李世春
家乡近邻 之 稀土之乡 精选
2025-9-18 07:34
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家乡近邻之稀土之乡

  1927年,著名地质学家丁道衡发现了白云鄂博这座矿藏,之后白云鄂博矿区的稀土资源被发掘,确立了中国稀土大国的地位。

  大毛忽洞村坐落于秦长城北的大后山,而大毛忽洞的北边68公里处,就是白云鄂博,是包头的一个区。“中东有石油,中国有稀土”,而中国的稀土,80%以上在白云鄂博。所谓“稀土”,就是元素周期表中17种金属元素的总称。在元素周期表里,钪和钇是上下近邻,15个镧系元素则排成一行。

  1976年,我高中毕业,这年9月,我当上了民办教师,讲授初中数学。我能当上民办教师,一是幸运,二是因为我喜欢数学。1976年寒假,我人生的第一次独立出行,就是离开大毛忽洞往北走。先来到白云鄂博,然后来到百灵庙。在大后山,人们把白云鄂博叫白云,把达尔罕茂明安联合旗叫达茂旗,而且把达茂旗和百灵庙划等号。因此,在大后山,如果你问百灵庙或达茂旗,大家都知道。如果你问达尔罕茂明安联合旗,多数人会摇头。这就是乡下人的简单风格,我在大毛忽洞的时候,让我把达茂旗的全称写出来,我也要先查地图,然后才能写对。

  我曾经3次来白云,1976年我自己来,1985年我带媳妇来,1994年我带媳妇和儿子来。从大毛忽洞到包头,有两个方案:一是直接往南,经固阳到包头,用不了2小时;二是往北直奔白云,白云到包头有火车,每天对开,早发晚至。不用发愁买票,不用发愁座位。但是,从大毛忽洞经白云到包头,需要在白云住宿一晚,第二天才能坐上到包头的火车。那时白云社区很小,似乎只有一个百货大楼。我来白云,也许是为稀土。在白云,遍地都是稀土,但是,我1976年没有稀土的感觉,1985年也没有稀土的感觉。我绕道白云去包头,也许是一种“踏梦”,就像人们踏青一样。

  1970年前后,大毛忽洞村和白云就有密切的往来。当年大毛忽洞村有五辆马车,都是所谓的三套马车(三马拉)。我们村的马车曾经在白云跑运输,就是为白云的矿区拉矿石。白云的矿石要运到包钢去冶炼,但是,矿石在白云上火车的时候,有些矿石要集中到火车站的货场。这些零碎的转运工作,就需要马车来干。于是,我们大毛忽洞找到了这份差事。那时,生产队的马车能到白云跑运输,那是相当的荣耀,生产队还有收入。

(白云鄂博混合稀土金属的主要元素)

  1985年在吉林大学读硕士时,我的学位论文题目是“稀土元素对铝锌镁合金超塑性的影响”。我用的稀土就来自白云鄂博,是从包头稀土研究院买的。我用的是一种混合稀土金属,其成分为Ce,53.5%;La,30.8%;Nd,10.9%;Pr,3.9%;Sm,0.8%;Eu,0.1%。我用的混合稀土金属包含的6种元素,都集中在镧系的左侧,因此又被称为轻稀土。因为越往右,原子序数越大,原子也越重。因此,白云鄂博的稀土,是轻稀土。

  白云的轻稀土,有什么神奇之用吗?

  用途越来越广的稀土永磁体中,担当主角的就是稀土元素钕(Nd)和钐(Sm),都是白云鄂博的轻稀土。

  看看稀土永磁体之所以能神奇的原因是什么?

  第一代稀土永磁体,每个晶胞包含18个原子;第二代稀土永磁体,每个晶胞包含57个原子;第三代稀土永磁体,每个晶胞包含68个原子。

  大后山的人际关系,分为三个层次:嫡亲、干亲和朋亲。嫡亲是血缘关系,干亲是桃园结义关系,朋亲就是普通的你我关系。当年大后山的红白喜事中,嫡亲、干亲和朋亲的搭礼(金额),递减幅度满足对数关系,这是我的观察。这也是大后山的人际关系文化。晶胞中的原子,又何尝不是这样呢?

如果以任何一个原子为参考原子(标记为A),在晶体空间中,距离该参考原子(A)第1近的那层原子,就属于“嫡亲原子”;距离该参考原子(A)第2近的那层原子,就属于“干亲原子”;距离该参考原子(A)第3近的那层原子,就属于“朋亲原子”。

晶体里原子和原子之间的关系,就是相互作用的关系。这种相互作用关系可以描述为一种化学键,化学键的强弱随“亲近”的距离,也是对数衰减关系。就是距离越近,作用越强,距离越远,作用越弱,满足对数关系。

需要强调的是,晶体中每一类(空间群占位)原子的“三亲”关系网是完全不同的,这就是所谓的“原子环境”,要找出每一类原子的“三亲”关系网,需要针对原子环境进行计算,这也就是所谓的“原子环境计算”。这就是化学键里的大后山文化,反过来说,这就是大后山文化里的化学键。

试一试,求解出:

B(4g)的原子环境关系网;Nd(4f)的原子环境关系网;Nd(4g) 的原子环境关系网;Fe(4c)的原子环境关系网;Fe(4e)的原子环境关系网;Fe(8j1)的原子环境关系网;Fe(8j2)的原子环境关系网Fe(16k1)的原子环境关系网;Fe(16k2)的原子环境关系网。

根据晶胞原子数,简单展望一下:

  第二代的Sm2Co17,晶胞里包含57个原子;第三代的Nd2Fe14B,晶胞里包含68个原子;第四代的Sm2Fe17N3(Sm2Fe17N2),晶胞里包含84个原子。

秦长城北大后山的地理知识参考:

科学网—塞北宝地大后山 - 李世春的博文

 

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