李中平
[转载]稀土之光,环境之殇——我们该如何取舍?
2025-10-14 18:36
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 转载自《元素同位素地球化学科学公众号》

稀土元素其实并不稀缺,其在地壳中的丰度甚至高于银或铅,平均每百万份地壳物质中含有约150-200ppm。 真正稀有的是高品位矿藏的发现与成熟的分离冶炼技术,这些要素决定了稀土从矿石到高纯化合物的转化效率。2024年,中国稀土出口总额达7.63亿美元,与2023年的11.99亿美元相比锐减36%,  看似微不足道,仅占中国总出口额(约3.5万亿美元)的零头,却折射出全球供应链的深层张力。

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世界上最大的轻稀土矿—白云鄂博矿

20世纪中后期,美国、澳大利亚、印度、巴西等国曾活跃于稀土开发领域,其中加州的Mountain Pass矿一度供应全球三分之二的稀土氧化物,支撑着从荧光灯到导弹系统的广泛应用。 然而,随着环保法规日益收紧和处理成本急剧飙升——每吨分离需耗费数百美元的废水处理费——西方冶炼厂陆续停产或转型。到1990年代,美国的Mountain Pass矿因放射性尾矿污染问题被迫关闭,澳大利亚的Mount Weld项目也因高运营门槛而放缓步伐。

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加州Mountain Pass矿位于莫哈韦沙漠,是美国唯一活跃的稀土矿和加工设施。  20世纪中后期,该矿以碳酸盐矿为主,开采富含轻稀土的氟碳铈矿石,一度供应全球约三分之二的稀土氧化物,支持荧光灯、导弹系统等高科技应用。   从1960年代至1990年代,它主导全球供应链,推动电子和国防产业革命。然而,环保压力和成本上升导致1990年代关闭。

在此背景下,中国在上世纪八九十年代以国家战略的姿态强势切入这一领域:内蒙古的白云鄂博矿和江西赣南的离子型稀土矿接连开发,前者富含轻稀土,后者则以中重稀土著称;政府通过补贴和相对宽松的环保政策大幅降低开采与加工成本;同时,学术与工业体系集中攻关溶剂萃取、分级分离等核心工艺,实现从矿石浸出到氧化物提纯的全链条优化。 这一地位不仅支撑了全球绿色转型,还悄然影响地缘政治格局。

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中国稀土之所以能占据全球供应链,并非单纯资源禀赋,而是低成本模式的制度红利。 从原矿开采到永磁体制造的全流程产业链,几乎悉数落户中国境内,形成难以复制的“闭环优势”。如今,根据国际能源署(IEA)最新数据,中国稀土开采量约占全球61%,加工环节则高达90%以上,牢牢主导电动汽车、风力发电、国防装备等关键领域的供应链。中国在2000年前后取代美国,成为全球稀土中心。

然而,低成本的核心逻辑之一,便是环境外部化。分离环节更显污染密集。溶剂萃取依赖通过pH调控实现轻重稀土分级。 稀土提取常用酸(如硫酸、盐酸)进行矿石浸出,利用有机溶剂通过溶剂萃取法实现稀土元素的分离与富集。该过程产生大量高浓度酸性废水、含重金属及放射性物质的废渣,以及挥发性有机废气和酸性气体。酸性废液导致水体和土壤酸化,破坏生态系统;重金属和放射性物质(如钍、铀)易在环境中累积,通过食物链危害人体健康;有机溶剂挥发污染大气,酸雨风险增加。此外,废渣堆积占用土地,渗滤液可进一步污染地下水。当前工艺资源利用率低、处理成本高,污染治理难度大。为实现绿色可持续发展,亟需推广低毒试剂、闭环循环工艺和高效回收技术,强化全过程污染控制,减少生态破坏与健康风险。

image.png稀土元素钪从赤泥中提取的广泛应用与联萃离心萃取机的关键作用(图片:网络)

为缓解此问题,加速绿色技术转型,如采用离子液体萃取或生物冶炼,减少酸用量和废渣产生。  同时,加强废水零排放标准和尾矿回收机制,通过国际合作共享最佳实践,推动稀土产业从“高污染高产出”向“低碳高效”跃升。只有如此,这一战略资源才能真正服务全球绿色转型,而非遗留生态隐患。总之,我国稀土的“底气”源于技术与政策的双轮驱动,却以生态负债为代价。这种模式虽短期内铸就全球垄断,但长远看,正面临内生压力与外部围堵。中国若能加速绿色替代技术的产业化,或许可将隐忧转化为新机遇,推动供应链从“量”向“质”的跃升。

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