稀土材料应用及产业化

2019年6月13日晚，清华大学材料学院副研究员吴晓东做客IIIF创新驱动主题茶座，做“稀土材料应用及产业化”的主题报告，清华大学材料学院教授、副院长、清华-德清材料设计与产业创新联合研究中心主任李正操，中国科学院化学研究所研究员、深圳大学特聘教授徐坚，北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室教授李宇，国土资源部中央地勘基金管理中心戴开明，财新智库首席运营官叶桐、高级经济学家王喆等20余位嘉宾围绕话题展开讨论。本期茶座由清华大学产业创新与金融研究院执行主任、清华-德清材料设计与产业创新联合研究中心秘书长刘颖主持。

茶座现场

吴晓东的主题报告围绕什么是“稀”和“土”、稀土的基本特性、稀土的用途：工业维生素和稀土产业现状等做了全面深入解读。从构成上划分，稀土有重稀土和轻稀土之分，其原子序数的不同导致性质不同。稀土元素从18世纪末叶开始陆续被发现，当时人们将不溶于水的固体氧化物称之为土，因其稀少，称为稀土。稀土来自矿物，一些稀土元素在地壳中的丰度与铅、锡相近，丰度较低的元素与银的丰度相近。但稀土地表分布少，全世界已经发现的稀土矿物约有250种，具有工业价值的稀土矿物有50～60种，目前具有开采价值的只有10种左右。世界上中重稀土主要由中国提供，很多为中国独有，据美国地质勘探局（USGS）公布的数据，截至2018年，中国稀土资源储量为4400万吨，占世界的36.7%，位居世界第一；巴西、越南以2200万吨并列第二，俄罗斯以1200万吨位居第三，印度、澳大利亚位居四五位，美国以140万吨位居第六。2017年全球稀土资源市场供给量为17.8万吨，其中，中国年供给量约为16万吨，占比近83%。同样是稀土重要产地的美国，一度关闭了本土最大的稀土矿芒廷帕斯矿，改从中国进口更加廉价的稀土。

吴晓东通过对比2019年6月部分稀土氧化物与某些商品价格，指出，轻稀土存量大，应用广，价值较低廉，而中重稀土资源稀缺，应用独特，广泛应用于航天、军事、国防以及新材料合成等方面的高科技领域，价值超过黄金，不仅禁止出口，还要限量开采。他通过比较自2008年1月至2016年5月稀土及其制品出口平均单价变化趋势，指出稀土出口价格经历白菜价到白银价到再回归的价格走势。

清华大学材料学院副研究员吴晓东演讲

报告中，吴晓东通过分析稀土元素的原子/电子结构特征，氧化态特征，以及镧系收缩产生的影响，总结了稀土的基本特性：稀土金属的化学活泼性很强，它们的电极电位由镧的-2.52伏至镥的-2.25；稀土金属在空气中的稳定性，随原子序数的增加而渐趋稳定；稀土元素是强还原剂，能与元素周期表中的许多元素反应，其氧化物生成热比较大；镧系元素的碱性是随原子序数的增大而逐渐减弱。并由此阐释稀土作为工业维生素的重要价值：给人类带来光明的稀土元素，是玻璃陶瓷工业中的多面手，是永磁之王，是金属的维生素，是建设信息高速公路的尖兵排，是第一个高温下没有电阻的神奇导体，稀土为人类提供新能源，是化学反应的催化剂，人类健康的保护神，还是促进作物增产的刺激素。正因稀土在高科技领域有着无可替代的作用,因此美国、日本等发达国家都将稀土作为战略元素。

就稀土产业现状而言，中国稀土金属和氧化物的加工、提炼、提纯技术等领域领先国外10-15年，已形成较为完整的产业链。2018年，中国稀土产量占全球产量的71%左右，但我国自20世纪80年代就是主要产地，资源开采不可逆，同时其他国家不断发现新矿，因此储量和产量占比都在不断下降。

围绕着稀土产业发展新机遇，吴晓东指出：随着“中国制造2025”、“互联网+”等战略的实施，智能制造、高端装备、高速铁路、新能源汽车、工业机器人、3D打印等战略性新兴产业加快发展，稀土作为支撑相关产业发展的重要基础原料，发展空间广阔。尤其在两个方面有巨大的发展潜力：一是电动汽车、混合动力汽车、高速铁路、工业机器人等产业的发展，可以大幅增加稀土永磁电机、动力电池等稀土高端材料和产品的用量。比如，每台机器人需要几百个稀土永磁伺服电机，“机器人革命”将给稀土产业带来巨大的市场空间； 二是随着环保要求的提高，我国工业炉窑脱硫脱硝、机动车尾气净化、污水处理等可为稀土催化材料提供巨大的市场。

讨论阶段，与会专家纷纷发表见解。徐坚指出：毛利率是衡量企业产业售价与成本的重要指标，有报告显示，我国稀土产业利润率较低，以北方稀土为例，毛利率逼近10%，意味着其售价已经越来越接近于开采成本。徐坚认为，应认真分析造成稀土产业利润率低的原因，从产业升级、加速行业重组，加强出口管控等方面着手，规范行业秩序。北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室教授李宇提出，稀土行业存在的问题与钢铁产能过剩问题有类似之处，从产业良性发展的角度，现阶段中国钢铁和稀土市场尚没有形成以竞争为导向的经济性壁垒，中央政府为了避免重复建设，规范治理，防止资源浪费，需要对全国性的重大建设项目进行数量控制与市场准入，但地方政府往往从各自本位利益出发分化扭曲了产业应有的进退壁垒，不重视产业升级和技术进步，这就会导致产业大而不强。

中国科学院化学研究所研究员、深圳大学特聘教授徐坚发言

研讨会气氛热烈，不同观点在交流中碰撞，但与会人员一致认为：在产业分工高度全球化的今天，没有协同合作就没有发展进步。作为世界最大的稀土材料供应国，中国秉持着开放、协同、共享的方针推动稀土产业发展。一方面，我们要坚持稀土资源优先服务国内需要的原则；另一方面，中国也愿意满足世界各国对于稀土资源的正当需求，乐见中国的稀土资源及稀土产品能够被广泛用于制造各类先进产品，更好满足世界各国人民对美好生活的需要。

茶座现场

此次IIIF创新驱动沙龙，也是清华大学-浙江德清材料设计与产业创新联合研究中心成立以来的第一次主题沙龙，活动开始前，联合研究中心主任、清华大学材料学院副院长李正操教授简要介绍了联合研究中心的有关情况。

茶座活动合影

文：刘 颖 金韬

图：常 志 东

责 编：刘 颖