1972年,北大化學系,接到了上級下達的一項緊急軍工任務(wù),分離鐠釹,而且國家對純度的要求很高。鐠釹是什么?我國為何突然緊急下達這項軍工任務(wù)?在這個緊要關(guān)頭,又是誰臨危受命,創(chuàng)造奇跡的?
鐠釹合金
大家好,歡迎來到認知金字塔,今天我們來聊一聊近代中國稀土是如何絕處逢生的。
20世紀70年代,國家交給北大化學系一項艱巨的任務(wù),要求他們盡快分離鐠和釹這兩種元素。提到鐠和釹,大家如果不是學化學出身的,可能不是很熟悉,但是如果提到稀土,想必大家多少都有些了解。
所謂稀土,其實并不是“土”,而是分布在化學元素周期表中的17種重金屬元素?!跋⊥痢笔沁@十七種金屬元素的總稱。而鐠釹,正是這17種稀土元素中,性質(zhì)最為相似又最難分離的一對元素,用化學法很難將其分離。
那么,國家當時為什么要讓北大化學系,緊急分離譜和釹呢?首先,這個任務(wù)不是普通的科研任務(wù),而是一項軍工任務(wù)。在稀土業(yè)界有這樣的說法:“誰掌握了稀土,誰就全天候掌握了戰(zhàn)場。”作為工業(yè)“維生素”,稀土是隱形戰(zhàn)機、超導(dǎo)、核工業(yè),等高精尖軍工領(lǐng)域必備的原料。而稀土元素的中的“釹”,就可以用來做固體激光器。
固體激光器
20世紀70年代,蘇聯(lián)還沒有解體,美蘇還在冷戰(zhàn)當中,我國面臨的國際形勢,非常的嚴峻。在美蘇愈演愈烈的軍備競賽中,美國和蘇聯(lián)都在宣傳說,要做激光武器,據(jù)說這種武器的速度比炮彈要快無數(shù)倍,而且殺傷力巨大。高功率激光器,如果對某一目標點集中照射,甚至可以使目標點瞬間氣化,霎時間灰飛煙滅。1971年,美國海軍,成立了高能激光計劃管理辦公室,開始進行激光武器的研制。出于國防安全考慮,激光炮的研制,也成為了中國國防研究的一個重點。然而,在這一時期,固體激光器的重要原材料“釹”,卻被外國封鎖了對中國的出口。沒有釹,我國激光炮的研制根本無從說起。
可能有朋友會覺得奇怪,我國作為稀土大國,難道自己沒有釹嗎?為什么要依靠國外進口呢?要知道,我國雖然有得天獨厚的稀土資源,但是當時國內(nèi)的加工技術(shù)卻沒有跟上。在20世紀70年代初,中國根本分離不了稀土元素,只能生產(chǎn)稀土精礦和稀土混合物,等初級產(chǎn)品。中國自己生產(chǎn)的混合稀土,充其量只能用來做打火機用的打火合金,不可能做得了激光炮。因此,我國不得不向外尋求進口,但這條路卻被外國封死了。
稀土合金
我們自己沒有分離技術(shù),在外國的封鎖下也沒法進口釹,難道激光炮的研制計劃,就要就此擱淺了嗎?我們難道,要眼睜睜地看著美國、蘇聯(lián)先我們一步,發(fā)展出先進的激光武器,而我們自己卻寸步難行嗎?
落后就要挨打,中國人不可能這么輕易就低頭。
為了解決原材料的問題,國家很快就向北大,下達了緊急任務(wù),要求盡快找出,分離鐠和釹的辦法。而此時中國的科學家們也想爭口氣,扭轉(zhuǎn)中國稀土工業(yè)落后的局勢。于是,上下一心,齊心想要突破外國的技術(shù)封鎖。而扛大旗的人,是一位名叫徐光憲的科學家。徐光憲院士,后來也被稱作中國稀土之父。正是他,帶領(lǐng)中國稀土人,讓我國稀土工業(yè),實現(xiàn)了傳奇而偉大的飛躍。那么,這位敢于接下國家這項緊急任務(wù)的徐光憲院士,究竟是什么來頭呢?
