稀土的脊梁
——記葉祖光先生為稀土事業(yè)做出的卓越貢獻

●王榮 崔建國/文

葉祖光先生是我國稀土分離領(lǐng)域杰出的科研與應(yīng)用專家，全國五一勞動獎?wù)芦@得者，享受國務(wù)院特殊津貼，曾獲得國家級中青年有突出貢獻專家的殊榮，多次被評為自治區(qū)和包頭市勞動模范。其主持的“P507鹽酸體系輕中稀土連續(xù)萃取分離工藝”獲國家科學(xué)技術(shù)進步二等獎及冶金部科學(xué)技術(shù)進步一等獎，“尋烏礦15 個稀土元素全萃取分離工藝”獲國家科學(xué)技術(shù)進步三等獎及冶金部科學(xué)技術(shù)進步一等獎，并主持了多條稀土連續(xù)分離生產(chǎn)線的建設(shè)與生產(chǎn)，在稀土分離領(lǐng)域作出了卓越的貢獻，為包鋼的稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展和全國稀土行業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

P507稀土元素全萃取連續(xù)分離工藝，是20 世紀80 年代稀土行業(yè)的重要成就之一，首先在包鋼得到了應(yīng)用，建成當(dāng)年國內(nèi)規(guī)模最大（3000 噸REO/年）生產(chǎn)線，隨后在全國廣泛推廣。國家最高科技獎獲得者、中科院院士、北京大學(xué)徐光憲教授撰文稱贊該成果是“稀土行業(yè)的一塊里程碑”、“稀土產(chǎn)業(yè)史上一個重大轉(zhuǎn)折點”。

歷史背景：

我國稀土元素分離技術(shù)及其工藝的研究起步相對較晚。20 世紀50 年代之前還是一片空白。50～60年代中期，科技人員或根據(jù)教科書，或跟蹤國外零星資料，嘗試用效率低、操作復(fù)雜的分級沉淀、分級結(jié)晶、離子交換等方法分離稀土元素。

進入20 世紀70 年代末期，我國國民經(jīng)濟、國防軍工、科學(xué)研究蓬勃發(fā)展，對純和高純單一稀土產(chǎn)品的需求日趨旺盛，從公斤級快速發(fā)展到百噸級。但是，當(dāng)時國內(nèi)采用的離子交換方法，因周期太長、操作復(fù)雜、消耗大、成本高、產(chǎn)量小，根本不適合工業(yè)規(guī)模的大生產(chǎn)，很難生產(chǎn)出噸級（百噸級）以上純和高純單一稀土產(chǎn)品。只得用當(dāng)時中國奇缺的外匯，從美、法、日等國家購買。

方案提出：

在市場迫切的呼喚下，各單位紛紛上陣。其中，包頭稀土研究院、包鋼稀土三廠、包頭冶煉廠合作的葉祖光團隊，摒棄傳統(tǒng)思維定勢，于1979 年初，提出“采用一種萃取劑、一次進混合稀土原料液，連續(xù)分離萃取，同時獲得6 個純產(chǎn)品（＞99.00～99.90%）”，即皂化P507稀土全萃取連續(xù)分離工藝模式及工藝流程方案。

該方案提出后，業(yè)內(nèi)人士對此不以為然，甚至有人斷言：這簡直就是是天方夜譚！人們投以懷疑是因為該方案是顛覆傳統(tǒng)理念和思維模式的全新工藝。此前的文獻資料完全沒有提及過，業(yè)內(nèi)科研人員也從未對此進行過探討、嘗試。這也說明當(dāng)時業(yè)上內(nèi)科研人員對于傳統(tǒng)萃取工藝律條的遵奉一定程度上影響了創(chuàng)新性的根本變革。

三大規(guī)律的發(fā)現(xiàn)：

1983年元月，全國稀土化學(xué)年會在浙江大學(xué)圖書館報告廳舉行，葉祖光在全體大會上講演“稀土全萃取新模式及其工藝流程-P507稀土全萃取連續(xù)分離工藝”。

葉祖光團隊跳出傳統(tǒng)認知和技術(shù)經(jīng)驗的束縛，有針對性地探究當(dāng)年關(guān)鍵技術(shù)難點的本質(zhì)，分析稀土萃取劑分子結(jié)構(gòu)及萃取過程的反應(yīng)、傳質(zhì)機理、基于國內(nèi)酸資源情況，獨自青睞弱酸性質(zhì)的新星P507，證明稀土離子在萃取過程中確實存在競爭效應(yīng)且可以累加規(guī)律，進而采用增加級數(shù)來實現(xiàn)稀土產(chǎn)品純度和收率的雙高目標。經(jīng)過逐步攻堅克難，揭示出了“皂化P507萃取稀土元素體”中三個內(nèi)在規(guī)律，即：皂化P507萃取稀土元素“定量萃取、定量洗滌”的規(guī)律、多級串聯(lián)競爭萃取效果累加的規(guī)律、多級串聯(lián)分離系數(shù)恒定不變的規(guī)律。

這三個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，為“皂化P507稀土全萃取連續(xù)分離模式及工藝”的研發(fā)成功奠定應(yīng)用技術(shù)層面的理論基礎(chǔ)。

