徐光宪：解不开的稀土情结

徐光宪1920年11月7日出生于浙江绍兴。他是中国著名的化学家和教育家。他于1944年毕业于上海交通大学化学系。1947年底，他去美国学习，并于1951年3月获得哥伦比亚大学物理化学博士学位。他于1951年回到中国，在北京大学化学系任教。1980年，他被选为中国科学院院士。主要从事量子化学、配位化学、稀土化学和萃取化学的科学研究和教学，注重自然辩证法和科学方法论的研究。

令徐光先惊讶的是，创造了“中国奇迹”的稀土梯级提取技术，在推动中国稀土产业大规模发展的同时，间接引发了巨大的危机和风险。

■我们的记者郝军

“我担心中国将在20到30年后成为一个稀土小国！”

中国“稀土之父”徐光先曾担心，我国大量出口的稀土只能以“白菜价”出售，无序的过度开采造成了严重的资源损失和环境破坏。90多岁的他再也坐不住了，开始着手调查矿区。

在普通人眼里，稀土是神奇的化学物质。对中国来说，稀土是“工业维生素”和重要的战略资源。然而，在徐光先的世界里，稀土是“一个永远无法解决的情结”，书写着下一个生命周期的变化。

创新的“中途之家”

人类发现、理解和利用稀土已经有200多年了。尽管中国拥有世界上最大的稀土资源储备，但直到20世纪70年代，中国只能以低价向外国出口稀土原料，然后以高价进口高纯度稀土产品。

这种尴尬局面的背后是落后的科学研究和工业现实。稀土分离技术和生产技术被少数外国制造商垄断，成为高度机密。

1972年，徐光先所在的北京大学化学系接受了一项特殊的紧急军事任务——分离镨和钕，这两种最相似的稀土元素具有高纯度的要求。

52岁的徐光先“中途出家”，接受了这个任务，步入稀土研究领域。这是他1951年回到中国后，中国第三次需要改变研究方向。生于量子化学，他转向配位化学，然后是放射化学，最后是稀土化学。

“这两种元素比孪生兄弟更相似。将它们分开是极其困难的。然而，作为世界上最大的稀土所有者，中国长期以来只能出口初级产品，如稀土精矿和混合稀土，这让我们感到不安。因此，无论有多难，都必须完成。”徐光先没有犹豫。

查阅资料，徐光先发现，镨和钕的分离问题一直没有被国外学术界很好地解决。他回忆说，当时法国罗地亚最先进的工厂能够通过萃取分离其他稀土元素，但传统的离子交换法仍被用来分离镨和钕。从长远来看，离子交换法生产速度慢，成本高，不利于大规模工业化生产。

没有先例可循。徐光先作出了一个大胆的决定，挑战国际上的萃取分离问题。

“我们相信做科学研究，即基于基础研究，关注国家目标，不与外国人合作，走自己的创新之路。”这是徐光先的科研方法。

理论上，提取技术并不复杂。然而，为了达到极高的纯度要求，必须进行数百次提取和分离，每次分离的结果必须串联，最终达到99%以上的纯度。这个极其复杂的过程被称为级联提取。

“中国冲击”

理论和实践之间经常存在巨大的差距。徐光先面临的最大挑战是如何将级联萃取理论应用于大规模工业生产。

在稀土萃取过程的实验阶段，研究人员必须使用复杂而长的“摇动漏斗”方法来模拟级联实验，以获得准确的设定参数。如果在整个过程中有一个小错误，结果不令人满意，一切将不得不从头开始。

不仅如此，徐光先的创新还必须面对“本土化”的挑战。对于国外生产技术成熟的稀土工厂，“振动漏斗”技术可以尽量保持原料不变。然而，中国的稀土分布很广。内蒙古、四川和山东的原料组成不同。自然，分离稀土的要求不可能相同。

“我们必须根据原材料找到合适的技术。更重要的是，我们必须找到这项技术背后的理论基础。”出生于科学领域的徐光先始终记得，理论研究是开辟创新之路的基石。

白天“摇动漏斗”，晚上思考级联理论。有些人开玩笑说他们白天是体力劳动者，晚上是脑力劳动者。一周工作80个小时，没有假期，徐光先很着迷。

旁边的同事回忆起当年的科研情景，说:“只有在稀土元素周期表和稀土元素4F轨道模型之间，徐先生才能坐得舒服。”

好事多磨。梯级抽取的规律清晰地展现在徐光先面前。他发现的“恒定混合萃取比法则”最终建立了级联萃取理论。

在此基础上，他和他的团队提取了一个包含100多个公式的数学模型，创建了稀土提取分离过程的“一步放大”技术，该技术“愚弄”了原本困难的稀土生产过程，省去了耗时费力的“漏斗摇动”步骤，可直接应用于实际生产。

徐光先的提炼“装配线”就像魔术师手中的一个神奇的黑盒子。只需将稀土材料放在一边，各种高纯度的稀土元素就可以从另一边连续输出。

同事们非常惊讶，不相信徐光先能以如此简单的方法完成这项曾被视为世界级难题的工作。

1978年，徐光先举办了“全国梯级萃取车间”，免费在国营工厂推广他的科研成果。几年前，仍被外国企业视为绝密的稀土分离技术，变成了一项甚至中国乡镇企业也能掌握的技术。

