人們通常所說的“稀土”,根據(jù)稀土元素物理化學(xué)性質(zhì)的相似性和差異性,除鈧之外,稀土被劃分為三組。輕稀土為鑭、鈰、鐠、釹、钷,中稀土為釤、銪、釓、鋱、鏑,重稀土為鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔。其中,輕稀土儲存量較為豐富,常用于催化劑、磁材、陶瓷、玻璃等領(lǐng)域;中重稀土相對稀缺,更多地應(yīng)用于高科技領(lǐng)域。
1968 年,日立公司推出了一款具有劃時(shí)代意義的電視機(jī)。該機(jī)型在技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)了重要突破——其顯像管內(nèi)創(chuàng)新性地運(yùn)用了稀土元素,這一舉措使得畫面亮度得到顯著提升。“稀土彩電”的命名也由此而來。
在那個(gè)科技發(fā)展水平相對有限的年代,稀土元素在日常生活中的應(yīng)用場景極為稀缺。這款電視機(jī)的問世,幾乎成為當(dāng)時(shí)普通民眾能夠接觸到稀土元素的唯一日常載體。它不僅展現(xiàn)了稀土材料在電子領(lǐng)域的應(yīng)用潛力,也在某種程度上讓 “稀土” 這一原本顯得較為神秘的元素,以更貼近生活的方式進(jìn)入大眾視野。
隨著現(xiàn)代工業(yè)的縱深發(fā)展,稀土憑借其卓越的磁、光、電、催化等物理化學(xué)特性,已成為調(diào)控提升光、熱、電、磁等材料性能的核心關(guān)鍵元素。作為多領(lǐng)域不可或缺的戰(zhàn)略資源,它不僅是環(huán)境治理、醫(yī)療設(shè)備、通信技術(shù)等民生行業(yè)的基礎(chǔ)材料,更是在先進(jìn)武器裝備研發(fā)、航空航天核心部件制造、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、新能源汽車動力系統(tǒng)、機(jī)器人精密組件及智能制造等國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著不可替代的原材料支撐作用。
奧格斯堡大學(xué)資源戰(zhàn)略教授、化學(xué)家阿明·雷勒將稀土稱為“調(diào)味金屬”,就像在一道菜里調(diào)味賦予了食物獨(dú)特的口味一樣,調(diào)味金屬賦予了產(chǎn)品獨(dú)特的性質(zhì)。
然而,隨著時(shí)代的發(fā)展以及技術(shù)的進(jìn)步,工業(yè)制造的原材料也在發(fā)生變化?!爱?dāng)下,稀土已經(jīng)進(jìn)入主材料時(shí)代。將稀土稱作‘工業(yè)調(diào)味品’‘工業(yè)維生素’已經(jīng)不合時(shí)宜,‘工業(yè)糧食’或‘工業(yè)黃金’更為準(zhǔn)確?!敝袊刭|(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所首席科學(xué)家王學(xué)求分析道,眾人皆知的美國F-35戰(zhàn)機(jī),每架就使用408公斤稀土元素,如果不使用稀土,該戰(zhàn)機(jī)將無法生產(chǎn)。缺少稀土,很多高科技行業(yè)都會出現(xiàn)停產(chǎn)停工的情況。
事實(shí)正是如此。6月6日,日本鈴木汽車公司宣布,由于含稀土材料的零部件未能按時(shí)到貨,公司位于日本本土的部分汽車生產(chǎn)線暫時(shí)停止運(yùn)營。公司聲明指出,短缺零部件主要用于汽車電子系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)部件,直接影響生產(chǎn)計(jì)劃。
因稀土供應(yīng)受影響的車企不止鈴木一家,今年4月,代表通用、豐田、大眾、現(xiàn)代等主流車企的汽車創(chuàng)新聯(lián)盟與汽車配件制造商協(xié)會發(fā)出聯(lián)名信稱,若無法穩(wěn)定獲取稀土元素及永磁鐵,汽車供應(yīng)商將無法生產(chǎn)包括自動變速箱、節(jié)氣門體、交流發(fā)電機(jī)、各類電機(jī)、傳感器、安全帶、揚(yáng)聲器、照明設(shè)備、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及攝像頭在內(nèi)的關(guān)鍵汽車零部件。在更嚴(yán)重的情況下,可能被迫減產(chǎn)甚至關(guān)閉車輛組裝生產(chǎn)線。
