稀土人生 鞠躬尽“萃”

2018-07-18 11:29李艳鸣
华人时刊 2018年5期
关键词:稀土

李艳鸣

“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。”徐光宪一生挚爱的只有两件事———教书和科研,而这两件事都与“稀土”有关。

他是化学家,让中国从稀土资源大国变成生产应用大国,由此掀起“中国冲击”,奇迹般改写了国际稀土产业格局;他也是当之无愧的教育家,他撰写的教材哺育了中国几代化学工作者,仅在北京大学培养出的学生中就涌现了3名院士、3名长江学者特聘教授。

稀土界的“袁隆平”

邓小平同志曾说:“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辦好,把我国的稀土优势发挥出来。”因国家需要,徐光宪多次变更研究方向,先后致力于量子化学、放射化学、配位化学和萃取化学等方面的研究,并在这些方面都有所成就,但令他登顶的事业巅峰,还属由他缔造的“稀土王国”。

“稀土包含17种元素,其中有15种叫镧系元素,在元素周期表这个位置。”徐光宪对外行人解释稀土是什么,会随手指出他们在元素周期表中的位置,“比如我们在石油炼制时,希望汽油产出多一些,就要用到稀土的催化剂,可以使生产的汽油产率变大。手机、计算机,包括激光通讯,都要用到稀土。”

从1787年开始,稀土逐渐被人们发现并利用,由于有特殊光电磁和催化功能,只需一点就能化腐朽为神奇,稀土成为发展电子、航天等高新科技不可或缺的原材料,被人们称为“工业的维生素”。它在军事方面的重要用途更是不言而喻。

1972年,北大化学系接到紧急任务———分离稀土元素中性质最相近的“孪生兄弟”镨和钕,而且纯度要求很高。徐光宪和同事们接下了这项任务。

20世纪70年代的中国稀土业正处于起步阶段,对外只出口稀土精矿和混合稀土。当时世界最大的稀土厂是法国的罗地亚公司,中国曾经考虑过买他们的技术,但他们要价很高,并要求中国的稀土产品只能卖给罗地亚公司,由他们在全世界销售。“我们要自己研究开发,而且要比他们做得更好,给国家争口气!”然而,要萃取分离镨、钕是国内外都没有解决的难题。15种镧系元素犹如15个孪生兄弟,化学性质几乎一致,要将它们一一分离十分困难,而镨、钕的分离更是难中之难。

当时,国际上稀土分离的主流是离子交换法和分级结晶法。两种方法在过程上不连续,成本很高,提炼出的稀土元素纯度也较低,不能适应大规模的工业生产。徐光宪思索再三,决定还是采用自己曾经研究过多年的萃取法来完成这项艰巨的任务。

“萃取法”是在煤油中加入萃取剂,通过摇晃震荡的方法将其一次次分离,最终得到纯度大于99.9%的镨和钕分离产品。当然,这个设想在实施前还只能说是一次尝试,因为在他之前,还没有人将萃取法真正运用到分离稀土元素的实际生产过程中去,很多人都不相信萃取法能够适用于实际工业生产。这不仅是因为当时萃取化学这一学科分支尚未成熟,而且也因稀土元素本身的特性决定,要想在17种元素中提纯任何一种,都是极大的挑战。徐光宪估算,这个试验要花去很长时间,要经过小试、中试,最后才能投入实际生产。

一般萃取体系的镨钕分离系数只能达到1.4~1.5。徐光宪却通过改进稀土萃取分离工艺,出色地完成了这项紧急军工任务,而且使镨、钕分离系数打破了当时的世界纪录。

此后,徐光宪开始寻求新的办法,试图在理论上确定萃取剂、料液和洗涤剂的流量比例及萃取段和洗涤段的级数等工艺参数。经过试验,他发现在几百级萃取槽中,萃取段和洗涤段两相的金属离子总浓度比是一个常数。这就是他发现的“恒定混合萃取比规律”。

在这一规律的基础上,徐光宪建立了“串级萃取理论”,带领团队共同创建了“一步放大法”,革除了“摇漏斗”的小试和中试、扩大试验等国内外传统的新工艺研究开发的流程,并在上海跃龙化工厂试验成功。

当徐光宪独辟蹊径地用萃取法攻克了国际稀土分离的难题后,一排排看似貌不惊人的萃取槽像流水线一样连接起来,一端放入原料,流水线的另一端就会源源不断地输出各种高纯度的稀土元素。很快,徐光宪改进后的串级萃取方法被中国大江南北的稀土生产企业掌握。

