中国稀土之父徐光宪 独创稀土萃取法，打破西方稀土矿定价权

科学家分两种:一种是“工匠”,一种是“大师”。徐光宪无疑是后者,他被称为“中国稀土之父”“稀土界的袁隆平”。

他曾三次改变自己的研究方向,只为国家需要。

他曾打破国外的技术垄断,逼停一大堆美日稀土公司。

姓名:徐光宪

生卒年:1920年11月7日—2015年4月28日

籍贯:绍兴市上虞区

身份:物理化学家、无机化学家、教育家

主要成就:长期从事物理化学和无机化学的教学和研究,涉及量子化学、化学键理论、配位化学、萃取化学、核燃料化学和稀土科学等领域。“2008年度"国家最高科学技术奖"获得者,被誉为"中国稀土之父"、"稀土界的袁隆平"。 1957年9月,任北京大学技术物理系副主任兼核燃料化学教研室主任;1986年2月,任国家自然科学基金委员会化学学部主任;1991年,被选为亚洲化学联合会主席。

院士语录:

★ 不跟外国人跑,走自己的创新之路

★ 创造自已的技术,呼吁掐住敌人的“脖子”,抢回控制权

 “科学没有国界,但科学家有祖国”

徐光宪1936年初中毕业后进入浙江大学附属高中,由于家境清贫,一年后转入浙江宁波高级工业职业学校学习。1939年考入上海交通大学。1944年7月从上海交大化学系毕业,获理学学士学位。1948年赴美国留学,1951年3月完成博士论文《旋光的量子化学理论》,并通过论文答辩,获得博士学位。他从入学到取得博士学位只用了两年零八个月的时间,这在当时美国一流水平的哥伦比亚大学来说,是很不容易的。在美国留学期间,他不仅刻苦攻读,潜心研究,也时刻不忘祖国,参加了进步学生组织“留美科学工作者协会”,并成为该协会纽约分会的负责人之一。他还参加了“哥伦比亚大学中国同学会”,这个同学会和其他中国留美进步学生组织于1949年10月在纽约国际学生公寓举办了庆祝中华人民共和国成立大会,并向联合国发出签名通电,要求接纳新中国代表参加联合国大会。

留美期间,徐光宪深受导师贝克曼的器重,导师极力挽留他继续留在美国进行科学研究,并推荐他去芝加哥大学莫利肯教授处做博士后。徐光宪的夫人当时还没有获得博士学位,如果他去芝加哥大学求学,不但可获得最好的科研工作环境,而且也可以为夫人继续求学创造良好的条件。但当时朝鲜战争已经爆发,徐光宪认为祖国更需要自己,所以应当尽快回国。1951年初,当时的美国政府极力阻挠留美中国学生返回新中国,徐光宪焦急万分,千方百计地想尽快离开美国,其夫人也决定放弃再过一年就可以获得的博士学位,毅然和丈夫一起回国。后来,他们借华侨归国探亲的名义,于1951年4月回到了祖国。

 “我怕二三十年后用光了,中国要变成稀土小国!”

看到从我国大量出口的稀土只能卖个“白菜价”,无序过度开采造成严重的资源流失、环境破坏,中国“稀土之父”徐光宪一度心急如焚。年逾九旬的他再也坐不住了,起程亲赴矿区调查研究。

普通人眼里,稀土是神奇的化学物质;对国家而言,稀土是“工业维生素”、重要的战略资源。然而在徐光宪的世界里,稀土是“永远解不开的情结”,书写下一段生命的变奏曲。

 “半路出家”谋创新

稀土被人类发现、了解和利用,已有200余年历史。尽管中国有着世界上最大的稀土资源储备量,但直到20世纪70年代,我国还只能向国外廉价出口稀土原料,然后高价进口高纯度稀土产品。

这种尴尬局面的背后,是落后的科研和工业现实。稀土分离工艺、生产技术一直被国外少数厂商垄断,成为高度机密。

1972年,徐光宪所在的北京大学化学系接受了一项特别的紧急军工任务——分离稀土元素中性质最为相近的镨和钕,纯度要求很高。

52岁的徐光宪“半路出家”,接下了这个任务,踏入稀土研究领域。这已经是他自1951年回国后,第三次因为国家需要改变自己的研究方向。量子化学出身的他,回国后转向配位化学,再到放射化学,直到最后的稀土化学。

“这两种元素比孪生兄弟还要像,分离难度极大。但中国作为世界最大的稀土所有国,长期只能出口稀土精矿和混合稀土等初级产品,我们心里不舒服。所以,再难也要上。”徐光宪没有丝毫犹豫。

查阅资料时徐光宪发现,分离镨和钕的问题,国外学界也尚未很好解决。他回忆,当时最先进的法国罗地亚厂,能够用萃取法分离其他稀土,可是分离镨、钕仍要用传统的离子交换法。长远来看,离子交换法生产速度慢、成本高,对规模化工业生产不利。

无先例可循,徐光宪作出了一个大胆的决定——挑战萃取法分离的国际难题。

“我们做科研的有一个信念,就是立足于基础研究,着眼于国家目标,不跟外国人跑,走自己的创新之路。”这是徐光宪的科研之道。

从理论上讲,萃取技术并不复杂。然而要达到极高的纯度要求,必须要经过上百次的萃取分离,并且将每次分离的成果串联起来,最终才能达到99%以上的纯度。这个极为烦琐的工艺过程,叫做串级萃取。

