讓我們“讀懂”稀土
今年3月，美國(guó)聯(lián)合歐盟和日本，向世界貿(mào)易組織(WTO)提起一項(xiàng)針對(duì)中國(guó)限制稀土出口的貿(mào)易訴訟。稀土，一時(shí)在國(guó)際上成為一個(gè)非常熱門的話題，漸漸進(jìn)入公眾的視野。4月8日，中國(guó)稀土行業(yè)協(xié)會(huì)成立。那么，稀土在現(xiàn)實(shí)生活中，到底有哪些應(yīng)用呢？科學(xué)家告訴我們，稀土具有豐富的磁、光、電的特性，不僅在綠色能源、軍工、航空航天等領(lǐng)域占有重要地位，也早跟人們的日常生活密不可分，甚至央視春晚舞臺(tái)上的LED顯示效果，都跟稀土有關(guān)。
近日，在中國(guó)科協(xié)主辦的科學(xué)家與媒體面對(duì)面活動(dòng)中，記者就稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r、我國(guó)稀土資源的分布、日常應(yīng)用及其重要作用，以及如何糾正大眾對(duì)于稀土的一些不正確認(rèn)識(shí)等問題，采訪了相關(guān)專家。
受訪專家：張安文中國(guó)稀土學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)、莊衛(wèi)東北京有色金屬研究總院稀土發(fā)光材料專家、朱明剛中國(guó)鋼鐵研究總院功能所磁性材料基礎(chǔ)研究室主任
稀土不是土
記者：一聽稀土，很多人以為是稀有的土，還有人說(shuō)稀土有放射性。這些說(shuō)法科學(xué)么？
莊衛(wèi)東：稀土不是土，實(shí)際上是一組元素，是17個(gè)元素的總稱，是元素周期表57-71號(hào)的15個(gè)鑭系元素，再加上和它性質(zhì)相近的21號(hào)和39號(hào)的總稱。稀土目前比較通行的分類方法就是依據(jù)元素周期表，前面是輕稀土，中間是中稀土，后面稱為重稀土。
稀土這個(gè)名字是怎么來(lái)的？過去稀土主要跟冶金工業(yè)有關(guān)。稀土第一個(gè)元素被發(fā)現(xiàn)是在1787年，當(dāng)時(shí)從冶金工業(yè)的爐渣里分離出一些固體氧化物，很稀少，看著像土，因而得名為稀土。最后一個(gè)稀土元素被發(fā)現(xiàn)是在1945年，中間經(jīng)歷了近兩百年。
17個(gè)元素里面有個(gè)钷的元素，是合成的元素，實(shí)際上自然界是不存在的。只有钷有放射性，其他的稀土元素沒有放射性。
記者：稀土主要有哪些應(yīng)用？
朱明剛：稀土最主要的應(yīng)用是永磁材料。稀土永磁材料，主要用來(lái)做電機(jī)。稀土永磁電機(jī)的體積小，效率高。比如一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，發(fā)電一兆瓦需要一噸左右的稀土。
稀土另一個(gè)重要的用途，是作為稀土貯氫材料�，F(xiàn)在所有的五號(hào)電池、七號(hào)電池、充電電池，大部分是鎳氫電池，這種材料是上世紀(jì)六十年代飛利浦公司發(fā)現(xiàn)的，具有優(yōu)異的貯氫性能。
莊衛(wèi)東：發(fā)光也是稀土很重要的應(yīng)用。發(fā)光領(lǐng)域最主要的應(yīng)用是兩大領(lǐng)域，第一就是照明，氧化釔和硫氧化釔用于熒光，主要用在液晶電視。稀土發(fā)光材料的發(fā)展，具有里程碑意義的是1963年彩色電視的發(fā)明。未來(lái)的二三十年主流顯示方式都需要用到稀土發(fā)光材料。等離子電視、3D顯示的興起，稀土起到了很大的作用。尤其是大屏幕顯示，更離不開稀土。
稀土催化材料目前主要使用的是鈰。稀土催化材料在石油煉制催化、汽車尾氣催化這兩方面占很大的用量。還有固體氧化燃料電池，可以做分布式發(fā)電。谷歌大樓使用的氧化燃料電池，用的就是稀土材料。
記者：稀土在日常生活中有哪些應(yīng)用？
張安文：日常生活中，家具、燃料、油漆等，都跟稀土有關(guān)系。節(jié)能光源都是含有稀土的，比如LED燈，看起來(lái)形狀像白熾燈，實(shí)際上光效比白熾燈高了幾十倍。LED的光源，還可以根據(jù)心情進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以進(jìn)行比較人性化的設(shè)計(jì)。
單反相機(jī)、卡片機(jī)、手機(jī)攝像鏡頭都應(yīng)用了加稀土鑭的玻璃。這種玻璃的折光率非常好，可以照出非常清晰的圖像。紡織品用稀土去染色，色彩非常鮮艷，不同的陽(yáng)光下有不同的顏色。稀土應(yīng)用到防曬霜上，可以把紫外線轉(zhuǎn)為紅外線，減少紫外線對(duì)皮膚的灼傷，還有增白的效果。DVD，包括過去的VCD，還有Hi-Fi音響，汽車上的磁鋼，都應(yīng)用了稀土材料，這樣聲響效果好，分離度高，還原效果好。激光頭識(shí)別器，都是用稀土的。工藝玻璃，很多也都是加了稀土做出來(lái)的。稀土陶瓷刀具非常鋒利，還非常干凈。
