感謝徐光憲院士 這項國家機密級別的技術讓稀土生產簡單化規模化_風聞

1972年，北京大學化學系接到了一項緊急軍工任務——分離鐠釹。因為技術物理系被劃到北大漢中分校而剛剛被調回化學系的徐光憲接下了這份任務。

鐠釹都屬於稀土元素。稀土元素一共有17種，包括Sc、Y和15種鑭系元素。它們的化學性質極為相似，尤其是15種鑭系元素，一個個張得就象是孿生兄弟一樣，不仔細瞧，根本就無法區別，因此要將它們一一分離十分困難。而鐠釹的分離又是難中之難，所以選擇一種合適的分離方法是問題的關鍵。

在當時，國際上稀土分離的主流是離子交換法和分級結晶法。兩種辦法在過程上不連續，成本很高，提煉出的稀土元素純度也成問題，不太適應大規模的工業生產。徐光憲思索再三，決定還是採用自己已經研究過多年的老法子——萃取法來完成這項艱鉅的任務。

説這是他的老法子是因為早在1957年當徐光憲開始參加創辦我國原子能事業時，就開始涉足這一領域了。當時核燃料的分離、提純是原子能工業中與化學有關的核心問題之一。從1946年開始旁聽吳先生講授量子化學算起，已經研究了十年量子化學的徐光憲注意到萃取過程與絡合作用的聯繫以及萃取方法用於分離的可能性及其優點。當初國際上萃取化學仍然是一門新興學科，關於萃取體系的分類很不統一，在理論中存在着很多與實際和試驗不相吻合的假設，甚至在對萃取機理的解釋也相當混亂。徐光憲決定首先從系統整理資料入手。他做了上萬張文獻卡片，經過深入的思考、分析、歸納，於1962年提出了恰當而細緻的萃取體系分類方法，隨後又在此基礎上闡明瞭若干典型體系的萃取機理，提出了幾個關於萃取的一般規律。他還和黎樂民教授聯手改進了研究萃取平衡的兩相滴定法。他的這些研究成果很快在國際上得到了認同，並迅速運用到我國的原子能工業中去。1963年二機部在青島燕兒島舉行了一次絕密決策會議。會議決定廢除原來的由蘇聯提供給我國的沉澱法流程，改為採用徐光憲提出的萃取法分離鈾鈈（採用PUREX流程後處理工藝）。

什麼叫做萃取呢？日常生活中我們會有這樣的體驗：油和水總是互不相溶的。即使將兩者攪散在一起，靜止一會兒之後油仍然會和水分離開。如果我們將一種混合物放在互不相溶的水和油（水和油叫做溶劑）中，只要其中的某一成分比其它成分更易溶於油，那麼我們可想而知，在油中所提煉出的這種成分會比其它成分多，也就是説這種成分的純度高了。化學學科中的所謂“萃取”，其原理和這個過程是一樣的，只是適用範圍更廣，所使用的溶劑的範圍也大大擴展了，不只是水和油了。如果我們能夠找到一種“油”，它溶解稀土中某一種元素的能力要比溶解其它元素的能力強，而且能夠和“水”不相溶，那麼相對於其它元素，“油”中這種元素的濃度就高了。如果我們反覆這一過程，那麼最後在“油”中可能就只有這一種元素而幾乎沒有其它元素了。然後我們經過一定的處理，就可以從“油”中提取出幾乎是純的這種元素。如果將這個過程運用於實際生產，那麼加什麼溶劑，加多少，這個過程究竟要反覆多少次，怎樣將某種元素的萃取過程和其它元素的萃取過程統一協調起來等等這些問題都需要解決，而且在工業生產中還必須考慮到成本和時間等其它因素。這些就是徐光憲和他的研究集體所研究的主要問題。

但是徐光憲所面臨的問題和困難遠不是想象的那麼簡單。在他之前，還沒有人將萃取法真正運用到分離稀土元素的實際生產過程去，很多人都不相信萃取法能夠適用於實際工業生產。這不僅是因為當時萃取化學這一學科分支尚未成熟，而且也是因為稀土元素本身的特性。17種元素要想提純任何一種在當時都是極大的挑戰。

這種時候往往也是人最容易退縮的時候，但如果走下去卻往往是最容易取得成就的。在邁向荒原的征途中，徐光憲沒有因為前方的荊棘而畏縮，也沒有因為亂草飛花而迷了眼。他以他特有的學術敏感，敏鋭地指出萃取法用於稀土分離是大有可為的。他的眼光已經直接投向了茫茫荒原之外那一片青山綠水。而給了他充足信心的則是早年在萃取化學中獲得研究經驗。

當時一般萃取體系的鐠釹分離係數只能達到1.4——1.5。徐光憲從改進稀土萃取分離工藝入手，他通過選擇萃取劑和絡合劑，配成季銨鹽——DTPA“推拉”體系。最終他不僅出色地完成了這一項緊急軍工任務，而且使鐠釹分離係數打破當時的世界紀錄，達到了相當高的4。

但是徐光憲和他的研究羣體卻沒有時間去享受喜悦，因為這種萃取法在直接運用到工業生產中仍然有困難。大家馬不停蹄地又開始了另一番征程。

他的下一個目標就是串級萃取。徐光憲希望能夠設計一種能夠新的高效的稀土生產工藝。中國原本有着世界上最大的稀土資源儲備，僅白雲鄂博一地的儲藏量就佔整個世界的50%以上。但是生產技術掌握在國外少數廠商手中，他們將這些技術作為高度機密。中國長期以來只能向外國出口稀土礦然後再進口稀土製品。中國是稀土資源大國，卻不是稀土生產大國。如果徐光憲此舉能夠成功，那麼將改變國內稀土行業長期受制於人的落後局面。

