因为高效率就是稀土工业生产的天顶星科技,除了中国,其他国家搞不定。
但是公知殖子们不敢承认这一点,于是抛出“稀土没技术,外国怕污染才不搞”的奇葩言论。
稀土矿有一个大特点,那就是通常和其他矿石共生,而且占比往往比较低,
所以你生产稀土的第一步,就是把稀土矿单独筛选出来。
这一步技术比较简单,做到高效率并不难,所以卡不住中国和美国等大国,
但是对于非洲、南美之类的小国家,想要搞定就很难做到了,
所以,尽管全世界很多地方都有稀土,但是能够开采的地方很少,
这第一步高效选矿就足以劝退一大批小国了。
然后就是高效率冶炼,从这一步开始,就是中国的独角戏,其他国家根本没戏。
为啥说高效率冶炼呢?
因为稀土冶炼分离,18世纪就能做到,用分布沉淀法或分布结晶法,就可以把不同稀土元素分离,
18世纪和19世纪的欧洲科学家,就是用这些方法,发现稀土元素的。
但是,这些方法的缺点就是效率极低,成本极高。
冶炼出来的稀土,比黄金都贵,你买吗?
我们可以用美国优势的芯片来做比喻:
美国英特尔芯片,速度比中国龙芯要快,
用美国芯片,完成一件任务,只需要1分钟,但是用中国芯片,可能需要3分钟,
所以大家都去买英特尔,不买龙芯,就是因为英特尔的高效率。
你不能在美国高效率的领域,说美国技术领先,而到了中国高效率的领域,就说中国没技术。
那中国的高效率冶炼,到底先进在哪里?
前面说了,稀土矿一般和其他矿共生,冶炼之前需要先把稀土矿筛选出来,
但是,筛选出来的稀土矿,仍然只占全部矿石的一小部分,高品位矿石能占到一半左右,
之后必须通过冶炼,将其他元素剔除出去,只留下稀土元素。
注意,这一步,就是天梯级别难度了。
因为与稀土矿伴生的矿石,本身也是珍贵的矿物,有很高的冶炼价值,
你既要把稀土元素冶炼出来,又要把其他矿物冶炼出来,这样你的冶炼才是高效率的。
以中国内蒙古白云鄂博为例:
稀土矿由氟碳铈矿和独居石组成,其他矿石分别是铁矿、铌矿和萤石矿,
铁、铌和萤石,都是重要的矿物,
尤其是这个铌矿,白云鄂博的铌含量,居中国第一,世界第二,
所以,必须要在冶炼稀土的同时,把铌也冶炼出来,否则就是买椟还珠,做不到高效率。
如何设计高效率冶炼,又如何做到高效率冶炼,就是国家技术实力的体现。
在这一步,世界上就已经没有国家能和中国抗衡了,
特别要提美国,美国唯一的稀土矿,芒廷帕斯矿,开采出来的矿石,是送到中国冶炼的。
至于俄罗斯、越南、澳大利亚、巴西等地的稀土矿,在这一步都无法与中国抗衡,
所以他们的产能始终拉不起来,美国喊了几十年摆脱中国稀土,到头来还是被中国卡脖子。
更关键的是,全世界的稀土矿,各种矿石组成都不太一样。
想要做到高效率冶炼,必须针对各个稀土矿的特点,专门设计冶炼工艺。
也就是说,你想抄作业都没地方抄。
举个例子:
在中国山东微山,稀土矿以氟碳铈矿、氟碳钙铈矿和独居石为主,
共生矿物主要是方解石、重晶石、石英和黄铁矿,
而在中国四川冕宁,稀土矿以氟碳铈矿为主,其次是硅钛铈矿,
共生矿物主要是萤石、重晶石和天青石等。
很明显,山东微山的冶炼工艺,只能在山东微山用,
到了四川冕宁,必须再有针对性地换一套工艺。
更麻烦的是,稀土矿通常和铀、钍矿共生。
而铀和钍,是有放射性的,尽管这两种元素的含量一般不算太大,但是放射性仍然是实实在在的,
在冶炼过程中,必须注意放射性元素的处理和防护,
这就为稀土冶炼增添了一大把难度。
看到这里,你应该觉得:难点这么多,看累了,应该差不多了吧?
