兩家美企聯(lián)手押注的色譜法 能撐起美國(guó)的稀土夢(mèng)嗎？

美國(guó)正在加強(qiáng)本土稀土產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建。

8月19日，火神元素(Vulcan Elements)官網(wǎng)宣布，與新元素技術(shù)(ReElement Technologies)簽署了一項(xiàng)商業(yè)規(guī)模的輕重稀土氧化物承購(gòu)協(xié)議，旨在加速火神元素將其國(guó)內(nèi)稀土磁體制造能力立即擴(kuò)展至商業(yè)化產(chǎn)能。

火神元素表示，其將和新元素技術(shù)聯(lián)手推進(jìn)磁體供應(yīng)鏈的本土化，助力美國(guó)下一代經(jīng)濟(jì)活力和軍事優(yōu)勢(shì)。該公司并未透露此次交易的具體財(cái)務(wù)細(xì)節(jié)。

火神元素是高性能稀土磁體制造商，位于北卡羅來(lái)納州的美國(guó)初創(chuàng)公司，成立于2023年，目前員工規(guī)模不足50人。

目前，火神元素已在北卡羅來(lái)納州的“研究三角園區(qū)”建立了小規(guī)模的商業(yè)化制造和研發(fā)設(shè)施。其所生產(chǎn)的稀土磁體，可用于國(guó)防、衛(wèi)星、人工智能數(shù)據(jù)中心、半導(dǎo)體制造、工業(yè)電機(jī)消費(fèi)電子產(chǎn)品等。

新元素技術(shù)則聚焦稀土產(chǎn)業(yè)鏈上游，該公司是美國(guó)資源公司(American Resources Corp，納斯達(dá)克股票代碼：AREC)的子公司，專注于稀土的精煉。其業(yè)務(wù)不涉及采礦，而是把上游來(lái)的稀土原料進(jìn)行高技術(shù)加工，產(chǎn)出高純度的單一稀土氧化物，供貨給火神元素等下游磁體制造商。

該公司旗下?lián)碛行略胤侵?ReElement Africa)和肯塔基鋰業(yè)(Kentucky Lithium)兩家子公司。前者主要負(fù)責(zé)在關(guān)鍵礦產(chǎn)資源豐富的非洲國(guó)家部署精煉技術(shù)；后者負(fù)責(zé)回收和重新利用肯塔基州東部的舊煤礦基礎(chǔ)設(shè)施，將全球采購(gòu)的鋰礦石加工和提煉為電池級(jí)碳酸鋰。

2022年，新元素技術(shù)曾與美國(guó)稀土磁體公司(USA Rare Earth)簽署諒解備忘錄，建立了美國(guó)首條完全本土化的稀土永磁供應(yīng)鏈。

美國(guó)資源公司是一家總部位于印第安納州費(fèi)舍爾斯的美國(guó)原材料和基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商。它主要專注于收購(gòu)、開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)對(duì)美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施和能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要的礦產(chǎn)和能源資產(chǎn)。

稀土被譽(yù)為“工業(yè)維生素”，是元素周期表中的鑭系元素和鈧、釔等17種元素的總稱。具體包括鑭、鈰、鐠、釹四個(gè)輕稀土；釤、銪、釓三個(gè)中稀土；鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔八個(gè)重稀土。

其中，中重稀土是電動(dòng)汽車、新能源、國(guó)防安全等領(lǐng)域必不可少的關(guān)鍵原材料，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。

一直以來(lái)，美國(guó)在重稀土供應(yīng)鏈上都極為被動(dòng)。

一方面，美國(guó)稀土儲(chǔ)量本身較少。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 (USGS) 的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)稀土儲(chǔ)量居世界首位。2024年，中國(guó)稀土氧化物(REO)的已知儲(chǔ)量為4400萬(wàn)噸，占全球已知儲(chǔ)量(9000多萬(wàn)噸)的近一半。相比之下，美國(guó)的稀土儲(chǔ)量?jī)H為190萬(wàn)噸，高度依賴進(jìn)口。

另一方面，美國(guó)稀土加工和冶煉能力非常不足。

據(jù)同濟(jì)大學(xué)國(guó)家創(chuàng)新發(fā)展研究院今年7月編撰發(fā)布的《海外智庫(kù)研究：中美稀土之爭(zhēng)將如何演進(jìn)？》一文指出，中國(guó)長(zhǎng)期占據(jù)全球重稀土加工99%的市場(chǎng)份額，唯一能提供少量產(chǎn)出的越南精煉廠因稅務(wù)糾紛已停產(chǎn)一年，這使得美國(guó)在重稀土供應(yīng)上高度依賴中國(guó)。

