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中国稀土发展史

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发表于 2019-6-5 10:52:56 | 显示全部楼层 |阅读模式


作者:卢克文

来源:卢克文工作室(ID:lukewen1982)

1920年,徐光宪生于浙江上虞县一户家境优越的律师家庭。

他从小善于逻辑推理,偏爱理化,初中时期,学霸小徐就拿下了奥赛冠军(浙江省数理化竞赛优胜奖),并有机会接受朱自清、丰子恺一众大师的授课。



幼年徐光宪与家人,照片可见年幼时家境富裕

1936年,徐家家道中落,因为交不起学费,加上日寇侵华,学霸小徐在杭州和宁波转了两次学,从高中改学职高,入了土木、铁路两项专业,职高毕业后,本来安排去铁道部门实习,结果中介人卷走了路费没去成,后来考上大学,又因为战乱无法就读。

1940年,徐光宪再考入交大,攻读化学。交大对于徐光宪有着重大的意义,每天与高门槛选拔出的精英们思辨,打造了他扎实的学术根基。在他回校任职助教期间,徐光宪与同班同学高小霞结为夫妇,随后两人赴美国哥伦比亚大学量子化学专业深造。

战乱求生的经历对学霸小徐人生轨迹影响巨大,如何靠自己的才智让故土变得富强,成了他每天除了琢磨化学公式外最热衷的事情。

留美几年后,徐光宪携夫人回到了祖国。

1972年,美国正陷入印支半岛的雨林无法自拔,中国也正承受着来自北境的压力,迫切的国防需求使得各国把目光投向了稀土。

稀土是17种金属元素的总称,平时主要用在永磁材料、石化、玻璃。

没有稀土,我们将生活在一个没有智能手机、特斯拉和高铁的世界,世界原油转化率只剩下现在的一半,美国也造不出激光制导武器。

被统称为稀土的17种化学元素,因为其特殊的光电磁催化属性,被称为工业的维生素。而这17种极为重要的战略元素中的15种,因为化学性质的相近,只能挤在在元素周期表当中的一个方框里。这意味着,自然状态之下,他们往往两两一起生成合金矿,或者与其他元素的共生成矿。

合成或共生状态下,它们与废品无异,而将其中的各个元素分离,就成了一道世界性难题。

1970年代的稀土业已经过了近百年的发展,矿藏地图与当今已没有明显差异,但开采尤其是提炼技术,早已取得巨大的进步。

在此之前,因为技术落后,中国不得不低价出口稀土精矿,再以几十倍甚至上百倍的价格购入稀土产品。

迫切需要在此领域内有所突破的中国,找到了拥有世界最先进工艺的法国罗地亚工厂,求购稀土分离的相关技术,但傲慢的法国人不止要价远远超过中国人的预期,更是要求产出产品的大头必须卖给对方。没有工业技术,中国只能忍气吞声,为法国贡献研发支出并承担环境污染,地位上仅相当于一家没有独立话语权的分公司。



徐光宪与研究团队成员

历史的重任落在了徐光宪的肩上。

时年52岁的徐光宪,自20年前借由归国探母的名义回国后,第三次调整自己的研究方向。此前,他已经以北大教授的身份,在物质结构、核物理化学等领域取得了突出的成就。

对镨和钕两种元素的分离是徐博士需要攻克的难题。

镨可制作护目镜,且是制造飞机引擎合金的重要元素,而制导导弹的必备组建,固体激光器则需要单一稀土元素钕。镨和钕性能卓越,但也是众多元素中最难分离的一对,难到科学家在用希腊词创建“镨钕”这个词时,其内在含义就是“双生子”。

即便强如业界标杆罗地亚厂,对此只能进行离子分离,产出量小,成本高。而徐博士则选择萃取法,完成分离和提纯。

徐博士说,萃取类似泡药酒,把药材中的相关物质转移到酒里面。而两种元素的分离需要放在两种互不相容的溶剂中,后者可以理解为油和水,混合物中的两种物质,一种喜欢往水里跑,另一种喜欢往油里跑,油和水是容易分开的,再把两种物质分别从水和油中提取。

思路确定之后,经过两年的艰苦攻关,最终团队在实验室成功实现了镨和钕分离。从量化指标来看,当时业界基准的分离系数是1.4,徐博士达到了4,同时在纯度上达到了创世界纪录的99.99%。

无法进行产业化落地的研究成果都是耍流氓,研究成果刚刚诞生,徐博士就利用该方法,对国内积压的几乎被视作废料的镨钕富集物进行了处理,成功实现了“变废为宝”,成为产学研结合的典范。

不过,打通产业闭环的掣肘依然存在。

因为国内原料产地过于分散,同类精矿的成分构成及其比例千差万别,这使得分离过程中的很多关键参数无法通过理论获得,只能通过俗称“摇漏斗”的原始人工模式操作,耗费人力的同时,难以实现计算机模拟,更无谈起后续的自动化生产。