不,这仅仅是一个开始,后面才真正是地狱难度。
等你把与稀土矿共生的各种矿物去除掉,你就会得到稀土元素,
但遗憾的是:你得到的是稀土元素大合集。
各种稀土元素,都是掺杂在一起的,想要应用它们,必须把它们分离开。
那用什么方法可以将它们分开呢?
前面说过的分布沉淀法和分布结晶法,在二战之前是主流工业生产方法,现在已经被完全淘汰。
二战之后,发展出了离子交换法,效率仍然不高,现在只在一些高纯度稀土生产领域应用,
现在所有稀土工厂都在使用的,是溶剂萃取法。
溶剂萃取法是啥?
不同稀土元素在同一种溶剂中溶解度不同,
假设有A、B两种元素,有一种溶剂S,A更容易在S中溶解,
那么A和B的混合液与溶剂S混合之后,溶剂S中就会有更多的A和少量的B,
然后我们再把混合了更多A的溶剂S,和新的溶剂S混合,这样进入新S的A就更多了,
这样一步步混合下去,我们最终能得到纯度极高的A,
这个纯度,一般可以达到99.999%,也就是5N级别纯度。
溶剂萃取法,世界各国都能做到,那中国的高效率在哪呢?
中国发展了串级萃取理论,就是把各个萃取设施,像人体蜈蚣一样串联起来,
每一个萃取设施称为一级,串联起来,就是串级。
串级萃取理论,简单来说:
就是用来确定对于不同的稀土元素混合液,到底用多少级才能达到最佳效率。
搞定这个理论的中国科学家,名叫徐光宪,获得了2008年度国家最高科学技术奖。
那你可能要问:串级萃取理论是公开发表的,外国不能抄作业吗?
答:不能。
因为串级萃取理论只是一个划定范围的指导理论,具体参数还要靠一线工程师实践得来,
而这个具体参数,才是中国高效率分离稀土的核心机密。
所以,这个溶剂萃取法,就是公知殖子们最喜欢的攻击点之一:
公知殖子们最喜欢说的就是:外国也有溶剂萃取法,所以你中国的根本就不先进。
还是那句话:美国芯片高效率,所以美国技术领先,到了稀土这里,你就不承认中国领先了?
你不能只在美国高效率的领域才承认高效率是领先。
中国的溶剂萃取法效率到底有多高?
这么说吧,上世纪80年代,就已经做到一次性全分离萃取15稀土元素了。
注意,稀土元素有17种,之所以全分离萃取15种,
是因为钷在自然界含量极低,想要制取要去核反应堆,靠那里的核反应。
钪的性质和其他16种稀土元素差别很大,一般不和稀土矿共生在一起,
冶炼提取钪的工艺也是单独的,所以说分离稀土的时候都不算钪。
去除钷和钪,就是15种。
注意:用溶剂萃取法分离之后,我们得到的仍然不是稀土元素的单质,而是稀土元素的化合物。
不过这些化合物,已经可以应用了,
比如说氧化钇,就可以氧化铝烧结成钇铝石榴石,掺入钕元素之后就可以制作成激光器,
掺钕钇铝石榴石激光器,也是现在使用最多的激光器之一。
不过,还有很多场景,必须使用稀土元素单质。
比如说钕,现在应用最广泛,性能最好的永磁体,就是钕铁硼永磁体,名副其实的万磁王,
想要做钕铁硼永磁体,就要用钕单质。
那么我们就必须想办法,把稀土化合物变成稀土单质。
那我们具体该怎么做呢?
雷公电母,听我号令!雷公助我!
以雷霆击碎黑暗!
上电压,电解法,没有不电解的化合物,只有不努力的电压!