該文章稱，2025年，受五角大樓資助的美國(guó)公司MP Materials每年僅能生產(chǎn)1000噸釹硼鐵磁體，而2018年中國(guó)就已經(jīng)能夠每年生產(chǎn)13.8萬(wàn)噸釹鐵硼磁體；2024年，MP Materials宣布產(chǎn)出1300噸氧化釹，而這一年中國(guó)生成了約30萬(wàn)噸釹鐵硼磁體。

從稀土礦到制備成氧化物，通常需經(jīng)過(guò)選礦、精礦分解、冶煉、分離、制備等多個(gè)流程。

值得注意的是，由于稀土元素間物理化學(xué)性質(zhì)極為相似，從含稀土廢物中實(shí)現(xiàn)高效分離一直是行業(yè)技術(shù)難點(diǎn)。

界面新聞查閱知網(wǎng)論文發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于稀土資源萃取分離技術(shù)的方法多集中在化學(xué)沉淀法、溶劑萃取法、離子交換法、萃取色層法和液膜分離法等方法的討論，對(duì)于色譜法研究較少。其中，當(dāng)前商業(yè)領(lǐng)域最主流的稀土分離技術(shù)是溶劑萃取法。

新元素技術(shù)的稀土元素分離工藝，基于其專利的色譜法精煉方法。該方法由普渡大學(xué)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，由新元素技術(shù)在美國(guó)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

新元素技術(shù)表示，色譜分離與提純是公司回收關(guān)鍵金屬的核心技術(shù)，其提純與分離柱可生產(chǎn)出純度99.95%以上的稀土氧化物，重新投入全球磁材供應(yīng)鏈。

該公司主要通過(guò)兩個(gè)渠道采購(gòu)材料。一是回收，處理從過(guò)時(shí)電子產(chǎn)品中回收的材料。這種方法可以從硬盤到電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等廢棄設(shè)備中回收已精煉的稀土元素。

二是采礦場(chǎng)地提取，該公司直接處理來(lái)自采礦作業(yè)的材料，處理需要分離成單個(gè)稀土氧化物的精礦。

官網(wǎng)顯示，新元素技術(shù)目前生產(chǎn)的稀土氧化物包括鐠、釹、鏑、鋱。鐠釹為輕稀土元素，鏑鋱為重稀土元素。

色譜法又稱“色譜分析”、“色譜分析法”、“層析法”。其是利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以流動(dòng)相對(duì)固定相中的混合物進(jìn)行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會(huì)以不同的速度沿固定相移動(dòng)，最終達(dá)到分離的效果。

這一技術(shù)起源于20世紀(jì)初，1950年代之后飛速發(fā)展。色譜法已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如石油化工、有機(jī)合成、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)，乃至空間探索等。

目前，色譜法在稀土分離中主要方法有紙色譜與薄層色譜法、氣相色譜法、超臨界色譜法和液相色譜法。

新元素技術(shù)表示，與傳統(tǒng)的溶劑萃取方法相比，色譜法效率更高，因?yàn)樯V法的界面面積高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。色譜法中使用的1克吸附劑內(nèi)部面積高達(dá)數(shù)百平方米。這使得分離效率更高，化學(xué)品和能源消耗更低，占地面積更小。

“從近幾年研究現(xiàn)狀看，色譜分離法具有快速、高效、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)靈敏度高等特點(diǎn)，在稀土分離中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。”據(jù)界面新聞查詢中國(guó)知網(wǎng)，湖南省地質(zhì)測(cè)試研究院博士研究生彭君等人于2017年發(fā)表的《基于稀土離子色譜分離法的研究方法進(jìn)展》文章中提到。

新元素技術(shù)在官網(wǎng)同時(shí)披露，與傳統(tǒng)分離方法相比，色譜系統(tǒng)要復(fù)雜得多。例如，一個(gè)簡(jiǎn)單的三元分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化就涉及20多個(gè)參數(shù)。由于每次實(shí)驗(yàn)可能需要數(shù)天時(shí)間，因此無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)反復(fù)試驗(yàn)，來(lái)找到涵蓋所有這些參數(shù)的最佳操作條件。