 “中国冲击”

理论与实践之间,往往横亘着一条巨大的鸿沟。徐光宪面前最大的挑战,正是如何把串级萃取理论,真正应用于大规模工业生产。

而在稀土萃取工艺的实验阶段,研究人员必须使用繁复而漫长的“摇漏斗”方法,模拟串级实验以获取准确的设定参数。若整套流程中稍有失误,得不到满意的结果,一切都要从头再来。

不仅如此,徐光宪的创新还须面对“本土化”挑战。国外生产工艺较成熟的稀土厂,其“摇漏斗”技术能够尽量维持原料不变。而中国的稀土分布很广,内蒙古、四川、山东等各地的原料组成均不相同,稀土元素分离的要求自然也不能“千篇一律”。

“我们要根据原料找到相应合适的工艺,更重要的,是发现这种工艺方法背后的理论依据。”理科出身的徐光宪时时不忘,理论研究才是开辟创新之路的基石。

白天“摇漏斗”,晚上琢磨串级理论。有人开玩笑,说他们白天是体力劳动者,晚上是脑力劳动者。一周工作80个小时,没有节假日,徐光宪入迷了。

身边同事回忆当年的科研情景时说:“只有置身于稀土元素周期表和稀土4F轨道模型之间,徐先生才会怡然而坐。”

功夫不负有心人,串级萃取中的规律在徐光宪面前清晰呈现。他发现的“恒定混合萃取比规律”,使得串级萃取理论最终得以建立。

在此基础上,他和团队提取了包含100多个公式的数学模型,创建“稀土萃取分离工艺一步放大”技术,使原本繁难的稀土生产工艺“傻瓜化”,免除费时费力的“摇漏斗”步骤,可以直接应用到实际生产中。

徐光宪的萃取“流水线”,仿似魔术师手中的神奇黑箱,只需在一边放入稀土原料,各种高纯度的稀土元素就能从另一端源源不断地输出。

同行大为吃惊,不相信徐光宪能用这么简单的办法,完成这项曾被视为世界级难题的工作。

1978年,徐光宪开办“全国串级萃取讲习班”,把他的科研成果在国营工厂里无偿推广。几年前仍被国外企业当做最高机密的稀土分离技术,成了一项就连中国的乡镇企业都能掌握的工艺。

很快,法国、美国和日本在国际稀土市场的垄断地位被打破,中国实现了由稀土资源大国向稀土生产大国、出口大国的飞跃。

到上世纪90年代初,由于我国单一高纯度稀土大量出口,国际稀土价格降为原来近四分之一。很多外国稀土生产厂家不得不减产甚至停产,成功改写了国际稀土产业的格局,他们把这称为“China Impact”(中国冲击)。

 由此,徐光宪被称为“稀土界的袁隆平”。

 “稀土之父”的忧思

2008年,徐光宪获得国家最高科学技术奖。他心之所系仍是稀土:“得奖是集体的工作成果,我只是这个集体的代表。我已经跟大家说好了,包括那50万元个人所得在内,全部都拿出来。经费要以稀土研究为主……”

串级萃取理论和工艺技术为徐光宪赢得了很多的赞誉和荣耀,直到今天,他的研究成果依然是我国稀土工业的基础,保持着世界领先地位。在他的实验室里,一项又一项研究成果相继诞生。

只是,徐光宪在科学研究之外,对稀土的未来有了更多的担忧。

令徐光宪始料未及,创造“中国奇迹”的稀土串级萃取技术,在大规模应用推动中国稀土产业发展的同时,间接引发了巨大的危机和风险。

“中国一下子搞了几十个稀土厂。”作为中国稀土化学研究领域的领军人物,“稀土之父”徐光宪没有想到,自己发明的工艺会导致这样的“弊病”。

稀土产量节节攀升,远远超过全世界的需求量。结果就是,各个厂家为了能够出口,主动降低纯度要求,同时狠狠下压自己的价格。媒体甚至评论说,我们是“把稀土当猪肉卖”。

“1995年至2005年的10年间,我们以很低的价格出口高纯度优质稀土,损失至少55亿美元,使日本和韩国等国在低价的时候储备了够使用20年的稀土。”徐光宪曾作出这样的估算。

面对严峻的形势,徐光宪深感痛心。2005年至2006年,他联合师昌绪等14位院士两次上书时任国务院总理温家宝,呼吁保护我国内蒙古白云鄂博地区宝贵的稀土和钍资源,避免包头市和黄河受放射性污染。

很快,温家宝作出批复,提出要从2007年开始限制稀土产量。

2009年,徐光宪又在香山科学会议上再次提出,要用10亿美元外汇储备,建立稀土和钍的战略储备,控制生产和冶炼总量,并建议重点支持几家企业主导产业发展。

徐光宪为此大声疾呼,但他深知,这已经不仅仅是科学家能够解决的技术层面的问题了,最好的对策是从行业乃至国家战略的角度对稀土价格加以控制。

不难体会到,这背后是徐光宪深深的报国情怀。用基础研究服务国家目标,这是他毕生事业的原则和动力。

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