熔盐电解法于是诞生了。
这个时候,中国的能源优势就能发挥出来了。
不过,电着电着,你就发现不对劲儿了,
因为电解轻稀土的时候,还比较好使,可是到了中稀土和重稀土,电解法就不好用了。
于是,我们需要全新的金属热还原法,
就是用钙、镁、锂等金属做还原剂,将稀土元素还原出来。
等到实际生产的时候,你就发现,不光是稀土元素跑出来了,一大堆杂质也跑出来了,
于是你就必须设计一大堆去除杂质的技术,这就构成了高效率生产的门槛。
到这一步,稀土冶炼分离提取的过程算是结束了,
而对于整个稀土产业链来说,只是一个开始,
因为后面就是稀土元素的加工,在这个方面,中国仍然是高效率的翘楚,
像前面提到的钕铁硼永磁体,中国的产量能占到全世界的九成以上,
还有各种武器装备上必须使用的钐钴永磁体,中国仍然是全世界的唯一,
钐钴永磁体能耐高温,所以武器上一般都用钐钴永磁体,不用钕铁硼永磁体。
最后再说说公知殖子们最喜欢说的“污染问题”。
首先,不是稀土生产会带来污染,而是工业生产都会带来污染。
因为污染而放弃工业,是典型的因噎废食。
现代社会,几乎所有工业品中都有稀土元素的影子,
如果没有稀土元素,那你的手机、电脑、汽车,几乎都无法使用。
你愿意因为环保而不使用手机、电脑、汽车吗?
其次,现在的稀土生产,环保技术已经很发达了,尽量将稀土生产对环境的破坏降到最低,
比如说,白云鄂博的串级萃取生产线,就通过技术改进,将高污染的铵盐换成了钠盐,
环保技术方面,中国仍然是有优势的。
公知殖子们天天说“美国为了环保不冶炼稀土”,你美国的环保技术不行你怪谁呢?
最后,再说说公知殖子们都用出包浆的老新闻:江西开采稀土污染严重。
首先,用江西开采稀土污染严重,来指代全国,是完全不对的。
因为江西有全世界独一无二的离子吸附型稀土矿,江西的开采方式,只能在江西用,
内蒙古白云鄂博、山东微山、四川冕宁的稀土矿,根本没法用江西的开采方式。
江西的开采方式,称之为“浸矿法”,
因为在离子吸附型稀土矿里,稀土元素是以离子状态吸附在其他矿石上的,
只需要用一些溶液,浸泡在矿石上,就能把稀土元素置换到溶液里,
之后再萃取分离溶液,就能得到稀土元素。
而中国其他地方的稀土,都是以化合物形式组成矿石的,根本就不可能用浸矿法开采,
用江西论证全国,实在是搞笑。
江西当年的确造成了严重污染,可是现在,治理正在逐步推进,有些地方甚至已经生态复垦。
最后总结一下:你美国自己菜鸡,搞不定环保技术,竞争不过中国稀土,你能怪谁呢?
就算你搞不定环保技术,那你多用点心,把现有环保制度落实好也可以吧,
但是,美国人偏偏不这么搞。
1998年,美国稀土巨头,钼公司,巅峰期供应全世界40%稀土的工业巨头,
用于排放分离萃取废液的管道破裂,造成严重的地下水污染。
这次事件,直接导致钼公司关闭了位于芒廷帕斯矿山的稀土分离工厂。
另外再多说几句,中国不是从2025年才开始管控稀土的,早在十几年前,中国就已经开始管控了,
而就在十几年前,美国就提出了重启稀土生产线的计划,
这期间数个美国公司从政府拿钱,宣称要建立替代中国的稀土生产线,
结果,全都是骗补贴的!
十几年过去了,美国的稀土矿还要运到中国冶炼分离。
看了上面那么多,你应该明白为啥中国稀土能卡住美国命脉了:
1,中国技术领先,美国望尘莫及;
2,美国人种不行,舍不得花大价钱支持国货。

