“稀土之父”徐光憲 改變世界稀土格局

在徐光憲的世界里，稀土是“永遠(yuǎn)解不開(kāi)的情結(jié)”，書(shū)寫(xiě)下一段生命的變奏曲。

“我怕二三十年后用光了，中國(guó)要變成稀土小國(guó)！”

看到從我國(guó)大量出口的稀土只能賣(mài)個(gè)“白菜價(jià)”，無(wú)序過(guò)度開(kāi)采造成嚴(yán)重的資源流失、環(huán)境破壞，中國(guó)“稀土之父”徐光憲一度心急如焚。年逾九旬的他再也坐不住了，起程親赴礦區(qū)調(diào)查研究。

普通人眼里，稀土是神奇的化學(xué)物質(zhì);對(duì)國(guó)家而言，稀土是“工業(yè)維生素”、重要的戰(zhàn)略資源，然而在徐光憲的世界里，稀土是“永遠(yuǎn)解不開(kāi)的情結(jié)”，書(shū)寫(xiě)下一段生命的變奏曲。

“半路出家”謀創(chuàng)新

稀土被人類(lèi)發(fā)現(xiàn)、了解和利用，已有200余年歷史。盡管中國(guó)有著世界上最大的稀土資源儲(chǔ)備量，但直到20世紀(jì)70年代，我國(guó)還只能向國(guó)外廉價(jià)出口稀土原料，然后高價(jià)進(jìn)口高純度稀土產(chǎn)品。

這種尷尬局面的背后，是落后的科研和工業(yè)現(xiàn)實(shí)。稀土分離工藝、生產(chǎn)技術(shù)一直被國(guó)外少數(shù)廠商壟斷，成為高度機(jī)密。

1972年，徐光憲所在的北京大學(xué)化學(xué)系接受了一項(xiàng)特別的緊急軍工任務(wù)——分離稀土元素中性質(zhì)最為相近的鐠和釹，純度要求很高。

52歲的徐光憲“半路出家”，接下了這個(gè)任務(wù)，踏入稀土研究領(lǐng)域。這已經(jīng)是他自1951年回國(guó)后，第三次因?yàn)閲?guó)家需要改變自己的研究方向。研究量子化學(xué)出身的他，回國(guó)后轉(zhuǎn)向配位化學(xué)，再到放射化學(xué)，直到最后的稀土化學(xué)。

“這兩種元素比孿生兄弟還要像，分離難度極大。但中國(guó)作為世界最大的稀土所有國(guó)，長(zhǎng)期只能出口稀土精礦和混合稀土等初級(jí)產(chǎn)品，我們心里不舒服。所以，再難也要上?！毙旃鈶棝](méi)有絲毫猶豫。

查閱資料時(shí)徐光憲發(fā)現(xiàn)，分離鐠和釹的問(wèn)題，國(guó)外學(xué)界也尚未很好解決。他回憶，當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的法國(guó)羅地亞廠，能夠用萃取法分離其他稀土，可是分離鐠、釹仍要用傳統(tǒng)的離子交換法。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，離子交換法生產(chǎn)速度慢、成本高，對(duì)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)不利。

無(wú)先例可循，徐光憲作出了一個(gè)大膽的決定——挑戰(zhàn)萃取法分離的國(guó)際難題。

“我們做科研的有一個(gè)信念，就是立足于基礎(chǔ)研究，著眼于國(guó)家目標(biāo)，不跟外國(guó)人跑，走自己的創(chuàng)新之路?！边@是徐光憲的科研之道。

從理論上講，萃取技術(shù)并不復(fù)雜。然而要達(dá)到極高的純度要求，必須要經(jīng)過(guò)上百次的萃取分離，并且將每次分離的成果串聯(lián)起來(lái)，最終才能達(dá)到99%以上的純度。這個(gè)極為煩瑣的工藝過(guò)程，叫作串級(jí)萃取。

“中國(guó)沖擊”

理論與實(shí)踐之間，往往橫亙著一條巨大的鴻溝。徐光憲面前最大的挑戰(zhàn)，正是如何把串級(jí)萃取理論，真正應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

而在稀土萃取工藝的實(shí)驗(yàn)階段，研究人員必須使用繁復(fù)而漫長(zhǎng)的“搖漏斗”方法，模擬串級(jí)實(shí)驗(yàn)以獲取準(zhǔn)確的設(shè)定參數(shù)。若整套流程中稍有失誤，得不到滿(mǎn)意的結(jié)果，一切都要從頭再來(lái)。

不僅如此，徐光憲的創(chuàng)新還須面對(duì)“本土化”挑戰(zhàn)。國(guó)外生產(chǎn)工藝較成熟的稀土廠，其“搖漏斗”技術(shù)能夠盡量維持原料不變。而中國(guó)的稀土分布很廣，內(nèi)蒙古、四川、山東等各地的原料組成均不相同，稀土元素分離的要求自然也不能“千篇一律”。

