广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室主任朱建喜：为稀土开采研发“加速器”

稀土，被称为“工业维生素”和“新材料之母”，是现代工业中不可或缺的重要元素，也是大国博弈的关键战略资源。

近期，广东科学家开发的“离子吸附型稀土矿电驱开采技术”进一步成形，引发科研和产业两个领域的共同关注。新技术能把稀土采收率提高约30%、杂质含量降低约70%，而且开采时间只要以往的1/5。

国际同业专家将其高度评价为“改变游戏规则”。这背后，是中国科学院广州地球化学研究所（下称“广州地化所”）研究员、广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室主任朱建喜带领团队十余年如一日踏实奋斗，勇攀关键技术高峰的征程。

现场观摩时冒出“金点子”

离子吸附型稀土矿中的稀土，以离子形式吸附在平平无奇的土壤、山头里，价值连城，但其目前的开采对环境影响巨大。

我国从20世纪60年代起开采离子吸附型稀土矿。业界主要采用硫酸铵原地浸出方法——工人在矿山上打成百上千个竖洞，围着山脚挖一圈平洞和围堰，往竖洞中不停灌入硫酸铵溶液，溶液就会从山脚流出来，铵根离子通过离子置换的反应交换土壤中吸附的稀土离子，最后由人工提取所收集的浸出液中的稀土，整个连续灌注过程差不多持续一年甚至以上。

这种方式耗时很长，而且需要使用大量硫酸铵，往往导致土壤、水体的氨氮超标，已被国家明令禁止。业界亟须一种更绿色、高效的开采方法。

在一次现场观摩中，朱建喜脑子里冒出了一个“金点子”。

这源自他十多年前在英国当访问学者时的经历。当时，朱建喜接触到用插入电极的方法给土壤排水的技术。原本要花上几年才能晾干的泥土，通电后几个月就会干透。其中的原理并不复杂：土壤溶液中的离子团带着水分子往电极移动，实现加速定向排水。

“在稀土开采中，把污染环境的硫酸铵换成其他离子，再通电加速排水，是否可行？”朱建喜和矿山开采人员讨论起这个思路。

对方问：“能提升多少速度？”朱建喜知道，土体排水干燥的速度提升超过80%，但他保持着科学家的谨慎：“估计能有5%至10%。”

对方大受震撼：“哪怕能加快3%至5%，都是非常厉害的突破了。”朱建喜由此坚定了信心：“要把这个技术研发出来，通过科技创新，实实在在提升新质生产力，为产业解决困难。”中国科学院院士、广州地化所所长何宏平是朱建喜的博士导师、课题组长，在何宏平的带领和参与下，学科组内组建了离子型稀土的电驱开采团队，开始集中力量进行技术攻关。

为电驱开采技术申请专利时，有人提出质疑：“用电流驱动离子，懂点物理的人都知道这个原理，你的独创性在哪里？这不构成专利。”朱建喜大胆反驳：“稀土开采的历史快有五十年，想到这个、做成这件事的只有我们团队，怎么不算专利？”

金点子诞生后，离不开团队成员们群策群力、十年如一日的奋斗。他们从实验室的模拟实验做起，慢慢从小型做到中型，在一个2米高的土方中完成放大试验，去年又在广东梅州平远的5000吨土体场地示范中进一步验证了可行性，短短两个多月时间就从小半亩场地中试采出近2吨稀土矿。

从“漂亮论文”到“实用技术”

与现有开采工艺相比，电驱开采技术在稀土回收率、浸取剂用量、开采周期以及杂质去除等方面均有显著优化。相关成果发表在《自然-可持续性》《创新》等一系列高水平期刊，获授权发明和实用新型专利十余件。

更重要的是，该技术只要在原有技术的基础上增加电极，产业上沿用几十年的开采流程无需大改，就能达到绿色、增效的目的。

“新技术不能只是在实验室里‘好看’，还得在实际生产中好用。”这是朱建喜从事矿物研究20余年的深刻感受。

1973年出生的朱建喜，2003年博士毕业于广州地化所，2005年在浙江大学博士后流动站出站后又回到广州地化所。从住所到实验室只需步行不到300米，他每天早上8点半开始工作，可以干到第二天凌晨1点。外人看来枯燥且劳累的“两点一线”的科研生活，却让朱建喜怡然自得。

最开始，他更偏向基础研究，关注合成新型黏土矿物，这些黏土常用作污水治理中的吸附物。朱建喜想方设法把矿物结构和表面性质等内容做得更清晰、漂亮。“做得好，就能发好的论文，一开始我就是单纯这么想。”他说。

十多年前一次到企业调研，朱建喜才开始试着从产业应用的角度想问题，有了一种基础研究和产业应用融会贯通的感觉。“揭示矿物和材料的结构是要为效果服务，科技要面向经济主战场。基础研究做得好，更要考虑让其发挥经济价值，把科研成果写在祖国大地上。”

