中國(guó)科學(xué)院院士徐光憲:解不開的稀土情結(jié)
發(fā)布時(shí)間:2013-06-25 新聞來(lái)源:一覽稀土英才網(wǎng)
徐光憲 1920年11月7日生于浙江省紹興市,我國(guó)著名化學(xué)家和教育家。1944年畢業(yè)于上海交通大學(xué)化學(xué)系。1947年底赴美國(guó)留學(xué),于1951年3月在哥倫比亞大學(xué)獲物理化學(xué)博士學(xué)位。1951年回國(guó),任教于北京大學(xué)化學(xué)系。1980年,當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。主要從事量子化學(xué)、配位化學(xué)、稀土化學(xué)及萃取化學(xué)等方面的科研和教學(xué)工作,并注重自然辯證法和科學(xué)方法論的研究。
令徐光憲始料未及,創(chuàng)造“中國(guó)奇跡”的稀土串級(jí)萃取技術(shù),在大規(guī)模應(yīng)用推動(dòng)中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí),間接引發(fā)了巨大的危機(jī)和風(fēng)險(xiǎn)。
“我怕二三十年后用光了,中國(guó)要變成稀土小國(guó)!”
看到從我國(guó)大量出口的稀土只能賣個(gè)“白菜價(jià)”,無(wú)序過度開采造成嚴(yán)重的資源流失、環(huán)境破壞,中國(guó)“稀土之父”徐光憲一度心急如焚。年逾九旬的他再也坐不住了,起程親赴礦區(qū)調(diào)查研究。
普通人眼里,稀土是神奇的化學(xué)物質(zhì);對(duì)國(guó)家而言,稀土是“工業(yè)維生素”、重要的戰(zhàn)略資源。然而在徐光憲的世界里,稀土是“永遠(yuǎn)解不開的情結(jié)”,書寫下一段生命的變奏曲。
“半路出家”謀創(chuàng)新
稀土被人類發(fā)現(xiàn)、了解和利用,已有200余年歷史。盡管中國(guó)有著世界上最大的稀土資源儲(chǔ)備量,但直到20世紀(jì)70年代,我國(guó)還只能向國(guó)外廉價(jià)出口稀土原料,然后高價(jià)進(jìn)口高純度稀土產(chǎn)品。
這種尷尬局面的背后,是落后的科研和工業(yè)現(xiàn)實(shí)。稀土分離工藝、生產(chǎn)技術(shù)一直被國(guó)外少數(shù)廠商壟斷,成為高度機(jī)密。
1972年,徐光憲所在的北京大學(xué)化學(xué)系接受了一項(xiàng)特別的緊急軍工任務(wù)——分離稀土元素中性質(zhì)最為相近的鐠和釹,純度要求很高。
52歲的徐光憲“半路出家”,接下了這個(gè)任務(wù),踏入稀土研究領(lǐng)域。這已經(jīng)是他自1951年回國(guó)后,第三次因?yàn)閲?guó)家需要改變自己的研究方向。量子化學(xué)出身的他,回國(guó)后轉(zhuǎn)向配位化學(xué),再到放射化學(xué),直到最后的稀土化學(xué)。
“這兩種元素比孿生兄弟還要像,分離難度極大。但中國(guó)作為世界最大的稀土所有國(guó),長(zhǎng)期只能出口稀土精礦和混合稀土等初級(jí)產(chǎn)品,我們心里不舒服。所以,再難也要上。”徐光憲沒有絲毫猶豫。
查閱資料時(shí)徐光憲發(fā)現(xiàn),分離鐠和釹的問題,國(guó)外學(xué)界也尚未很好解決。他回憶,當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的法國(guó)羅地亞廠,能夠用萃取法分離其他稀土,可是分離鐠、釹仍要用傳統(tǒng)的離子交換法。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,離子交換法生產(chǎn)速度慢、成本高,對(duì)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)不利。
無(wú)先例可循,徐光憲作出了一個(gè)大膽的決定——挑戰(zhàn)萃取法分離的國(guó)際難題。
“我們做科研的有一個(gè)信念,就是立足于基礎(chǔ)研究,著眼于國(guó)家目標(biāo),不跟外國(guó)人跑,走自己的創(chuàng)新之路。”這是徐光憲的科研之道。
從理論上講,萃取技術(shù)并不復(fù)雜。然而要達(dá)到極高的純度要求,必須要經(jīng)過上百次的萃取分離,并且將每次分離的成果串聯(lián)起來(lái),最終才能達(dá)到99%以上的純度。這個(gè)極為煩瑣的工藝過程,叫做串級(jí)萃取。
“中國(guó)沖擊”
理論與實(shí)踐之間,往往橫亙著一條巨大的鴻溝。徐光憲面前最大的挑戰(zhàn),正是如何把串級(jí)萃取理論,真正應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。而在稀土萃取工藝的實(shí)驗(yàn)階段,研究人員必須使用繁復(fù)而漫長(zhǎng)的“搖漏斗”方法,模擬串級(jí)實(shí)驗(yàn)以獲取準(zhǔn)確的設(shè)定參數(shù)。若整套流程中稍有失誤,得不到滿意的結(jié)果,一切都要從頭再來(lái)。