工藝研發(fā)：

1979 年秋天，葉祖光團隊確定的以皂化P507為萃取劑、高酸度溶液做洗液（反液）、按需增加萃取、洗滌級數(shù)為全萃取連續(xù)分離工藝方案的原則。要以全新的P507實現(xiàn)連續(xù)分離輕、中稀土元素，得到六個純單一稀土產(chǎn)品，就要進行七段連續(xù)萃取分離，制定七套相應(yīng)的具體工藝條件，進行七套串級試驗驗證，最終由七套工藝整合成總的最佳工藝流程。這一系統(tǒng)研發(fā)工程需要面對諸多的未知挑戰(zhàn)。在此期間北大徐光憲院士創(chuàng)建了稀土串級萃取理論（包括串級萃取啟動方案），該理論為課題研究提供了有力的支持。

1983年10月，葉祖光與老工程師左世藩在北方稀土冶煉廠P507稀土全萃取工業(yè)試驗現(xiàn)場討論技術(shù)問題。

經(jīng)過團隊的共同努力，1981 年6 月完成全工藝流程的小型試驗，1982 年5 月完成全工藝流程的擴大試驗，在國內(nèi)外率先確立P507全萃取連續(xù)分離稀土元素工藝模式及其工藝流程。

在當(dāng)時國內(nèi)科研環(huán)境相對簡潔的背景下，從一個顛覆性方案的提出到探索性課題的申請，從無米之炊的實驗配備到示范線的科技創(chuàng)新，葉祖光團隊經(jīng)過三百多個日日夜夜艱辛的探索實現(xiàn)了稀土行業(yè)里程碑之一的建設(shè)。然而，在葉祖光夫婦不舍晝夜竭盡全力獻身于科研期間，卻忽略了獨留在家的一雙兒女，兩個10 歲左右的小孩子意外煤氣中毒，萬幸沒有釀成大禍。當(dāng)時的主治大夫批評葉祖光夫婦道：“家不要，孩子也不要了？”即便四十多年以后，每每回憶起這段往事，葉先生依然聲音顫抖，眼含淚花。

成果鑒定：

1982 年12 月，冶金部科技司組織技術(shù)鑒定，專家們一致認為該工藝模式及工藝流程是稀土分離提純技術(shù)、萃取分離工藝的重大突破性創(chuàng)新。在與國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)進行全面分析比較后，確認該分離模式及工藝流程優(yōu)于當(dāng)時世界上最先進的法國羅納·普朗克公司的工藝流程，具有國際先進水平，這是我國稀土科研領(lǐng)域第一個被鑒定為具有國際先進水平的成果，在全行業(yè)產(chǎn)生了強烈反響。

一時間，這一新工藝模式及工藝流程的試驗報告成為了業(yè)內(nèi)最炙手可熱的珍貴資料，包頭稀土院先后在國內(nèi)通過各種途徑發(fā)出100 余本，在行業(yè)內(nèi)廣為流傳。

工藝的推廣和示范效應(yīng)：

1983 年開始，全國各地國營、民營稀土和非稀土企業(yè)的老板、工程技術(shù)人員紛紛趕到包頭參觀學(xué)習(xí)，要求技術(shù)轉(zhuǎn)讓或聯(lián)營建生產(chǎn)廠。

包頭稀土研究院從1983 年起至90 年代中期，應(yīng)邀先后在包鋼稀土三廠、包頭稀土冶煉廠、江蘇常熟、泰興、江西尋烏、廣東平遠、河源、乳源、山東淄博、湖南益陽、山西原平、遼寧遼陽、陜西岐山等地的15 家企業(yè)進行技術(shù)轉(zhuǎn)讓。與此同時，國內(nèi)相關(guān)院校、科研、設(shè)計單位陸續(xù)仿效。

1997 年，有 中國稀土第一股之稱的“稀土高科”公司（北方稀土）上市后募集資金，采用P507全萃取連續(xù)分離工藝，設(shè)計并建成當(dāng)年國內(nèi)規(guī)模最大生產(chǎn)線（3000 噸 REO/年），其工藝技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、裝備及控制都能代表當(dāng)年行業(yè)先進水平。1998 年試車成功并轉(zhuǎn)產(chǎn)，入選國家火炬計劃優(yōu)秀項目。受到當(dāng)年參加《包頭國際稀土論壇》的國內(nèi)外專家、學(xué)者的高度贊揚，尤其是當(dāng)年代表世界稀土分離最高水平的法國羅納·普朗克公司的參會高管參觀該生產(chǎn)線后，非常驚愕，不得不一改以往的傲慢，豎起大拇指笑臉稱贊：“Very Good!”

綜合評價：

包頭稀土研究院葉祖光團隊率先研發(fā)成功、并在全國廣泛推廣應(yīng)用的皂化P507稀土元素全萃取連續(xù)分離工藝模式及P507稀土全萃取連續(xù)分離工藝流程，對我國稀土冶煉分離事業(yè)起到引領(lǐng)和推動作用。

20 世紀80 年代中期至90 年代中期，我國迅速出現(xiàn)采用“皂化P507稀土元素全萃取連續(xù)分離模式”及工藝流程，形成生產(chǎn)單一稀土的企業(yè)集群，僅幾年時間市場占有率從零飆升到90%左右，徹底改變20 世紀70 年代至80 年代中期我國只能出口稀土精礦和混合稀土化合物，不得不用當(dāng)年奇缺的外匯從法、美、日購買單一稀土高純產(chǎn)品的局面。使得美國、日本、法國相關(guān)企業(yè)減產(chǎn)直至停產(chǎn)，淡出國際市場。這充分佐證了國家最高科技獎獲得者、中科院院士、北京大學(xué)徐光憲教授撰文稱贊該成果是：“稀土行業(yè)的一塊里程碑”，“稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上一個重大轉(zhuǎn)折點”的論斷。