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日本海發現大型稀土礦!外媒:中國對稀土的控制不可能永遠持續!

科學前沿觀天下 篤學明理洞寰宇

電動汽車發動機、iphone手機、軍用航天噴氣發動機、電池、衛星……,這些看似互不相關的東西,卻有一個共同點:都高度依賴於稀土元素才能正常製造。稀土是發展現代工業至關重要的戰略資源,而我國稀土儲量豐富,開採技術領先,在全球稀土市場處於絕對的優勢地位。不過,日前外媒評論稱「中國對稀土市場的控制不可能永遠持續下去」,原因是全球多地發現了新的稀土礦藏,這會撼動我國在稀土行業的地位嗎?

什麼是稀土

稀土元素是化學元素周期表中17種特殊元素的統稱,包括元素周期表倒數第二排的15種鑭系元素,以及鈧(Sc)和釔(Y)。其形成於地表之下,顧名思義,具有很高的開採和提純難度,目前僅有中國掌握類目完備的稀土開採技術。

稀土元素可能由火山活動被岩漿帶上地表,它們的誕生甚至要早於地球。在宇宙形成之初的超新星爆炸中,大量稀土元素就已經產生了,而當地球形成時逐漸被吸收到地幔的最深處。隨著構造活動造成地幔移動,稀土礦物開始隨著岩漿等上升到地表,最終散布到整個地球表面。

價值遠勝黃金

稀土亦被稱為「工業黃金」,其具有其它元素所沒有的磁性、耐熱性和磷光特性,與其它元素相互作用形成性質獨特的材料,被廣泛應用于軍事、新材料、航空航天等各個領域。據英國路透社報道,美國政府問責局(GAO)2016年的一份報告顯示,美國國防部對稀土的需求僅佔全美1%。小至智能手機,大至火箭、導彈,稀土都是其製造過程中無可替代的材料。

在國防軍工行業,幾乎所有高科技現代武器都需要稀土。美國雷神公司(Raytheon Company)和洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin Space Systems Company)等大型國防合約商都高度依賴於稀土元素。某些稀土元素對高精尖軍事裝備的製造必不可少,如噴氣發動機、反導防禦系統、衛星等。此外,夜視鏡、精確制導武器、通信設備、電池和其他國防電子產品也離不開稀土元素。

稀土還有「新材料之母」的美譽,其具有優良的光電磁物理特性,可以與其它材料組成性能各異、品種繁多的新材料,大幅度提升和改善傳統材料的性能。比如釹元素與鐵、硼摻雜時,可以形成世界上最強的一類磁鐵,廣泛應用於iphone和硬碟驅動器中。

稀土開採十分具有挑戰性

雖然稀土元素在地殼中的丰度遠高於黃金,但目前地球上已經探明的可開採、提煉的稀土礦卻少之又少,且開採成本高昂。懷俄明礦業協會宣稱,建造一座稀土礦的成本可能高達5億美元,而應用於電腦顯示器和電視屏幕的稀土銪,每噸的價格約為71.2萬美元。是什麼導致稀土價格如此昂貴?

根據美國地質調查局(USGS)的數據,稀土元素在地殼中含量相對豐富,比如銩和鑥,雖然是最不常見的兩種稀土元素,但在地殼中的平均丰度是黃金的近200倍。然而,稀土元素在地球上的分布十分分散,很難找到具有豐富儲量的稀土礦。

而找到具有一定儲量的稀土礦只是其生產過程的第一步。稀土的提取和分離才是最困難的步驟,因為稀土很可能與周圍的泥土、岩石和礦物沉積物發生化學反應。稀土專家Eugene Gholz稱,稀土礦物開採出來後,面臨的最大挑戰就是將稀土元素從礦石中分離出來。

分離過程需要耗費大量的人力和金錢,化學工藝十分複雜和困難。一是因為稀土元素之間性質極其相似,分離提純非常困難。二是因為開採得到的稀土礦中還有很多雜質,提純過程往往需要重複數百次才能得到滿足工業需求的稀土產品。

全球稀土市場霸主

中國稀土資源十分豐富,USGS的數據顯示,全球地下稀土儲量總計超過1.4億噸,其中中國約有6100萬噸,佔據43.5%,儲量全球排名第一。而且我國的稀土提取分離技術一直處於世界領先地位。過去十年里,我國稀土產量佔據全球稀土供應量的90%以上,而且是唯一能夠提供全部17種稀土元素的國家,已經成為世界上名副其實的稀土獨家供應國。

2014至2017年,美國進口的稀土元素有80%來自中國。目前,整個美國只有一個可開採的稀土礦,每年開採約5.5萬噸稀土精礦,但其產業鏈並不完備,需要將其運往中國才能繼續進行深度加工。在中美貿易戰的大背景下,5月29日美國國防部向白宮和國會提交了一份報告,要求獲得更多的聯邦資金以支持美國國內稀土產業的發展。

日本發現大型稀土礦床

根據發表在《Scientific Reports》的一項研究顯示,日本南壁島附近海域探測到大型稀土礦床,總儲量在1600萬噸左右,分析人士稱可供全球使用數百年。據《日本經濟新聞》報道,日本可能將於今年開展海底地質調查,2022年開始進行開採,以實現稀土金屬的自給自足,擺脫對中國市場的依賴,甚至希望能夠打破中國對稀土市場的霸主地位。

但事實有這麼簡單嗎?美國金屬技術研究公司的創始人稱,日本可能改變全球稀土市場的格局,促使稀土金屬的開採處於有序的市場競爭當中。但是,日本海底稀土分布面積較為廣闊,其平均丰度較低,加之海底開採難度大,耗費成本高,而且日本在稀土開採設備和經驗上幾乎為零,深海採礦船遠落後於中國,因此談撼動中國在稀土市場的地位尚為時過早。

作者/朱張航宇

信息源:USGS、Business Insider、Reuters

參考文獻:

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