38个回答

美国企业能找到破解稀土的难题吗?

赫尔辛根默斯肯
1712个点赞 👍

不能,因为美帝搞不定高效稀土分离技术。

而东大,在20世纪80年代,就搞定了一种萃取剂分离15种稀土元素的技术,

这种技术,就是传说中的基于串级萃取理论发展的全萃取分离技术。

稀土元素有17种,但是东大的全萃取分离技术,只能分离15种,是因为技术不够吗?

不是的,因为稀土元素虽然有17种,但是钷、钪两种元素,是非常特殊的。

钷在几十年以前,还被认为是自然界不存在的元素。

那个时候,自然界的各种矿物中,根本找不到钷。

想要生产钷,只能去核反应堆,从铀裂变的产物中分离提取,

或者用足够强度的中子源照射钕,通过核反应生成钷。

直到后来,人们在铀矿中发现了极其微量的钷,数量级在负15次方,

这才明白,原来铀天然衰变的过程中,也会有一些钷出现,也就是说,自然界也是有钷存在的。

不过这一点自然界中的钷,完全无法工业生产,稀土矿中也就不存在钷,分离过程就没有它。

再来说钪,钪的性质,和镧、铈、镨、钕等稀土元素差别极大,

钪的矿产来源,也和其他稀土元素差别很大,

其他稀土元素,有单独的足够工业生产的矿石,比如氟碳铈、独居石、磷钇石等等,

而钪,没有足够工业生产的矿石,一般都是和铝土矿、钍铀矿、钛铁矿共生,

所以对钪的冶炼,也和其他稀土元素完全不同,分离过程也不涉及它。

也就是说,我国分离15种稀土元素,已经相当于将所有稀土元素一网打尽了。

这15种元素,物理和化学性质极其相似,想要把它们每一种分离出来,自然难度就非常大。

在20世纪初期及更早,分离稀土元素用的是分布沉淀法或分布结晶法,

就是利用不同稀土元素在盐溶液中的溶解度不同,一步一步进行沉淀,最终得到高纯度稀土元素。

但这样做的代价就是成本极高,稀土真的可以卖到黄金价,

所以二战之前基本上看不到稀土元素的大规律工业化使用。

现在分布沉淀法和分布结晶法已经被完全淘汰。

在二战之后,离子交换法出现,利用不同稀土元素离子被树脂吸附能力的不同,分离稀土元素。

这种方法成本相比于分布沉淀法降低了很多,但还是很高,于是溶剂萃取法出现了。

诶,不对,说“出现”不合适,应该说是“成熟”了。

因为溶剂萃取法很早就有,但是无法用于大规模工业生产,

因为萃取剂的化工合成不成熟,其他萃取条件也都不具备,

当萃取剂合成工艺成熟,其他条件也都合适,大规模溶剂萃取法也就成熟了。

所谓溶剂萃取法,就是我们先把多种稀土元素制成混合溶液,然后把这个溶液和萃取剂接触,

稀土元素就会在萃取作用下,从溶液里跑到萃取剂里。

不同的稀土元素,被萃取的程度是不同的,

假设有A和B两种稀土元素,A更容易被萃取,

那么A和B的溶液在接触萃取剂之后,溶液里的A更容易跑到萃取剂里,

那萃取剂里的A就更多了,溶液里的B就更多了。

然后我们再把含有更多A的萃取剂和新的萃取剂接触,这样新的萃取剂里的A就更多了,

就这样一次次接触,我们就能得到绝大多数都是A的萃取液,A和B两种稀土元素就分离开了。

现在溶剂萃取法,是大规模工业化稀土分离的主要方法,

离子交换法,则主要用来生产纯度极高的稀土元素,还小规模存在。

溶剂萃取法成熟之后,美帝、法国、日本都开始大规模使用,稀土制备成本大幅度降低。

人类历史上,稀土元素第一次走上大规模工业生产的舞台,也彻底改变了人类的历史。

电视里的显像管,电动机里的永磁体,计算机里的存储器,都含有稀土元素,

可以这么说,稀土元素让人类走进了信息时代。

在20世纪70年代和80年代,美国、法国和日本,是世界稀土生产的执牛耳者,

然后就如同大多数工业领域一样,背景音乐响起,

东大——这只工业饕餮傲然登场,以摧枯拉朽之势横扫一切。

20世纪80年代初,东大科学家徐光宪,发表稀土串级萃取理论,

以大宗师之势,一剑破天门,自此之后,美国、法国和日本神格陨落,唯有东大神格长存。

而大宗师徐光宪,后来获得了2008年度国家最高科学技术奖。

稀土串级萃取理论,简单来说,就是把稀土萃取过程,像人体蜈蚣一样,一级一级地串联起来,

我们在萃取产线的开头,把含有多种稀土元素的混合溶液放进去,

之后在各个级加入萃取剂,就能在萃取产线的末尾获取足够纯度的稀土元素,

成本相比于之前的溶剂萃取法,又降低了一大块。

在串级萃取理论发表之后,东大立刻开始以此理论为指导,进行大规模工业化应用,

此时东大生产出来的稀土元素,成本上具有碾压之势,

于是在10年之后,东大稀土元素产量相继干掉日本、法国,

在20年之后,东大又干掉美国,独占世界第一,

在30年之后,美国国内的稀土元素生产黯然落幕,各个工厂在东大的竞争下破产,

在此之后,美国虽然采矿、选矿的能力还在,但是开采出来的矿石,已经无法生产稀土元素了,

只能把矿石千里迢迢运到东大,让东大冶炼分离得到各种稀土元素,然后再把稀土元素买回去。

每一颗稀土原子,都要在踏上美利坚土地的时刻,

向着雄伟的洛基山,壮阔的密西西比河,红着脸,含着泪,说上一句:“已经是东大的形状了。”

看到这里你可能要问了,既然稀土串级萃取理论是公开发表的,为啥各国不学呢?

因为这个理论,它虽然能指导工业生产,但是工业生产中的具体参数,仍然要靠试验摸索出来,

相当于寻找地下埋藏的宝物,串级萃取理论帮你缩小了范围,

但是最后挖出宝物的那一铲子,仍然要由你亲自动手。

而这个具体参数,就是低成本制取稀土元素的关键中的关键,

比如说,对于某个浓度的稀土元素混合液,要用多少级萃取生产线?

用的级数少了,萃取不够充分,

用的级数多了,萃取成本就高。

必须要精准确定级数,才能达到最优。

像前面说的一次性全分离萃取15种稀土元素,实际上生产中未必会这样做,

因为有些混合液之中,某些稀土元素的占比可能只有万分之一,

为了萃取这一种稀土元素而花费大成本,显然是不划算的。

除了这个分离萃取级数,还有溶液流速、温度、萃取剂状态等等非常多的关键参数,

在东大科学家和工程师的不懈努力下,东大搞定了稀土萃取分离的关键参数,

而美帝、日本和法国,完全搞不定,自然就被东大打崩了。

上个世纪巅峰美帝都搞不定这些关键技术,

现在人才凋敝,全民飞叶子,专员横行的美帝,就更不可能搞定了。

而东大更厉害的杀招是:欢迎外资来东大生产。

这样一来,美帝的资本家,稍微一算账,发现把工厂搬去东大,直接用东大的稀土,

成本远远低于建设美国自己的稀土分离工厂,谁还会真金白银地支持?

不得不讲,美帝人民里面有坏人啊,

或者说,美帝是人种不行啊。

且听沧海
自由评论 (0)
分享
Copyright © 2022 GreatFire.org