近期，广东科学家开发的“离子吸附型稀土矿电驱开采技术”取得了重要进展，引起了科研和产业两个领域的高度关注。这项新技术能够将稀土采收率提高约30%,杂质含量降低约70%,并且开采时间仅为以往的1/5。国际同业专家将其高度评价为“改变游戏规则”。
这项技术的背后，是中国科学院广州地球化学研究所(以下简称“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历程。他们通过对离子吸附型稀土矿的深入研究，成功开发出了具有自主知识产权的电驱开采技术，为我国稀土产业的发展注入了新的活力。
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，在高科技产业中具有广泛的应用，尤其是在新能源、新材料、节能环保等领域。然而，传统的稀土开采方法存在效率低下、环境污染等问题，限制了稀土产业的发展。因此，研发高效、环保的稀土开采技术具有重要的战略意义。
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。
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