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稀土究竟是什么?为什么可以卡住了美国的重要命脉?

观察者
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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。

此时需要用的技术,一般就是浮选法磁选法等等,

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。

且听沧海
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