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中国稀土出口再上“紧箍”,日本陷入“缺稀”焦虑,LIBS光谱技术成为稀土开发的标配“利器”

128日,商务部开始发放首批稀土通用出口许可证,标志着中国管制稀土出口的新规正式落地实施,新规主要表明了以下三点:

含有原产于中国的稀土物项,在境外制造的产品,只要中国成分占比达到0.1%,出口就得拿中国的许可证。

使用中国稀土开采、冶炼、分离、磁材制造技术,在境外生产的产品,同样纳入管制范围。

中国公民、法人、非法人组织,没有许可不能为境外稀土活动提供任何实质性帮助。

近日,日方因在台海敏感议题上一意孤行,中方曾多次暗示对实施日本稀土出口管制,但日方并不当一回事。直至出台此规,日本多行业开始陷入了缺稀的焦虑。

 

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图片来源于网络

 

日本多行业陷入缺稀焦虑并非杞人忧天,早在20109月,中日两国在钓鱼岛海域发生撞船事件,双边关系骤然紧张。作为回应,中国政府在当年10月前后一夜之间停止了对日本的稀土出口,并同步把全年对全球稀土出口配额从约5万吨压缩到3万吨,降幅达40%。由于日本当时90%以上的稀土依赖中国进口,断供立刻引发连锁反应。

氧化镨钕等主流品种从每吨约3万元飙升至70万元,涨幅超过20倍;镝、铽、铕等中重稀土更上涨15–20倍。

丰田、本田、日产等车企因永磁电机、EPS(电动助力转向)等关键零部件缺料,被迫临时停产或减产;电子、精密加工产业链同样出现断料危机。

 

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图片来源于网络

 

据日方估算当年仅汽车、电子两大行业直接损失就达数十亿美元。此次稀土禁运事件持续约两个月,随后中国逐步恢复对日出口,但配额仍大幅收紧。该事件被视为中国首次明确把资源优势用作外交杠杆,也促使美、日、欧加速推进稀土来源多元化与回收替代技术,重构全球稀土供应链的起点;日本迫切启动国家储备和摆脱依赖对华稀土进口的计划。

 

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图片来源于网络

 

在随后的15年里,日本为了为摆脱对中国稀土的高度依赖,启动了一整套去中国化组合战略,如采取应来源多元化;与欧盟签署稀土同盟协议,共同投资第三国勘探与冶炼产能,目标扩大非洲、南美、中亚资源布局;增加国家储备与回收循环;牵头设立无稀土/少稀土技术攻关计划,对高温铁氧体磁体、钐钴减钕、纳米晶软磁材料等给予补等系列措施。经过15年的努力,日本对中国稀土的进口依存度已由2009年的约90%降至2024年的58%左右,但镝、铽等关键重稀土仍接近100%依赖中国,短期内完全脱钩尚难实现。

 

日本喊了15稀土去中国化,但稀土却仍离不开中国,我们的底气到底在哪?

 

中国是全球稀土资源最丰富,储量和产品均居全球首位。其中98%的轻稀土集中在内蒙古白云鄂博(全球最大轻稀土矿)、山东郗山、四川凉山云南滇西,以氟碳铈矿、独居石为主,伴生铁矿为主;中重稀土分布在江西、广东、广西、湖南交界的南岭地区,以离子吸附型(风化壳型)矿为特色,富含镝、铽、铕、钇等高价值元素,是全球中重稀土最富集、开采最易的地带。

 

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图片来源于网络

 

除此之外,中国稀土提炼工艺经过半个多世纪迭代,中国掌握全球92%以上的分离产能,溶剂萃取技术可将17种稀土元素提纯至99.9999%(5N),而日本本土最高只有99.99%4N),差一个“9”就让高性能钕铁硼磁体无法达标。因此即便日本从天涯买到矿,最终还得运到中国精炼,所谓多元化最终还是名存实亡。

 

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128日国家商务部颁发的稀土出口管制公告明确:将稀土采矿冶炼磁材回收等12项核心技术列入出口许可,含中国技术≥0.1%的境外产品亦需中方审批,对稀土出口施行技术锁喉。加上日本对稀土人才的储备几乎为空白,加工环节只能用中国技术,但出口还是得过中国这一关。丰田汽车每辆得用24公斤稀土,索尼的高端传感器,离了稀土压根造不出来。更别说医院里那动辄上千万的核磁共振设备,里面的强磁体全靠重稀土撑着。因此日本对中国稀土出口管制格外焦虑也并稀奇了。

 

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LIBS光谱技术成为稀土

      开发标配利器

 

 

 

 