经过几年的潜心研究,徐博士带领团队,开创了“一步放大技术”(即“串级萃取理论”),颠覆了传统分离操作中,繁复的逐级放大试验到工业化应用的流程,而直接从计算机模拟到工厂生产,保证一次试车成功。这一成果将原本至少1年多的过程缩短到了几个星期,同时实现了生产的全自动化。更重要的是,此方法适用于所有元素。

从对行业的贡献来说,这两项成果相当于调教了中国的稀土研究领域的底层代码,并一举将中国稀土研究推上了顶级玩家的牌桌。

从0到1已经实现,下面则要从1走到100。

许多年后,近90岁的徐光宪对央视记者说,一项新的理论要得到大家认可,需要10年以上的时间。

1978年,徐博士开办了“串级萃取”讲习班,为的是通过向生产端人士无偿普及新理念,加速稀土分离新技术的落地。重资产的行业属性使得生产端人士的介入度和决策成本极高,徐博士的第一口螃蟹始终无人品尝,直到80年代初,上海跃龙厂的总工程师下定决心,成为第一个吃螃蟹的人,而后,行业迅速呈现出星火燎原之势。

那是一个狂热的年代,快速实现现代化建设的朴素愿望,使得科学家们毫无保留地将“专利”无私地提供给厂家。国营大厂在跃龙厂的榜样作用下,迅速将“串级萃取”落地,效率远超过往的分离效果,行业工厂利润可观,嗅觉敏锐且更具爆发力的地方国营厂和私企开始入场,他们拿出比大厂总工程师原工资多出不止一个0的待遇引进人才。瞬间,生产链上相关一万多个工厂在各地出现(徐光宪采访时原话)。

如今市值超过15亿港元的H股上市公司——中国稀土,就是其中的代表。创始人蒋泉龙在1984年从国企下海,以3000元在江苏宜兴创办了一家乡镇企业。靠着“串级萃取”技术,迅速将一家简陋的稀土分离厂,发展为稀土开采冶炼集团,并于1999年登陆港交所。

欧美人管这段历史叫“中国冲击”(China Impact)。



中国稀土资源分布图

技术红利带来的巨大产能,迅速被输出到海外。1980年代初,中国单一稀土产量约为20吨,而到了90年代,该项产量超过美国,达到了万吨量级,2000年以后,我们的巅峰产量达到了12万吨,占据全球稀土产量的90%。

12万吨的国内单一稀土产量,对应的是10万吨的世界总需,供过于求,大家都想要抢夺出口份额,必然带来恶性竞争,21世纪初的稀土价格比较1990年下降至原来的1/4,坊间传言“稀土开始被当做猪肉卖”,有的混合稀土,确实可以卖到猪肉价,所以当廉价的中国稀土涌入后,原本世界第一稀土主产国美国便关停了全部工厂,不再自行生产。

其实在1998年,国家就已经开始对稀土产品出口实行配额管理制,配额总量逐年减少。但由于产业布局散,竞争秩序乱,国外进口商总会采取种种手段,规避配额限制。

除了过度竞争带来的低利润,环保污染则是行业发展的另一个副产品,据统计,2010年,中国政府估计该行业每年生产2205万吨有毒废物。

在最近关于稀土的讨论中,大家通常会为自1980年代到2010年近30年时间,行业的无序和缺乏整体规划而倍感遗憾,但考虑到当时特定的环境,行业出现这种情况有他的必然性。

稀土行业早期的创业者普遍读书不多,挖人得到核心技术后,便不再进行后续的技术研发,扩大产能和压价成了唯二的竞争手段。而且当时只要能赚取外汇,对国家都是有功劳的,至于其他,所有人都是走一步看一步。

另外矿主们认为:限制开采的政策尚未落地,指不定过些天,政策就不了了之了,别人都没停工,那咱也干着。

一个野蛮生长的草莽行业就这样走过了前30年,但这其实并非问题的重点。问题的重点在于,30年的沉淀,国家形成了驳杂但却始终高效运转的供应链配套体系和产业技术壁垒。而在“中国冲击”下,美国等国即便在供给充沛的情况下,形成完整的上游体系,需要15年的时间。(资料源自美国政府报告《稀土材料:制定综合性手段有助于国防部更好管控供应链中的国家安全风险》)

2009年1月,人民大会堂,徐光宪院士领取“国家最高科学技术奖”(每年只颁发给做出最杰出贡献的一两位科学家)。但他本人觉得,他在几年前的那次谏言,比这个奖项更有意义。

那是2004年,在目睹各地对稀土资源的私挖滥采(据青云会读者说赣州开采曾十分混乱),和稀土精矿、新材料和元器件1:50:500的长期价值的剪刀差后。徐院士(1980年当选为中国科学院学部委员,后改称院士)上书中央要求尽快规范开采秩序,终于扭转了稀土资源无序开发的局面。

