歷史總在反復(fù)驗(yàn)證,每當(dāng)國家需要之時,就天降大任于斯人。對中國稀土而言,這一人,即是中國科學(xué)院院士、物理化學(xué)家徐光憲。
1980年,中國科學(xué)院組織了一次考察團(tuán),去參觀當(dāng)時的稀土巨頭,法國羅納-普朗克化工集團(tuán)(Rhone Poulenc),徐光憲任團(tuán)長。對方表面上熱情接待,但卻拒絕中國人參觀工廠內(nèi)部,把所有萃取劑和工藝參數(shù)定為絕密,對自家稀土分離提純技術(shù)“嚴(yán)防死守”。
顯示這種傲慢態(tài)度的,不止羅納-普朗克一家,連彼時的日本也多次以技術(shù)相脅,希望中國踏實(shí)地做一個“安分守己”的代工廠。
是的,盡管有著稀土“天賦”,但半個世紀(jì)前的中國,卻并不像今天一般被青眼相看。20世紀(jì)六七十年代,中國稀土可謂飽受牽制。由于缺乏核心能力,又有實(shí)際的制造需求,中國只能將一車車寶貴的稀土原礦運(yùn)往國外,經(jīng)外國工廠精加工后,再以幾十倍的價格買回。
作為全球最大的稀土儲量國,卻如此任人拿捏,中國人在很長一段時間里,都憋著一股氣。稀土行業(yè)的人,稱之為“義憤”。
在國際合作談判屢屢受氣后,中國在短短10余年間,迅速扭轉(zhuǎn)了受制于人的局面。2025年,特朗普政府仍以各種物項(xiàng)的斷供相威脅,而中國已經(jīng)牢牢掌握著稀土行業(yè)的主導(dǎo)權(quán),在高端制造、軍工行業(yè)里,手握著不可或缺的“工業(yè)維生素”,讓它無法動彈。
在稀土元素中,鑭系家族的15個元素,加上鈧、釔,共17種,化學(xué)性質(zhì)相似,分離提純困難重重,但它們個個身懷絕技,只需撒入一點(diǎn)粉末,便能讓工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生質(zhì)的改變。事實(shí)上,比起金銀銅,稀土在有色金屬領(lǐng)域尚屬后起之秀,在工業(yè)制造中的運(yùn)用至今也不過百年。但這一捧千年來無人問津、泛著油脂光澤的黃土,竟成為如今改變世界工業(yè)格局的關(guān)鍵元素,堪稱潛龍出淵,光華燦爛。
而對于中國來說,最關(guān)鍵的“稀土元素”,其實(shí)不只是這些埋藏在地殼中的“工業(yè)魔法”,還有以徐光憲為代表的中國科學(xué)人才。
從被錢三強(qiáng)選中,暫別深耕的配位化學(xué),去攻關(guān)核燃料萃取技術(shù),到年過半百,重新投入稀土事業(yè),打破西方30年技術(shù)壟斷,如“放之四海皆可用”的稀土元素一般,徐光憲的一生,隨歷史顛簸,幾易研究方向,皆為國之大計。
他帶領(lǐng)著一眾科學(xué)人才,從“搖漏斗”開始,在赤手空拳的條件下,創(chuàng)造出了一片屬于新世紀(jì)的稀土傳奇。
“鐠釹”。
在希臘語中,這個詞的意思是“雙生子”,它同時指代稀土中世界公認(rèn)難以分離的兩個元素:鐠、釹。
鐠是制造飛機(jī)引擎合金的關(guān)鍵元素,釹則是制導(dǎo)導(dǎo)彈激光器的必備材料—這對“雙生子”的分離直接關(guān)系到國防安全。1972年,北京大學(xué)化學(xué)系接到的一項(xiàng)緊急軍工任務(wù),就是分離鐠釹。
那時的徐光憲,已經(jīng)52歲了。這位哥倫比亞大學(xué)博士,一度被迫離開從事十余年的技術(shù)物理系教學(xué)和研究工作,到江西農(nóng)場勞動。剛回到北大,就面臨職業(yè)生涯的又一次重大轉(zhuǎn)折。
此前,已有幾家單位推拒了鐠釹分離的任務(wù),輪到徐光憲,是否還要說“不”?
