稀土被誉为“万能之土”,广泛应用于新能源、新材料、航空航天、电子信息等领域。截至目前,已被多国列为“关键矿产”。
生产第一、出口第一、应用第一……我国稀土产业拥有资源与市场两大优势。近年来,通过加强资源保护,创新体系建设,我国努力推动稀土产业高质量发展。与此同时,私挖盗采、“黑矿”走私等乱象依然存在,影响稀土资源价值体现。
位于内蒙古自治区的白云鄂博矿,是世界公认的最大稀土矿。由于家底长期不清,基础研究“断档”,交易“恶性竞争”等原因,白云鄂博稀土矿长期被当成铁矿开采,核心技术被“卡脖子”,稀土价格偏离真实价值。
专家建议,应尽快摸清白云鄂博矿家底败逗,补上基础研究短板,建立统一的国家交易平台,努力建设稀土强国,助推高质量发展。
稀土是重要的战略资源,也是不可再生资源。美棚陆、日等发达国家也都将稀土列入战略矿产资源。
内蒙古自治区白云鄂博矿,是全球唯一一个同时包含17种稀土元素的矿。然而,在长达60多年的时间里,这个矿一直被当成铁矿开采。
中国稀土学会副理事长、白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室主任杨占峰表示,目前业界所采纳的白云鄂博矿稀土储量数据,仍是20世纪50年代的评估结果。因受限于当时铁矿石的需求和勘探手段,整个矿床并未完全探清,铁矿体外围和地表500米以下未做详细勘探。
中国科学院地质与地球物理研究所研究员范宏瑞说,起初认为矿体是一个倒扣的碗状型,后来认为矿体像一口大铁锅,但现在发现主矿富含稀土的矿脉,呈两个“大板子”状向下延伸,不知道它有多深。
范宏瑞认为,白云鄂博的稀土,实际上不止目前普遍认为的占我国83.7%的储量,“它可能超过世界目前探明储量1.2亿吨的总量”。
白云鄂博矿轻稀土储量巨大是业界共识,但重稀土也不容忽视。“白云鄂博中重稀土虽然比例很低,但因其稀土总含量高、总储量大,中重稀土总量仍然是百万吨级。”北方稀土集团董事长赵殿清说。
此外,内蒙古科技大学白云鄂博矿稀土及铌资源高效利用实验室研究发现,白云鄂博矿里作为核工业重要原料的铌和钍的含量,目前均居世界第二位。
多位专家说,由于历史原因,对白云鄂博矿的开采比较粗放,铁矿石中所含的其他矿产资源,都随着选矿废渣、废水进入到尾矿库里,未被有效利用。
白云鄂博矿开采之初,就有“以铁为主”还是“以稀土为主”的定位之争。“当时稀土研究水平有限,而国家对钢铁需求紧迫,于是在1965年确定‘以铁为主,综合利用’的方针。”杨占峰说。
不过,自1957年白云鄂博铁矿正式投产,距今已过去63年,早已超出铁矿开采的50年设计年限。目前已进入深部露天开采,开采成本越来越高,经济价值日趋降低,且产能不断下降。
业界认为,经过60多年的开采,白云鄂博铁矿的历史使命已经结束。依托白云鄂博矿发展起来的包钢集团,也在谋求战略转型。
“2016年以来,包钢实施以稀土为重心的战略转型,稀土产业规模不断扩大,2019年稀土营业收入达到180亿元。”包钢集团主要负责人表示,60多年来,包钢链枯顷命运始终与共和国建设发展相连,新中国成立之初急需钢材,包钢作为首批钢铁企业而诞生,如今国内钢铁产能已经过剩,包钢也应积极转型,寻找新的历史使命。
杨占峰等认为,随着铁矿开采期限的结束,应对白云鄂博矿进行重新定位和再认识,并助力包钢转型升级为世界一流的稀土行业领军企业、全球最优稀土钢生产基地。
“不能再当铁去采了。”一位受访专家坦言,“白云鄂博矿是上天赐给我们的独特宝库,在全球空前重视战略矿产的大背景下,国家有必要组织专家队伍,重新开展白云鄂博矿地质勘探研究,摸清家底,重新定位其矿产价值,提升白云鄂博矿资源战略地位。”