“我们的科研经费是国家给的,科研成果能在国营厂里应用,我们就很高兴,根本没有想到要知识产权、专利费等”,徐光宪带领大家去推广,先后到上海跃龙厂、珠江冶炼厂、包头稀土厂三大国营大厂办学习班。因为技术先进且成本低,地方企业、私营厂也想分一杯羹,他们高薪从国营厂“挖”走工程师、技术人员,十多个稀土厂相继成立。

中国工厂可以以无法想象的成本生产高纯度单一稀土产品。20世纪90年代初,我国拥有了“稀土原矿———粗加工产品———高纯度单一稀土———稀土应用产品”完整的产业链条,基本垄断了国际稀土市场。中国价格就是世界价格。

然而,事情总有两面性。当全国稀土年产高达12万~15万吨时,超出全世界每年10万吨的需求量,造成供大于求,稀土价格一落千丈。国外大量购买中国廉价的高质量单一稀土,坐享中国科技进步带来的果实,而中国稀土工厂的利润却很低。1995~2005年,中国每年因出口稀土造成几亿美元白白流失。最关键的是,如果稀土这种不可再生的宝贵资源用完,子孙后代将无法享用。

徐光宪为此痛心不已,“我就拼命呼吁,希望成立像OPEC那样的行业协会,自觉控制产量,提升价格”“我建议限制在10万吨以下,但是办不成功”。多次的呼吁却并没有得到一致的意见,于是就有了徐光宪和其他科学家给温家宝总理写信一事。

2006年6月19日,徐光宪将批示的进展再度报告温家宝总理。一周内便得到温家宝总理的再次批示:“请培炎同志阅转发改委研究,发改委可邀请徐光宪同志谈一次。”

在温家宝总理批示后,国土资源部从2007年起实施限产计划,限制中国稀土矿开采,从原来的12万吨减少到8万吨,小于全世界的需求量10万吨。日本得知消息后,拼命收购稀土,稀土价格在2006年开始回升,最高价格达到2005年的3倍。

整整30年,徐光宪创立并不断改进的稀土“串级萃取理论”及其工艺,令高纯度稀土产品的生产成本下降了四分之三,使如今中国生产的单一高纯度稀土产品占世界产量的九成以上,每年为国家增收数亿元,国际稀土界纷纷惊呼“China Impact(中国冲击)”。为此,徐光宪又被誉为“稀土界的袁隆平”。

执教北大 硕果累累

1951年,北京大学红楼前的老槐树郁郁葱葱。

经哥伦比亚大学的好友唐敖庆(后任吉林大学校长,有“中国量子化学之父”之称)介绍,徐光宪和高小霞双双到北大化学系执教,这一教就是半个多世纪。

“那时,人心很团结,能在工作中体会到共同的乐趣。”尽管国内的科研条件与美国相比可谓天壤之别,但大家的工作热情很高。

应曾昭抡的要求,徐光宪开授了“物理化学”“核物理导论”等课程。物理化学在化学系中被认为是最重要的基础理论课,这门课程的好坏,甚至一定程度上决定化学系毕业生今后独立工作的能力。接到任务后,徐光宪用不到两个多月的时间备课写讲义,又借鉴在哥伦比亚大学当物理化学助教的经验开展教学。徐光宪主张大学化学教学要“授人以渔”,方法比知识更重要。他要求学生要把学到的知识纳入自己头脑中的化学知识框架,经过消化、吸收、分析、整理,变成自己的东西。他讲课思路清楚,逻辑性强,深入浅出,易学易懂,学生反馈很好。他后来提道:“开好物理化学课是我在北大克服的第一道难关。”

在当时那个年代,中国各类科学人才极度匮乏,徐光宪为新中国培养了第一批放射化学人才。“先生教学几十年,从未迟到过一分钟。”“先生平时很平易近人,使我们这些比较接近他的人,敢于提出自己的意见,而且所提的合理意见,先生一定采纳。”“我因为病假扣工资,又需要自费买药,先生拿来他的工资,给我治病。”“先生在‘文化大革命中‘自身难保,却在学生上台挨批时挺身而出,向造反派力保‘他们绝不是特务。”这是学生们眼中的“徐先生”,各自感受不同,但却又出奇地一致敬重他。

