物难以熔化,也难以溶于水,也很难分离,且外观酷似“土壤”,而称之为稀土,这一名称从18世纪沿用至今。
近年来,我国不断加大对稀土的科研投入,取得的成果越来越多。近日,针对舆论提出“稀土是否可能成为中国对美反制的重要筹码”问题,国家发展改革委有关负责人明确表示:“如果有谁想利用我们出口稀土所制造的产品,反用于遏制打压中国的发展,那么我想赣南原中央苏区人民、中国人民,都会不高兴的。”
那么,稀土有何应用、稀罕在哪?
实际上,稀土广泛应用在我们生活中。比如,每天看的电视,其鲜艳的红色就来自稀土元素铕和钇;外出携带的照相机,镜头里有稀土元素镧;天天使用的手机中有稀土元素钕。
尤为重要的是,作为不可再生的稀缺性战略资源,稀土在航空、航天、电子信息、钢铁、有色金属、机械制造、石油化工等行业用途广泛。虽然用量较小,但效果显著,在现代工业中发挥“维生素”的作用,产生出巨大的辐射性经济效益。
在炼钢过程中,仅需在钢中加入少量稀土,就能使原本优质的钢变得更加“坚强”,提高其使用寿命。
在军事领域,稀土能够大幅度提高武器装备的合金战术性能,如海湾战争中,加入稀土元素镧的夜视仪成为了美军坦克压倒性优势的来源。
在核能领域,稀土元素钆及其同位素都是最有效的中子吸收剂,可用作控制核电站的连锁反应级别的抑制剂,成为核反应堆的“安全保护神”……
历史误会
“孪生兄弟”
曾被当成“一个人”
稀土元素是在1794年,由芬兰化学家加多林从未知的矿化物发现的,即从硅铍钇矿中发现了“钇土”(氧化钇)。从1794年发现钇土开始,到1947年最后一个稀土元素钷被提取出来,前后共经历了150多年,期间充满了诸多历史性的误会。
专家介绍,事实上,稀土元素最初被发现是这样被描述的:稀土的发现始于北欧,1787年业余矿物学家阿累尼乌斯在斯德哥尔摩附近一个名叫伊特比(Yteerby)的小村寻得了一块他从未见过的黑色矿石,就借用这个村名将其命名为Yteerite。1794年加多林声称从这种矿物中发现了一种新元素“钇土”,将其命名为Yteelium(钇)。
人们就把这一年看作是发现了第一个稀土元素“钇”的年代。其实,这是一种误会。因为,加多林当初发现的“钇土”并不是一种稀土元素,而只能说是“钇组稀土”混合氧化物。后来的科学家,又从这种“钇土”中相继发现了镱、铒、铽等重稀土元素。原来是当初的化学家们把这几个“孪生兄弟”都当成“一个人”了。同样的误会也曾发生在轻稀土身上。
专家介绍,稀土“大家族”有轻稀土和中重稀土之分。镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕为轻稀土元素,亦称铈组稀土元素;钪、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇为中重稀土元素,亦称钇组稀土元素。两者的元素原子电子层结构和物理化学性质,以及它们在矿物中共生情况和离子半径皆不同。
在应用上,轻稀土也被业内人士称为“假稀土”,虽然存量大、应用广,但价值相对低廉;而重稀土资源稀缺,可用于航天、军事、国防及新材料合成等高科技领域,价格昂贵,可替代性小。
优势明显
我国占了
四个世界第一
在中国,最早的稀土矿发现于1934年,发现人是何作霖教授。之后,中国地质科学工作者不断探索和总结中国地质构造演化、发展的特点,运用和创立新的成矿理论,在全国范围内发现并探明了一批重要稀土矿床,并总结出中国稀土资源具有成矿条件好、分布面广、北轻南重、有价元素含量高、综合利用价值大等最基本的特点。
专家介绍,稀土元素在地壳中分布十分广泛,但是却很不均匀,其中稀土储量较多的,有中国、印度、美国、加拿大、俄罗斯、澳大利亚、南非、埃及等国家。其中,我国稀土矿藏丰富,雄踞着四个世界第一:资源储量第一;产量第一,占世界稀土商品量的80%至90%;销售量第一,60%至70%的稀土产品出口到国外;应用第一,大部分的稀土在供国内使用。
不仅如此,我国南方的离子型矿中有全球70%以上的重稀土资源,主要分布于我国江西、广东、福建、广西等省份,其重稀土高达30%~80%,是具有绝对竞争优势的战略资源。
据介绍,截至2018年,全球共有稀土储量1.2亿吨,我国有4400万吨,占比38%。中国还是目前全球唯一可以供应全部稀土元素的国家。
我国在稀土采掘、冶炼、分离提纯方面,也占据绝对领先地位,具备极强话语权。2018年全球稀土矿产品产量约19.5万吨,中国产量约12万吨,占62%;全球稀土冶炼分离产量约为14.6万吨,其中中国产量12.5万吨,约占86%。
借助资源和冶炼分离优势,我国稀土产业链不断延长,以稀土应用最广泛的钕铁硼永磁材料为例,目前我国钕铁硼产量已接近全球的90%,高端钕铁硼产量已接近全球总量的60%。
“但是,我们也要看到自己的不足之处。”原湖南稀土研究院院长刘甲祥表示,由于我国稀土技术研究起步晚,在不少领域已经被国外“捷足先登”,在很多稀土产品上,虽然产能最大,但技术专利基本都是国外的。如稀土应用最广泛的永磁材料领域,国内企业生产永磁电机不仅要交专利费,而且还受到协议规定的出口数量限制。
近年来,我国不断加大对稀土的科研投入,取得的成果越来越多,知识产权受制于人的局面正在改变。“比如钪铝合金,强度高,重量轻,是航空航天关键材料,我们已掌握了自主核心技术。目前,位于衡阳市白沙洲工业园的年产万吨高性能稀土铝合金熔铸生产线已经点火成功,下个月将正式投产。”刘甲祥告诉记者。
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