“随着全球新的稀土矿床及深海潜在稀土资源的相继发现,我国现有的稀土资源优势面临严峻挑战。”杨占峰说,亟须摸清白云鄂博矿床稀土、铌等战略性矿产资源的准确家底,为国家制定长期战略政策提供科学依据。
中国科学院包头稀土研发中心主任池建义等人建议,立足白云鄂博矿产资源,制定全国稀土资源利用及应用发展规划,区别对待重稀土与轻稀土管控政策,将重稀土资源作为国家战略资源,将轻稀土资源依据市场供需规律运作,保证国家战略需求和稀土下游应用市场的平衡发展。
杨占峰等建议,依托白云鄂博矿产资源“大上项目,上大项目”,形成十万吨级稀土提取加工、万吨级铌金属冶炼等有用成分综合回收利用示范产业,让世界级宝山——白云鄂博矿更好地服务于国家战略。
“当今世界每六项新技术的发明,就有一项离不开稀土。”范宏瑞说。
记者采访发现,目前我国稀土研发,特别是基础研究层面,出现了不同程度的“断档”,核心技术被“卡脖子”,多年来难以摆脱“挖土卖土”、稀土卖成“白菜价”的尴尬。
“根本原因在于研发落后,特别是基础研究更是少有人问津,核心技术专利大量向国外购买。”池建义坦言。
中国工程院院士李卫表示,当前我国供应着全世界90%的稀土,生产着全球70%的稀土磁性材料,“但专利大多在日本和美国企业手中,出口产品还得向人家付专利费。生产的许多稀土材料部件,都不知道人家用在了什么地方”。
在杨占峰等人看来,我国稀土整体研究水平与国外大约相差20年,许多方面只知其然,不知其所以然。
由徐光宪院士率领的科研团队,20世纪70年代研发的稀土串级萃取理论工艺,是我国在稀土领域少有的国际领先技术,正是靠这一优势,我国在稀土分离方面抢占了制高点。
之后,我国在稀土技术研发上并无大的建树。据杨占峰介绍,直到2020年初,我国在江西赣州成立中科院稀土研究院。目前,各大院校没有稀土专业,沾边的也仅有中南大学和东北大学等高校的冶金工程专业。
人才匮乏已经成了我国稀土科技研发的瓶颈。目前,全国20余位与稀土研究相关的院士中,专门研究稀土的几乎没有。
内蒙古包头市有一所白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室,仅有13人建制,其中11位是从外面临时聘请的专家。
池建义等认为,由于人才匮乏、力量分散,我国很难就统一的稀土研究课题进行合作攻关,更难形成共同的稀土理论研究成果,使得我国稀土基础研究不连贯,核心技术研发乏力,难抢制高点。
被誉为“稀土之父”的徐光宪先生曾说,目前人类对稀土的认识不足四千分之一,探究空间巨大。
“现在我们像在‘蒸馒头’,只知道放‘碱面’,不知道背后的化学反应是什么。”杨占峰说,基础研究滞后制约着技术研发和产业应用,亟须数、理、化等多学科交叉,攻克稀土元素的内在机理。此类“烧钱”、费时费力的事情,需国家顶尖研究团队才能完成。
专家建议,在有一定基础的高校设立稀土专业,培养后续人才;同时,可由科技部牵头在稀土科研力量、设施设备、产业较集中的内蒙古包头市,组建一个国家级稀土综合研究院所。
他们认为,新组建院所决不能走老路,一定要创新体制机制,打造产、学、研、政、企共同参与的稀土研究应用国家平台,让稀土在国民经济中发挥“四两拨千斤”的作用。
位于包头市黄河大街上的包头稀土产品交易所(简称“包头稀交所”),是国内稀土“明码标价”的交易所。
记者在这里看到,大屏幕上实时滚动着各种稀土产品的交易量和价格,展现着稀土系列指数和价格走势。