1989年除夕,徐光宪的学生黎健和妻子无法回老家过年,在北大西北角的一间小屋里,小两口儿望着年仅1岁却患脑瘫的孩子,在悲苦和无奈中熬过了一个通宵,也没有吃年夜饭。初一大清早,天还没有大亮,黎健突然听见楼道中有人喊他的名字。他匆匆披上衣服,打开门一看,发现老师徐光宪竟披着一身寒气站在门口。原来,老师心里一直牵挂着他们小两口儿,趁早晨拜年的人还没来,他让老伴儿高小霞烹了烧鸡和八宝饭放在保暖饭盒里,骑着自行车亲自送到了黎健夫妇住的地方。在昏暗的楼道里,不知道黎健房门号的徐光宪只好一层楼一层楼地喊“黎健,黎健”,这才找到他们家。徐光宪临走时还从兜里掏出400元钱塞给黎健。此时,夫妇俩的眼眶中早已噙满了泪水。

他待学生亲如子女、爱如家人,潜移默化地感染着周围的人,通過自己的言行举止向学生们阐释着什么是“学为人师、行为世范”。“绣取鸳鸯从君看,莫把金针度与人”,在科学界,也充满了竞争,可徐光宪经常把自己行之有效的科学方法公开、毫无保留地介绍给大家。他总结出的“科学研究的创新思维和方法”“成功的十大要素”“科研创新十六法”等启迪了众多学子。

“善歌者使人继其声,善教者使人继其志”,在北京大学执教50多年后,徐光宪说“感觉到幸福”的是:北大有一批聪明勤奋的好学生。如今,他的不少门生也已成为院士、长江学者或学科带头人。得意门生严纯华,如今已经接过徐先生的接力棒,担任北京大学稀土材料化学及应用国家重点实验室主任、“973”计划的项目首席科学家。他在串级萃取理论方面,不断改进,提出了“联动萃取”的新概念。“我认为,一位有成就的教授的标志之一,就是培育出超过他本人的创新型人才。”徐光宪认为,严纯华已经超越了自己,对此十分满意,并称这是自己的心愿。严纯华评价恩师:“科学家中有两种人:一种是‘工匠,还有一种是‘大师。前者的目光局限在具体的研究中,而后者则研究科学的哲学层面,徐先生已经达到了后者的境界。”

收获幸福人生

徐光宪与妻子高小霞两人之间有着传奇的“十同”故事:1940年一同进入上海交通大学化学系,成为同学;1951年一同从美国回来参加祖国建设;1964年一同当选为第三届全国人大代表;1968年一同去江西“五七干校”;1971年一同回北京大学继续任教;1978年一同当选为第五届全国政协委员和连任第六、第七届全国政协委员;1980年一同当选为中科院学部委员(现称院士);1981年一同被批准为全国首批博士生导师,并担任国务院学位委员会理科评审组成员;1989年一同赴澳大利亚参加第三届亚洲太平洋化学大会;1992年一同被邀请去香港讲学,同时获得国家自然科学奖。

高小霞心灵手巧,又受到过严格的实验训练,动手能力很强。在几十年的教学科研中,她经常根据实验需要自己组装仪器设备。徐光宪回忆起自己当时转换科研方向,对高小霞肯定有加:“记得刘若庄教授曾说佩服我能快速转变科研方向,但他不知道我得益于高小霞的启发和帮助。”

最开始,徐光宪主修量子化学,1952年院系调整后,徐光宪的任务要改变,不仅要指导量子化学的研究生,还要指导本科生的毕业论文。为了开展相应的实验研究,他从高小霞那里学到怎么用k式电位计组装极谱仪等各种仪器。用这些仪器研究溶液络合物,徐光宪又有了收获,他发现通常认为没有络合作用的碱金属和碱土金属也有络合作用。在他的启发下,同事吴瑾光开创了溶液碱金属配位化学的新方向,给30年后研究钾离子和钠离子在生物膜中的通道打开了一扇门。

徐光宪说:“如果没有高小霞的帮助,我要从理论研究转向实验研究,恐怕很不容易。”可高小霞说:“我们俩是同行,在家里也经常探讨学术问题。他的基础好,我有些问题还要向他请教,我让他帮我查资料,他总是很高兴地答应。他说我的字写得好,让我帮他抄点什么,我也很乐意。”她还说道:“虽然自己记性好,不像他那样总是随时做笔记,可是,真要一些确切的材料时,还得找他才有。”

徐光宪既体贴又细心,日常生活的点点滴滴在高小霞心里留下深深的印记。“他很幽默,我有时想问题太专心了,他就会问我‘你在那里发什么傻呀?年轻时,我经常工作到午夜,现在年纪大了,有时工作到11点还不休息,他就会提醒我:‘哎,黄牌警告啦。”徐光宪从小喜欢下围棋,高小霞有时间的时候会陪他下上一局。两人出去散步的时候,高小霞坐在轮椅上,徐光宪推着。

