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稀土到底有多么战略“硬核”

2019-06-02 09:21:41  来源:环球时报  作者:倪浩 章节
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  原编者按:中国国家发展和改革委员会有关负责人就稀土产业发展相关问题答记者问一经发布就引起外界高度关注,纷纷猜测中方是否会把稀土作为反制美方无端打压的“武器”。被称为工业“维生素”的稀土包含哪些战略元素,它们又在高科技产业乃至军事领域发挥着怎样不可替代的作用呢?

  别把稀土和稀有金属搞混了

  稀土是元素周期表中镧系元素加上钪(Sc)和钇(Y),共17种元素的总称。按元素原子量及物理化学性质,分为轻、重稀土元素。稀土因独特的物理化学性质,广泛应用于新能源、新材料、节能环保、航空航天、电子信息等领域,是现代工业中不可或缺的重要元素。

  根据国新办2012年发布的《中国的稀土状况与政策》,中国拥有丰富的稀土资源,稀土储量约占世界总储量的23%。根据美国地质调查局刚刚发布的《2019年矿产品摘要》,美国地质调查局的数据显示,全球稀土储量为1.2亿吨,其中中国储量为4400万吨居全球第一,越南为2200万吨,巴西为2200万吨,俄罗斯1200万吨、印度690万吨、澳大利亚为340万吨,而美国储量为140万吨。

  目前中国是全球储量最大、产量最大和出口量最大的国家。稀土在中国的分布呈现“北轻南重”格局。轻稀土矿主要分布在内蒙古包头等北方地区和四川凉山,离子型中重稀土矿主要分布在江西赣州、福建龙岩等南方地区。中国目前已形成完整的稀土工业体系。具有完整的采选、冶炼、分离技术以及装备制造、材料加工和应用工业体系。在科技水平上,中国在稀土采选、冶炼、分离等领域开发了多项具有国际先进水平的技术,尤其是在采选工艺和先进的分离技术上领先全球。

  包头稀土研究院学者闫宏伟告诉《环球时报》记者,稀土元素多达17种,看似复杂,但从应用上看其实很容易理解。“17种元素中除放射性的钷外,各有用途,主要是利用这些元素的磁、光等特性。目前最大的用途主要有钕铁硼磁性材料、催化材料(集中用在石油催化、尾气净化等)、抛光材料、发光材料、储氢材料这几个领域,其他的领域也有很多用途,但添加量都很小,比如激光玻璃、激光晶体等,但这些不是产业主力。”

  闫宏伟表示,非专业人士常将稀有金属与稀土混淆。稀有金属是指在地壳含量少的金属。稀土则主要是指上述17个元素。闫宏伟说,稀有金属的含量比稀土低得多,全球分布也不均匀,两者在稀缺度上不可同日而语。有些人把稀有金属纳入稀土范围,是错误的。▲

  高科技产业,没它们不行

  稀土作为战略稀缺资源,独特的物理和化学性质使它们具有许多其他元素所不具备的光、电、磁特性,它们在培育发展战略性新兴产业中发挥着举足轻重的作用。

  工信部在《稀土行业发展规划(2016-2020年)》中指出,稀土产业与新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械等十大重点领域高度关联。

  百川资讯稀土行业分析师杜帅兵接受《环球时报》记者采访时说,稀土元素应用十分广泛,在某些领域可以被替代,但有些行业不可替代,尤其是在高科技领域。离开某种稀土元素,相应的高科技就会失去发展支撑。“军工材料、新能源汽车、风电、智能手机、芯片等领域,离开稀土元素真的不行。”

  以汽车为例,整个行业离开稀土将寸步难行,尤其是新能源汽车。杜帅兵告诉《环球时报》记者,每辆汽车中一般都有几十个部位用到钕铁硼永磁材料,如引擎、制动器、传感器、仪表、音箱等。“钕铁硼性能优越,具有不可替代性,尤其在新能源汽车驱动电机中。”杜帅兵说,一辆全自动高级轿车大约需消耗稀土永磁材料0.5-3.5公斤,而新能源汽车上钕铁硼材料的应用将会更多,达到10-20公斤。“类似的应用不胜枚举,所以高科技社会的发展离开稀土元素,不可想象。”

