美国稀土多到用不完，为什么还得从中国买？

15 种镧系元素，加上同族的钪和钇，总共 17 种，这就是我们所说的全部稀土。事实上，稀土其实并不 “ 稀 ”，它在地壳中的总量比铜略多，比金更是高出 9 万多倍！

之所以叫这个名字，原因有二。其一是，在 1794 年，芬兰化学家加多林首次发现了稀土的混合氧化物，因为这玩意儿在高温下难以熔化，也不溶于水，很神奇，大家没怎么见过，所以当时这类物质就被统一叫做稀土。

而另一方面，稀土虽然从总量上并不 “ 稀 ”，但却并不富集，而且常常和其他矿物共生在一起，想要分离提纯异常困难，因而稀土这个名字，其实也算名副其实。

另外大家可能也会发现，稀土中有轻稀土、重稀土之分，但像是钪和钇，它的原子量小，但却被划分为 “ 重稀土 ”。

这是因为，所谓 “ 轻稀土 ” 和 “ 重稀土 ” 其实根本不是按 “ 原子量 ” 划分的，而是看它们的化学分离行为和矿物共生习性。被认定为轻稀土的，往往离子半径较大，更容易首先沉淀，而重稀土则更容易保留。

因此，重稀土的提纯难度更高，而中国是目前全球唯一能稳定量产纯度达 6N 级（ 99.9999% ）重稀土的国家，其他国家想达到 4N 级（ 99.99% ）都费劲儿。

所以说，中国稀土领先世界，靠的并不是稀土资源的丰富 —— 虽然我国的稀土储量，的确是全球第一，但也只占全世界三至四成，还没有到不可替代的地步，而产量却占到了全世界的 69.2%。

靠的就是扎扎实实的技术 。

而我们如今领先全世界的稀土技术壁垒，恰恰就藏在稀土这个 “ 不富集且难以分离提纯 ” 的特点上。

稀土的历史

曾经的霸主

我们从头说起吧。其实一开始，中国的稀土产业是相当落后的。

在上世纪六七十年代，美国的莫利矿业借助自己稀土储量丰富的山口矿，一度掌握全球稀土市场的主导权。

然而，到 1980 年，由于稀土提取通常伴随着钍放射性污染，美国核监管委员会（ NRC ）依照国际原子能机构（ IAEA ）的建议，将稀土矿石和铀一同纳入核监管体系。

根据 NRC 的政策，所有矿井、尾矿堆、废水处理设施都要接受监管，这就导致矿业成本大幅上升。

美国的稀土产业开始停滞不前，并且逐年萎缩。

至 1998 年，莫利矿业的 山口矿的稀土生产线压缩直至关闭，重稀土尾矿废弃，美国一度失去商业提纯能力；到了 2002 年，美国终于意识到不对了，开始重新重视起稀土，但这个时候……

它面对的，是已经脱胎换骨的中国。

国外的技术壁垒

中国的稀土技术是怎么实现超车的呢？

这里面一段非常漫长的历史。1927 年地质学家丁道衡地质勘探发现，白云鄂博，很可能是一个巨大的铁矿。

新中国成立后，国家派出的 241 地质队，在白云鄂博勘探后发现，此地不仅有 8 亿多吨的铁矿，更重要的是，主矿和东矿两个矿区，稀土的确定总储量为 1,830 余万吨，而远景储量更高达约 1.45 亿吨，占据当时世界稀土总量的 80% 以上！

然而，稀土在地层中喜欢 “ 抱团 ”，想要分离出来很困难。我国虽然有着庞大的稀土储量，但却没有技术。

在六七十年代，国际上，提纯稀土，采用的主要是离子分离法和溶剂萃取法。

前者需要庞大且昂贵的仪器，比如美国艾姆斯实验室所用的离子交换柱，直径粗达一米多，高度将近三层楼。这种方法分离出的稀土足够纯净，但是产量小，当时的科研人员戏称其为 “ 挤眼泪 ”，稀土就是从里面一滴滴挤出来的。

溶剂萃取法能做到量大，但是又做不到纯净，能有 90% 的纯度就谢天谢地了，可稀土的运用却往往需要纯度在 99.99% 以上。

当时法国还有一家罗纳·普朗克厂，它有一套独门绝技，可以兼顾量大和纯度高。

这套方法可以叫做 “ 摇漏斗 ”，也就是将混合稀土和萃取剂放到机械中不停摇晃，之后将液体澄清下来，转移到下一个仪器里，继续摇晃，摇个几百轮，摇上几个月，最后就能将高纯度稀土摇出来。

