赋能高科技的 “工业维生素”
在高科技产业的发展进程中,有一种矿产如同工业维生素,在众多领域发挥独特作用,它就是稀土,由 17 种元素组成,虽在地球上的含量并不少,但由于分布分散、提取困难,显得尤为珍贵,对产业进步意义重大。
资源分布地域集中,中国储量丰富且品种全,已探明储量占世界 36%,内蒙古白云鄂博矿是世界较大稀土矿之一,储量超过 3500 万吨,不仅稀土品位高,还伴生有铁、铌等多种矿产,实现了综合利用。美国的芒廷帕斯稀土矿、俄罗斯的托木斯克稀土矿、澳大利亚的诺兰稀土矿、缅甸的孟邦稀土矿,也都是重要的稀土资源产地,其中缅甸的离子型稀土矿因易开采、成本低,曾占据中国进口量的 70% 以上。

开采和分离提纯技术复杂,通常露天或地下开采,白云鄂博矿采用露天开采与地下开采相结合的方式,年处理矿石量超过 1000 万吨,矿石经破碎、磁选等工艺得到稀土精矿,精矿中稀土氧化物含量达 50% - 60%。因稀土元素的物理化学性质相似,分离提纯难度大,需用溶剂萃取法,通过数百级的萃取槽,利用不同元素在有机相和水相中的分配系数差异,逐步分离出单一稀土元素,中国在该技术上比较先进,能生产纯度 99.999% 以上的单一稀土产品,如用于芯片制造的镨钕合金,纯度要求高。
在新能源、航空航天、电子信息等领域应用广泛,如高性能永磁材料中添加钕、镝等稀土元素后,磁能积可提升至 50MGOe 以上,广泛应用于电动汽车电机、风力发电机等设备,一台 3MW 的风力发电机需使用约 1 吨的钕铁硼磁体。世界贸易中中国是主要出口国,供应世界 90% 以上的稀土需求,2022 年出口量达 4.8 万吨。但过度开采和出口带来了资源浪费和环境问题,白云鄂博矿周边曾因稀土开采导致土壤和水源污染,为此中国实施了开采总量控制、环保核查等管控措施,将年度开采总量控制在 10 万吨以内。同时,美国、澳大利亚等国也在恢复和发展本国的稀土产业,美国重启了芒廷帕斯稀土矿的生产,试图减少对中国的依赖,稀土产业的健康发展,对于世界高科技产业的进步和国家安全具有重要意义。
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