美國福特汽車此前表示,該公司芝加哥工廠于5月份暫停探險(xiǎn)者SUV的生產(chǎn),為時(shí)一周,主要原因是稀土磁鐵短缺影響了電機(jī)的供應(yīng)。
國際智能運(yùn)載科技協(xié)會秘書長張翔告訴《中國報(bào)道》記者,汽車電機(jī)擁有兩種技術(shù)路線,一種是交流電機(jī),一種是直流電機(jī)。交流電機(jī)不需要永磁材料,成本低的同時(shí)效率也低。而采用稀土磁鐵的永磁電機(jī),磁體無須供電即可維持磁場,不僅節(jié)能效果顯著,還能輸出更高功率并大幅提升性能。
同樣的情況也發(fā)生在機(jī)器人行業(yè)。人形大小的機(jī)器人為什么能跑起來,就是電機(jī)用到了添加稀土元素的永磁材料。今年4月,特斯拉首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克表示,公司人形機(jī)器人“擎天柱”的生產(chǎn)受到稀土供應(yīng)的影響。
“稀土永磁材料是伺服人形機(jī)器人電機(jī)和關(guān)節(jié)電機(jī)的關(guān)鍵材料,能在電機(jī)保持小體積和輕重量的同時(shí)輸出強(qiáng)大扭矩,為人形機(jī)器人完成行走、抓取、伸展等復(fù)雜動作提供穩(wěn)定動力?!蓖鯇W(xué)求告訴《中國報(bào)道》記者。
據(jù)了解,單臺人形機(jī)器人所需釹鐵硼磁材總量達(dá)2千克至4千克。
應(yīng)用如此廣泛的稀土,其重要的戰(zhàn)略價(jià)值也僅僅自30年前才開始被認(rèn)識到。
1949年,位于美國加利福尼亞州的芒廷帕斯(Mountain Pass)輕稀土礦被發(fā)現(xiàn)。依托碳酸鹽巖礦床中提取稀土的方法,美國實(shí)現(xiàn)稀土的自給自足,并主導(dǎo)世界稀土的生產(chǎn),但也僅限于鑭、鈰、釹等輕稀土元素。
20世紀(jì)80年代,隨著世界第一大的白云鄂博稀土礦開采,中國開始嶄露頭角,成為稀土生產(chǎn)國。1986年,中國憑借1.18萬噸的稀土產(chǎn)量超過美國。在世界稀土領(lǐng)域,“中國時(shí)代”到來。
“中國稀土產(chǎn)業(yè)的崛起,離不開地質(zhì)學(xué)家丁道衡和化學(xué)家徐光憲作出的重要貢獻(xiàn)。”王學(xué)求表示。
1933年,丁道衡編寫的《綏遠(yuǎn)白云鄂博鐵礦報(bào)告》在《地質(zhì)匯報(bào)》上發(fā)表。白云鄂博稀土礦首次向世人展露其驚世容顏,其占全國稀土總儲量九成、占世界探明稀土總量近四成。丁道衡在日記里興奮地寫下了這樣一句話:“很榮幸,我發(fā)現(xiàn)了它(白云鄂博)的秘密?!?/p>
“讓世界震撼的不只是稀土儲量,還有我國獨(dú)有的稀土元素提取技術(shù)?!蓖鯇W(xué)求告訴《中國報(bào)道》記者,“真正讓中國成為稀土大國的是‘中國稀土之父’徐光憲?!?/p>
據(jù)了解,1975年,徐光憲在第一屆全國稀土?xí)h上公開了串級萃取理論。這一理論解決了稀土分離的難題,極大推動了我國稀土資源的高效利用,也顯著提升了中國稀土工業(yè)的競爭力。
1988年,中國稀土生產(chǎn)量躍升至全球第一。2008年1月9日,國家最高科學(xué)技術(shù)獎公布,徐光憲因其在稀土科學(xué)和技術(shù)研究領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn),成為中國化學(xué)化工界首位獲此殊榮的科學(xué)家。
進(jìn)入新世紀(jì),中國稀土產(chǎn)量和質(zhì)量始終保持國際領(lǐng)先。稀土的開采和先進(jìn)的提取技術(shù)讓中國成為全球稀土生產(chǎn)的頭號大國。美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)發(fā)布的2024年全球稀土資源儲量數(shù)據(jù)顯示,全球稀土資源儲量9000萬噸。中國稀土儲量保持在4400萬噸(稀土氧化物),占全球總儲量的40%。從全球產(chǎn)量來看,2024年全球稀土產(chǎn)量為39萬噸,中國產(chǎn)量為27萬噸,占全球總產(chǎn)量的69.2%。
