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從礦石到“磁王”!究竟是誰掌握了稀土加工的核心科技?

中國掌握這個稀土技術,確實現在我們在世界上是首屈一指的,這個可以說,是我們的一個王炸。

【環球網財經報道 記者 馮超男】為何稀土被視作中國在國際戰略資源博弈中的一張關鍵王牌?

位于加州的Mountain Pass(芒廷帕斯)是美國唯一在運轉的稀土礦,曾是全球稀土供應的霸主,如今由MP Materials公司運營。

可以看到是,摩根大通和高盛集團為MP Materials提供了總計10億美元的融資承諾,用于支持新工廠的建設和開發成本。MP Materials宣布與蘋果公司達成5億美元合作,為蘋果公司電子產品的關鍵原材料供應提供支持。甚至,該公司獲得美國國防部4億美元的股權投資,五角大樓通過購買優先股成為該公司的最大股東,持股比例達到15%。

這一系列舉措之下,隱藏著一個殘酷的事實:由于沒有冶煉分離技術,美國稀土礦需要出口至中國進行冶煉加工,然后再高價買回去。目前來看,MP Materials正試圖填補這一缺口,但這絕非易事。

上個世紀五六十年代,那時的全球稀土產業格局中,美國占據著主導地位。然而,時光流轉,如今的中國成為全球稀土產業當之無愧的核心力量。那么,從稀土礦到磁材,這個過程究竟邁過多少難關?在全球稀土產業鏈中,中國把控著哪些關鍵環節?

沖破技術藩籬!從“跟跑”到“領跑”的關鍵一躍

稀土并非是某一種物質,是17種金屬元素的統稱。它有個響當當的稱號――工業維生素。從智能手機、電動車,到導彈、隱形戰機等眾多品類,都有稀土參與的身影,并扮演了無法被替代的作用。

此外,我國稀土產業已形成涵蓋地質勘探、礦山開采、冶煉分離、精深加工、技術研發、流通貿易為一體的全產業鏈,可生產產品400多個品種、1000多個規格,成為世界上唯一能夠規模供應各種級別、不同品種稀土產品的國家。

說到這,中國有沒有像美國Mountain Pass那樣堪稱“超級巨無霸”級別的大礦呢?答案是肯定的,就是白云鄂博。1927年,地質學家丁道衡在內蒙古白云鄂博的荒原上做地質勘探時,意外發現了一個巨大的鐵礦。當時沒人想到,這片土地后來會成為全球稀土產業的心臟。

然而,稀土元素有個頗為棘手的特性――很喜歡“抱團”,總會與其他金屬元素混在一起。想要從這團復雜的“元素大雜燴”中精準挑選出所需的那一種元素,其實是極難的。所以,發現大自然饋贈,還不夠,精準提煉那是手藝活。

上世紀70年代,法國羅納-普朗克公司掌握著當時世界上最先進的稀土分離技術,能夠用萃取法將16種稀土元素逐一分離,純度之高令人嘆為觀止,只是周期很長。彼時,中國卻缺乏將“璞玉”雕琢成“美器”的技術,所以只能出口海外,再以高價進口深加工的稀土產品。

直到“中國稀土之父”徐光憲帶領團隊自主創新一套串級萃取理論,把鐠釹分離后的純度提高到了創世界紀錄的99.99%,用計算機模擬實驗,可根據不同的原料組成、不同產品純度要求,在幾天時間內拿出一個最優化的新工藝流程,大幅縮短原本超1年的流程,降低了整體成本。

不斷的刻苦攻關下,1986年,中國稀土產量達到11860噸,超過了一直處于世界第一的美國,成為世界第一稀土生產國。2018年,全球稀土礦產品產量約19.5萬噸,中國產量約12萬噸,占62%。

中國如何主導全球稀土下游應用價值鏈?

聊完稀土的冶煉分離環節,接下來我們把目光投向稀土的下游應用領域。那么,就不得不提,稀土永磁材料。

麥肯錫公司(McKinsey & Company)的一份報告預測,隨著能源轉型加快,到2035年稀土永磁市場規模將擴大三倍。此外,該公司 估計,盡管數量僅占稀土總產量的30%,但永磁用稀土份額占整個稀土市場總值的80%。而據路透社報道,中國提供了全球90%以上的稀土永磁材料。

當你擁有一輛新能源汽車并仔細審視其構造時,會發現車上通常會配備一臺永磁同步電機,而該電機的核心部件正是稀土永磁材料。相較于其他材料制成的永磁體,稀土永磁體在各項性能指標上表現卓越,因此常被應用于最為關鍵的核心部位。除了新能源汽車外,軍工裝備、風力發電、機器人等均用到了稀土永磁。

中國工程院院士、清華大學化工系教授金涌表示,永磁材料就可以使電動機做的又小又高效,比如說一個機器人,它一個手掌要有很多不同方向的動作,每個動作都是一個小的永磁電池,不用永磁電池是不可能完成的,電動機可以做的非常小。

1984年2月,中國第一塊磁能積達38兆高奧的釹鐵硼稀土永磁材料,在一間25平方米的簡陋臨時倉庫誕生了。中國成為世界上第三個研發出第三代稀土永磁材料的國家。

主導這一研發的王震西和他的同事們來不及慶祝,就又投入到新的攻堅戰,在3個月后,以國產低純度釹為原料,成功研制出低純度釹鐵硼永磁材料,磁能積也進一步提高到41兆高奧。1985年,43歲的王震西創辦了中科三環,中國稀土永磁產業的騰飛也始于那一年。直到2000年,中國釹鐵硼永磁產量位居世界第一。

數據見證:中國稀土產業領跑全球的硬實力

正是得益于科研人員孜孜不倦的深入探索與不懈鉆研,中國在稀土產業領域鑄就了不可撼動的地位。

據歐洲政策研究中心(CEPS)數據,中國控制著全球91%的稀土精煉、87%的氧化物分離和94%的磁體生產。

《紐約時報》曾報道,稀土加工對技術要求頗高,但中國已研發出新的加工工藝。全國有39所大學開設了稀土化學相關專業,而美國卻沒有類似的專業。總部位于加拿大多倫多的稀土企業Neo Performance Materials的CEO Rahim Suleman坦言,生產超純鏑(dysprosium)的100步化學工藝,Neo在中國的煉廠花了七年才掌握。而金涌表示,我們掌握這個稀土技術,確實現在我們在世界上還是首屈一指的,這個可以說,是我們的一個王炸。

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