挑戰(zhàn)稀土分離國際難題

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

　　1972年，徐光憲所在的北京大學化學系接受了一項特別的緊急軍工任務——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”，接下了這個任務，踏入稀土研究領(lǐng)域。這已經(jīng)是他自1951年回國后，第三次因為國家需要改變自己的研究方向。量子化學出身的他，回國后轉(zhuǎn)向配位化學，再到放射化學，直到最后的稀土化學。

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

　　查閱資料時徐光憲發(fā)現(xiàn)，分離鐠和釹的問題，國外學界也尚未很好解決。他回憶，當時最先進的法國羅地亞廠，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。長遠來看，離子交換法生產(chǎn)速度慢、成本高，對規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)不利。

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

　　“我們做科研的有一個信念，就是立足于基礎(chǔ)研究，著眼于國家目標，不跟外國人跑，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)并不復雜。然而要達到極高的純度要求，必須要經(jīng)過上百次的萃取分離，并且將每次分離的成果串聯(lián)起來，最終才能達到99%以上的純度。這個極為煩瑣的工藝過程，叫做串級萃取。

　　改寫國際稀土產(chǎn)業(yè)格局

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

　　而在稀土萃取工藝的實驗階段，研究人員必須使用繁復而漫長的“搖漏斗”方法，模擬串級實驗以獲取準確的設(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。

　　不僅如此，徐光憲的創(chuàng)新還須面對“本土化”挑戰(zhàn)。國外生產(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時不忘，理論研究才是開辟創(chuàng)新之路的基石。

　　白天“搖漏斗”，晚上琢磨串級理論。有人開玩笑，說他們白天是體力勞動者，晚上是腦力勞動者。一周工作80個小時，沒有節(jié)假日，徐光憲入迷了。

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

　　功夫不負有心人，串級萃取中的規(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”，使得串級萃取理論最終得以建立。

　　在此基礎(chǔ)上，他和團隊提取了包含100多個公式的數(shù)學模型，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”，免除費時費力的“搖漏斗”步驟，可以直接應用到實際生產(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單的辦法，完成這項曾被視為世界級難題的工作。

　　1978年，徐光憲開辦“全國串級萃取講習班”，把他的科研成果在國有工廠里無償推廣。很快，法國、美國和日本在國際稀土市場的壟斷地位被打破，中國實現(xiàn)了由稀土資源大國向稀土生產(chǎn)大國、出口大國的飛躍。

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

　　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，徐光憲獲得國家最高科學技術(shù)獎。

　　（據(jù)《中國科學報》報道）

　　徐光憲小傳

　　1920年11月7日生于浙江省紹興市，我國著名化學家和教育家。1944年畢業(yè)于上海交通大學化學系。1947年底赴美國留學，于1951年3月在哥倫比亞大學獲物理化學博士學位。1951年回國，任教于北京大學化學系。1980年，當選為中國科學院學部委員（院士）。