徐光憲：“稀土緊緊連著我和祖國(guó)”

薛今

業(yè)界有句話形容稀土的重要性：“誰(shuí)掌握了稀土，誰(shuí)就全天候掌握了戰(zhàn)場(chǎng)?！毕⊥粒?7種特殊元素的統(tǒng)稱(chēng)，被稱(chēng)作“工業(yè)維生素”，是隱形戰(zhàn)機(jī)、超導(dǎo)、核工業(yè)等高精尖領(lǐng)域必備的原料。越是高科技領(lǐng)域，對(duì)稀土的純度要求就越高。

著名化學(xué)家、北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授徐光憲院士，是世界上破譯稀土分離奧秘的第一人。徐光憲研發(fā)的稀土分離核心技術(shù)，改變了世界稀土格局，讓中國(guó)從稀土資源大國(guó)昂然走向生產(chǎn)大國(guó)。他的發(fā)明影響之大，被國(guó)際同行用專(zhuān)門(mén)的詞匯形容為“China Impact”——“中國(guó)沖擊”。

改變研究方向

從量子化學(xué)到結(jié)構(gòu)化學(xué)，從核燃料萃取到稀土萃取，這是徐光憲的個(gè)人科研史。在70年的科研生涯里，只要國(guó)家需要，他就去做。

中國(guó)擁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)外以“豬肉價(jià)”賤賣(mài)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。

時(shí)年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。這是他1951年回國(guó)后，第三次為國(guó)家需要改變研究方向。

“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)期只能出口初級(jí)產(chǎn)品，我們心里不舒服。所以，再難也要上。”徐光憲很堅(jiān)定。

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)界也未很好解決。當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的法國(guó)羅地亞廠仍要用傳統(tǒng)的離子交換法分離鐠、釹。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)?；a(chǎn)不利。

無(wú)先例可循，徐光憲大膽決定挑戰(zhàn)萃取法分離的國(guó)際難題。

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)，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)。

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)。若整套流程稍有失誤，就要一切從頭再來(lái)。同時(shí)，徐光憲還面臨國(guó)內(nèi)各個(gè)產(chǎn)地原料組成均不相同的問(wèn)題，稀土元素分離的要求自然也不能“千篇一律”。

“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)?！毙旃鈶椛钪碚撗芯坎攀情_(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。

功夫不負(fù)有心人，串級(jí)萃取的規(guī)律在徐光憲面前逐漸清晰呈現(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)建了“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，直接應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

徐光憲的萃取“流水線”，仿佛魔術(shù)師手中的神奇黑箱：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。

如不是親眼所見(jiàn)，同行們幾乎不相信徐光憲能用這么簡(jiǎn)單的辦法攻克這個(gè)世界級(jí)難題。1978年，徐光憲開(kāi)辦“全國(guó)串級(jí)萃取講習(xí)班”，他把科研成果在國(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)在中國(guó)連鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)都能掌握的工藝。

中國(guó)稀土生產(chǎn)自此昂然崛起。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。到20世紀(jì)90年代初，中國(guó)單一高純稀土產(chǎn)量位居世界第一，讓稀土價(jià)格下降了四分之一左右。很多外國(guó)稀土生產(chǎn)廠家不得不減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。徐光憲撬動(dòng)了世界稀土格局，國(guó)際同行專(zhuān)門(mén)用“China Impact（中國(guó)沖擊）”一詞來(lái)形容他作出的杰出貢獻(xiàn)。

科學(xué)家的眼光

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。

但是，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。中國(guó)稀土工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力提升，卻也帶來(lái)了新的問(wèn)題。發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)閉工廠，大量購(gòu)買(mǎi)中國(guó)價(jià)廉物美的稀土做戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備?？吹讲豢稍偕南⊥寥绱肆畠r(jià)出口，徐光憲如坐針氈，兩次上書(shū)國(guó)務(wù)院，呼吁保護(hù)寶貴的稀土資源，建立稀土戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備，控制生產(chǎn)和冶煉總量。

2007年，我國(guó)宣布稀土礦產(chǎn)開(kāi)采年減產(chǎn)4萬(wàn)噸。消息一經(jīng)發(fā)布，稀土國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格應(yīng)聲上漲一倍多，中國(guó)出口量減少，收益增加……

著書(shū)育人、薪火相傳，是徐光憲對(duì)稀土行業(yè)的另一種貢獻(xiàn)。

全國(guó)稀土專(zhuān)業(yè)的博士，大多數(shù)師出同門(mén)——都是徐光憲的學(xué)生。執(zhí)教數(shù)十載，他培養(yǎng)了近百名博士、碩士生和一大批稀土行業(yè)的優(yōu)秀工程技術(shù)人員，創(chuàng)建了北京大學(xué)稀土化學(xué)研究中心和稀土材料化學(xué)及應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，撰寫(xiě)了很多重要教材。他的《物理化學(xué)》《核物理導(dǎo)論》等課程，培養(yǎng)了新中國(guó)第一批放射化學(xué)人才。他所編寫(xiě)的《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》一書(shū)，曾是該課程全國(guó)唯一的統(tǒng)編教材，影響了幾代人。

報(bào)效祖國(guó)

2009年，在獲得國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)時(shí)，徐光憲感慨地說(shuō)：“稀土緊緊連著我和祖國(guó)！”

時(shí)光穿梭，回到20世紀(jì)50年代，剛剛建立的新中國(guó)百?gòu)U待興。在大洋彼岸的美國(guó)，青年才俊徐光憲面前，曾有一條通往科學(xué)高峰的捷徑?！拔夷菚r(shí)在量子化學(xué)方面有些想法，導(dǎo)師很認(rèn)可這些想法，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?！毙旃鈶椫?，這是千載難逢的機(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)?！毙旃鈶椣肫鹱约毫⑾碌暮暝?。再不回去，也許就一直住在別人的國(guó)家了?？墒牵拮痈咝∠嫉牟┦繉W(xué)位還需一年就能拿到，現(xiàn)在放棄，是否可惜？

“科學(xué)沒(méi)有國(guó)界，但科學(xué)家有祖國(guó)?！逼拮拥倪@句話，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，登上郵輪返回闊別多年的祖國(guó)。這是“禁止中國(guó)留美學(xué)生歸國(guó)”法案正式生效前，回中國(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。爾后多年，徐光憲在科研領(lǐng)域，又為祖國(guó)作出了巨大貢獻(xiàn)……2015年4月28日，徐光憲院士在北京逝世，享年95歲。斯人已去，但他對(duì)中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)作出的不可磨滅的貢獻(xiàn)，將被永遠(yuǎn)銘記。