稀土──21世纪重要的战略资源

2016年04月18日

“稀土”一词,近年来越来越多地成为人们谈论的热点话题──和稀土有关的股票大涨,日美欧国家就稀土问题纷纷对中国发难。那么,稀土是什么,有什么用途,为什么西方国家企图联合起来向我国施加压力,要求放宽对稀土的出口限制?

“稀土”是什么?
    稀土一词是历史遗留下来的名称,其英文是Rare Earth,直译就是“稀有的土”。稀土元素是从18世纪末叶开始陆续被发现,当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。它通常是从氧化物状态分离出来的,又很稀少,因而得名为稀土。根据国际纯粹与应用化学联合会对稀土元素的定义,稀土元素指门捷列夫元素周期表Ⅲ-B族中,原子序数从57至71的15个镧系元素,即镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),加上电子结构和化学性质相近原子序数21的钪(Sc)和原子序数39的钇(Y),共计17个元素。常用R或RE表示。
    学术界根据稀土元素的物理化学性质和地球化学性质,把稀土元素分成轻、重稀土元素两组,或轻、中、重稀土元素三组。两组分法以原子序数64的钆为界,原子序数57至63的镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕7个元素为轻稀土元素或铈组稀土元素;原子序数64至71的钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇等9个元素为重稀土元素或钇组稀土元素。
    实际上,稀土元素并不稀少。它们的克拉克值(Clarke value,指化学元素在地壳中的相对平均含量)达0.0236﹪,铈组稀土元素为0.015 92﹪,与地壳中锡的含量近乎相等。钇、钕、镧都比铅更丰富。钇组稀土元素含量为0.007 7﹪,比人们熟悉的铜(0.001﹪)、锌(0.005﹪)、锡(0.004﹪)、铅(0.0016﹪)、镍(0.008﹪)、钴(0.003﹪)等都多。其余的稀土元素,除钷外都不少于银,比金丰富多。

稀土在高科技的用途
    稀土在工业、农业尤其在军事方面,都有广泛的用途,被称之为现代工业的“维生素”,以下对其一些典型用途例举一二。
    在军事方面,其优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料,并能大幅度提高其质量和性能,例如钢材、铝合金、镁合金、钛合金,并因此提高坦克、飞机、导弹的战术性能;稀土也是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。
    在冶金工业方面,炼钢时添加混合稀土金属如钪等,会使因为加入锰而容易在轧钢时产生变形的性能有很大改善;一种稀土镁合金用于制造喷气式发动机的传动装置和直升机的变速箱,可提高其高温抗蠕变性,同时改善其铸造性能和室温可焊性;含铝锆钇合金的电线,输出功率高,又耐热耐振动和耐腐蚀;加硼的钕铁永磁合金可提高其磁能积和抗退磁的能力,常用于制造电机及飞机、宇航器的仪表等。
    在石油化工方面,用稀土制成的分子筛催化剂,具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强的优点,因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程;在合成氨生产过程中,用少量的硝酸稀土为助催化剂,具有设备挂胶少,运转稳定,后处理工序短等优点;复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂,环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。
    在玻璃陶瓷方面,稀土可作为抛光粉广泛用于玻璃、塑料及金属餐具的抛光;在熔制玻璃过程中,可利用二氧化铈对铁的氧化作用,脱除玻璃中的绿色;添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种玻璃;在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以减轻釉的碎裂性,并能使制品呈现不同的颜色和光泽。
    稀土在新材料方面的应用更是层出不穷,大部分高新材料都与稀土分不开。永磁材料、石榴石型铁氧体单晶及多晶、钇铝石榴石和钕玻璃、稀土六硼化物、镧镍金属、铬酸镧、钡基氧化物制作的超导材料,等等,不胜枚举。
    在农业方面,稀土元素可以提高植物的叶绿素含量,增强光合作用,促进根系发育;施用微量的硝酸稀土,可使产量增加5-10%;还具有促进种子萌发和幼苗生长,增强农作物抗病、抗寒、抗旱能力的作用。
    此外,稀土还广泛用于照明光源,如投影电视荧光粉、增感屏荧光粉、三基色荧光粉、复印灯粉;在轻纺工业中,稀土氯化物还广泛用于鞣制毛皮、皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面。
    正是由于稀土是许多高科技产品和重大武器系统的关键材料,因此有工业“黄金”之称,成为21世纪的重要战略资源。

保护并科学利用好我国的稀土资源
    目前已探明的全球稀土储藏量为9900万吨,中国占36﹪,位居第一,俄罗斯占19﹪,美国占13﹪,澳大利亚、加拿大、印度、巴西等国也有不小的储量,而日本、西欧极少。我国的稀土资源是有极大优势的,目前世界90%的稀土产品都来自中国。1992年邓小平在南巡时说过:“中东有石油,中国有稀土”。但由于我国稀土产业集中度低,同时受稀土深加工技术的限制,中国稀土的话语权尚未牢牢掌握。
    发达国家对稀土是很有战略眼光的。由于中国稀土大量廉价出口,许多拥有稀土的西方国家关闭了本国稀土矿,转而储备中国稀土。美国从1997年开始,关闭了本土最大稀土矿,改从中国进口稀土。缺少稀土的日、韩、西欧等国家,更是大量储备中国稀土,其中日本每年廉价从中国进口不少稀土矿,不是用来提炼稀土金属,而是直接填在海里用于战略储备,日本已经囤积的中国稀土足够其国内使用30年。
    根据美国的一份报告显示,2009年中国稀土产量占世界产量的97%,由于产量过剩,企业之间竞相压价,使中国稀土一直以很低廉的价格销售。目前纯度为99.9%的氧化铈为18元/公斤,过去最高卖到30元/公斤。
国际上许多资源大国大都对该资源拥有定价权,如中东对石油,澳大利亚、巴西对铁矿石。但作为稀土第一大国,中国却没有定价权,反而是没有资源的日本却拥有定价权,这是因为他们储备了大量的稀土资源,可以贱买贵卖。反观中国的稀土开发情况,除了被称为“七雄”的中色建、中铝公司、五矿集团、包钢稀土、广晟有色、厦门钨业、赣州矿业外,众多的小企业,甚至个体开发,使得中国的稀土生产无序、竞争无度,使自己丧失了定价权。
    据国家商务部调查,按目前的开发情况,我国稀土储备仅能维持20年,再过二三十年,中国就将成为稀土小国甚至是无稀土国家。保护并科学利用好稀土资源,不让宝贵的稀土资源盲目贱卖出口西方国家,成为近年来诸多仁人志士呼吁的一项国家战略。因此,从去年开始,中国政府采取一系列有力措施,制止这种不正常的现象。此举引起一些国家的非难。事实上,我国在稀土资源上已经对世界做出了超乎能力的贡献,这种非难是毫无道理的。整顿国内稀土市场和减少出口配额,完全是中国国家利益的一种自我保护行为。

(作者:吴智辉、叶清,载2011年2月25日《厦门日报》)