徐光憲院士
1920年,徐光憲出身于浙江上虞縣,一戶家境優(yōu)越的律師家庭。因為勤勉好學,徐光憲從小成績就十分優(yōu)異。他尤其善于邏輯推理,偏愛理化。初中時期,他曾拿下浙江的奧賽冠軍。
1940年,徐光憲考入了上海交通大學,攻讀化學。徐光憲珍惜這來之不易的學習機會,他樂于鉆研,求知若渴。四年的大學時光,打造了徐光憲扎實的學術(shù)根基。在他回校任助教期間,徐光憲與同班同學高小霞結(jié)為了夫婦。
1948年初,徐光憲和高小霞,雙雙獲取了“公派”留學美國的資格,兩人隨后赴美國哥倫比亞大學,量子化學專業(yè)深造。1951年3月徐光憲獲得博士學位,而且當選為美國著名化學會榮譽會員,可以說前途一片光明。畢業(yè)的時候,徐光憲的導(dǎo)師提出,要將他推薦到芝加哥大學去做博士后。
徐光憲和高小霞
這個提議相當誘人,但徐光憲卻猶豫了,那時剛成立沒多久的新中國,正在熱火朝天地搞建設(shè)。徐光憲覺得,身為中國人,就應(yīng)當在學成之后為國效力,他想回國??墒钱敃r,為了不讓像徐光憲一樣的中國留學生,回國投入新中國的建設(shè),美國政府正在緊鑼密鼓地籌劃著,準備通過一項“總統(tǒng)法案”,想要以此來阻止中國留學生回國。有關(guān)的法案很快將通過議會表決,并正式實施。等到那時,徐光憲要想回國將變得異常困難。
因此,徐光憲感到心急如焚,他恨不得拎起行囊,趕在法案出臺前立即回國??墒撬姆蛉烁咝∠迹€需要一年時間才能獲得博士學位。1951年4月,徐光憲與夫人商量回國的事宜,高小霞擲地有聲地回應(yīng)說:“留學為什么?不就是為了學成后報效祖國嗎?!”于是,高小霞斷然決定放棄博士學位,跟徐光憲一起回國。
但是這時,想要回國也已經(jīng)相當困難,徐光憲夫婦只好托人,從國內(nèi)寄信到美國,信中寫道:“徐母身體有恙,須歸國探望”。借著探親的名義,夫妻倆終于獲得出境許可,于4月15日乘坐郵輪離開美國。他們乘坐的“戈登將軍號”,是“禁止中國留美學生歸國”法案,正式生效前,駛往中國的最后三艘郵輪之一。
歸國后,徐光憲在北京大學化學系任教。后來北大化學系,接到分離鐠釹的任務(wù)時,徐光憲順理成章地成為了領(lǐng)軍人物。
徐光憲做實驗
徐光憲臨危受命的1972年,中國正承受著來自北境的壓力,迫切的國防需求,使得中國把目光投向了稀土。我國地大物博,稀土礦藏豐富。但稀土中的15種元素,因為化學性質(zhì)十分相近,在自然狀態(tài)之下,他們往往會兩兩結(jié)合,生成合金礦,或者與其他元素結(jié)合形成共生礦。在合成或共生的狀態(tài)下,稀土幾乎和廢品差不多,而將其中的各個元素分離,就成了中國面臨的一道巨大難題。
因為自身技術(shù)落后,但又急需應(yīng)用,我國不得不和國外企業(yè)談判,購買稀土分離技術(shù)。當時法國有一個工廠,名叫羅納·普朗克廠,后來改名為羅地亞廠,它是稀土產(chǎn)業(yè)的巨頭。我國曾經(jīng)與他們幾次談判,想要購買分離技術(shù)。無奈對方獅子大開口漫天要價,提出的價格,遠遠高于我國的預(yù)期。而且他們還要求中國,產(chǎn)出產(chǎn)品的大頭必須賣給他們,由他們獨家對外經(jīng)銷。這一流氓條件,實際上是要將我國的稀土分離工業(yè),變成該公司的海外工廠。因此,我國每一次和這家公司的談判,都會激起國內(nèi)稀土工作者的憤怒。然而憤怒解決不了技術(shù)的缺失,中國只能選擇退讓。和羅地亞公司合作,我們不僅要為法國的研發(fā)承擔開支,同時還需要承擔巨大的環(huán)境污染代價。
