徐光宪：解不开的稀土情结

 

徐光宪 1920年11月7日生于浙江省绍兴市，我国著名化学家和教育家。1944年毕业于上海交通大学化学系。1947年底赴美国留学，于1951年3月在哥伦比亚大学获物理化学博士学位。1951年回国，任教于北京大学化学系。1980年，当选为中国科学院学部委员（院士）。主要从事量子化学、配位化学、稀土化学及萃取化学等方面的科研和教学工作，并注重自然辩证法和科学方法论的研究。

 

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。

 

 

“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。

 

 

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。

 

 

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。

 

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