越來越多的國家將稀土列為戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源,并試圖建立屬于自己的供應(yīng)鏈。2006年,日本發(fā)布《國家能源資源戰(zhàn)略新規(guī)劃》,將稀土列入儲備對象,同時(shí)重視稀土回收利用、替代材料研發(fā)以及深海資源勘探。2018年,美國將稀土列為35種關(guān)鍵礦物最終清單。德國、澳大利亞等國也相繼啟動多個(gè)稀土勘探項(xiàng)目。
但目前來看,不管是稀土礦的勘探,還是稀土提取、替代、回收等技術(shù)的應(yīng)用,上述國家的行動成效并不如意。我國中重稀土的儲量占全球中重稀土儲量的80%以上,仍然掌握著世界稀土領(lǐng)域的話語權(quán)。
稀土的重要性不言而喻。事實(shí)上,早在1992年鄧小平在南方談話中就曾提到:“中東有石油,中國有稀土。中國稀土資源占全世界已知儲量的80%,其地位可與中東的石油相比,具有極其重要的戰(zhàn)略意義,一定要把稀土的事情辦好。”
2021年6月的一個(gè)下午,當(dāng)王學(xué)求和他的學(xué)生們把從云南紅河地區(qū)路邊剖面采集的風(fēng)化殼樣品拿回基地進(jìn)行快速分析后,驚喜地發(fā)現(xiàn)試劑瓶中出現(xiàn)了完美的乳白色稀土沉淀,“找到了!”王學(xué)求激動地脫口而出。這也證明了2019年他破釜沉舟扎根紅河地區(qū)尋找中重稀土礦的決定是對的。
經(jīng)不完全鉆孔勘查,紅河地區(qū)一帶稀土礦潛在資源達(dá)115萬噸。其中,鐠、釹、鏑、鋱等關(guān)鍵稀土元素超過47萬噸。
針對此次重大發(fā)現(xiàn),王學(xué)求對《中國報(bào)道》記者說:“這是1969年在江西首次發(fā)現(xiàn)離子吸附型稀土礦半個(gè)世紀(jì)以后,我國離子吸附型稀土找礦的又一重大突破,是為國家找大礦、找好礦、找急需礦作出的重要貢獻(xiàn)?!?/p>
“此次發(fā)現(xiàn)的云南稀土礦,中重稀土元素異常豐富,有望成為我國最大的中重稀土礦床?!敝袊刭|(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所黨委書記覃家海告訴《中國報(bào)道》記者,中重稀土元素是現(xiàn)代高科技、低碳能源、國防安全等領(lǐng)域不可替代的原材料,是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵金屬。此次離子吸附型中重稀土礦找礦重大發(fā)現(xiàn),改變了我國中重稀土資源分布格局,有力夯實(shí)了我國中重稀土資源戰(zhàn)略優(yōu)勢。
“在世界范圍內(nèi),輕稀土資源并不缺,缺少的是中重稀土?。”王學(xué)求告訴《中國報(bào)道》記者,以中重稀土元素為主的云南紅河地區(qū)超大規(guī)模離子吸附型稀土礦發(fā)現(xiàn)后,我國在世界稀土領(lǐng)域的主導(dǎo)地位更是進(jìn)一步得到鞏固。至少在未來一段時(shí)間內(nèi),中國將繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。即使國外發(fā)現(xiàn)新的中重稀土礦,也不太可能影響中國在世界稀土領(lǐng)域的話語權(quán),因?yàn)橐粋€(gè)礦床從發(fā)現(xiàn)到投入開發(fā)至少幾年到十幾年時(shí)間,況且我國的稀土提取技術(shù)領(lǐng)先其他國家數(shù)代。