他在后來的回憶中只說了一句話,就表露了自己從一開始就下定的決心:“中國作為世界最大的稀土所有國,長期只能出口稀土初級產(chǎn)品,我們心里不舒服,所以,再難也要上?!?/p>
盡管開局艱險,但接下來的故事聽起來卻令人振奮。接下任務(wù)“僅僅”3年后,徐光憲就自主創(chuàng)新出一套串級萃取理論,成功實(shí)現(xiàn)99.99%的鐠釹分離純度,創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。又在法國考察受挫的4年后,于包鋼有色金屬三廠圓滿完成優(yōu)化后的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn),機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)9天,就收獲了合格的純釹產(chǎn)品。
要理解徐光憲的膽識,和這項(xiàng)難倒了眾多國家的工作,何以能在一股勇氣之中被迅速解決,不僅要從學(xué)術(shù)理論出發(fā),還需要再次回溯徐光憲的人生—雖然飽經(jīng)風(fēng)霜,但也能用那一句話概括:因?yàn)椤靶睦锊皇娣保浴霸匐y也要上”。
徐光憲生于1920年,一個新舊思潮激烈碰撞的年代。戰(zhàn)火紛飛之中,母親始終讓他記住一句話:“家有良田千頃,不如一技在身?!蓖瑫r,父親是法律人士,徐光憲又深受法理的熏陶。
時局的動蕩,讓徐光憲迅速地適應(yīng)了如何在變動中尋找生機(jī)。從寧波高級工業(yè)職業(yè)學(xué)校到國立交通大學(xué),再到哥倫比亞大學(xué),盡管戰(zhàn)亂不斷,他一直謹(jǐn)記著母親教誨,和兼為同學(xué)、同事、妻子的高小霞一起,潛心科研,鍛煉自身。
在多重復(fù)合型教育之下,徐光憲最終來到北大時,無論是講課,還是編教案,都不像尋常老師,絕不照本宣科,或者生硬地教授知識。即便是外人看來枯燥無味的物理化學(xué),他也會加入哲理的辨思。
他在《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》的教材中寫道:如果不先弄清問題的來龍去脈,不是站在高處先把全局看一看,就容易迷失在繁復(fù)的數(shù)學(xué)式子之中……知其然而不知其所以然,好像沒有骨架,使血肉無所依附。
慣于從全局之中抽絲剝繭,找到重點(diǎn)并持之以恒,這便是徐光憲多年來應(yīng)對“未知”和“困難”的秘訣之一。
在分離鐠釹前,徐光憲已經(jīng)不止一次挑戰(zhàn)“不可能”。
1957年,錢三強(qiáng)點(diǎn)將,讓留美歸來的徐光憲從化學(xué)系跨界調(diào)動到原子能系,主持核燃料提煉工作,后參與制造原子彈原料钚。但在1960年,蘇聯(lián)專家突然集體撤走,這項(xiàng)工作的難度陡然加大。
在幾年后的青島燕兒島絕密會議之中,徐光憲等一眾與會專家,提出了破釜沉舟的做法:放棄蘇聯(lián)提供的“半拉子”沉淀法生產(chǎn)線,另起爐灶,改用清華北大研究了五年的核燃料萃取化學(xué),使用普雷克斯流程。盡管前期要放棄一些沉淀法生產(chǎn)線的“沉沒成本”,但萃取法的后續(xù)優(yōu)點(diǎn)是投資少、成本低、钚收率高,這顯然更具有可持續(xù)性。
這一大膽嘗試,為徐光憲在分離鐠釹的研究中提供了相近的思路。1972年初,徐光憲在稀土分離中,決定再次放棄國際常規(guī)的離子交換法和分級結(jié)晶法,采用尚不成熟的萃取分離法。研究量子化學(xué)出身的他,帶領(lǐng)學(xué)生一頭扎進(jìn)文獻(xiàn)海洋,終于在美國人放棄的推拉體系中找到突破口。
為獲得準(zhǔn)確參數(shù),徐光憲用最原始的“搖漏斗”方法(機(jī)械振動使液槽中的水相和有機(jī)相分層)模擬串級試驗(yàn),一個流程下來,少則幾月,多則一年。
