举重若重的“稀土之父”徐光宪

余　玮

2009年1月9日上午，人民大会堂灯光璀璨，鲜花竞艳，国家科学技术奖励大会在这里隆重召开。这是科技界每年一次的美丽约会，也是我国自主创新成就的最高检阅台。

当国家主席胡锦涛亲手将被称为中国“诺贝尔奖”的国家最高科学技术奖证书颁给银发满头的“中国稀土之父”、著名物理化学家、化学教育家徐光宪院士时，全场响起经久不息的掌声。被点将领衔分离“孪生兄弟”

1972年，北大化学系接受了一项紧急的军工任务——分离镨钕，纯度要求很高。徐光宪成了这一研究的领军人物。从量子化学到配位化学，再到核燃料化学，直到最后的稀土化学，这已是徐光宪第三次改变研究方向了。

稀土元素，简称稀土，又称稀土金属，在通讯信息、石油催化、彩色显示、储氢材料，以及超导材料等方面扮演着无可替代的角色，有工业“维生素”之称，并被美、日等国列为21世纪的“战略元素”。对徐光宪来说，“国家需要”始终是第一位的理由，他转换研究方向无怨无悔。

为什么爱国者导弹能比较轻易地击落飞毛腿导弹?为什么F-22战斗机可以超音速巡航?为什么美制坦克与苏制坦克的主炮直射距离差距不大，但前者总是能打得更准?……徐光宪用几个“为什么”勾勒出当今军事科技的巨大进步，并针对每一个“为什么”，从材料科学的角度，指出“稀土”能够解释上述的所有“为什么”。

邓小平曾说过：“中东有石油，中国有稀土，中国的稀土资源占世界已知储量的80％，其地位可与中东的石油相比，具有极其重要的战略意义，一定要把稀土的事情办好，把我国的稀土优势发挥出来。”中国原本有着世界上最大的稀土资源储备，但是生产技术掌握在国外少数厂商手中，他们将这些技术作为高度机密。中国长期以来只能依赖于低价出口稀土矿物和混合物来获取蝇头小利。同时，中国还高价进口深加工产品，使我国长期处于有资源无利益的窘境。

这是一项“前无古人”的尝试。镨、钕都属于稀土元素，它们的化学性质极为相似，尤其是15种镧系元素，犹如15个孪生兄弟一样，化学性质几乎一致，要将它们一一分离十分困难，而镨钕的分离又是难中之难。

徐光宪打了一个又一个“漂亮仗”——他建立自主创新的串级萃取理论，推导出100多个公式，并成功设计出了整套工艺流程，实现了稀土的回流串级萃取。

什么是“萃取”?这好比有100个运动员，身高、体重、相貌都差不多，穿着相同的运动服，怎么能分辨出哪些是打排球的、哪些是打篮球的呢?于是把他们带到两块场地边，一块是篮球场、一块是排球场，结果篮球运动员和排球运动员都跑到了各自的场地上，就把他们分开了。如果把稀土元素比做运动员，那在现实中，“篮球场”和“排球场”变成了油和水，假如把两个AB共生的元素放到油和水的混台物中，A爱往油里跑，B则爱在水里呆着。经过一次分离后，油里有55％的A，而水里有45％的B。一次分离，就算“一级”。目前稀土的分离过程，大概需要400到500级。通过不断分离，并将每次的成果串联起来，最后元素纯度达到99％以上，就是串级萃取。

但是，串级萃取中有着太多的变量：油和水要放多少?油是花生油还是豆油?水是糖水还是盐水?每个元素分离的次数应当是多少……

阿基米德说，给他一个支点，他能撬动地球。虽然他最后也没能撬动地球，但徐光宪却找到了他的“支点”。他发现，无论油和水的条件怎样变化，但在大多数的条件下，油和水中金属离子各自的总浓度比是一个常数。换句话说，就是A B两种元素放入油和水中，油中A+B离子数和水中A+B的离子数相比，得到的始终是一个常数。这就是“恒定混合萃取比规律”。

“恒定混合萃取比规律”的发现，使串级萃取理论最终建立。徐光宪和他的团队在此基础上提取了包含100多个公式的数学模型，并创建了“稀土萃取分离工艺一步放大”技术，使原本繁难的稀土生产工艺“傻瓜化”，可以免除费时费力的“摇漏斗”小试、中试等步骤，直接放大到实际生产……

在当时，一般萃取体系的镨钕分离系数只能达到1.4-1.5。徐光宪从改进稀土萃取分离工艺人手，使镨钕分离系数打破了当时的世界纪录，达到了相当高的4。一排排看似貌不惊人的萃取箱像流水线一样连接起来，你只需要在这边放人原料，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。原来那种耗时长、产量低、分离系数低、无法连续生产的生产工艺被彻底抛弃了。

2009年，猛烈的金融风暴使全球许多企业步履维艰甚至轰然倒下。20多年前，国外稀土行业的跨国企业，也曾经历过一次类似的巨变，但不是金融风暴，他们称作“中国冲击”(China Impact)。正因为采用徐光宪的科研成果生产的单一高纯稀土大量出口，让那些曾经无视中国“稀土大国”地位的国家不得不面对这样一个尴尬的现实：中国生产的单一高纯度稀土占世界产量的80％以上，随着中国的高纯度稀土大量出口，使国际单一稀土价格下降30％--40％，包括美国钼公司、日本的稀土分离企业、祛国的罗地亚公司等一些长期霸占世界市场的稀土垄断企业，分别不得不减产、停产、破产，或寻求同中国人进行分离技术方面的合作。中国终于实现了稀土资源大国向稀土生产大国、稀土出口大国的转变。为此，徐光宪被称作“稀土界的袁隆平”。

我们很难想像，如果没有稀土，世界将会怎样。我们每天看的电视，其鲜艳的红色就来自于稀土元素铕和钇-外出携带的照相机，镜头里就有稀土镧；我们天天使用的手机、计算机中也有稀土元素。有资料显示，当今世界每5项发明专利中便有1项和稀土有关。别看稀土在我们的生活中无处不在，可它的分离利用却并不那么轻松，徐光宪为此奉献了整整一辈子的光阴。

“我国虽然已实现从稀土资源大国到生产和应用大国的飞跃，但我们还要确保科技队伍后继有人，在其他科学领域还有许多课题要探索，我们要多学习、多研究。”徐光宪南方口音浓重，语气郑重，似乎鞭策着自己，也希冀着后人。

徐光宪尽管已是高龄，但是对于新知识的汲取是一般年轻人难以望其项背的，他是那一代老教授里第一批学会使用电脑的。也许正因为时时愿意和年轻人在一起，徐光宪一直有着一颗童心，他给自已在学校BBS上的ID取名为“老顽童”。他每天要花大量时间上网，了解各种信息，并经常把有用的东西“打包”转发给大家，连书信、论文和ppt都是他自己一个字一个字敲进电脑的。

老人打字并不快。想像着他端坐电脑前，一连几小时敲击键盘的情形，更加深信他对自己的评价：“如果把科学家分为几类，有举重若轻的，有举轻若重的，那么我都不是，我属于‘举重若重的一类人。”

在他看来，自己挚爱一生的教书和科研，是一切的“重中之重”。“著名爱国艺术家常香玉说过一句话，‘戏比天大，说得非常好。对我们教师来讲，就是‘上课比天大，科研比天大。这是一种基本的敬业精神。”他自称是个不折不扣的“金庸迷”，并说自己还爱看《三国演义》与《红楼梦》。工作之余，徐光宪练练八段锦、太极拳。