挑戰(zhàn)稀土分離國(guó)際難題

　　普通人眼里，稀土是神奇的化學(xué)物質(zhì)；對(duì)國(guó)家而言，稀土是“工業(yè)維生素”、重要的戰(zhàn)略資源。盡管中國(guó)有著世界上最大的稀土資源儲(chǔ)備量，但直到20世紀(jì)70年代，我國(guó)還只能向國(guó)外廉價(jià)出口稀土原料，然后高價(jià)進(jìn)口高純度稀土產(chǎn)品。稀土分離工藝、生產(chǎn)技術(shù)一直被國(guó)外少數(shù)廠商壟斷，成為高度機(jī)密。

　　1972年，徐光憲所在的北京大學(xué)化學(xué)系接受了一項(xiàng)特別的緊急軍工任務(wù)——分離稀土元素中性質(zhì)最為相近的鐠和釹，純度要求很高。

　　52歲的徐光憲“半路出家”，接下了這個(gè)任務(wù)，踏入稀土研究領(lǐng)域。這已經(jīng)是他自1951年回國(guó)后，第三次因?yàn)閲?guó)家需要改變自己的研究方向。量子化學(xué)出身的他，回國(guó)后轉(zhuǎn)向配位化學(xué)，再到放射化學(xué)，直到最后的稀土化學(xué)。

　　“這兩種元素比孿生兄弟還要像，分離難度極大。但中國(guó)作為世界最大的稀土所有國(guó)，長(zhǎng)期只能出口稀土精和混合稀土等初級(jí)產(chǎn)品，我們心里不舒服。所以，再難也要上。”徐光憲沒(méi)有絲毫猶豫。

　　查閱資料時(shí)徐光憲發(fā)現(xiàn)，分離鐠和釹的問(wèn)題，國(guó)外學(xué)界也尚未很好解決。他回憶，當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的法國(guó)羅地亞廠，能夠用萃取法分離其它稀土，可是分離鐠、釹仍要用傳統(tǒng)的離子交換法。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，離子交換法生產(chǎn)速度慢、成本高，對(duì)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)不利。

　　無(wú)先例可循，徐光憲作出了一個(gè)大膽的決定——挑戰(zhàn)萃取法分離的國(guó)際難題。

　　“我們做科研的有一個(gè)信念，就是立足于基礎(chǔ)研究，著眼于國(guó)家目標(biāo)，不跟外國(guó)人跑，走自己的創(chuàng)新之路。”這是徐光憲的科研之道。

　　從理論上講，萃取技術(shù)并不復(fù)雜。然而要達(dá)到極高的純度要求，必須要經(jīng)過(guò)上百次的萃取分離，并且將每次分離的成果串聯(lián)起來(lái)，最終才能達(dá)到99%以上的純度。這個(gè)極為煩瑣的工藝過(guò)程，叫做串級(jí)萃取。

　　改寫(xiě)國(guó)際稀土產(chǎn)業(yè)格局

　　理論與實(shí)踐之間，往往橫亙著一條巨大的鴻溝。徐光憲面前最大的挑戰(zhàn)，正是如何把串級(jí)萃取理論，真正應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

　　而在稀土萃取工藝的實(shí)驗(yàn)階段，研究人員必須使用繁復(fù)而漫長(zhǎng)的“搖漏斗”方法，模擬串級(jí)實(shí)驗(yàn)以獲取準(zhǔn)確的設(shè)定參數(shù)。若整套流程中稍有失誤，得不到滿意的結(jié)果，一切都要從頭再來(lái)。

　　不僅如此，徐光憲的創(chuàng)新還須面對(duì)“本土化”挑戰(zhàn)。國(guó)外生產(chǎn)工藝較成熟的稀土廠，其“搖漏斗”技術(shù)能夠盡量維持原料不變。而中國(guó)的稀土分布很廣，內(nèi)蒙古、四川、山東等各地的原料組成均不相同，稀土元素分離的要求自然也不能“千篇一律”。

　　“我們要根據(jù)原料找到相應(yīng)合適的工藝，更重要的是發(fā)現(xiàn)這種工藝方法背后的理論依據(jù)。”理科出身的徐光憲時(shí)時(shí)不忘，理論研究才是開(kāi)辟創(chuàng)新之路的基石。

　　白天“搖漏斗”，晚上琢磨串級(jí)理論。有人開(kāi)玩笑，說(shuō)他們白天是體力勞動(dòng)者，晚上是腦力勞動(dòng)者。一周工作80個(gè)小時(shí)，沒(méi)有節(jié)假日，徐光憲入迷了。

　　身邊同事回憶當(dāng)年的科研情景時(shí)說(shuō)：“只有置身于稀土元素周期表和稀土4F軌道模型之間，徐先生才會(huì)怡然而坐。”

　　功夫不負(fù)有心人，串級(jí)萃取中的規(guī)律在徐光憲面前清晰呈現(xiàn)。他發(fā)現(xiàn)的“恒定混合萃取比規(guī)律”，使得串級(jí)萃取理論最終得以建立。

　　在此基礎(chǔ)上，他和團(tuán)隊(duì)提取了包含100多個(gè)公式的數(shù)學(xué)模型，創(chuàng)建“稀土萃取分離工藝一步放大”技術(shù)，使原本繁難的稀土生產(chǎn)工藝“傻瓜化”，免除費(fèi)時(shí)費(fèi)力的“搖漏斗”步驟，可以直接應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

　　徐光憲的萃取“流水線”，仿似魔術(shù)師手中的神奇黑箱，只需在一邊放入稀土原料，各種高純度的稀土元素就能從另一端源源不斷地輸出。同行大為吃驚，不相信徐光憲能用這么簡(jiǎn)單的辦法，完成這項(xiàng)曾被視為世界級(jí)難題的工作。

　　1978年，徐光憲開(kāi)辦“全國(guó)串級(jí)萃取講習(xí)班”，把他的科研成果在國(guó)有工廠里無(wú)償推廣。很快，法國(guó)、美國(guó)和日本在國(guó)際稀土市場(chǎng)的壟斷地位被打破，中國(guó)實(shí)現(xiàn)了由稀土資源大國(guó)向稀土生產(chǎn)大國(guó)、出口大國(guó)的飛躍。

　　到上世紀(jì)90年代初，由于我國(guó)單一高純度稀土大量出口，國(guó)際降為原來(lái)的近1/4。很多外國(guó)稀土生產(chǎn)廠家不得不減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，成功改寫(xiě)了國(guó)際稀土產(chǎn)業(yè)的格局，他們把這稱為“China Impact”（中國(guó)沖擊）。

　　由此，徐光憲被稱為“稀土界的袁隆平”。直到今天，他的研究成果依然是我國(guó)稀土工業(yè)的基礎(chǔ)，保持著世界領(lǐng)先地位。2008年，徐光憲獲得國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。

　　（據(jù)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》報(bào)道）

　　徐光憲小傳

　　1920年11月7日生于浙江省紹興市，我國(guó)著名化學(xué)家和教育家。1944年畢業(yè)于上海交通大學(xué)化學(xué)系。1947年底赴美國(guó)留學(xué)，于1951年3月在哥倫比亞大學(xué)獲物理化學(xué)博士學(xué)位。1951年回國(guó)，任教于北京大學(xué)化學(xué)系。1980年，當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員（院士）。