1980年,徐光憲率中科院,稀土考察團訪問法國時,被拒絕參觀羅地亞公司,法國方面還將所有萃取劑,和工藝參數(shù)定為絕密。面對外國的欺凌與封鎖,徐光憲這樣說道,“中國作為世界最大的稀土所有國,長期只能出口稀土精礦等初級產(chǎn)品,我們心里不舒服。所以,再難也要上。”徐光憲的決心預(yù)示著,中國稀土產(chǎn)業(yè)新天地的大幕正在徐徐拉開。
徐光憲講話
當時,世界各國,鐠釹分離都采用的離子交換法,這種方法的缺點是生產(chǎn)速度慢、成本高。徐光憲于是決定另辟蹊徑,選擇萃取法來完成分離和提純。萃取法的原理類似水油分離,徐光憲發(fā)現(xiàn),雖然鐠和釹雙生緊密,極其相似,但卻有微小的不易發(fā)覺的區(qū)別,它們喜歡待在毫不相融的兩種溶劑中。經(jīng)過兩年的艱苦攻關(guān),徐光憲團隊終于成功實現(xiàn)了鐠和釹分離。從量化指標來看,當時業(yè)界基準的分離系數(shù)是1.4,可徐光憲竟然達到了4,同時在純度上,還達到了創(chuàng)世界紀錄的99.99%。這可謂是一個奇跡。
萃取法實驗的成功,無疑為中國稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,帶來了巨大的飛躍,但喜悅的同時,另一難題又出現(xiàn)了。當時中國稀土原料場地分散,萃取法的分離也只能進行人工操作,這限制了規(guī)模化生產(chǎn)。為了解決這些問題,就需要設(shè)計出適用于工業(yè)生產(chǎn)的模型。徐光憲與團隊經(jīng)過持續(xù)幾年的無數(shù)次試驗,終于使萃取分離技術(shù)可以投入工廠生產(chǎn),實現(xiàn)生產(chǎn)的全自動化。
偉大技術(shù)的背后,是無數(shù)個不息探索的日夜。在實驗室里,為獲得準確參數(shù),徐光憲不得不使用,繁瑣的“搖漏斗”的方法來模擬試驗,整套流程下來需要耗費一百多天的時間,如果得不到滿意的結(jié)果,一切又都要從頭再來。為了更快地推進稀土研究,徐光憲每周要工作80個小時。無數(shù)的艱辛,最終才換來了來之不易的成功,但徐光憲卻并沒有將這一成果,作為自己個人的軍功章,而是毫無保留地將“專利”無私地提供給稀土廠家。國營大廠迅速將“串級萃取”分離方式落地,效率遠超過往的分離效果,這給工廠帶來了可觀的利潤。因此地方國營廠,和私企也紛紛開始入場。瞬間,一萬多個工廠在各地出現(xiàn),稀土產(chǎn)業(yè)的技術(shù)紅利帶來的巨大產(chǎn)能,迅速被輸出到海外。
稀土萃取分離
在我國稀土產(chǎn)業(yè)強大的壓力下,先是美國、澳大利亞的稀土采礦業(yè)迅速萎縮,再是美國、日本、法國的稀土分離提取產(chǎn)業(yè),紛紛關(guān)張歇業(yè),不得不退出稀土賣方市場,世界稀土產(chǎn)業(yè)格局自此發(fā)生了翻天覆地的改變。中國稀土產(chǎn)業(yè)從此進入了快速道。在不足20年的時間里,中國就成為了世界最大的稀土生產(chǎn)國、應(yīng)用國和出口國。日本幾乎100%的稀土進口都來自中國。這一現(xiàn)象也被國際稀土界稱為“中國沖擊”。