就這樣,他白天“搖漏斗”,晚上琢磨理論,一周工作80個小時。他的學(xué)生黃春輝院士后來回憶道,“有時候到了中午吃飯的時候,徐先生才會發(fā)現(xiàn)嘴里沒有戴假牙。”
如此往復(fù)3年后,他終于推導(dǎo)出了所有計算最優(yōu)化工藝參數(shù)所需的全部理論公式,于1975年,提出了顛覆業(yè)界的稀土串級萃取理論。
在內(nèi)心的驅(qū)動之外,徐光憲與稀土的緣分,還經(jīng)歷了時空意義上和行業(yè)意義上的多重歷史性跨越。
1949年10月1日,紐約中央公園。徐光憲、高小霞、唐敖慶、何茲全、蕭嘉魁等一眾中國留學(xué)生,聚在草坪上野餐,慶祝中華人民共和國成立。這群年輕人遠(yuǎn)赴他鄉(xiāng)修學(xué),終得祖國喜訊,感慨不已,紛紛立志歸國。
但與今時今日特朗普政府驅(qū)逐國際生的情境正好相反,彼時的美國,很快通過了“禁止中國留學(xué)生歸國”的法案。
徐光憲進(jìn)退兩難時,妻子高小霞一錘定音:“科學(xué)無國界,但科學(xué)家有祖國?!彼栽阜艞壣形醋x完的博士學(xué)位,聽從前輩曾昭掄和好友唐敖慶的建議,夫婦二人以歸國探親之名,登上了最后一批離開美國的輪船。
這句話也成為這對學(xué)術(shù)眷侶一生的注腳,也預(yù)示了一個嶄新時代的到來。
1949年至1955年間,1536名高級知識分子從西方國家陸續(xù)歸國,其中1041人來自美國。這些歸來學(xué)者在多個重要科學(xué)領(lǐng)域中,成為組織者和開拓者。因此,在短短數(shù)十年內(nèi),中國的各個學(xué)科建設(shè),陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的突破。
徐光憲所投入的稀土事業(yè),正是其中的一個重要環(huán)節(jié)。當(dāng)時流傳的說法是:“誰掌握了稀土,誰就全天候掌握了戰(zhàn)場?!?/p>
1975年,徐光憲提出全新的稀土串級萃取提純技術(shù),并在全國范圍內(nèi)無償推廣,陸續(xù)舉辦“全國串級萃取講習(xí)班”,首屆就有全國9所大學(xué)、11個科研院所和7家工廠的100余名頂尖技術(shù)骨干參加。有了推廣和傳播的途徑,新的知識便如氧氣一般迅速向外散開去了。
當(dāng)時的稀土第一大廠,上海躍龍廠決定首先嘗試徐光憲的“一步放大”串級萃取方法,將其用于工業(yè)化生產(chǎn)。后來,這個場景被人們多次復(fù)述、驚嘆:一排排萃取箱像流水線一樣連接起來,只需要在這邊放入原料,另一端的出口就會源源不斷地輸出各種高純度的稀土元素。原來需要一年多的生產(chǎn)周期,現(xiàn)在縮短到幾周,效率實(shí)現(xiàn)了驚人的提升。
技術(shù)普及,也帶來了產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)。到20世紀(jì)90年代初,中國生產(chǎn)的單一高純度稀土占到全球產(chǎn)量的90%以上。國際稀土價格應(yīng)聲下跌至原來的四分之一,引發(fā)全球稀土產(chǎn)業(yè)大地震。
美國、日本的稀土分離企業(yè)相繼停產(chǎn),法國的壟斷巨頭減產(chǎn)。中國踏出了由稀土資源大國向稀土生產(chǎn)大國、稀土出口大國的轉(zhuǎn)變之路。國際稀土界將這場變革稱為“CHINA IMPACT”(中國沖擊),徐光憲被評價為“中國稀土之父”“稀土界的袁隆平”。
2005年,徐光憲獲“何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)成就獎”,那時他的妻子高小霞已因病去世7年,他將全部獎金捐出,設(shè)立“霞光獎學(xué)金”—取他和妻子名字中各一字,專門資助貧困學(xué)子。