“我們要根據(jù)原料找到相應(yīng)合適的工藝，更重要的，是發(fā)現(xiàn)這種工藝方法背后的理論依據(jù)?！崩砜瞥錾淼男旃鈶棔r(shí)時(shí)不忘，理論研究才是開(kāi)辟創(chuàng)新之路的基石。

白天“搖漏斗”，晚上琢磨串級(jí)理論。有人開(kāi)玩笑，說(shuō)他們白天是體力勞動(dòng)者，晚上是腦力勞動(dòng)者。一周工作80個(gè)小時(shí)，沒(méi)有節(jié)假日，徐光憲入迷了。

身邊同事回憶當(dāng)年的科研情景時(shí)說(shuō)：“只有置身于稀土元素周期表和稀土4f軌道模型之間，徐先生才會(huì)怡然而坐?！?/p>

功夫不負(fù)有心人，串級(jí)萃取中的規(guī)律在徐光憲面前清晰呈現(xiàn)。他發(fā)現(xiàn)的“恒定混合萃取比規(guī)律”，使得串級(jí)萃取理論最終得以建立。

在此基礎(chǔ)上，他和團(tuán)隊(duì)提取了包含100多個(gè)公式的數(shù)學(xué)模型，創(chuàng)建“稀土萃取分離工藝一步放大”技術(shù)，使原本繁難的稀土生產(chǎn)工藝“傻瓜化”，免除費(fèi)時(shí)費(fèi)力的“搖漏斗”步驟，可以直接應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

徐光憲的萃取“流水線(xiàn)”，仿似魔術(shù)師手中的神奇黑箱，只需在一邊放入稀土原料，各種高純度的稀土元素就能從另一端源源不斷地輸出。

同行大為吃驚，不相信徐光憲能用這么簡(jiǎn)單的辦法，完成這項(xiàng)曾被視為世界級(jí)難題的工作。

1978年，徐光憲開(kāi)辦“全國(guó)串級(jí)萃取講習(xí)班”，把他的科研成果在國(guó)營(yíng)工廠里無(wú)償推廣。幾年前仍被國(guó)外企業(yè)當(dāng)作最高機(jī)密的稀土分離技術(shù)，成了一項(xiàng)就連中國(guó)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)都能掌握的工藝。

很快，法國(guó)、美國(guó)和日本在國(guó)際稀土市場(chǎng)的壟斷地位被打破，中國(guó)實(shí)現(xiàn)了由稀土資源大國(guó)向稀土生產(chǎn)大國(guó)、出口大國(guó)的飛躍。

到上世紀(jì)90年代初，由于我國(guó)單一高純度稀土大量出口，國(guó)際稀土價(jià)格降為原來(lái)近四分之一。很多外國(guó)稀土生產(chǎn)廠家不得不減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，成功改寫(xiě)了國(guó)際稀土產(chǎn)業(yè)的格局，他們把這稱(chēng)為“China Impact”（中國(guó)沖擊）。

由此，徐光憲被稱(chēng)為“稀土界的袁隆平”。

“稀土之父”的憂(yōu)思

2008年，徐光憲獲得國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。他心之所系仍是稀土：“得獎(jiǎng)是集體的工作成果，我只是這個(gè)集體的代表。我已經(jīng)跟大家說(shuō)好了，包括那50萬(wàn)元個(gè)人所得在內(nèi)，全部都拿出來(lái)。經(jīng)費(fèi)要以稀土研究為主……”

串級(jí)萃取理論和工藝技術(shù)為徐光憲贏得了很多的贊譽(yù)和榮耀，直到今天，他的研究成果依然是我國(guó)稀土工業(yè)的基礎(chǔ)，保持著世界領(lǐng)先地位。在他的實(shí)驗(yàn)室里，一項(xiàng)又一項(xiàng)研究成果相繼誕生。

只是，徐光憲在科學(xué)研究之外，對(duì)稀土的未來(lái)有了更多的擔(dān)憂(yōu)。

令徐光憲始料未及，創(chuàng)造“中國(guó)奇跡”的稀土串級(jí)萃取技術(shù)，在大規(guī)模應(yīng)用推動(dòng)中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，間接引發(fā)了巨大的危機(jī)和風(fēng)險(xiǎn)。

“中國(guó)一下子搞了幾十個(gè)稀土廠。”作為中國(guó)稀土化學(xué)研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，“稀土之父”徐光憲沒(méi)有想到，自己發(fā)明的工藝會(huì)導(dǎo)致這樣的“弊病”。

稀土產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全世界的需求量。結(jié)果就是，各個(gè)廠家為了能夠出口，主動(dòng)降低純度要求，同時(shí)狠狠下壓自己的價(jià)格。媒體甚至評(píng)論說(shuō)，我們是“把稀土當(dāng)豬肉賣(mài)”。