包头稀交所董事长李振宏颇为感慨地说,国内稀土企业交易绝大部分通过双方协商交易完成,真实成交价格就像“袖筒里掰手腕”——只有他们自己知道。
国内一家稀土生产企业负责人坦言,公司一直采用传统贸易方式,稀土定价由公司领导内部开会决定,“就是靠低价竞争,维持自己的市场份额”。
记者调查发现,国内六大稀土集团及下属企业,在销售环节仍各自为战,贸易方式传统,成交价格不透明,行业内部竞争混乱。
“国外都是大买家,而我们是上百家企业分散对外销售,国外买家在低价时大量买进,价格上涨时则停止采购、使用库存,逼着国内企业竞相降价出售。”李振宏说。
“黑稀土”交易是稀土市场另一乱象。尽管近几年,国家持续整治打击“黑稀土”,但假借废料回收、进口稀土名义盗采偷卖的“黑稀土”仍屡禁不止。
2019年全国稀土开采量配额控制在13.2万吨,但实际产量大大超出。据业内估计,目前市场上流通的稀土中,来源不明、生产指令性计划外的“黑稀土”,已经超过一半以上,导致供过于求,加剧稀土低价外销现象。
数据显示,近年来国内六大稀土集团的销售毛利率也明显下降。其中,北方稀土集团的销售毛利率,从2011年最高72.8%,下降到2019年的10%左右。
我国是全球最大的稀土生产国、出口国、消费国,拥有稀土资源与市场两大优势地位,但一直没有取得相应的稀土定价权。
“原因之一在于没有形成全国统一的稀土产品交易市场,缺乏客观价格形成机制。”李振宏说。
其实早在2011年5月,在国家有关部门的指导下,内蒙古就批准成立了包头稀土产品交易所,由北方稀土、中铝稀土、五矿稀土、国储中心等13家稀土骨干企业、机构共同出资组建,当时此举被视为中国稀土产业谋求国际定价权的关键之举。此后,国内相继设立湖南南方稀贵金属交易所、江西赣州稀有金属交易所等平台。
然而9年过去了,国内稀土交易依然是线上线下“两张皮”。目前,全国稀土企业在公开交易平台上的交收量微乎其微。2019年,包头稀交所的实际交收额仅13.3亿元,交收量仅0.3万吨。
李振宏分析,除本身交易机制不够成熟外,平台级别低、指令性生产和市场化交易相矛盾等因素叠加,严重制约稀土交易平台发挥作用。
一方面,交易制度的设计空间不足。2011年以来,我国对非国家级交易所制定了很多限制措施,包头稀交所等几大交易平台,都是省区级交易平台,服务稀土行业的功能难以发挥。
另一方面,行业客户参与度不高。多家下游稀土应用企业反映,稀土产品生产是计划性管理,而下游应用是市场化行为,造成计划管理和市场行为的不协调。
稀土与黄金、石油一样都是国家战略资源,理应像黄金、石油一样有国家设立的交易所。业内人士和专家建议,必须尽快建立国家级统一交易平台,避免“区自为战”,形成公平、公开、公正的稀土定价机制,将稀土定价权牢牢掌控在自己手中。
业内专家认为,统一的国家级交易平台可以通过商业收储调节市场供需,实现供应稳定、开采销售可控,并建立出口可追溯机制,解决行业偷逃税问题,堵住“黑稀土”交易,避免稀土卖个“白菜价”。
包头市市长赵江涛表示,一个公开透明的全国统一市场,既可以通过价格形成机制理顺产业,也能成为实施国家战略和产业政策的抓手。
镭是谁提炼出来的