“能够跟他在一块儿我很幸福。”高小霞说。

“我一生中最满意、最幸福的事就是和高小霞相濡以沫度过了52年,就是无论在什么时候,我都能牵着她的手,一起为了共同的理想奋斗,不舍不弃。最大的遗憾是没有照顾好她,让她先我而去。”说这句话的时候,高小霞已因病去世,那是1998年9月9日。她的离去曾让徐光宪伤痛欲绝。

徐光宪的一生还与一位挚友唐敖庆结下了不解之缘。

“认识唐敖庆是我人生中很大的机遇”,不仅是因为在哥伦比亚大学唐敖庆给了自己很多帮助,回国工作也是他帮助推荐的,而且在学术、思想甚至政治方向上,他都对自己影响至深。

“学校新开‘物质结构课,没教材,教育部指定了4个人编写———唐敖庆、吴征铠、卢嘉锡,还有我。那时,同行们都管他们3个叫‘糖葫芦(谐音),所以我也常常說,我最好的朋友就是这串‘糖葫芦。”徐光宪每次想起都忍俊不禁。4个好朋友暑假“隐居”青岛,从山东大学图书馆借了一大堆书,夜以继日,每人每天写1万余字。结果一碰头,总字数超过了100万,却才写完原计划的一半。“教育部说,你们人多智慧多,教材装不下,这本只能作为参考书了。那时我讲物质结构已经5年了,有讲义,所以后来就把我的讲义整理修订,作为教材出版了。”这本“讲义”,就是至今在学界仍享有盛誉的《物质结构》。它于1988年获“全国优秀教材特等奖”,是半个世纪以来,在化学一级学科领域获此殊荣的唯一教材,发行20余万册,在全国沿用了近14个世纪,影响了几代“化学人”。

“一德立而百善从之”,徐光宪用亲身经验来教导学生,以自己的行为潜移默化地影响身边的人。对自己的生活却要求很低,他一生简朴,衣柜里没有几件好衣服,袖口、领口常有磨损。到人民大会堂领奖时,徐光宪特意穿上了新衣服,这让他的小女儿徐放大感意外。徐放说,颁奖前几天,父亲还曾为这几件新衣与她怄气。原来,从美国回来的她特意为父亲添置了几件新衣,“不过几百元”,可徐光宪心疼她花钱,“别买了,这么贵”。

“所谓幸福,是有一颗感恩的心,一个健康的身体,一份称心的工作,一个深爱你的爱人和孩子们,一帮可以信赖的朋友,一批聪明勤奋的好学生,获得超越自己的好成就。”在晚年,徐光宪谈起自己对幸福的理解。这几条标准,徐光宪的人生都达到了。

身为父亲,徐光宪很少直接耳提面命地去给孩子们灌输做人的大道理。因为除了吃饭睡觉等必要的时间,他几乎所有的时间都在教学和研究,但是顾得了工作就顾不上照顾孩子。徐光宪和高小霞的孩子们从小“散养”长大:放学回家,父母都趴在桌上,各干各的,很少和女儿们聊聊天,很少管她们的事,她们也很少享受和父母一起玩游戏的快乐。

但父母又是孩子最好的老师,父母的言行早已潜移默化地映射到孩子身上。如今,4个女儿中有3个都在国外有各自的家庭和事业,生活幸福,为此徐光宪十分欣慰。

面对荣誉和称赞,徐光宪很淡然:“要说工作成绩,那是团队集体努力的心血结晶,我只是其中的一分子而已。他们青出于蓝而胜于蓝,工作能力和成绩大大超过了我,这点是我最大的欣慰和骄傲。”《诗经》上说:“乐只君子,邦家之光。”国家最高科学技术奖,不仅是他个人的最高荣誉,也让祖国因为他而自豪。

中国科学院院士黄春辉说:“中国科学史上不能没有徐光宪的名字,中国近代化学发展史上会有徐光宪的专页。他的精神直接教育和鼓励了我们整整一代人,并将成为我们民族的精神财富。”

2015年4月28日,95岁的徐光宪因病永远离开了他所牵挂的祖国和稀土事业。“中国稀土之父”留给世人的,是一颗跃动半生的赤子报国心和让科学界深感幸福的事业。

(责编 邱淑群)

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