不久，法国、美国和日本在国际稀土市场的垄断地位被打破，中国从一个稀土资源大国跃升为一个稀土生产和出口大国。

到20世纪90年代初，由于中国单一高纯度稀土的大量出口，稀土的国际价格已降至接近其原始水平的四分之一。许多外国稀土制造商不得不减产甚至停产，成功改写了国际稀土产业格局，他们称之为“中国影响”。

因此，徐光先被称为“稀土之袁隆平”。

担心“稀土之父”

2008年，徐光先获得最高国家科学技术奖。他的心仍然和稀土联系在一起:“获奖是集体的工作，我只是这个集体的代表。我已经同意你们所有人的意见，包括个人收入50万元，所有的都要拿出来。经费应以稀土研究为主……”

梯级提取理论和技术为徐光先赢得了很多赞誉和荣耀。时至今日，他的研究成果仍是中国稀土产业的基础，并保持着世界领先地位。在他的实验室里，一个接一个的研究成果诞生了。

然而，除了科学研究，徐光先对稀土的未来更为担忧。

令徐光先惊讶的是，创造了“中国奇迹”的稀土梯级提取技术，在推动中国稀土产业大规模发展的同时，间接引发了巨大的危机和风险。

"中国已经同时建立了几十个稀土工厂."作为中国稀土化学领域的领军人物，“稀土之父”徐光先没有想到自己发明的工艺会导致这样的“弊病”。

稀土产量稳步上升，远远超过世界需求。因此，为了能够出口，各种制造商积极降低纯度要求，并严重压低价格。媒体甚至评论说我们在“卖稀土当猪肉”。

“从1995年到2005年的10年间，我们以非常低的价格出口了高纯度和高质量的稀土，损失了至少55亿美元，让日本和韩国等国能够以低价储备足够20年使用的稀土。”徐光先曾经做过这样的估计。

面对严峻的形势，徐光先深感痛心。2005年至2006年，他曾两次致信国务院总理*，并与石长旭等14位院士一道，呼吁保护内蒙古白云鄂博地区珍贵的稀土和钍资源，以避免包头市和黄河的放射性污染。

不久，*给出了官方答复，提议从2007年开始限制稀土生产。

2009年，在香山科学大会上，徐光先再次提出用10亿美元外汇储备建立稀土和钍战略储备，控制总产量和冶炼量，并建议重点支持几个企业主导产业的发展。

徐光先迫切需要这样做，但他知道这不再只是科学家可以解决的技术问题。最好的解决办法是从行业甚至国家战略的角度来控制稀土价格。

不难认识到，这背后是徐光宪深厚的爱国主义。以基础研究为国家目标服务是他毕生事业的原则和动力。

"科学没有国界，但科学家有祖国."

时光飞逝回到20世纪50年代，那时新成立的新中国还是一片废墟。在海洋的另一边，在一个才华横溢的年轻人徐光先面前，有一条通往科学巅峰的平坦道路。

“当时我在量子化学方面有一些想法，我的导师说这些想法非常好。当我毕业时，他推荐我和芝加哥大学著名的理论化学硕士密立根教授一起做博士后。”徐光先回忆说，这是一个千载难逢的机会。

就在这时，抗美援朝战争爆发了。美国即将通过一项法案，禁止所有在美国学习的中国学生回国。

"我已经完成学业，并做出了一些贡献."徐光先想起了他的伟大愿望。他隐约觉得如果他不回去，他可能会一直住在另一个国家。然而，他的妻子高只花了一年时间就拿到了博士学位。在这个时候放弃不是太糟糕了吗？

"科学不分国界，但是科学家有他们的祖国."妻子的话坚定了徐光先的决心。

1951年4月15日，徐光先和他的妻子以华侨探亲的名义获得签证，登上“戈登将军”号客轮，在多年分离后返回祖国。这是“禁止中国学生返回美国”法案生效前最后一艘去中国的游轮。

回国后，徐光先夫妇加入了北京大学化学系，在新中国教授和培养了第一批化学人才。这对“化学夫妇”手拉手走了半个多世纪，写下了以下关于祖国的传奇故事:和同学一起学习，同时回家，被选为中国科学院院士，获得国家自然科学奖...

“在我的一生中，我最满意的是与高一起度过的52年。我最后悔的是没有好好照顾她，让她在我之前离开。”1998年，当他的妻子因病去世时，徐光先忍不住在追悼会上最后一次拥抱他的妻子，抽泣起来。在场的每个人都被感动了。

在巨大的悲痛中，徐光先必须学会放弃过去的一切。这就像是和他自己的战争。他必须学会在80多岁的时候独自生活。

徐光先是最后的赢家。在美国他女儿的家里呆了三个月后，他回到了熟悉的无名湖，人们又一次看到了焕然一新的老徐。他说:“我有一个稀土复合体，永远无法解决它……”

《中国科学新闻》(第六版，2013年5月17日)