我国的稀土产量占全球70%以上，是极为重要的战略资源；南方的离子吸附型稀土资源，更是重稀土的主要来源，具有极高的经济和战略价值。与传统技术相比，电驱开采不仅更快、更绿色，而且还能开采出更多的稀土离子。

朱建喜认为，这就是他用实干奋斗出的成果，也证明了他的思路正确。“从最初开始学习黏土矿物表界面的性质，到了解和认识土体的电动化学行为，再将二者结合提出电驱开矿这一科学方法，到目前可实现的成果落地，前后经历了大约20年时间。这无疑是我最自豪的科研成果，也将是对产业非常有用的一次推进。”

既研究月壤也爱做科普

4年前，在国家航天局举行嫦娥五号任务第一批月球科研样品发放仪式上，朱建喜作为代表之一，接收了广州地化所获批的3件月球科研样品，其中一件月尘粉末100毫克，两件岩屑分别是60.5毫克和137.3毫克。

“经过充分研究，我们在月壤上发现了三价铁，这改变了大家‘月球上不可能存在氧化反应产生三价铁’的固有认知。经过科学推理，我们认为太阳风和陨石撞击是月球产生三价铁的原因。”4年后，朱建喜分享着从月壤中得出的新认知。

地质学家对万物起源都有好奇。月球、火星、早期地球，都是他们窥探星球奥秘的研究对象。

何宏平与朱建喜等科学家深入剖析了矿物—水界面反应产生活性氧的物理化学机制，揭示了早期地球氧气产生的矿物成因，破解了生命起源与地球宜居性演变的关键难题。“矿物也会呼吸”成为人类对地球最初氧气起源的新认知。

朱建喜介绍，他所在的团队主要聚焦四大研究方向，既包括行星科学领域，也涵盖关键矿产资源的成矿机制、绿色高效开采和开发利用等。“从药物、食物，到电池、化妆品，再到火箭喷口的高温密封腻子，矿物涉及日常生活的方方面面。”

他的办公室内摆满了矿物和岩石标本——沙漠玫瑰、黄铁矿、花岗岩、玄武岩、青田石……朱建喜兴致勃勃地向记者讲述每块石头的来历和它对人类的作用。

带着前沿知识和矿物科普，朱建喜近年来还走进大中小学作报告，把课程上传到视频网站，希望激发更多人对矿物、地球科学的兴趣。

对话

“无论多少岁都是奋斗的年纪”

南方日报：中国式现代化是干出来的，伟大事业都成于实干。您如何理解这句话？

朱建喜：在强国建设、民族复兴的新征程上，在科研领域，唯有实干奋斗，才能赢得未来。无论多少岁，都是奋斗的年纪。

我很有体会，在40岁以前，我跟着何宏平老师做研究。何老师比团队中的任何人都更忙碌，有他的表率作用，我们都愿意奋斗争先。好的集体非常重要，个人的意志力有时会不足，会想偷懒，但好的集体能让人保持奋进。

40岁后，我慢慢走上实验室管理者的岗位，从“打工者”心态转化为“老板”心态，操心的事情更多了，也就愈发明白奋斗的重要性，明白为年轻人营造良好奋斗氛围的重要性。在学术领域也是一样，国家给了我们很多资源，开采稀土矿既是科学前沿，更是国家需要，没有理由干不好。随着研究不断深入，我们越来越有信心，越做越有干劲。

南方日报：一直在单位做科研“两点一线”，不觉得苦吗？

朱建喜：对我而言科研是很有乐趣的事。我算是个“夜猫子”，科研之余我还喜欢运动，10点会跑跑步，以前还会打打篮球，运动完思维更活跃，洗完澡就又回到实验室开展科研，或者和学生交流学问。学生们读一段时间书，攒起来一些问题，通常我们聊一晚上就能豁然开朗了。读书固然重要，会问问题同样是科研的关键，科研工作更需要思想的交流碰撞。

南方日报：如何鼓舞和引导学生像您一样奋斗？

朱建喜：我选学生，最看重的品质是“静”，学生能不能出成绩，关键看他能不能静下心来做科研。

静下来就要专注，不能当精致的利己主义者。我常跟学生说，不要刚进学校就琢磨出路，要把主要的精力放在学习和研究中。只想自己的话永远不满足，想到科学研究和国家需要，心里就会轻松很多，肯定能出成果。

离子吸附型稀土矿电驱开采技术的研发过程也是一样的，很多青年科技工作者和学生参与到其中，似乎每一步都挺不容易，但是磨着磨着，磨个两三年就磨出了成果。少想一点自己，多想集体和国家，把个人奋斗放到国家和社会发展的大潮中，发展肯定不会差。

南方日报记者 钟哲

来源：南方日报