不僅如此,徐光憲的創(chuàng)新還須面對(duì)“本土化”挑戰(zhàn)。國(guó)外生產(chǎn)工藝較成熟的稀土廠,其“搖漏斗”技術(shù)能夠盡量維持原料不變。而中國(guó)的稀土分布很廣,內(nèi)蒙古、四川、山東等各地的原料組成均不相同,稀土元素分離的要求自然也不能“千篇一律”。
“我們要根據(jù)原料找到相應(yīng)合適的工藝,更重要的,是發(fā)現(xiàn)這種工藝方法背后的理論依據(jù)。”理科出身的徐光憲時(shí)時(shí)不忘,理論研究才是開辟創(chuàng)新之路的基石。
白天“搖漏斗”,晚上琢磨串級(jí)理論。有人開玩笑,說(shuō)他們白天是體力勞動(dòng)者,晚上是腦力勞動(dòng)者。一周工作80個(gè)小時(shí),沒有節(jié)假日,徐光憲入迷了。身邊同事回憶當(dāng)年的科研情景時(shí)說(shuō):“只有置身于稀土元素周期表和稀土4F軌道模型之間,徐先生才會(huì)怡然而坐。”功夫不負(fù)有心人,串級(jí)萃取中的規(guī)律在徐光憲面前清晰呈現(xiàn)。他發(fā)現(xiàn)的“恒定混合萃取比規(guī)律”,使得串級(jí)萃取理論最終得以建立。
在此基礎(chǔ)上,他和團(tuán)隊(duì)提取了包含100多個(gè)公式的數(shù)學(xué)模型,創(chuàng)建“稀土萃取分離工藝一步放大”技術(shù),使原本繁難的稀土生產(chǎn)工藝“傻瓜化”,免除費(fèi)時(shí)費(fèi)力的“搖漏斗”步驟,可以直接應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。徐光憲的萃取“流水線”,仿似魔術(shù)師手中的神奇黑箱,只需在一邊放入稀土原料,各種高純度的稀土元素就能從另一端源源不斷地輸出。同行大為吃驚,不相信徐光憲能用這么簡(jiǎn)單的辦法,完成這項(xiàng)曾被視為世界級(jí)難題的工作。
1978年,徐光憲開辦“全國(guó)串級(jí)萃取講習(xí)班”,把他的科研成果在國(guó)營(yíng)工廠里無(wú)償推廣。幾年前仍被國(guó)外企業(yè)當(dāng)做最高機(jī)密的稀土分離技術(shù),成了一項(xiàng)就連中國(guó)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)都能掌握的工藝。很快,法國(guó)、美國(guó)和日本在國(guó)際稀土市場(chǎng)的壟斷地位被打破,中國(guó)實(shí)現(xiàn)了由稀土資源大國(guó)向稀土生產(chǎn)大國(guó)、出口大國(guó)的飛躍。
到上世紀(jì)90年代初,由于我國(guó)單一高純度稀土大量出口,國(guó)際稀土價(jià)格降為原來(lái)近四分之一。很多外國(guó)稀土生產(chǎn)廠家不得不減產(chǎn)甚至停產(chǎn),成功改寫了國(guó)際稀土產(chǎn)業(yè)的格局,他們把這稱為“China Impact”(中國(guó)沖擊)。
由此,徐光憲被稱為“稀土界的袁隆平”。
“稀土之父”的憂思
2008年,徐光憲獲得國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。他心之所系仍是稀土:“得獎(jiǎng)是集體的工作成果,我只是這個(gè)集體的代表。我已經(jīng)跟大家說(shuō)好了,包括那50萬(wàn)元個(gè)人所得在內(nèi),全部都拿出來(lái)。經(jīng)費(fèi)要以稀土研究為主……”串級(jí)萃取理論和工藝技術(shù)為徐光憲贏得了很多的贊譽(yù)和榮耀,直到今天,他的研究成果依然是我國(guó)稀土工業(yè)的基礎(chǔ),保持著世界領(lǐng)先地位。在他的實(shí)驗(yàn)室里,一項(xiàng)又一項(xiàng)研究成果相繼誕生。
只是,徐光憲在科學(xué)研究之外,對(duì)稀土的未來(lái)有了更多的擔(dān)憂。
令徐光憲始料未及,創(chuàng)造“中國(guó)奇跡”的稀土串級(jí)萃取技術(shù),在大規(guī)模應(yīng)用推動(dòng)中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí),間接引發(fā)了巨大的危機(jī)和風(fēng)險(xiǎn)。“中國(guó)一下子搞了幾十個(gè)稀土廠。”作為中國(guó)稀土化學(xué)研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物,“稀土之父”徐光憲沒有想到,自己發(fā)明的工藝會(huì)導(dǎo)致這樣的“弊病”。稀土產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全世界的需求量。結(jié)果就是,各個(gè)廠家為了能夠出口,主動(dòng)降低純度要求,同時(shí)狠狠下壓自己的價(jià)格。媒體甚至評(píng)論說(shuō),我們是“把稀土當(dāng)豬肉賣”。