稀土企业的联合重组逐步展开,开采的专家审查制度也得以确立,在稀土出口方面采取提高关税,实行更加严格的配额管理制度,2006年开始,稀土价格终于开始上涨,并于2011 年达到新高,一些稀土元素价格甚至上涨了10倍以上。

价格的上涨令人欣喜,但更重要的是,国家决策层,已开始将稀土视作调节国际关系的战略物资,并开始着力发展以精矿为原料的下游产业。

2010年9月的钓鱼岛海域,日本巡逻船冲撞中国渔船并强行扣押我渔船船长,中国当即关停了向日本出口稀土的通道,全球稀土价格大涨,日本很快释放了被扣中国渔船船长。

眼看被掐住了脖子,美、欧、日坐不住了,2012年3月,他们以违反入世承诺为由,对中国限制稀土出口、对稀土征收出口税等做法,向WTO发起诉讼。

当时,中国以“保护资源和环境,实现可持续发展”的理由申辩,但最终败诉。但从行业发展来看,这次败诉未必是坏事,中国对稀土行业的管理,开始走上了更加符合世界通行规则、让市场发挥基础性作用的方式。

2015年,中国按照WTO的裁决结果取消了稀土出口配额制和出口关税。2016年10月,稀土行业发展的十三五规划正式出台,明确规定,到2020年底,全国所有稀土产业要整合进六大稀土集团——中铝公司、北方稀土、厦门钨业、中国五矿、广东稀土、南方稀土。

当市场格局从完全竞争,进入垄断竞争甚至寡头垄断的时候,企业的对产能的把控和议价能力会变得相当强大,2019年前4个月,和美国开始贸易战后,中国稀土出口就下降4.3%,自由制定价格和产能,由企业自主决定,是符合WTO标准的(你懂的)。



重点国家稀土产量及储量

再让我们来看看牌桌上的其他玩家,手中的底牌是怎样的。

在美国,80%的稀土来自中国,2012年上市的400多家稀土创业公司中,进入了生产阶段的只有不到五家,达到正常产量的只有两家,其中一家破产后在中国融资的帮助下复活,另一家在短期内失去了经营许可。

这个美国唯一一家的稀土矿业公司叫Mountain Pass Materials,位于加州,他们需要将稀土半成品出口到中国再进行精炼,然后用于新能源汽车的生产中(特斯拉瑟瑟发抖)。尽管美国友商也想在国内建立自给自足的稀土产业闭环。但公开数据却很是打脸,坐拥140万吨储量,但其稀土开采分离,经历了全球第一、关停、重启、被收购重启,2017年稀土产量为零,到2018年,感受到危机的美国政府,才在川普授意下,Mountain Pass Materials才重启一座从2002年开始被封存的矿山。

总之,我们相信美国的科技,但问题是重塑产业生态的所有环节都需要大量的人员、资金以及时间,但全美劳动力市场有多少掌握稀土开采、冶炼技术的技术人员可以在3年内上岗?

再看澳洲和日本。

2009年的稀土涨价后,各国重启开采计划。一家澳大利亚公司决定投资2.3亿美元,在昔日四小虎之一的马来西亚关丹建一座稀土提炼厂,提炼4000公里外的澳洲沙漠深处的稀土矿,其号称达到理论产能后,能够满足全球1/3的需求,但实际情况是,因为工艺不到家,对关丹当地的自然和社会环境造成了很坏的影响,如今产能距离理论值相距甚远,而继续增产则很可能引起当地居民游行。

日本号称在深海发现了稀土矿,储量够自己用上700年,但深海开采技术不成熟,2022年前不太可能实现开采,项目整体进度,比美国Mountain Pass还要迟很多。

稀土这一局,我们暂时坐庄。

如今,中国稀土储量仍是世界第一(36%-39%)。更重要的,我们拥有界独一无二的几乎100%的稀土产业链,囊括了稀土资源生产、进口(2018年,自缅甸进口2.6万吨精矿)、精炼、材料科学、冶金、知识产权、研发以及商业与国防应用等几乎全部领域(稀土专利占全球30%,截止2018年8月,专利申请量累计比美国多出2.3万件)。所以万万不要相信,美国近30年来不开采稀土是为了环保的鬼话,其真正的症结是,没有产业链。

贸易战这件事情还是很有它的积极意义,它让我们可以借由对标者为参照物,来衡量我们在各个领域的竞争力,贸易战可以让我们结合时空背景,更理性地看待70年以来国家的发展。

2009年领取“国家最高科学技术奖”时,徐光宪说:

“荣誉,属于我们这个集体。”

这当然是个公开场合的常用词汇,但这平静词汇的背后,是中国稀土工业人士几十年的心血结晶。也是我们民族,手中的利刃。


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