中国首次成功从盐湖卤水中提取出超高纯度氯化铷,大幅降低进口依赖,标志着战略矿产自主进入新时代。这一突破可能重塑与量子技术、国防系统和可再生能源相关的全球供应链。
全球首创:从盐卤中提取铷
中国实现了一项全球首创:从超低浓度盐湖卤水中商业提取高纯度氯化铷。这一成就标志着中国在矿产自给自足方面取得重大飞跃。
该技术由中国科学院青海盐湖研究所宣布。研究人员使用仅含0.001%铷的氯化钾原料,成功生产出纯度达99.9%的氯化铷。这项中试生产在青海的察尔汗盐湖进行。该地区虽然拥有国内铷资源储备,但过去一直未能有效利用。
为何铷如此重要
尽管在商品市场上常被忽视,铷却是高精度和国防技术的关键基础材料。这种金属能提高钙钛矿太阳能电池的稳定性,是GPS和加密通信不可或缺的部分,还用于制造铷原子钟——它对太空导航和安全网络至关重要,其误差可控制在百万年不足一秒。
鉴于其战略重要性,美国于2022年将铷列为关键矿产,使其加入日益增长的、易受地缘政治干扰影响的稀有材料名单。
中国的铷困局:有储量却难获取
尽管中国铷储量可观,但在结构上仍依赖进口。根本原因在于地质条件。
中国有色金属资源地质调查局高级地质学家何新宇(He Xinyu)表示:“虽然中国是全球主要铷生产国,但其产业严重依赖进口矿石。2021年,中国进口了1.95万吨铷精矿,外部采购率高达66.3%——主要来自加拿大和津巴布韦。”
中国已知的铷资源中,约97%蕴藏于硬岩矿床中。这种矿床开采成本高、产量低,开发难度大。仅有约3%存在于盐湖和地热水中,主要分布在青海和西藏自治区。
双轨创新策略
这一突破源于多年并行开展的理论与工程研究。科学家们首先开发了一个预测模型,用于追踪铷在钾盐生产过程中的分布规律。这帮助他们确定了铷难以富集的阶段,并找到了捕获铷的关键节点。
随后,他们构建了一套完整的工艺流程链:洗矿、铷浸出、痕量富集、溶剂萃取和纯化。最终产出的是工业级氯化铷——不仅技术上有竞争力,更重要的是,它实现了国产化。
规模化生产的经济可行性
这项创新不仅具有科学意义,更具有商业价值。由青海盐湖研究所研究员高丹丹(Gao Dandan)牵头的一项2022年成本分析估计,用此方法生产氯化铷的成本仅为当时市场价格的三分之一。这种技术可行性与经济激励的完美结合实属罕见。
该项目由国家自然科学基金委员会和青海省地方政府共同支持。这种国家支持研发的模式正被越来越多地用于降低矿产进口依赖。
战略影响:从稀土到铷
这一突破的时机值得关注。在矿产保护主义抬头和供应链重组的背景下,中国正加紧控制对航空航天、能源和人工智能基础设施至关重要的关键原材料。
中国在2010年代主导稀土市场的经历提供了先例。虽然铷目前仍属小众商品,但随着下一代技术的成熟,其重要性将日益凸显。控制铷的供应——以及低成本提取它的工艺——可能成为更广泛技术自主战略中的一个杠杆。
全球影响:新的战略变量
对于那些依赖安全、非中国来源关键矿产的国家来说,铷提取技术的突破带来了新的压力点。西方构建多元化供应链的尝试,现在可能面临更紧迫的时间窗口。
如果实现规模化生产,中国的工艺可能会以低成本、高纯度的产品涌入全球铷市场——削弱竞争对手,并将价格主导权转移到国内平台。在铷具有不可替代性的国防相关供应链中,这也将为北京增添更多筹码。
无声金属,响亮信号
察尔汗盐湖的成功,使铷不再仅仅是一种特种金属。它如今已成为衡量各国如何在材料科学、战略自主和技术韧性领域竞争的标杆。
随着铷走出默默无闻的状态,中国在化学工程领域的优势所改变的将不仅仅是市场——它可能改写产业实力的游戏规则。