但是,稀土行業(yè)的迅速擴張,也帶來了許多弊端。我國國內(nèi)稀土產(chǎn)量爆發(fā)性增長,一度超過了世界總需。供過于求的情況下,大家都想要搶奪出口份額,這帶來了惡性競爭。21世紀初,稀土價格斷崖式下跌。日本、美國等發(fā)達國家,把自己的工廠關(guān)了,用白菜價購入中國的稀土做儲備。中國雖然已經(jīng)成為了,世界上最大的稀土出口國,但是自己仍舊沒有定價權(quán)。世界稀土貿(mào)易,呈現(xiàn)出了對我國不利的局面。面對寶貴的稀土被廉價出口、面對不可再生的稀土資源大量流失,徐光憲每天都如坐針氈。
2005年,徐光憲上書國務(wù)院,呼吁保護我國,內(nèi)蒙古白云鄂博地區(qū)寶貴的稀土和釷資源,避免包頭市和黃河受放射性污染。很快,徐光憲的這份緊急呼吁,便得到了國家總理的親筆批示,總理批示說:“這個建議很重要,請國家發(fā)改委閱辦”。2006年,徐光憲就如何落實總理批示,再度報告總理,一周內(nèi)便得到總理的再次批示:“請培炎同志,閱轉(zhuǎn)發(fā)改委研究,發(fā)改委可邀請徐光憲同志談一次”。
中國內(nèi)蒙古白云鄂博稀土礦
得到總理的批示后,國土資源部下令從2007年起,進一步限制我國稀土礦的開采,將開采量壓縮到低于世界的總需求量。這樣一來,我國稀土的出口價格就上升了一倍多。稀土的出口量減少了,但收益卻每年增加了一兩億美元。為了保護我國珍稀的稀土資源,徐光憲兩次上書,驚動了總理,最終成功扭轉(zhuǎn)了,我國在稀土貿(mào)易中的不利處境。從前外國可以用稀土卡我們脖子,現(xiàn)在,因為徐光憲院士和其他中國稀土人的努力,稀土反而成為了我們卡別人脖子的利器。
2010年9月,在中國的海域,日本巡邏船沖撞中國漁船,并強行扣押我國漁船船長,中國當即關(guān)停了向日本出口稀土的通道,全球稀土價格大漲,日本迫于壓力很快釋放了被扣中國漁船船長。從這件事中我們可以清楚地看到,稀土已經(jīng)從我國的七寸,變成了我國的王牌。
改革開放四十年來,我國的稀土工業(yè)得到了極大的發(fā)展。稀土材料,被廣泛應(yīng)用于國防軍工領(lǐng)域,長征2號運載火箭、神舟系列飛船、嫦娥探月衛(wèi)星、驅(qū)逐艦等等一系列武器裝備,都采用了稀土材料。如今,中國稀土儲量仍是世界第一,但更重要的是,我們擁有了一條世界上獨一無二的稀土產(chǎn)業(yè)鏈,囊括了稀土資源生產(chǎn)、進口、精煉、材料科學、冶金、知識產(chǎn)權(quán)、研發(fā)以及商業(yè)與國防應(yīng)用等,幾乎全部的領(lǐng)域。而這些,都離不開徐光憲院士當年的努力。
回顧徐光憲院士的一生,用民族的脊梁概括,是最合適的。一路坎坷求學,一路為祖國燃燒奉獻,一路投身于新中國的建設(shè),在徐光憲院士身上,我們,能看到堅韌不拔的民族性格,能看到孜孜不倦的科學探索精神,能看到為了祖國發(fā)展奉獻自我的熱忱,能看到“急國之所急,憂國之所憂”的責任與擔當。
徐光憲——中國稀土之父
徐光憲領(lǐng)取“國家最高科學技術(shù)獎”時曾說:“榮譽,屬于我們這個集體?!?國士無雙,徐光憲院士用了幾十年的時間,帶領(lǐng)中國稀土產(chǎn)業(yè)突破重重困境。中國從毫無稀土國際話語權(quán),到今日擁有全產(chǎn)業(yè)鏈的稀土大國,從不得不接受不平等的稀土交易條款,到現(xiàn)在可以將稀土作為處理國際關(guān)系的王牌,這其中凝聚了徐光憲院士,與其團隊日日夜夜的不懈鉆研。正是因為有這些平凡又偉大的人,竭力無私地貢獻著自己的光和熱,我們祖國才能在富強的道路上越走越遠,
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