2009年1月,88歲高齡的徐光憲又站上國家最高科學(xué)技術(shù)獎領(lǐng)獎臺,成為中國化學(xué)、化工界首位獲此殊榮的科學(xué)家。但他又將獎金捐作科研經(jīng)費(fèi),繼續(xù)堅(jiān)守在科研一線。
然而,當(dāng)科學(xué)技術(shù)的問題脫離了純粹的學(xué)術(shù)范疇,事情的走向,卻開始變得不受控制。稀土產(chǎn)業(yè)高歌猛進(jìn)之時,危機(jī)悄然浮現(xiàn)。
1978年,中國進(jìn)入了改革開放的新時期,也為民營經(jīng)濟(jì)的發(fā)展打開了大門。在民營企業(yè)開始蓬勃發(fā)展后,徐光憲意識到了稀土萃取似乎正在被濫用。
因中國稀土研究都來自國家科研經(jīng)費(fèi)的支持,徐光憲認(rèn)為功不在個人,前期并不注重知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)、專利和保密,反而是將技術(shù)無償?shù)胤窒斫o業(yè)內(nèi)國營廠同仁。
然而,在接受了徐光憲等專家的親自教授和指導(dǎo)后,國營廠的總工程師卻被高薪挖走,中國各地的民營稀土廠迅速涌現(xiàn),稀土年產(chǎn)量飆升至12萬—15萬噸,致使全球市場出現(xiàn)供大于求的惡劣局面。中國的高質(zhì)量單一稀土,一度被賣出“豬肉價”—每公斤僅6美元,不如一斤普通牛肉值錢,日韓各國趁機(jī)以低廉價格大量購入。
這一現(xiàn)象完全超出正常邏輯。中國控制著九成以上的稀土產(chǎn)量,定價權(quán)卻不在自己手上。已進(jìn)入耄耋之年的徐光憲,心急如焚,他發(fā)現(xiàn),“1995—2005年,我國稀土出口損失外匯達(dá)幾十億美元”。而更重要的是,稀土是不可再生資源,“用完了,沒有替代”。
除此以外,濫采稀土原礦帶來的環(huán)境問題,也極大地影響了中國的生態(tài)。2005年,徐光憲聯(lián)合師昌緒等14名院士聯(lián)名呼吁,提出保護(hù)內(nèi)蒙古白云鄂博地區(qū)稀土和釷資源,避免包頭市和黃河受放射性污染。
一個“血淋淋”的例子是,作為國內(nèi)生產(chǎn)稀土的重要省份,江西2011年的行業(yè)利潤是65億元,但僅贛州一地因?yàn)橄⊥灵_采造成的環(huán)境污染,治理花費(fèi)就高達(dá)380億元,是全省所獲利潤的6倍。
為此,在進(jìn)入新世紀(jì)以來,徐光憲頻頻奔走、呼吁業(yè)內(nèi)成立類似歐佩克(OPEC)的行業(yè)協(xié)會,以控制每年的開采和產(chǎn)量,但卻沒有得到業(yè)內(nèi)的一致同意。他不得不寫信給時任總理溫家寶,最終才使得國土資源部將批準(zhǔn)規(guī)模限制為每年8萬噸,2007年開始執(zhí)行。
直到2012年,中國稀土行業(yè)協(xié)會正式成立。到了2024年,《稀土管理?xiàng)l例》正式施行,目的是保障稀土資源的合理開發(fā)利用,促進(jìn)稀土行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展,保護(hù)生態(tài)環(huán)境和資源安全。
如今,中國稀土產(chǎn)業(yè)已形成完整產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢。雖然稀土占比從上世紀(jì)已知儲量的71.1%降至如今的35%左右,但據(jù)巴克萊銀行2025年報告,依托徐光憲開創(chuàng)的技術(shù)體系,中國仍控制著全球90%的精煉稀土供應(yīng)能力。
美國政府在2025年4月曾低調(diào)表示,希望投資擴(kuò)建巴西的礦山,但盡管在境外開采稀土,最終“依然要運(yùn)往中國加工”。
這一幕,似曾相識,卻換了天地。