中国稀土开采已形成“采—选—冶—分离—深加工”一体化、全球独有的技术体系。值得关注的是:在中国稀土生产的“采—选—冶—分离—回收”全链条中,激光诱导击穿光谱(LIBS)技术可以快速原位分析的原子发射光谱技术,具有快速、原位、非接触等优点,已被广泛应用于实时检测矿物中各种元素的含量和分布,也经常被用于稀土元素探测,成为稀土开发过程中必备标配设备。 

 

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LIBS 探测系统结构示意图

 

LIBS 光谱技术主要用于以下4个环节作业,为稀土生产的关键工艺点提供了“实时感官”,为智能化、绿色化开采与冶炼提供数据底座。

一、采、选环节

离子吸附型稀土矿粒度细、品位波动大。利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对每块矿石进行5ms 级“打点”分析,实时输出 La、Ce、Nd、Pr 含量,把低品位块石即时剔除,提升精矿品位,减少矿石浪费。

 

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工业在线LIBS激光诱导光谱软件界面

 

【解决方案推荐】莱森光学iSpecLIBS-IND工业在线LIBS激光诱导光谱仪采用多个通道高分辨率,光谱仪同步进行采集,秒级采谱。一体化集成机箱、防尘防震防腐蚀、横跨传送带吊装设计,适应不同天气环境温度变化,实时显示设备状态;还可根据用户需求和具体使用场景定制。截止目前为止已经跟国内多家稀土企业达成合作,为稀土采、选环节作业提供专业解决方案。

 

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工业在线LIBS激光诱导光谱

 

二、浸出-除杂环节

南方离子矿原地浸出过程中,利用LIBS光谱技术直接插入富液储罐,对溶液中的 YLaNd 离子进行秒级检测,检测限 3.5–5.7 µg g⁻¹;现场根据结果实时调整硫酸铵流量和 pH,避免过浸欠浸,提高资源回收率并降低药剂消耗。同理,深海稀土沉积物勘查也常用LIBS光谱技术检测浸出液,实现船载原位品位评估。

 

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样品浸出液具有重要 REY 发射线的 LIBS 光谱

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本工作中用于REY分析的谱线

 

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对浸出液样品的偏最小二乘法回归

 

【解决方案推荐】莱森光学远程LIBS激光诱导击穿光谱系统具备远距离探测能力,在安全距离内对危险、恶劣或难以接近的环境中的目标可进行快速检测、分析而且还不用接触和破坏样品,就可实时、快速获取目标物质的成分含量元素信息满足对固体、液体、气体中几乎所有元素定性和定量分析的需求,灵活性高、适应性强,准确度高,广泛应用于环境监测、深空深海探测、地质勘探、生物医学、食品安全等复杂、危险环境检测

 

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莱森光学远程LIBS激光诱导击穿光谱系统

 

三、火法/烧结环节

稀土精矿经回转窑焙烧后,利用LIBS光谱技术在线对烧结矿进行 CaFeSiREO 多元素同步监测,数据回送给 DCS 系统,自动调节给煤量与窑温,控制REO波动范围,为后续酸溶分解提供稳定原料。

 

【解决方案推荐】莱森光学iSpecLIBS-IND工业在线LIBS激光诱导光谱仪满足火法/烧结环节边检测边开工的特殊需求,常被用于此环节的作业。

 

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图片来源 于网络

 

四、金属-合金制备环节

熔盐电解生产稀土金属(Nd、Pr、Dy)时,手持式 LIBS 可在高温下对阴极合金进行 快速成分确认,Al、Fe、C 等杂质超标即时报警,提高电解槽运行效率与金属一次合格率。废磁体回收料分拣——对破碎后的磁体碎粒进行 La-Ce-Pr-Nd-Fe-B 多元素面扫描,快速区分 NdFeB 与铁氧体碎料,提高回收料纯度。

 

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LIBS检测金属光谱图

 

【解决方案推荐】莱森光学手持式(稀土)LIBS激光诱导击穿光谱仪采用人体工学设计、小巧轻便、携带方便防尘、防腐、潮湿等复杂环境也能应对自如,无需放射源、无辐射安全隐患,能快速检测出原液中镧、铈、镨、钕等稀土元素含量,实时对稀土进行品位分析,指导开采和分选作业,是稀土生产流程质量控制的关键工具之一。

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iSpecLIBS-HH-RE手持式(稀土)LIBS激光诱导击穿光谱仪

 

稀土被誉为“工业维生素”,拥有优异的磁、光、电、催化等物理和化学特征,在现代科技和工业中扮演关键角色,应用领域包括高科技电子设备、清洁能源技术、军事与国防、工业制造等。自商务部收紧了商务部收紧稀土出口管制后,日本汽车、电子、精密制造等多行业面临供应链断点风险,“去中国化”的替代计划面临更严苛的技术与成本天花板。


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