并非土壤也不稀有 稀土何以成军工、电动车、电子产品命脉?
稀土,并非字面意义上的“稀有土壤”,而是17种金属元素的总称,是支撑现代科技与工业的核心战略资源。
稀土是工业材料的维生素,添加了稀土元素的材料,在荧光、磁性、激光、光纤通讯等领域有着不可替的作用。稀土是军事材料的功能核心,很多高科技武器的强大战斗力都离不开稀土的应用。
今年4月,中国为反制美国加征关税措施而收紧稀土出口限制后,出口量一度锐减。之后经过谈判,中国陆续恢复一部分稀土出口,出口量也在6月创下历史新高,但此后已连续数月下滑。中国商务部10月9日公布加强稀土出口管制,美国总统特朗普则宣布将对中国商品加征100%关税。
稀土的特点
镧系元素以及同族的钪和钇,共计17种元素又被称为稀土元素。由于早期分析技术水平低,误认为稀土在地壳中很稀少,另外它们一般发现于富集的风化壳上,难以溶解,呈土状,故名稀土,其实它们是一组金属元素。
稀土可分为轻稀土(如镧、铈)和重稀土(如镝、铽)两大类。轻稀土储量较大,主要用于冶金、农业等领域;重稀土则因稀缺性和特殊性能,成为高端科技的“命脉”,例如制造永磁体、激光材料等。
二者的共同特点是:金属活泼性强,易与其他元素结合,且拥有未充满的4F电子层结构,能产生多样的电子能级,从而具备荧光、激光等特殊功能。
据《央视网》介绍,稀土稀缺的原因并非是储量少,而是获取太难。稀土元素像是撒在蛋糕上的糖粉,混在普通矿石里难以收集,由于开采、分离和提纯过程复杂且昂贵,所以非常依赖完整产业链的支撑。
1970中国稀土之父徐光宪院士发明发明“串级萃取”等技术,让中国稀土产业实现弯道超车。
稀土的用途
据中国科学院广州地球化学研究所,稀土资源加工利用过程中,对稀土元素的利用以金属态和氧化物态居多。金属态主要应用于合金、磁体等方面,氧化物态主要用于陶瓷玻璃、催化化工以及发光材料等方面。以美国稀土元素的主要应用为例:石油精炼、催化和化工方面占了62%,冶金占13%,玻璃陶瓷和抛光剂等9%,磁体7%,荧光剂3%,其他6%。
1. 新能源:稀土永磁材料是新能源汽车电机、风力发电机的关键部件。一个两兆瓦的风力发电机平均就要用到半吨稀土。汽车产业方面,一台新能源电动私家车至少用到10kg稀土。
2. 电子信息:稀土元素在电子产品中无处不在,智能手机用到了几乎全部的15种稀土元素:手机摄像头的光学玻璃依赖镧元素提升透光率,LED灯的荧光粉由铕、铽等激活。电脑硬盘的永磁体同样离不开稀土。
3. 国防军工:稀土是精确制导武器、雷达系统、夜视设备的核心材料。
例如,美国弗吉尼亚级核动力潜艇每艘使用约9,200磅(4173kg)稀土金属、阿利伯克导弹驱逐舰需要大约5,200磅(2359kg)稀土金属、F-35联合攻击战斗机需要约920磅(417kg)的稀土金属。
4. 环保与民生:稀土催化剂可净化汽车尾气,降低90%以上的污染物排放;稀土元素还能促进农作物生长,提高产量和抗病虫害能力。