“1995年至2005年的10年間,我們以很低的價(jià)格出口高純度優(yōu)質(zhì)稀土,損失至少55億美元,使日本和韓國(guó)等國(guó)在低價(jià)的時(shí)候儲(chǔ)備了夠使用20年的稀土。”徐光憲曾作出這樣的估算。面對(duì)嚴(yán)峻的形勢(shì),徐光憲深感痛心。2005年至2006年,他聯(lián)合師昌緒等14位院士?jī)纱紊蠒鴷r(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶,呼吁保護(hù)我國(guó)內(nèi)蒙古白云鄂博地區(qū)寶貴的稀土和釷資源,避免包頭市和黃河受放射性污染。很快,溫家寶作出批復(fù),提出要從2007年開始限制稀土產(chǎn)量。
2009年,徐光憲又在香山科學(xué)會(huì)議上再次提出,要用10億美元外匯儲(chǔ)備,建立稀土和釷的戰(zhàn)略儲(chǔ)備,控制生產(chǎn)和冶煉總量,并建議重點(diǎn)支持幾家企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
徐光憲為此大聲疾呼,但他深知,這已經(jīng)不僅僅是科學(xué)家能夠解決的技術(shù)層面的問題了,最好的對(duì)策是從行業(yè)乃至國(guó)家戰(zhàn)略的角度對(duì)稀土價(jià)格加以控制。
不難體會(huì)到,這背后是徐光憲深深的報(bào)國(guó)情懷。用基礎(chǔ)研究服務(wù)國(guó)家目標(biāo),這是他畢生事業(yè)的原則和動(dòng)力。
“科學(xué)沒有國(guó)界,但科學(xué)家有祖國(guó)”
時(shí)光穿梭,回到上世紀(jì)50年代,剛剛建立的新中國(guó)百?gòu)U待興。大洋彼岸的美國(guó),青年才俊徐光憲面前,曾有一條通往科學(xué)高峰的坦途。
“我那時(shí)在量子化學(xué)方面有些想法,導(dǎo)師說(shuō)這些想法很好。畢業(yè)時(shí),他推薦我到芝加哥大學(xué)著名的理論化學(xué)大師密立根教授那里做博士后。”徐光憲回憶,那是千載難逢的機(jī)遇。就在此時(shí),抗美援朝戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)。美國(guó)即將通過法案,禁止全體留美中國(guó)學(xué)生回國(guó)。“學(xué)成歸國(guó),有所奉獻(xiàn)。”徐光憲想起自己曾立下的宏愿。他隱約感到,再不回去,也許就要一直住在別人的國(guó)家里了。可是,妻子高小霞的博士學(xué)位只需一年就能拿到,此時(shí)放棄,不會(huì)太可惜了嗎?“科學(xué)沒有國(guó)界,但科學(xué)家有祖國(guó)。”妻子的這句話,堅(jiān)定了徐光憲的決心。
1951年4月15日,徐光憲夫婦以華僑探親的名義獲得簽證,登上“戈登將軍號(hào)”郵輪返回闊別多年的祖國(guó)。這是后來(lái)“禁止中國(guó)留美學(xué)生歸國(guó)”法案正式生效前,駛往中國(guó)的倒數(shù)第三艘郵輪。
回國(guó)后,徐光憲夫婦一同進(jìn)入北大化學(xué)系執(zhí)教,培養(yǎng)出新中國(guó)第一批化學(xué)人才。這對(duì)“化學(xué)伉儷”攜手共同走過半個(gè)多世紀(jì),在祖國(guó)大地書寫下一段傳奇佳話:同窗共讀,同時(shí)回國(guó),同時(shí)當(dāng)選中科院學(xué)部委員(院士),同時(shí)獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)……
“我一生中,最滿意的,是和高小霞相濡以沫度過的52年;我最遺憾的,是沒有照顧好她,使她先我而去。”1998年,妻子因病離世,徐光憲在追悼會(huì)上忍不住最后一次抱住老伴,泣不成聲,在場(chǎng)的每一個(gè)人無(wú)不為之感動(dòng)。巨大的悲痛中,徐光憲要學(xué)會(huì)割舍過去的一切。這像是與自己的一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng),他要用年近80歲的心力學(xué)會(huì)一個(gè)人生活。
徐光憲是最后的勝利者。在美國(guó)的女兒家中度過三個(gè)月,他又回到了熟悉的未名湖畔,人們又看到了那個(gè)精神煥發(fā)的老徐。他說(shuō):“我有稀土情結(jié),永遠(yuǎn)解不開……”
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