居里夫侍粗人 Marie Curie(1867-1934)法国籍波兰科学家,研究放射性现象,发现镭和钋两种放射性元素,一生两度获诺贝尔奖。居里夫人 Marie Curie(1867-1934)法国籍波兰科学家,研究放射性现象,发现镭和钋两种放射性元素,一生两度获诺贝尔奖。作为杰出科学家,居里夫人有一般科学家所没有的社会影响。尤其因为是成功女性的先驱,她的典范激励了很多人。很多人在儿童时代就听到她的故事 但得到的多是一个简化和不完整的印象。世人对居里夫人的认识。很大程度上受其次女在1937年出版的传记《居里夫人》(Madame Curie)所影响。这本书美化了居里夫人的生活,把她一生所遇到的曲折都平淡地处理了。美国传记女作家苏珊·昆(Susan Quinn)花了七年时间,收集包括居里家庭成员和朋友的没有公开的日记和传记资料。於去年出版了一本新书:《玛丽亚· 居里:她的一生》(Maria Curie: A Life),为她艰苦、辛酸和奋斗的生命历程描绘了一幅更详细和深入的图像。
在世界科学史上,玛丽·居里是一个永远不朽的名字。这位伟大的女科学家,以自己的勤奋和天赋,在物理学和化学领域,都作出了杰出的贡献,并因此而成为唯一一位在两个不同学科领域、两次获得诺贝尔奖的著名科学家。
玛丽·居里于1867年出生于波兰华沙,她是家中5个子女中最小的。她的父亲是一名收入十分有限的中学数理教师,妈妈也是中学教员。玛丽的童年是不幸的,她的妈妈得了严重的传染病,是大姐照顾她长大的。后来,妈妈和大姐在她不满10岁时就相继病逝了。她的生活中充满了艰难。这样的生活环境不仅培养了她独立生活的能力,也使她从小就磨炼出了非常坚强的性格。
玛丽从小学习就非常勤奋刻苦,对学习有着强烈的兴趣和特殊的爱好,从不轻易放过任何学习的机会,处处表现出一种顽强的进取精神。从上小学开始,她每门功课都考第一。15岁时,就以获得金奖章的优异成绩从中学毕业。她的父亲早先曾在圣彼得堡大学攻读过物理学,父亲对科学知识如饥似渴的精神和强烈的事业心,也深深地薰陶着小玛丽。她从小就十分喜爱父亲实验室中的各种仪器,长大后她又读了许多自然科学方面的书籍,更使她充满幻想,她急切地渴望到科学世界探索。但是当时的家境不允许她去读大学。19岁那年,她开始做长期的家庭教师,同时还自修了各门功课。这样,直到24岁时,她终于来到巴黎大学理学院学习。她带着强烈的求知欲望,全神贯注地听每一堂课,艰苦的学习使她身体变得越来越不好,但是她的学习成绩却一直名列前茅,这不仅使同学们羡慕,也使教授们惊异,入学两年后,她充满信心地参加了物理学学士学位考试,在30名应试者中,她考了第一名。第二年,她又以第二名的优异成绩,考取了数学学士学位。
1894年初,玛丽接受了法国国家实业促进委员会提出的关于各种钢铁的磁性科研项目。在完成这个科研项目樱悉的过程中,她结识了理化学校教师比埃尔·居里,他是一位很有成就的青年科学家。用科学为人类造福的共同意愿使他们结合了。玛丽结婚后,人们都尊敬地称呼她居里夫人。1896年,居里夫人以第一名的成绩,完成了大学毕业生的任职考试。第二年,她又完成了关于各种钢铁的磁性研究。但是,她不满足已取得的成绩,决心考博士,并确定了自己的研究方向。站到了一条新的起跑线上。
1896年,法国物理学家贝克勒尔发表了一篇工作报告,详细地介绍了他通过多次实验发现的铀元素,铀及其化合物具有一种特殊的本领,它能自动地、连续地放出一种人的肉眼看不见的射线,这种射线和一般光线不同,能透过黑纸使照象底片感光,它同伦琴发现的X射线也不同,在没有高真空气体放电和外加高电压的条件下,却能从铀和铀盐中自动发生。铀及其化合物不断地放出射线,向外辐射能量。这使居里夫人发生了极大的兴趣。这些能量来自于什么地方?这种与众不同的射线的性质又是什么?居里夫人决心揭开它的秘密。1897年,居里夫人选定了自己的研究课题--对放射性物质的研究。这个研究课老颂镇题,把她带进了科学世界的新天地。她辛勤地开垦了一片处女地,最终完成了近代科学史上最重要的发现之一--发现了放射性元素镭,并奠定了现代放射化学的基础,为人类做出了伟大的贡献。
