位澤雨
稀土指的并不是某一種物質(zhì),而是17種金屬元素的統(tǒng)稱,它包括鑭(la)、鈰(ce)、鐠(pr)、釹(nd)、钷(pm)、釤(sm)、銪(eu)、釓(gd)、鋱(tb)、鏑(dy)、鈥(ho)、鉺(er)、銩(tm)、鐿(yb)、镥(lu),以及與鑭系的15個元素密切相關(guān)的2個元素鈧(sc)和釔(y),是一種不可再生資源。
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1794年,芬蘭化學家加多林從一塊形似瀝青的重質(zhì)礦石中分離出第一種稀土“元素”。由于18世紀時技術(shù)有限,發(fā)現(xiàn)的稀土礦物較少,當時只能用化學法制得少量不溶于水的氧化物,歷史上習慣地把這種氧化物稱為“土”,因而得名稀土。因此,稀土盡管名字中有個“土”,但是跟我們印象中的土壤并沒有什么關(guān)系。
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稀土元素有獨特的光學特性,部分稀土元素(如釹、鏑)還具有強磁性?;谶@些特性,稀土在多個重要領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用:新能源領(lǐng)域。稀土磁材,廣泛應(yīng)用于電機、傳感器、硬盤驅(qū)動器等領(lǐng)域。而在電動汽車中,驅(qū)動電機需采用高磁能積的稀土永磁材料,以提高能效和功率密度;風力發(fā)電機的發(fā)電機部分也依賴稀土磁材,實現(xiàn)高效的電能轉(zhuǎn)換。稀土磁材已成為電動汽車、風力發(fā)電機、機器人等高端制造的核心部件。
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國防領(lǐng)域。稀土永磁材料在軍工領(lǐng)域表現(xiàn)卓越,可用于制導(dǎo)系統(tǒng)、雷達和聲吶設(shè)備。精確制導(dǎo)武器的制導(dǎo)系統(tǒng),需高性能稀土材料確保制導(dǎo)的準確性和可靠性;稀土涂層能吸收雷達波,被用于隱身戰(zhàn)斗機和艦艇,如隱身戰(zhàn)斗機的雷達吸波涂層,利用稀土的特殊性能降低被雷達探測的概率。
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高端制造領(lǐng)域。稀土元素如銪、鋱的離子在紫外光激發(fā)下能發(fā)出特定波長的可見光,廣泛應(yīng)用于熒光粉、led照明和顯示器。稀土元素釹、鐿是固體激光器和光纖激光器的核心材料,鑭、鈰用于半導(dǎo)體拋光,鉺用于光纖通信中的信號放大,支撐著5g光傳輸網(wǎng)絡(luò)和光纖通信骨干網(wǎng)的發(fā)展。例如,led照明中的熒光粉依賴稀土元素實現(xiàn)高效的發(fā)光轉(zhuǎn)換,光纖通信中的信號放大器依靠鉺等稀土元素確保信號的穩(wěn)定傳輸。
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稀土資源的開發(fā)利用,直接關(guān)系到國家安全和綠色經(jīng)濟轉(zhuǎn)型,是不可替代的戰(zhàn)略資源。西班牙《郵報》曾進一步列舉了稀土資源的重要性和用途。文章說,稀土的獲取難度并非源于其稀有性,而是由于開采和處理的復(fù)雜性。它們是全球最重要產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵原材料。據(jù)估計,制造一架美國戰(zhàn)斗機需要用到400公斤稀土元素,這些稀土被用于制造發(fā)動機或飛機雷達。
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眾所周知,中國是世界稀土資源儲量最大的國家,主要稀土礦有白云鄂博稀土礦、山東微山稀土礦、冕寧稀土礦等。中國是唯一能夠提供全部17種稀土金屬的國家,稀土儲量曾一度占世界總儲量的近80%,是名副其實的“稀土大國”。
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然而,我國雖然有豐富的稀土資源,但在20世紀80年代,卻因為缺乏高效的提純技術(shù),只能低價出口混合稀土,再高價進口國外提純的高純度稀土產(chǎn)品。“空有寶山,卻要受制于人”,這令人扼腕嘆息的局面,最終被徐光憲院士所改變。
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以鐠釹分離為例,使用串級萃取技術(shù)的話,純度可達到99.99%,而且成本還降低了75%。在串級萃取技術(shù)引領(lǐng)下,中國稀土行業(yè)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍,在國際舞臺上擁有了更強的話語權(quán),為后續(xù)我國稀土產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。如此巨大的貢獻,也讓徐光憲院士獲得了2008年度“國家最高科學技術(shù)獎”。
來源:紅網(wǎng)
作者:邱懿薇
編輯:祭之卉
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