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制霸稀土产业,中国凭什么?

近日,有两则消息让「稀土」这种东西再次受到大量关注。

一方面是彭博社报道称,中国政府目前正在评估自身的稀土政策,考虑针对稀土将「提炼和提纯原材料(稀土加工)所需的技术」作为一种「(比实际矿产本身更)有力的武器」,设置向某些国家或企业的技术出口禁令——这些国家或企业可能是被认为对中国国家安全有威胁的

另一方面,据CNBC消息,美国总统拜登将下令审查美国对半导体和稀土海外供应链的依赖情况。检视美国制造业在稀土供应链等方面的缺口,检视目前是、或未来可能成为「不友善或不稳定国家」所主导和运作的供应链。

可以说,这两条消息背后的情况本身就高度相关。(具体可查看OFweek物联网此前推送的文章《中国或限制出口稀土加工技术?拜登将下令审查相关供应链依赖情况》)。

那么,稀土到底是什么呢?它如何就能成为高科技产业重要的「工业维生素」或者说「工业味精」?

要明白这个,如标题所列问题,我们需要先知道,到底「什么是稀土」?

什么是「稀土」?

结合维基百科和百度百科,我们来梳理一下「稀土」(金属/元素)的基本定义

基于中学课本中的「元素周期表」制作

「稀土」本身是一种简称,一般称为「稀土金属」或「稀土元素」,它的英文是「Rare earth」。它是元素周期表上第Ⅲ族的钪、钇和镧系元素共17种金属化学元素的合称。如此图所示,17种元素具体包括:镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镏(Lu)以及钪(Sc)和钇(Y)。其中,除了镧系的15种元素,钪和钇被归入「稀土」元素行列,原因在于它们经常与镧系元素在矿床中共生,且具有相似的化学性质。据统计,目前自然界中已发现有250种稀土矿。

稀土元素虽然只有17种,但其中又可以有不同分类。

目前主要有两种分类方式,一种是按稀土元素原子电子层结构以及它们的物理化学性质来分类,加上它们在矿物中共生等情况,可以将17种稀土元素分为2组:

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。

也可以按萃取分离的方法来分类:

轻稀土(P204弱酸度萃取):镧、铈、镨、钕;

中稀土(P204低酸度萃取):钐、铕、钆、铽和镝;

重稀土(P204中酸度萃取):钬、铒、铥、镱、镥、钇。

为何它们叫「稀土」?

「稀土」金属/元素之所以被称为「稀土」,从公开信息来看,原因应该在于这些元素倾向于两两或多种一起生成合金,因而难以将单一稀土元素彼此分离,与此同时,稀土元素在地壳中的分布又相当分散,很少有富集形成适合商业开采的矿床。据称,人类首次发现「稀土」是在1794年,科学家分离出的第一种稀土「元素」是「钇土」氧化钇,即Y2O3。早期发现的稀土矿物较少,只能用化学法制得少量不溶于水的氧化物,可能也是因为它们不溶于水,这些氧化物被称为「土」。

所以总结来说,「稀土」的得名应该是源于其难提纯、不富集、不溶于水等特性

储量、开采、生产情况

但虽然稀土难以提纯且不便开采,但事实上稀土元素却并不稀有。事实上,稀土元素大多在地壳中的丰度相当高,据悉,作为「地壳中含量最高的稀土元素」的铈,其在地壳中的元素丰度就排名第25,接近铜的丰度与排名。

储量分布方面,按照发布于2012年的《中国的稀土状况与政策》白皮书指出,彼时全球已经探明的稀土储量约6588万吨,储量第一的中国,占比约为23%。而中国地质大学教授徐广平的一篇论文介绍的数据则称,截至2016年底,中国稀土储量占世界稀土资源总储量的37%。

开采、生产方面,据欧盟发布于2017年的研究报告《Study on the review of the list of Critical Raw Materials》指出,中国是世界第一大稀土矿生产国,同时也是稀土矿第一大出口国,出口额约占全球总量的95%。

稀土元素的用途

由于稀土元素的特殊化学、物理特性,它们已被广泛用于科技、电子产品中。例如用从人们日常使用的消费品——智能手机,或者用到军事用途的战斗机中。这个范围随便都可以列很长,如:风力发电机、手机、高铁、飞机、激光设备、医疗用的扫描设备、显示用的材料、工业用的催化剂……等等等等,大量领域都会用到稀土元素,而且稀土元素在其中发挥的作用很难被轻易替代。也因此,可以说稀土元素很大程度上支撑起了我们的日常生活和工业生产(特别明显的是高科技产业)。这也赋予了稀土元素各种诸如「工业味精」、「工业维生素」、「工业黄金」、「新材料之母」等等闪亮的称呼。

具体总结17种稀土元素各自的主要工业用途,可以参见台湾天下文化出版公司出版的《稀有金属战争》一书。书中梳理了稀土元素的主要工业/产业用途,OFweek维科网整理如下:

深度 | 中国凭什么制霸稀土产业?什么是稀土?它为什么能成为重要的「工业维生素」「工业味精」?

资料来源:台湾天下文化出版公司出版的的《稀有金属战争》一书,部分名词为台式用语,不理解的读者可以自行借助搜索引擎进一步了解

中国「制霸」的原因:

污染、成本、产业聚集

据美国媒体的报道,从2004年到2017年,十余年间,美国进口的稀土有80%来自于中国。

其实仅稀土储量而言,如前所述,以不同的统计数据,中国的稀土储量至多也只有全球的4成左右,但中国却成为了全球绝大多数稀土产量的贡献者。这其中,稀土产业的污染认为是重要的原因之一。另两个重要原因则是成本(价格)和产业聚集,当然,这二者也高度相关。这里我们先讲讲污染。

稀土开采、生产的产业,被认为劳动力密集、危险度高。据称在稀土的开采与精炼过程中,对环境及人体有高度污染性。

《稀有金属战争》一书的推荐序中,有前法国总统府秘书长、外交部长Hubert Védrine(魏德林)写道:「资讯与通讯科技业产生的温室效应气体,比航空业高出50%!真是恶性循环!」。

也因此,有分析认为,越来越受到环保压力的西方国家政府,其所推出的政策一定程度上将稀土产业推向了中国。这样,既能免去污染的问题,也能以更低的价格获得稀土资源/产品的供应。

但从另一个角度来看,业界也有分析,中国稀土产业链从2011年左右开始逐步完善,相关政策据称与「发明了稀土串级萃取分离流程优化工艺」的徐光宪院士有关,所以徐光宪院士也被认为让中国的稀土分离技术逐步走到了世界前列。

加之中国的劳动力价格优势等因素,产业链一步步向中国集中,产业集中又进一步提高中国稀土产业的活力,包括渠道研究、交易网络的形成等,逐步形成了如今的中国在稀土产业的「制霸」局面。也使中国拥有了足以左右全球高科技产业稀土供应的关键能力。

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