新發(fā)現(xiàn)10個(gè)億噸級油田、19個(gè)千億方級氣田;探獲10個(gè)大型以上鈾礦床,鈾礦資源量大幅增加;銅、金、鎵、鍺、銦等12種礦產(chǎn)資源量顯著增加;鋰、鋯、鉿、氦氣、稀土等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)礦產(chǎn)取得重大突破;鎢、鉬、銻、螢石、石墨等我國優(yōu)勢礦種資源量實(shí)現(xiàn)較大幅度增長……新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動實(shí)施以來,我國取得了一系列重要成果。而我國離子吸附型稀土找礦實(shí)現(xiàn)的這一重大突破,可謂其中的典型。
礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)事關(guān)國計(jì)民生和國家安全。當(dāng)前,我國正處于工業(yè)化后期向后工業(yè)化跨越的關(guān)鍵發(fā)展階段,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級疊加戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速崛起,鐵、錳、鉛、鋅等大宗礦產(chǎn)資源消費(fèi)已達(dá)峰值或保持高位,而銅、鋰、鎳、稀土等關(guān)鍵礦產(chǎn)資源需求快速增加。“為國家找礦”已形成行業(yè)共識。
“新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動的重要任務(wù)是摸清家底、促進(jìn)增儲上產(chǎn)、提高礦產(chǎn)資源供應(yīng)保障能力?!敝袊V業(yè)大學(xué)教授岳建華在接受《中國報(bào)道》記者采訪時(shí)說,“此外,當(dāng)前國際環(huán)境仍具有不確定性,對于我國高度依賴進(jìn)口的礦產(chǎn)資源,通過新一輪找礦突破行動能夠增強(qiáng)我國能源資源的自主供應(yīng)能力,保障國家經(jīng)濟(jì)安全和戰(zhàn)略需求?!?/p>
日前,在自然資源部召開的新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動重要成果新聞發(fā)布會上,自然資源部地質(zhì)勘查管理司司長熊自力表示,為全力推進(jìn)新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動,自然資源部加大組織實(shí)施力度,構(gòu)建央—地—企協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制,形成全國找礦一盤棋,針對找礦難度較大的礦種,制定“一礦一策”方案,從地質(zhì)找礦、資源再評價(jià)、科技攻關(guān)三方面一體推進(jìn)。同時(shí),加大政策供給、探礦權(quán)出讓力度以及資金投入力度,積極釋放制度紅利,鼓勵和支持礦業(yè)權(quán)人快速增儲上產(chǎn)。
據(jù)了解,新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動實(shí)施以來,自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合全國27個(gè)省(區(qū)、市)100余家調(diào)查單位、2000余名調(diào)查人員,根據(jù)礦產(chǎn)資源采選冶新技術(shù),開展了703個(gè)在產(chǎn)礦山、1148個(gè)大中型礦區(qū)的資源儲量再評價(jià)工作,我國鎵、鍺、銦、金、鎳、鈷等15種礦產(chǎn)共伴生、低品位資源再評價(jià)工作取得重要成果,有力保障了國內(nèi)礦產(chǎn)資源供應(yīng)。
岳建華表示,以往,在開采大宗礦產(chǎn)資源時(shí),一些重要的伴生礦產(chǎn)資源被忽視,導(dǎo)致資源浪費(fèi)。盡管協(xié)同開采共伴生礦仍處于初級階段,但其潛力巨大,特別是鉀、鋰、鈾和鋁土礦等礦產(chǎn)資源。從價(jià)值和需求的角度來看,將單一礦種開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣V產(chǎn)資源綜合開發(fā)利用是未來的一個(gè)發(fā)展方向,對國家的國防建設(shè)、新能源與新材料開發(fā)影響深遠(yuǎn)。