“浙里”科学家故事㊳丨从受制于人到全球领先，他如何改写中国稀土命运？

2025-06-23 16:25:10

以下文章来源于中国科学家博物馆，作者中国科学家博物馆

中国科学家博物馆.

中国科学家博物馆提供各种形式和主题的展览、宣教活动等科学文化产品，致力于展示中国科学家形象、弘扬科学家精神、打造科技工作者的精神殿堂。

编者按

在百年的科技奋斗史中，浙江英才辈出，灿若繁星，众多著名科学家在“浙里”熠熠闪光。为弘扬新时代科学家精神，省科协开展“打造科学家群落，弘扬科学家精神”行动。本号特推出“‘浙里’科学家故事”专栏，以弘扬科学家精神为主线，通过摘录、转载和整理等方式，全方面呈现一批近代浙籍或在浙江工作过的著名科学家的故事，传承科学家精神，涵养优良学风，引导全省科技工作者为忠实践行“八八战略”、奋力打造“重要窗口”，争创社会主义现代化先行省，高质量发展建设共同富裕示范区凝聚力量。

1980年6月10日，徐光宪率领中国科学院稀土考察团访问法国。他们与当地知名的稀土矿分离工厂开展交流，尽管法国研究人员对考察团的到来表示热烈欢迎，但拒绝了他们参观罗纳·普朗克厂的要求，并将所有萃取剂和工艺参数标记为“绝密”。这一事件虽小，却凸显了中国在稀土分离领域所面临的困境。

经过多年努力，在稀土化学奠基人、中国科学院院士徐光宪等科学家带领下，我国实现了从稀土资源大国向稀土生产大国、稀土出口大国的华丽转身。

徐光宪（1920年11月7日－2015年4月28日），浙江省上虞县（今绍兴市上虞区）人，物理化学家、无机化学家、教育家，中国科学院院士，2008年度“国家最高科学技术奖”获得者，被誉为“中国稀土之父”“稀土界的袁隆平”。

我国拥有丰富的稀土资源，新中国成立伊始，却处于一种资源开发与利用能力不匹配的被动状态。作为隐形战机、超导、核工业等高精尖领域不可或缺的原料，稀土珍贵稀少且提炼和加工难度极大。可以说“谁掌握了稀土，谁就全天候掌握了战场”。

1972年，北京大学化学系接到了一项紧急的军工任务——分离镨钕。当时已过知天命之年的徐光宪，再次因国家需求调整自己的科研方向。徐光宪通过实验室研究和工厂小试等一系列工作，不仅成功实现了稀土元素的分离，获得了高纯稀土元素，还使中国在稀土分离技术领域跃升至世界领先水平。

徐光宪

来源 | 中国科学家博物馆

开创镨钕萃取分离法

镨和钕都属于稀土元素。稀土元素总共有17种，包括钪（Sc）、钇（Y）和15种镧系元素。它们的化学性质非常相似，要将它们一一分离非常困难。当时，国际上通常采用离子交换法，这种方法成本高，提炼出的稀土元素纯度也较低，无法满足大规模工业生产的需求。这时，徐光宪提出使用萃取分离法来分离镨和钕。

萃取是利用物质在不同溶剂中具有不同溶解度的特性，进行物质分离的一种方法。早在1957年，徐光宪开始参与开创我国原子能事业时，就已涉足萃取领域。当时，核燃料的分离和提纯是原子能工业中与化学相关的核心问题之一。从1946年开始学习量子化学算起，已经研究了10年量子化学的徐光宪注意到萃取过程与络合作用的联系，以及萃取方法用于稀土分离的可能性及优点。

那时，国际上萃取化学仍然是一门新兴学科，关于萃取体系的分类很不统一，理论中存在许多与实际试验不相符的假设，甚至对萃取机理的解释也相当混乱。徐光宪从系统整理资料入手，做了上万张文献卡片，经过深入思考、分析和归纳，于1962年提出了恰当而细致的萃取体系分类方法，并在此基础上阐明了若干典型体系的萃取机理，提出了几个关于萃取的一般规律，还参与改进了研究萃取平衡的两相滴定法。

然而，摆在科研人员面前的难题远比预想的更为复杂。在稀土萃取工艺的实验阶段，他们不得不采用繁复且耗时的“摇漏斗”方法，以此模拟串级实验，获取精确的设定参数。整个流程容不得半点差池，任何微小的失误都可能导致结果不尽如人意，迫使一切推倒重来。

除了实验本身的挑战，徐光宪还需应对“本土化”带来的难题。国外成熟的稀土生产工艺，其“摇漏斗”技术能够尽可能地保持原料的一致性。然而，中国的稀土资源分布广泛，内蒙古、四川、山东等地的原料组成千差万别，对稀土元素分离的要求自然也不能一概而论。

“我们必须根据不同的原料找到与之匹配的工艺，更重要的是，要揭示这种工艺背后的理论依据。”徐光宪始终坚信，理论研究才是通往创新之路的基石。

20世纪80年代徐光宪与学生们在一起讨论工作（前排右一为徐光宪）

来源 | 中国科学家博物馆

白天，徐光宪带领团队在实验室里辛勤地“摇漏斗”；夜晚，则在灯光下潜心钻研串级理论。有人戏称，他们白天是体力劳动者，晚上则化身为脑力劳动者。一周工作80个小时，高强度的工作节奏下，徐光宪成功地将萃取分离法研发并应用成功。

在当时，一般萃取体系的镨钕分离系数仅能达到1.4至1.5。徐光宪从改进稀土萃取分离工艺入手，通过精心选择萃取剂和络合剂，构建了季铵盐——DTPA“推拉”体系。最终，他不仅出色地完成了这项紧急的军工任务，更将镨钕分离系数提升至惊人的4，打破了当时的世界纪录。他的这些研究成果迅速获得了国际认可，为国家的科技进步作出了巨大贡献。

营造良好的稀土产业生态

1975年8月，第一次全国稀土会议在北京召开。徐光宪在会上提出了他的串级萃取理论，引起轰动。一排排看似普通的萃取箱像流水线一样连接起来，只需在一端放入原料，在“流水线”的另一端的不同出口就会源源不断地输出各种高纯度的稀土元素。