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海底的稀土,挖起来没那么容易


来源:中国科技网

[导读]  专家们称:沉睡在海底的稀土看上去很美,短期实现规模化开采挖掘并不容易。

中国粉体网讯  天下熙熙攘攘,为稀土而来,为稀土而往,各种黑科技产品须臾也离不开的稀土一直都是 “香饽饽”,各国都为寻找掌握更多稀土资源而绞尽脑汁。4月10日,矿产资源贫乏的日本宣布在本国经济区海域深处发现了现储量高达1600万吨的稀土资源矿,可供全世界几百年之用。这一消息让世界关注。日本能籍此摆脱稀土资源不足,转身成为世界级“稀土供应商”吗?与喜出望外的日本人相比,专家们却很冷静地称:沉睡在海底的稀土看上去很美,短期实现规模化开采挖掘并不容易。


稀土无处不在


“智能手机里至少有9种稀土材料;离开了稀土材料,潜艇声纳就是摆设;在座爱美女士必备的口红,如今都有了稀土的身影……”4月12日,专程来津参加南开大学 “稀土与无机功能材料高端论坛”的中科院长春应用化学研究所张洪杰院士用轻松幽默的开场白,引出了稀土材料开发利用的大课题。


在张洪杰和众位参加论坛的院士们眼里,“工业味精”“工业黄金”……这些称呼如今已不能完全阐释稀土在当下和未来对于人类经济社会发展重要性和影响力。“稀土元素被广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域,特别是在军事方面,稀土的使用可以大幅提升雷达导航、导弹制导、战斗机等武器的性能。可以说,稀土的作用无处不在。作为一种不可再生的资源,未来稀土材料在新能源领域也将扮演着举足轻重的角色。”


研究稀土无机材料数十年的张洪杰院士介绍说,一辆丰田普锐斯汽车电池有含有9千克之多的稀土元素镧,大型风力发电组的磁铁需要227千克甚至更多的钕,军队更需要稀土用于制作夜视镜、巡航导弹和其他武器。利用稀土材料,我国成功地实现了高速飞行器的整体测温和神舟飞船的减重……“高速飞行器的整体测温,目前只有中美两国掌握了这一技术,稀土材料起了大作用。”张洪杰说道。


海底开采不容易


据美国地质调查局的之前公布数据显示,全球稀土工业储量总计1.4亿吨。其中,我国稀土储量为5500万吨,占世界总储量的近四成。日本媒体也称,中国的稀土生产量占全球的九成以上。作为世界最大的稀土资源保有国,我国每年出口量占到了世界总消耗量的八成以上,可谓是以一己之力供养全球众多国家。过去几十年里,我国稀土资源被大量廉价出口,以至于现今的储量大幅下降。面对这一情况,我国在紧缩稀土出口量的同时,也在继续探寻新矿。近日,我国科考队员在东南太平洋海域首次发现面积约150万平方公里的富稀土沉积区。截至目前,我国已在太平洋和印度洋初步划分出了4个富稀土成矿带,提出了全球12个深海稀土资源潜在富集调查区,并对全球海底稀土资源潜力进行了评估。


水下采矿并不是一个人类完全陌生的领域,目前的作业多是位于浅海区域。早在2014年,我国首艘水下采矿船开始在海南岛附近海域开采锆矿和钛矿,突破了大多数海底矿藏开采仅局限于浅于40米海床的历史,可以在水下80米到100米的海底作业。至于更深的海床,目前世界范围除了油气资源,还没有大规模开采先例可循,国际上也都对海底采矿报以审慎的态度。


国家海洋局海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室主任、中国大洋46航次首席科学家石学法认为,海底稀土资源开采技术上虽然可行,但目前开采成本太高,而且人类对深海海底稀土的分布规律和赋存状态认知条件也限制了这种大规模的开采。此外,记者还了解到,国际海域的海底资源开采还有一套严格的国际法律程序需要遵循。“一般程序是先提‘动议’,然后成立专门委员会制定‘规章’,在此基础上按章办事,申请探矿区,然后在所申请的区域里调查开采,这个周期过程比较长。”石学法介绍说。


“日本此次宣布发现的海底稀土资源虽然在自己的专属经济区内,开采可不受国际规则制约,但资源所在海域平均水深5000米左右,短期无法开采利用。”采访中,有不愿意透露姓名的专家分析说,海底地质结构复杂,海况复杂,开采难度极大,以现有技术能力,即便能够进行采矿,开采成本也很高。此外,海底采矿还存在着不可忽视的污染问题。稀土中所含的重金属或有害元素一旦混入水体中会严重影响生态环境,还会给渔业和海洋环境带来灾难。


记者采访中也了解到,全球第一艘深海采矿船由中国造船公司制造,将于明年投入使用,其最大作业水深也只有2500米左右,而同类型的深海采矿船,日本国内目前还未见生产。而在中科院大连化学物理研究所李灿院士看来,此次新发现稀土资源,对日本稀土材料基础研究将起到积极的助推,“要从数千米深的水下稀泥中分离稀土矿物的成本很高,日本的深海开采技术仍有待进一步提升,短时间内很难做到开发利用。作为稀土材料研究开发强国,日本目前仍然离不开世界范围,主要来自中国的稀土资源。“李灿分析说。


稀土开发急需补短板


稀土是21世纪新材料的宝库。我国南方的离子型矿中更蕴藏了全球70%以上的重稀土资源。虽然是稀土资源大国,但我国却难称稀土资源强国,近年来,国内稀土分离化学与工程研究虽然取得长足进步,但稀土分离工业还存在环境污染、资源利用率低等短板,而随着我国环保标准的提高及国内外对高纯重稀土需求的迅速增长,包括离子型稀土矿分离工艺都存在的一系列问题都急需解决。


“日本是世界上稀土材料研究和开发利用技术最强的国家,在稀土开发和综合利用领域一直是我国重要赶超目标。”在李灿院士看来,我国与日本在稀土材料领域最大差距,不在应用领域,而在基础研究领域,“稀土与无机功能材料研究是发现稀土材料新性质,拓展稀土材料应用范围的基础,也是合理高效利用稀土的重要前提和保障。只有研究掌握了更多的稀土材料特性,才有可能发现它们更多的应用方向和使用方法。我们这方面的储备还有待提升,要想实现稀土材料领域的弯道超车,就需尽快补上基础研究的短板,从人才队伍和基础研究上夯实稀土材料学科的基础。”


作为稀土研究专家,中科院院士、兰州大学校长严纯华关注最多的还是如何提升我国的稀土科研软实力,提升中国稀土开发科技含量和实现产业化发展。严纯华认为,要补齐稀土材料科学短板,就需要紧密围绕国家重大战略需求和世界科学发展前沿,以多学科交叉融合为主要突破点,加大基础研究力度,着力拓展稀土和无机功能材料的新性质和新应用,为我国稀土资源高效开发和保护利用提供更多科学与技术支撑和人才储备。

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