但问题在于，这套方法，外人虽然知道个大概，但里面的各种参数都是未知的，是罗纳·普朗克厂的核心机密。

而且，各地的稀土成分不一样，每次一换源，罗纳·普朗克厂自己也往往需要一年多的时间去重新调整各种参数。

在当时，我国需要高纯度稀土的时候，只能把稀土矿出口给罗纳·普朗克厂，然后在以几十乃至上百倍的价格将稀土成品买回来，相当于整个中国，都成为了罗纳·普朗克厂的一个稀土供应商。

徐光宪

但这个时候，一位天降猛男出现了 —— 徐光宪。

这位老先生本来 是研究核燃料的，1972 年临危受命，要转行去研究稀土分离提纯的技术。摇漏斗的方法显然不适合我们，而由于制备核燃料上也需要用到溶剂萃取法，所以徐光宪便以此入手。

可核燃料一般提纯到 95% 就足够了，稀土却往往要求在 99.99% 以上。

当时国际上最先进的溶剂萃取法，是美国人开创的 “ 推拉体系 ”，也就是先用胺类萃取剂将镨萃取出来，这叫推，再用氨羧（ suo ）络合物将钕络合，这叫拉。

但这套方法，萃取出的稀土只能达到 90% 的纯度。想要提高，就得通过荷兰人阿尔德斯的 “ 液-液萃取理论 ” 进行重复萃取。

但在研究中，徐光宪发现，荷兰人的这套理论，由于稀土的化学性质太相似，经过 “ 推拉 ” 之后，再通过液液萃取法，很难将稀土进一步提纯！

不过，徐光宪也注意到：在推拉体系当中，虽然萃取段和洗涤段的混合萃取比是不同的，但在萃取段内部，各级水相和各级有机相的稀土总浓度，是恒定的！而洗涤段内部，各级之间的混合萃取比，也是恒定的！

于是，他提出了一个新的概念：恒定混合萃取比。

这就意味着，稀土提纯从一个需要反复试错、不断调整参数的经验工程，一下子变成了可以跟着公式直接算出结果的数学工程！

就是在这个新概念 的地基上，新串级萃取法的理论大厦被建立了起来。1974 年 9 月，徐光宪带着这套新理论奔赴包钢工厂，进行工业级试验萃取，居然一次成功，让中国的萃取技术一下弯道超车，走到了国际最前列。

相传这里还有一件小小的趣事，在徐光宪的萃取技术发明后不久，日本东京正好召开了一次中日稀土技术交流会。会上，日本就来了个 “ 丑话说在前头 ”：不好意思，我们是绝对不会向中国提供先进的稀土分离技术的。

中国专家：

野蛮生长阶段，盛名下的危局

有了串级萃取之后，徐光宪还在进一步研究，先后又提出了 “ 三出口 ” “ 一步放大 ” “ 移花接木 ”，让中国的稀土萃取技术不断突飞猛进。

特别是其中的这个 “ 一步放大 ”，这是中国稀土分离工业中的一项革命性突破，其核心在于，通过理论模型与计算机模拟的结合，跳过传统工艺中繁琐的 “ 小试—中试—工业化 ” 逐级放大流程，将实验室研究成果直接应用于大规模工业生产。

这可是在 1978 年！

当时欧美国家的稀土萃取研究，仍以实验室规模为主，工业上多依赖经验调整，而中国居然率先实现了稀土工艺的全流程数字化设计，直接对全球进行了降维打击。

到了 1986 年，中国稀土年产量已经超过美国，进入 90 年代，中国稀土更是一骑绝尘，占据世界产量的 2/3 以上。

在中国的强势压迫下，世界范围内的稀土产品连续三次大降价，至 1993 年，稀土价格竟然只有 1984 年的 1/5 到 1/3 左右，搞得美国、日本、法国等一系列稀土巨头都开始减产、停产最后破产。

然而……盛名之下，也有危局。

改革开放后，中国经济整体进入一个狂飙时期，由于徐光宪的串联萃取、一步放大作为当时全世界最先进的稀土萃取技术，成本异常之低，加之没有外部的竞争，中国稀土就开始野蛮生长。

于是，大家或许也知道，那段时间，各种乡镇级的稀土企业遍地开花，拿着这套技术疯狂萃取稀土，将稀土大量贱卖，到了 2005 年，中国稀土出口量比 1990 年翻了 9 倍，但稀土价格却下降了 55% 之多，出口均价只有每千克约 5.5 美元。