  据了解,包头相关企业研制的“钐钴永磁辐射环”,为神舟飞船一次次成功发射提供了火箭精确定位和导航服务。没有这种服务,火箭将失去目标和方向。据了解,辐射环用在火箭控制平台的陀螺仪上可以自动控制电机速度,调整火箭方向,确保准确进入预定轨道。

  在整个行业的发展上,中国有着稀土行业最为完整的产业链条。但《稀土行业发展规划(2016-2020年)》也指出,中国稀土产业整体处于世界稀土产业链的中低端,高端材料和器件与先进国家仍存在较大差距,缺乏自主知识产权技术……

  中国稀土行业协会副秘书长陈占恒告诉《环球时报》记者,稀土说到底还是原材料,“靠原料出口创汇不是长远之计,根本之计在于发展基于稀土的高科技产业。”▲

  尖端武器缺不了的战略元素

  稀土在军事装备领域的应用十分广泛,从大型舰船的推进电机到导弹上的小芯片,从精密的光学仪器到看上去很粗糙的火炮炮管,稀土元素的应用,都会大幅度提高其性能。

  现代信息化装备离不开芯片,而芯片的制造离不开稀土元素。信息化装备打击精度准不准、探测距离远不远、抗干扰能力强不强、反应速度快不快,很大程度上取决于芯片。

  电机是很多高科技装备所必需的设备,大到万吨战舰的全电力推进系统,小到导弹上的发电机,都离不开电机。稀土元素对电机性能提升非常明显。稀土永磁以优越的磁特性,被人们称为超级永磁,其体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、散热效率高。国际稀土协会前主席曾指出,稀土永磁的出现,将引起电机的革命性变化。从上世纪70年代起,稀土永磁电机开始实用。1971年,一家美国公司研制成功了功率为400-1200伏安的稀土永磁发电机作为无人机电源发电机。而美国航天飞机的升降副翼的驱动装置,使用了重量仅为17磅的稀土永磁无刷直流电动机。美国的空空、空地导弹几乎都用稀土永磁电机控制舵面。

  稀土元素也被广泛用于光学设备中。目前大部分激光材料都涉及稀土,从激光测距仪、激光雷达到激光制导武器。例如,坦克使用的掺钕钇铝石榴石激光测距机测距距离超过20公里,西方主战坦克广泛装备这类激光测距仪,例如M1系列,“豹2”系列、“挑战者”系列等。激光制导武器,比如激光制导炸弹、激光制导炮弹等也依靠使用稀土元素的激光照射器照射目标。稀土发光材料还成功用于夜视设备中。

  稀土元素被称为钢中的“青霉素”,对钢起到净化、变质和合金化作用,加入部分稀土元素,可以提高钢的韧性,可用于装甲钢、炮钢、航母甲板用钢等领域。海湾战争中,美国的M1系列主战坦克能在2000米以外击穿伊拉克坦克,一个重要原因在于其火炮炮管的强度高、韧性强、膛压高。坦克炮炮管通常使用电渣重熔技术,电渣重熔钢中加入稀土元素则可以提高合金钢的韧性,有利于提高火炮的膛压,增大炮口动能,提高火炮射程。装甲钢中加入稀土元素则能提高抗冲击能力。稀土元素用于其他合金能同样起到很好的效果。例如中国某型发动机使用稀土钛合金机匣后,起到很好的减重效果。

  稀土元素还能用于制造隐形飞机的吸波材料。铁氧体材料是一种重要的飞机隐形涂层。此外,稀土材料还能用于核辐射屏蔽,并用于核反应堆、声呐等方面。▲

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