朱明剛：電腦也跟稀土密切相關(guān)。電腦的硬盤驅(qū)動(dòng)器里頭的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，需要稀土永磁材料，外殼需要稀土鎂合金，還有屏幕發(fā)光材料。手機(jī)也要用到稀土永磁材料，還有耳機(jī)。變頻空調(diào)，也需要用到稀土永磁材料。稀土還有一個(gè)重要用途就是磁制冷材料，是冰箱、空調(diào)以后的替代產(chǎn)品，但是現(xiàn)在還沒走向?qū)嵱茫幱谘邪l(fā)過程。望遠(yuǎn)鏡也需要用稀土的材料。
電梯的電機(jī)使用稀土永磁材料，叫做永磁電機(jī)，它效率高。還有核磁共振，也要用到永磁材料�，F(xiàn)在越是高檔汽車，用稀土材料用得越多，普通車用20到40多個(gè)永磁材料，高檔車用70—80多個(gè)永磁材料，包括雨刷電機(jī)、轉(zhuǎn)向器等，還有電車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，都需要永磁材料。
在飛機(jī)輪船上，也要用到稀土材料。像飛機(jī)上各種微型電機(jī)、傳感器、導(dǎo)航儀，都需要用到稀土永磁材料。在飛機(jī)的構(gòu)造材料中，需要用稀土的鎂合金等，因?yàn)樗p。在輪船上，用到永磁電機(jī)，一些潛艇、電動(dòng)船，用了稀土材料之后，污染沒那么大，沒有噪聲。
記者：我國(guó)在稀土應(yīng)用方面的情況怎么樣？
張安文：稀土的應(yīng)用，包括冶煉分離，涉及到物理、化學(xué)、冶金、材料、計(jì)算機(jī)，和生物工程，制造業(yè)，傳感器等產(chǎn)業(yè)有關(guān)。我國(guó)經(jīng)過六十多年的努力，從選礦、冶煉分離、生產(chǎn)氧化物到金屬材料，包括應(yīng)用，建立了一個(gè)完整的稀土工業(yè)體系和科研體系。我國(guó)含有稀土的結(jié)構(gòu)材料，如鐵、鋼、鋁、鎂、鈦、銅等都可以生產(chǎn)。我國(guó)在原料和選礦、采礦方面的技術(shù)具有世界領(lǐng)先水平，在材料方面，研究和生產(chǎn)處于世界先進(jìn)水平，有些領(lǐng)域居于一流水平。但元器件、零部件的生產(chǎn)還相對(duì)薄弱。比如汽車上的電子助力轉(zhuǎn)向，國(guó)內(nèi)還沒有大規(guī)模設(shè)計(jì)，包括傳感器等一些其他的零部件、元器件，還依賴于國(guó)外，所以我們的稀土出口價(jià)格，還是相對(duì)偏低的。
稀土比銅、鎳、鈷都要多，儲(chǔ)量是金的三萬(wàn)倍
記者：稀土少見么？是不是只有中國(guó)才有稀土？
張安文：稀土并不少，但是稀土分散，同時(shí)密度相對(duì)比較低。稀土是一組金屬元素，在地殼的分布，用克拉克值來(lái)計(jì)算，即每一種化學(xué)元素在地殼中所占的平均比值。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，稀土在地殼中的含量比銅、鎳、鈷都要多，是金的三萬(wàn)倍。五大洲和四大洋的海底，都有稀土。在太平洋的深海，有很多稀土。中國(guó)的稀土主要分布在內(nèi)蒙古的包頭，還有以江西贛州為代表的南方七省。
在歐洲，北邊的格陵蘭島有很多稀土資源。瑞典是最早發(fā)現(xiàn)稀土的，俄羅斯也比較多。美國(guó)也有很多稀土，加州的帕斯山在八十年代曾經(jīng)提供了全球百分之七、八十以上的稀土原礦。在亞洲，越南、吉爾吉斯斯坦、哈薩克斯坦、蒙古，都有稀土。北非、南非、馬達(dá)加斯加，都有稀土。南美洲最典型的是巴西，有很豐富的稀土資源，有可能接近中國(guó)的儲(chǔ)量。澳洲稀土很豐富，以威爾德礦山為代表。
記者：世界稀土供應(yīng)情況怎么樣？為什么發(fā)達(dá)國(guó)家這么重視中國(guó)的稀土？
張安文：美國(guó)2011年公布的數(shù)據(jù)，全球稀土相對(duì)量中，中國(guó)占了48.3%，美國(guó)占到11.4%，印度、澳大利亞等其他國(guó)家占到22.1%。從產(chǎn)量上看，中國(guó)提供了97%的需求，印度供應(yīng)了2.2%，巴西供應(yīng)了0.5%，馬來(lái)西亞供應(yīng)了0.3%。我國(guó)稀土礦中的輕、中、重稀土礦的分布都很好，國(guó)外主要把我國(guó)的中、重稀土當(dāng)成戰(zhàn)略資源、戰(zhàn)略元素來(lái)對(duì)待。
記者：稀土有17種元素，哪一種最緊缺？稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)該遵循怎樣的思路？
朱明剛：鏑和鋱是比較缺的，據(jù)說(shuō)只有中國(guó)發(fā)現(xiàn)有。缺的原因，一個(gè)是含量低，再一個(gè)是它的開采對(duì)環(huán)境污染大。說(shuō)到稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展思路，就是希望平衡利用，比如鑭和鈰盡可能多用一些。還有環(huán)境污染的問題，這非常重要，我們國(guó)家在環(huán)境治理方面還要做深入的研究，要力爭(zhēng)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，將來(lái)可以做到循環(huán)利用。同時(shí)，要平衡利用，例如把鈰盡可能多用一些。
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