“1995年至2005年的10年間，我們以很低的價(jià)格出口高純度優(yōu)質(zhì)稀土，損失至少55億美元，使日本和韓國(guó)等國(guó)在低價(jià)的時(shí)候儲(chǔ)備了夠使用20年的稀土?！毙旃鈶椩鞒鲞@樣的估算。

面對(duì)嚴(yán)峻的形勢(shì)，徐光憲深感痛心。2005年至2006年，他聯(lián)合師昌緒等14位院士?jī)纱紊蠒?shū)時(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶，呼吁保護(hù)我國(guó)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，溫家寶作出批復(fù)，提出要從2007年開(kāi)始限制稀土產(chǎn)量。

2009年，徐光憲又在香山科學(xué)會(huì)議上再次提出，要用10億美元外匯儲(chǔ)備，建立稀土和釷的戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備，控制生產(chǎn)和冶煉總量，并建議重點(diǎn)支持幾家企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

徐光憲為此大聲疾呼，但他深知，這已經(jīng)不僅僅是科學(xué)家能夠解決的技術(shù)層面的問(wèn)題了，最好的對(duì)策是從行業(yè)乃至國(guó)家戰(zhàn)略的角度對(duì)稀土價(jià)格加以控制。

不難體會(huì)到，這背后是徐光憲深深的報(bào)國(guó)情懷。用基礎(chǔ)研究服務(wù)國(guó)家目標(biāo)，這是他畢生事業(yè)的原則和動(dòng)力。

時(shí)光穿梭，回到上世紀(jì)50年代，剛剛建立的新中國(guó)百?gòu)U待興。大洋彼岸的美國(guó)，青年才俊徐光憲面前，曾有一條通往科學(xué)高峰的坦途。

“我那時(shí)在量子化學(xué)方面有些想法，導(dǎo)師說(shuō)這些想法很好。畢業(yè)時(shí)，他推薦我到芝加哥大學(xué)著名的理論化學(xué)大師密立根教授那里做博士后?！毙旃鈶椈貞?，那是千載難逢的機(jī)遇。

就在此時(shí)，抗美援朝戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)。美國(guó)即將通過(guò)法案，禁止全體留美中國(guó)學(xué)生回國(guó)。

“學(xué)成歸國(guó)，有所奉獻(xiàn)?！毙旃鈶椣肫鹱约涸⑾碌暮暝?。他隱約感到，再不回去，也許就要一直住在別人的國(guó)家里了?？墒牵拮痈咝∠嫉牟┦繉W(xué)位只需一年就能拿到，此時(shí)放棄，不會(huì)太可惜了嗎？

“科學(xué)沒(méi)有國(guó)界，但科學(xué)家有祖國(guó)?！逼拮拥倪@句話(huà)，堅(jiān)定了徐光憲的決心。

1951年4月15日，徐光憲夫婦以華僑探親的名義獲得簽證，登上“戈登將軍號(hào)”郵輪返回闊別多年的祖國(guó)。這是后來(lái)“禁止中國(guó)留美學(xué)生歸國(guó)”法案正式生效前，駛往中國(guó)的倒數(shù)第三艘郵輪。

回國(guó)后，徐光憲夫婦一同進(jìn)入北大化學(xué)系執(zhí)教，培養(yǎng)出新中國(guó)第一批化學(xué)人才。這對(duì)“化學(xué)伉儷”攜手共同走過(guò)半個(gè)多世紀(jì)，在祖國(guó)大地書(shū)寫(xiě)下一段傳奇佳話(huà)：同窗共讀，同時(shí)回國(guó)，同時(shí)當(dāng)選中科院學(xué)部委員（院士），同時(shí)獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)……

“我一生中，最滿(mǎn)意的，是和高小霞相濡以沫度過(guò)的52年;我最遺憾的，是沒(méi)有照顧好她，使她先我而去?！?998年，妻子因病離世，徐光憲在追悼會(huì)上忍不住最后一次抱住老伴，泣不成聲，在場(chǎng)的每一個(gè)人無(wú)不為之感動(dòng)。

巨大的悲痛中，徐光憲要學(xué)會(huì)割舍過(guò)去的一切。這像是與自己的一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，他要用年近80歲的心力學(xué)會(huì)一個(gè)人生活。

徐光憲是最后的勝利者。在美國(guó)的女兒家中度過(guò)三個(gè)月，他又回到了熟悉的未名湖畔，人們又看到了那個(gè)精神煥發(fā)的老徐。他說(shuō)：“我有稀土情結(jié)，永遠(yuǎn)解不開(kāi)……”

◎ 撰文|郝俊

◎ 來(lái)源|中國(guó)科學(xué)報(bào)