中美稀土博弈：稀土開采與LIBS技術(shù)

1引言

近日，中國對七類中重稀土相關(guān)物項實施出口管制，引發(fā)了美國相關(guān)行業(yè)的恐慌。

中國作為全球最大的稀土生產(chǎn)國和出口國，不僅擁有全球大部分稀土礦產(chǎn)量，更關(guān)鍵的是掌控著供應(yīng)鏈中的核心加工環(huán)節(jié)，包括精煉、冶煉及制成可用部件等工藝，其全球市場份額高達(dá)80%至90%。在美國總統(tǒng)特朗普于4月2日宣布對中國商品征收“對等關(guān)稅”兩天后，中國隨即宣布對七類中重稀土相關(guān)物項實施出口管制，其中至少有四種——釓、鋱、釔、鏑，被廣泛應(yīng)用于美軍F-35隱身戰(zhàn)斗機(jī)等先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)的各類子系統(tǒng)和零部件。面對中方稀土出口管制帶來的巨大壓力，美方探索深海稀土不僅面臨法律風(fēng)險，還遭遇技術(shù)挑戰(zhàn)。

讓美方不惜付出代價的稀土是什么？針對稀土礦中的這些元素，又該如何實現(xiàn)高效檢測？

2什么是稀土？

稀土在工農(nóng)業(yè)和軍工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是重要的戰(zhàn)略儲備資源。稀土被譽(yù)為“工業(yè)維生素”，擁有優(yōu)異的磁、光、電、催化等物理和化學(xué)特征，在現(xiàn)代科技和工業(yè)中扮演關(guān)鍵角色，應(yīng)用領(lǐng)域包括高科技電子設(shè)備、清潔能源技術(shù)、軍事與國防、工業(yè)制造等。

• 高科技電子設(shè)備：如智能手機(jī)、電腦、顯示屏、光纖通信等。

• 清潔能源技術(shù)：風(fēng)力渦輪機(jī)的永磁體、電動汽 車的電池和電機(jī)、太陽能板等。

• 軍事與國防：導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、雷達(dá)、隱形戰(zhàn)機(jī)（如F-35）、激光武器和衛(wèi)星技術(shù)。

• 工業(yè)制造：石油精煉催化劑、高強(qiáng)度合金（用于航空發(fā)動機(jī)）、玻璃拋光等。

3如何測定稀土元素

目前針對深海稀土資源的調(diào)查和探測技術(shù)研究十分薄弱，缺乏完備的能夠?qū)崟r探測深海沉積物中稀土元素的技術(shù)手段，無法從深海沉積物中準(zhǔn)確探測到稀土元素。

激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)是一種可以實現(xiàn)快速原位分析的原子發(fā)射光譜技術(shù)，它具有快速、原位、非接觸等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保監(jiān)測、生物醫(yī)藥、太空探測、食品安全等領(lǐng)域。LIBS技術(shù)也已被用于實時檢測礦物中各種元素的含量和分布，十分適用于稀土元素探測。

LIBS 探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

萊森光學(xué)LIBS激光誘導(dǎo)光譜儀系列

將富稀土泥中REY通過酸溶液浸出后，利用LIBS對浸出液中的離子態(tài)稀土元素（REY）進(jìn)行探測。LIBS是一種很有前途的探測深海沉積物中REY的方法，這種技術(shù)具有同時探測多類REY且探測周期短等優(yōu)勢。利用LIBS結(jié)合多變量回歸分析可以對深海沉積物中的REY進(jìn)行檢測。

樣品浸出液具有重要 REY 發(fā)射線的 LIBS 光譜

本工作中用于REY分析的譜線

對浸出液樣品的偏最小二乘法回歸

4 LIBS引領(lǐng)深海稀土開發(fā)

稀土作為現(xiàn)代工業(yè)與國防的核心戰(zhàn)略資源，其供應(yīng)鏈的穩(wěn)定直接關(guān)乎國家競爭力。萊森光學(xué)LIBS（激光誘導(dǎo)擊穿光譜）技術(shù)憑借其快速、原位、非接觸的檢測特性脫穎而出。該技術(shù)同步分析多類稀土元素的含量與分布，大幅縮短探測周期。結(jié)合多變量回歸算法，更可精準(zhǔn)量化稀土濃度，為深海資源開發(fā)提供了高效、低成本的解決方案。

5萊森光學(xué)LIBS案例分享

• 燒結(jié)礦元素分析

根據(jù)譜圖中的特征峰值進(jìn)行元素定性分析，可知樣品中含有鐵、碳、硫、磷、硅、鎂、鋁等元素。

• 催化劑元素分析

根據(jù)顆粒物的特征激發(fā)譜線圖中的特征峰值進(jìn)行元素定性分析，樣品中存在Fe,Ca,Si,Al元素的。