在中国和美国的舆论场,有不少人说稀土是中国的“杀手锏”,它的重要作用几乎不可替代。
稀土有多重要?
稀土是化学周期表中镧系15种元素和钪、钇共十七种金属元素的总称。它作为战略稀缺资源,独特的物理和化学性质使其具有许多其他元素所不具备的光、电、磁特性。
这么说吧,F-35战斗机、弗吉尼亚级核潜艇、“战斧”巡航导弹、制导系统和喷气式发动机都需要稀土。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。
而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。美国的空空、空地导弹几乎都用稀土永磁电机控制舵面。这里所说的永磁是永远的永,磁铁的磁,这个东西并不是可以永远保持原始磁性的状态不改变,而是其磁性相对比较稳定,衰减周期相对比较漫长。
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。比如说,西方国家的主战坦克像M1系列,“豹2”系列、“挑战者”系列等等,都装备了一种激光测距仪,这里面就用了稀土元素。激光制导武器,比如激光制导炸弹、激光制导炮弹等等,也依靠使用稀土元素的激光照射器照射目标。而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。
美国空军的F-22隐形战机(图片来源:环球时报)
从稀土在军工领域的重要性,就可以看出它在民用工业领域的重要性。从大的领域来说,信息技术产业、高档数控机床、机器人、航空航天装备、海洋工程装备、高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备等都与稀土高度关联。
稀土在某些领域是可以被替代的,但在有些行业不可替代。比如,在军工材料、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。咱们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。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。可以说,高科技社会的发展离开稀土元素,是不可想象的。
中国稀土知多少
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。中重稀土,总含量稀少且使用价值高,国防军工和高精尖领域主要是用这种稀土。
我国稀土矿成矿带及主要稀土矿分布示意图(图片来源:中国国家地理)
我们的记者曾经去赣州的稀土企业采访。对咱们国家的稀土现状有了一个比较全面的了解。
首先,中国是稀土资源大国。根据美国地质调查局2019年的数据,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。2018年中国累计出口约5.3万吨稀土,出口总金额约33.9亿元人民币。另有数据显示,2014年至2017年,美国稀土进口总量80%来自中国。在永磁材料领域,全世界的需求是每年16万吨稀土,中国每年的供应量能达到14万吨。
第二,咱们在稀土技术层面,有优势,也有劣势。优势就是,中国目前已形成完整的稀土工业体系。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。在稀土分离萃取技术上,中国拥有其他国家无法比拟的优势。咱们的稀土分离纯度早就超过99.9999%。那么,为什么美国有稀土矿却搞不起来呢?因为分离提纯的技术在中国人手上。
那么咱们的弱点在哪呢?那就是高端应用的核心技术。在核心专利方面,中国与发达国家相比仍有较大的差距。例如,我国消费量最大的钕铁硼类稀土永磁材料,全部核心专利都掌握在日本和美国公司手里。因此,我国的稀土产业无论产量还是消费量都是大国,但是从技术上来说,还不算是强国。这就类似于农村虽然生产粮食原材料,但是真正的高端食品,还是需要从城市食品加工厂采购,主要的利润和附加值还是在深度加工的工业环节。
虽然如此,中国的稀土产业还是有很强的话语权的,我们的稀土政策对于国际市场也有很强的影响力,不过随着其他国家稀土矿开采量的提升,我国要维持稀土产业的影响力面临新的挑战。
第三,基于现在的中美关系,美国在稀土问题上产生了一种深深的不安。其实,美国也有稀土,但基本都是轻稀土,在军工和高科技方面用不上。于是,2019年以来,美国国务院、国防部、商务部先后派团前往加拿大、澳大利亚、蒙古国以及非洲多国,联系共建稀土开采加工厂。澳大利亚最大稀土矿山企业将在美国建厂。去年7月底,特朗普在华盛顿会见蒙古国总统,双方讨论了包括稀土在内的美国在蒙古国的矿业投资。另外,英国的《金融时报》说,特朗普曾提出购买格陵兰岛,这一想法尽管看起来可笑,但美国其实是瞄准了那里的资源,尤其是稀土。而被称为“反华急先锋”的美国参议员卢比奥提议,建立一个不受《反垄断法》束缚的“稀土联盟”。
美国军方更牛,直接掏钱帮稀土企业在美国建厂。但最近的新闻是,美国军方停止了这些投资。具体原因不明,有可能是发现某些技术瓶颈,短期内无法突破。而一位专业人士告诉我们的记者,美国重新建设稀土产业链至少需要花费3年时间。
讲完以上这些内容以后,我估计大家能对稀土有一个全面且客观的认识了。
那么最后我想说的是什么呢?就是,稀土这个东西在美国人看来,应该是悬于其头顶的达摩克利斯之剑。在我们看来就是高高举起的杀手锏,砸与不砸,它就在那里。我们现在应该做的,就是对核心技术进行攻关,把更多的、宝贵的稀土资源用在我们的高科技武器和民用产品上。只有这样,剑锋才会越来越锋利,杀手锏才会越来越沉……
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