在实验研究中,居里夫人设计了一种测量仪器,不仅能测出某种物质是否存在射线,而且能测量出射线的强弱。她经过反复实验发现:铀射线的强度与物质中的含铀量成一定比例,而与铀存在的状态以及外界条件无关。
居里夫人对已知的化学元素和所有的化合物进行了全面的检查,获得了重要的发现在:一种叫做钍的元素也能自动发出看不见的射线来,这说明元素能发出射线的现象决不仅仅是铀的特性,而是有些元素的共同特性。她把这种现象称为放射性,把有这种性质的元素叫做放射性元素。它们放出的射线就叫“放射线”。她还根据实验结果预料:含有铀和钍的矿物一定有放射性;不含铀和钍的矿物一定没有放射性。仪器检查完全验证了她的预测。她排除了那些不含放射性元素的矿物,集中研究那些有放射性的矿物,并精确地测量元素的放射性强度。在实验中,她发现一种沥青铀矿的放射性强度比预计的强度大得多,这说明实验的矿物中含有一种人们未知的新放射性元素,且这种元素的含量一定很少,因为这种矿物早已被许多化学家精确地分析过了。她果断地在实验报告中宣布了自己的发现,并努力要通过实验证实它。在这关键的时刻,她的丈夫比埃尔·居里也意识到了妻子的发现的重要性,停下了自己关于结晶体的研究,来和她一道研究这种新元素。经过几个月的努力,他们从矿石中分离出了一种同铋混合在一起的物质,它的放射性强度远远超过铀,这就是后来被列在元素周期表上第84位的钋。几个月以后,他们又发现了另一种新元素,并把它取名为镭。但是,居里夫妇并没有立即获得成功的喜悦。当拿到了一点点新元素的化合物时,他们发现原来所做的估计太乐观了。事实上,矿石中镭的含量还不到百万分之一。只是由于这种混合物的放射性极强,所以含有微量镭盐的物质表现出比铀要强几百倍的放射性。
科学的道路从来就不平坦。钋和镭的发现,以及这些放射性新元素的特性,动摇了几世纪以来的一些基本理论和基本概念。科学家们历来都认为,各种元素的原子是物质存在的最小单元,原子是不可分割的、不可改变的。按照传统的观点是无法解释钋和镭这些放射性元素所发出的放射线的。因此,无论是物理学家,还是化学家,虽然对居里夫人的研究工作都感到有兴趣,但是心中都有疑问。尤其是化学家们的态度更为严谨。为了最终证实这一科学发现,也为了进一步研究镭的各种性质,居里夫妇必须从沥青矿石中分离出更多的、并且是纯净的镭盐。
一切未知的世界都是神秘的。在分离新元素的研究工作开始时,他们并不知道新元素的任何化学性质。寻找新元素的唯一线索是它有很强的放射性。他们据此创造了一种新的化学分析方法。但是他们没有钱,没有真正的实验室,只有一些自己购买或设计的简单的仪器。他们出于工作效率的考虑,分头开展研究。由居里先生试验确定镭的特性;居里夫人则继续提炼纯镭盐。
有志者事竟成!大自然的任何奥秘都会都会被那些向它顽强攻关的人们揭开。1902年年底,居里夫人提炼出了十分之一克极纯净的氯化镭,并准确地测定了它的原子量。从此镭的存在得到了证实。镭是一种极难得到的天然放射性物质,它的形体是有光泽的、象细盐一样的白色结晶。在光谱分析中,它与任何已知的元素的谱线都不相同。镭虽然不是人类第一个发现的放射性元素,但却是放射性最强的元素。利用它的强大放射性,能进一步查明放射线的许多新性质。以使许多元素得到进一步的实际应用。医学研究发现,镭射线对于各种不同的细胞和组织,作用大不相同,那些繁殖快的细胞,一经镭的照射很快都被破坏了。这个发现使镭成为治疗癌症的有力手段。癌瘤是由繁殖异常迅速的细胞组成的,镭射线对于它的破坏远比周围健康组织的破坏作用大的多。这种新的治疗方法很快在世界各国发展起来。在法国,镭疗术被称为居里疗法。镭的发现从根本上改变了物理学的基本原理,对于促进科学理论的发展和在实际中的应用,都有十分重要的意义。
