稀土是元素周期表57-71号的15种镧系元素,加上与它们性质相近的21号钪和39号钇元素的总称,共17种元素。
稀土分为轻稀土和重稀土:轻稀土包括:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕。重稀土包括:钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。由于稀土作用大,用量少,已成为改进产品结构、提高科技含量、促进行业技术进步的重要元素,被广泛应用到了冶金、军事、石油化工、玻璃陶瓷、农业、电子和新材料领域。
很多人不知道的是,美国即使开采了稀土,也是要送到中国来加工。2019年,美国稀土矿产量为26000吨,而卖给中国的就达到了19353吨,占到了74%。
很多人说,美国不加工稀土真是为保护环境,其实并不是,真正的原因是稀土的提纯分离技术已被中国所垄断。
稀土分离提纯技术多难
我们要知道,稀土矿最难的不是开采,而是萃取分离提纯,中国稀土之父徐光宪精心设计出一套化学操作流程,并导出与此相应的一套串级萃取理论公式,在此基础上设计出一种回流串级萃取新工艺,把稀土分离纯度提高到了创世界纪录的99.99%。利用这套新工艺,原本复杂的稀土生产工艺被彻底简单化,自此,我国稀土分离技术开始走在世界前列,根本改变了受制于人的困窘局面。
中国是全球最大的稀土冶炼分离国,稀土企业中,有62%为分离冶炼企业。2018年,中国冶炼分离产品产量为14.58万吨,占全球总供给的85.83%。
像“离子型稀土原矿绿色高效浸萃一体化新技术”、“低碳低盐无氨氮分离提纯稀土新工艺”、“4N级超高纯稀土金属集成化制备技术”等一系列技术都具有原创性。
而且我们提出并研发出高纯碳酸氢镁溶液皂化萃取分离和沉淀回收稀土的原创性技术,首次将稀土分离提纯过程产生的氯化镁废水和CO2气体低成本回收用于连续碳化、规模制备纯净的碳酸氢镁溶液,代替液氨、液碱、碳酸氢氨等应用于稀土萃取分离和沉淀。
除此之外,中国在稀土的提纯分离上,已经研究了多种环保的技术李梅教授团队,凭借“高纯单一稀土化合物提取技术”、“大颗粒稀土化合物制备工艺开发”等一系列科研成果,采用先分解氟碳铈矿再碱溶独居石的新工艺,大幅降低碱用量,同时在提取稀土过程中回收伴生元素氟、磷、钍,氟以氟化钠回收,磷以磷酸三钠回收。使得中国轻稀土提取分离技术告别三废污染。
中国垄断稀土技术
自2011年以来,中国每年稀土专利申请量都超过世界其他国家的总和。与世界其他国家相比,中国的申请速度在加快——2011年到2018年增加了250%。中国公司可以通过专利诉讼和专利封锁等法律策略来破坏或废除现有的非中国专利。江西省稀土学会常务副秘书长孟庆江曾自豪:“国外开采了稀土也只能送到中国来。”
所以,美国自己不提纯分离系统,并不是环保,而是没有这个技术,从稀土开采、冶炼分离到磁材加工等全产业链环节美国都没有相关的技术储备。据2016年美国政府问责局发布的关于稀土材料报告显示,美国可能需要15年才能建成国内稀土供应链。
事实上,随着中国垄断稀土技术,这些年以来,中国一直在减少中国稀土矿的开采,而是转而进口稀土矿石,做稀土加工产业,也就是从外国进口稀土矿,然后进行提炼,最后出口稀土产品
2014年之前,中国在全球稀土开采量中占比通常都超过85%。之后几年,出现了较为明显的下滑势头。2015年和2016年,上述占比略微超过80%,2017年已不足80%,2018年更是下降至63.16%,2019年继续缩减至60%。到了2020年,我国稀土产量在全球的比例降至58.33%。
随着中国大幅减产,再加上中国对出口美国稀土进行了一定的限制,美国只能加大开采国内的稀土矿石,2020年美国稀土产量大幅提升至3.8万吨。虽然仍远远低于中国,但全球占比已经提升至15.83%,稳居全球第二名,虽然美国加大了稀土的开采量,但是美国最终还是只能把半加工的稀土矿石运到中国来进行加工。