更有甚者，美国稀土巨头莫利索性将企业搬到中国，用中国的技术、中国的劳动力和中国的稀土制造产品，然后转头再高价卖给中国，简直是无本生意。日本、荷兰等，也有样学样。

与此同时，胡乱开采稀土，也造成了大面积的环境污染。

2005 年，徐光宪等 16 位科学家联名上书国务院，呼吁不能再这样下去了，中国稀土的乱象必须得到遏制。

幸运的是，政府马上重视了起来，于是从 05 年当年开始，就出台了一系列的措施，双管齐下，既要管制出口，又要重视环保。而这不仅遏制了无序开采，更倒逼产业从 “ 粗放扩张 ” 转向 “ 精深加工 ”。

中国没有像美国那样自废武功，当年的串级萃取法只是一个起步，中国在技术上已经走出了很远很远。

更重要的是，从 2014 年开始，中国开启了疯狂的产业链整 合，到了 2016 年，全国几百家稀土企业被整合为 6 家稀土集团，2023 年进一步合并成「 两大 」（ 中国稀土和北方稀土 ）。

这样整合以后，带来了几个好处：

首先是产业链被整合的特别齐全，中国，是唯一建立了稀土全产业链的国家，覆盖轻重全品类稀土元素。

而在中国之外，唯一的规模化分离厂，马来西亚 Lynas 工厂直到今年 5 月才宣布说掌握了重稀土提纯技术，纯度就更不用说了，即便是他们更成熟的轻稀土技术，纯度也和中国差了两个数量级。

还有美国，山口矿的所有者 MP Materials，从 2020 年以来已投资近 10 亿美元，但目前仍无法加工重稀土。

同时，产业链集中后，就可以在内部调整利润率。

当你去看永磁体的产业利润就会发现，头尾两个环节的利润率特别高，所以全世界的矿都特别乐意跑到中国来冶炼。

如果某个国外的企业想搞冶炼，也会因为这个环节的利润率过低而放弃。所以要搞稀土，全产业链搞变成了几乎必选项，从零开始的成本被进一步推高。

再有，就是方便搞环保。

稀土无论是开采还是冶炼，确实都特别容易产生环保问题，西方国家其实也完全没办法解决稀土的污染问题，只能以 “ 友岸外包 ” 的形式将污染留在其他国家。

而中国却可以确确实实地控制污染。比如，我国的稀土冶炼固废综合利用率达 85%，通过新的工艺，稀土分离过程中废水、废气排放量可以减少 60% 以上，部分环节甚至实现 0 排放。

这么说吧，如果用我国的《 稀土工业污染物排放标准 》（ GB 26451—2011 ）去要求其他国家，那境外真没有哪个可以达标的。

以至于到现在，尽管我们没有自信说完全解决了稀土的环保问题，但是环保反倒成为了我们在稀土上的优势。

这就是，用发展来解决发展带来的问题。

结语

在曾经的问题解决后，稀土产业链真正开启了一个正向循环的狂奔，而且跑得越来越快。

1927 年，地质学家丁道衡在白云鄂博的萤石中，于头发丝般细碎的颗粒里，第一次觅见了稀土矿那淡淡的、黄绿色的光。他或许没有想到，这一道光，竟如不息之爝火，百年后，已成燎原之势。

自 2000 年开始，中国生产了全球 85% 以上的稀土矿，95% 以上的稀土冶炼分离产品，特别是应用最广泛的稀土永磁体，我国已然形成了一个永磁产业集群，2020 年的产能占据全球 92% 以上。

而在专利数上，截至 2018 年 8 月，中国稀土专利数量累积比美国多出 2.3 万件。

无氨浸取、电驱开采、介电电泳等一系列新的更环保更高效的开采和冶炼技术不断被提出。

当然，Lynas 等公司这些年也在奋力追赶，很难说我们能永远保持壁垒。

就连现在美国对于我们的芯片制裁，也在采用更精细的方法，而不是直接堵死，我们的稀土牌，也未必是永远的王牌。

或许有一天，世界会重新走向合作共赢，大家一起来创造更多的科技奇迹。

视频!

撰文：远方

编审：杨子 / 蛋不利多 / 小鑫鑫

视频制作：上进 / 胡尼 / 小杨 / 锤子 / 十一

美编：焕妍

图片、资料来源：

《 淬炼：中国稀土科学家创新报国纪实 》

央视网稀土专题报道

《 稀土产业链全球格局现状、趋势预判及应对战略研究 》

《 中国的稀土状况与政策 》白皮书

MolyCorp Movie

《 关于保护白云鄂博矿钍和稀土资源 避免黄河和包头受放射性污染的紧急呼吁 》

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