由于居里夫妇的惊人发现,1903年12月,他们和贝克勒尔一起获得了诺贝尔物理学奖。他们夫妇的科学功勋盖世,然而他们却极端藐视名利,最厌烦那些无聊的应酬。他们把自己的一切都献给了科学事业,而不捞取任何个人私利。在镭提炼成功以后,有人劝他们向政府申请专利权,垄断镭的制造以此发大财。居里夫人对此说:“那是违背科学精神的,科学家的研究成果应该公开发表,别人要研制,不应受到任何限制”。“何况镭是对病人有好处的,我们不应当借此来谋利”。居里夫妇还把得到的诺贝尔奖金,大量地赠送别人。
1906年,居里先生不幸因车祸而去世,居里夫人承受着巨大的痛苦,她决心加倍努力,完成两个人共同的科学志愿。巴黎大学决定由居里夫人接替居里先生讲授物理课。居里夫人成为著名的巴黎大学有史以来第一位女教授,还是在他们夫妇分离出第一批镭盐的时候,就开始了对放射线各种性质的研究。仅1889年到1904年间,他们就先后发表了32篇学术报告,记录了他们在放射科学上探索的足迹。1910年,居里夫人又完成了《放射性专论》一书。她还与人合作,成功地制取了金属镭。1911年,居里夫人又获得诺贝尔化学奖。一位女科学家,在不到10年的时间里,两次在两个不同的科学领域里获得世界科学的最高奖,这在世界科学史上是独一无二的事情!
1914年,巴黎建成了镭学研究院,居里夫人担任了学院的研究指导。以后她继续在大学里授课,并从事放射性元素的研究工作。她毫不吝啬地把科学知识传播给一切想要学习的人。她从16岁开始,成年累月地学习、工作,整整50年了。但她仍不改变那严格的生活方式。她从小就有高度的自我牺牲精神,早年她为了供姐姐上学,甘愿去别人家里做佣人。在巴黎求学期间,为了节约灯油和取暧开支,她每天晚上都在图书馆读书,一直到图书馆关门才走。提取纯镭所需要的沥青铀矿,在当时是很贵重的,他们从自己的生活费中一点一滴地节省,先后买了8、9吨,在居里先生去世后,居里夫人把千辛万苦提炼出来的,价值高达100万金法郎以上的镭,无偿地赠送给了研究治癌的实验室。
1932年,65岁的居里夫人回到祖国,参加“华沙镭研究所”的开幕典礼。居里夫人从青年时代起就远离祖国,到法国求学。但是她时刻也没有忘记自己的祖国。小时候,她的祖国波兰被沙俄侵占,她就非常痛恨侵略者。当他们夫妇从矿物中分离出新元素以后,她把新元素命名为钋。这是因为钋的词根与波兰国名的词根一样。她以此表示对惨遭沙俄奴役的祖国的深切怀念。
1937年7月14日,居里夫人病逝了。她最后死于恶性贫血症。她一生创造、发展了放射科学,长期无畏地研究强烈放射性物质,直至最后把生命贡献给了这门科学。她一生中,共得过包括诺贝尔奖等在内的10种著名奖金,得到国际高级学术机构颁发的奖章16枚;世界各国政府和科研机构授予的各种头衔多达100多个。但是她一如既往地那样谦虚谨慎。伟大的科学家爱因斯坦评价说:“在我认识的所有著名人物里面,居里夫人是唯一不为盛名所颠倒的人。”





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