那時美國曾有過一個專利報道，提出用推拉體系萃取分離稀土，但從未用到實際生產中去，因為無法實現串級萃取過程。當時國際上流行的串級萃取理論是L.阿爾德斯提出來的，徐光憲仔細分析了在串級萃取過程中絡合平衡移動的情況，發現阿爾德斯串級萃取理論的基本假定：“在串級過程中萃取比保持恆定”，在稀土推拉體系串級萃取過程中是不成立的。他重新設計出一套化學操作流程，並導出與此相應的一套串級萃取理論公式，並在此基礎上設計出了一種新的迴流串級萃取工藝。

1974年9月他親赴包頭稀土三廠參加這一新工藝流程用於分離包頭輕稀土的工業規模試驗。這種試驗短則一兩個月，長則半年一年，需要極大的耐心。而且任何一個環節出了問題，都會影響到最後的結果。一次失敗就意味着不得不再等上幾個月才能檢驗結果，那將是極大的損失。但是徐光憲憑靠多年的經驗，一次即獲得成功，從而在國際上首次實現了用推拉體系高效率萃取分離稀土的工業生產。在這些工作的基礎上，他隨後陸續提出了可廣泛應用於稀土串級萃取分離流程優化工藝設計的設計原則和方法，極值公式，分餾萃取三出口工藝的設計原則和方法，建立了串級萃取動態過程的數學模型與計算程序，迴流啓動模式等。

1975年8月 第一次全國稀土會議在京召開。徐光憲在會上提出了自己的串級萃取理論引起轟動。有色研究總院總工程師蕭祖熾對他説：“你就給大家辦個串級萃取理論討論班吧。”曾在與徐光憲的合作中嚐到甜頭的上海躍龍化工廠主動要求把這個活兒給攬下來。1978年，“全國串級萃取講習班”順利舉辦。徐光憲和他的課題組的科研成果迅速在全國推廣開來。這些原則和方法用於實際生產，大大提高了中國稀土工業的競爭力。當時世界上最先進的稀土分離工藝集中在西方少數國家中，他們壟斷了國際稀土市場。但是徐光憲的串級萃取工藝讓世界突然發現：現在在這個領域的領頭羊已經不再是昔日的美國、法國和日本了，而是中國。一排排看似貌不驚人的萃取箱像流水線一樣連接起來。你只需要在這邊放入原料，在“流水線”的另一端的不同出口就會源源不斷地輸出各種高純度的稀土元素。原來那種耗時長、產量低、分離係數低、無法連續生產的生產工藝被徹底拋棄了。

但是徐光憲還沒有滿足。萃取液的配置和各種參數的確定對於生產者仍然是一件極為頭痛的事。他決定把這樣一項複雜的生產工藝“傻瓜化”。​不久，他又和李標國、嚴純華等又共同研究成功了“稀土萃取分離工藝的一步放大”技術，不經過小試、擴試，一步放大到工業生產規模，傳統的串級萃取小型試驗被計算機模擬代替。現在的稀土生產已經人性化地變味了幾個簡單數據的輸入。這項技術讓國外同行驚訝不已。至今這項關鍵的技術仍然屬於國家機密。正因為這樣，徐光憲和他的課題組在許多方面雖有成果卻不能寫成論文發表。對這個，他們淡然處之，所給的答覆只是微微一笑。

從上個世紀90年代初起,由於我國單一高純稀土大量出口,使國際單一稀土價格下降落3~4倍, 原來曾經長期壟斷稀土國際市場一些國外稀土生產商不得不減產、轉產甚至停產，被國外稱為CHINA IMPACT，影響十分深遠。中國終於實現了有稀土資源大國向稀土生產大國、稀土出口大國的轉變。有人説，徐光憲和他的同事們共同創造了一個“中國傳奇”。1992年，鄧小平同志在視察南方時，在聽了有關同志對國內稀土產業的發展情況的介紹之後十分高興地説：“中東有石油，中國有稀土，中國的稀土資源佔世界已知儲量的80％，其地位可與中東石油相比，具有極其重要的戰略意義。”他只是説：“一定要把稀土的事做好。”1999年1月，江澤民同志在視察包頭時又專門題詞：“搞好稀土開發利用，把資源優勢轉化為經濟優勢。”

徐光憲和他的課題組獲得了大量的榮譽。1978年，他們的研究成果獲全國科學大會獎，1985年又獲國家經委頒發的獎勵和榮譽證書；“串級萃取理論及其在稀土和金川鈷鎳分離中的應用”獲得1985年國家教委科技進步一等獎，“串級萃取理論及其應用”獲得1987年國家自然科學三等獎，“輕稀土三出口萃取分離工藝理論設計及其工業實踐”獲得1988年國家教委科技進步二等獎；1989年獲冶金部和全國稀土推廣應用領導小組頒發的科技進步二等獎；1990年獲得廣東省科技進步一等獎；“稀土萃取分離工藝的一步放大”獲1991年國家科技進步三等獎，等等。（來源：北京大學新聞網）

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