去年11月，新元素技術(shù)更新了美國(guó)最大稀土和鋰精煉聯(lián)合工廠馬里恩園區(qū)的建設(shè)進(jìn)度。

據(jù)美國(guó)資源公司消息，馬里恩園區(qū)的初始目標(biāo)生產(chǎn)能力將擴(kuò)大到每年5000噸超純(>99.9%)氫氧化鋰或碳酸鹽，以及每年1000噸超純(>99.5%)稀土氧化物，原料來(lái)自原礦和再生原料，例如高效電機(jī)、電動(dòng)汽車、風(fēng)力渦輪機(jī)、電動(dòng)工具和硬盤中的磁鐵，并建立中國(guó)境外最大的重稀土元素生產(chǎn)商。

界面新聞對(duì)比發(fā)現(xiàn)，新元素技術(shù)當(dāng)前產(chǎn)能與國(guó)內(nèi)稀土公司存在很大差距。北方稀土(600111.SH)去年稀土氧化物生產(chǎn)量15487.79噸，廣晟有色(600259.SH)為4443噸，盛和資源(600392.SH)為21758噸。

在成本方面，新元素技術(shù)表示，其色譜柱采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)合作伙伴的具體需求擴(kuò)展系統(tǒng)，從而節(jié)省資本支出。該公司的稀土產(chǎn)品售價(jià)將低于110美元/公斤。

2024年，中國(guó)氧化鐠釹價(jià)格從年初約45萬(wàn)元/噸下降到年底約40萬(wàn)元/噸，折合56-63美元/公斤。由此可見(jiàn)，新元素技術(shù)的價(jià)格要低于56美元/公斤才更有優(yōu)勢(shì)。其目前成本與中國(guó)產(chǎn)品仍存在較大差距。

為減少對(duì)中國(guó)的依賴，美國(guó)近年一直在加大對(duì)稀土生產(chǎn)的投資。

7月，美國(guó)國(guó)防部同意以4億美元收購(gòu)美國(guó)最大稀土生產(chǎn)商MP Materials的可轉(zhuǎn)換優(yōu)先股，成為該公司最大股東。

在全球稀土供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景下，作為“后起之秀”的火神元素和新元素技術(shù)，近期也頻繁獲得大額融資。

8月11日，火神元素宣布完成6500萬(wàn)美元(約合4.65億元人民幣)A輪融資，由知名投資機(jī)構(gòu)Altimeter Capital領(lǐng)投。

火神元素稱，憑借此筆融資，其將在未來(lái)幾年內(nèi)將磁鐵年產(chǎn)量擴(kuò)大到數(shù)百噸，到本世紀(jì)末達(dá)到數(shù)千噸，公司的所有材料和設(shè)備均來(lái)自美國(guó)及其盟友。

今年6月，新元素技術(shù)獲得美國(guó)進(jìn)出口銀行(EXIM)的意向書(shū)支持，融資金額1.5億美元(約合10.74億元人民幣)。這筆融資將用于支持新元素技術(shù)的稀土、關(guān)鍵礦物和國(guó)防礦物精煉項(xiàng)目的擴(kuò)建，該項(xiàng)目有望成為美國(guó)最大的多礦物、多原料稀土和關(guān)鍵礦物精煉廠。

新元素技術(shù)背靠高校科研體系，火神元素的管理層則集結(jié)了國(guó)防、高端制造與供應(yīng)鏈領(lǐng)域的資深人才。

火神元素的CEO John Maslin為前美國(guó)海軍核推進(jìn)項(xiàng)目的財(cái)務(wù)經(jīng)理。CTO Piotr Kulik博士為美國(guó)僅有的四位磁學(xué)教授之一，其建立了美國(guó)20年來(lái)首個(gè)稀土磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室。曾為美國(guó)特種作戰(zhàn)司令部等提供技術(shù)支持。COO Jake Bowles是前SpaceX高級(jí)工程師和Ursa Major總監(jiān)。

美國(guó)想要打造稀土本地產(chǎn)業(yè)鏈的意圖不言而喻，但其在產(chǎn)能規(guī)模、技術(shù)等方面與中國(guó)存在不小差距。上述《海外智庫(kù)研究：中美稀土之爭(zhēng)將如何演進(jìn)？》一文指出，MP Materials相關(guān)設(shè)施計(jì)劃到2027年才能滿足國(guó)防需求。

就在本周一，美國(guó)總統(tǒng)特朗普還聲稱，中國(guó)必須確保美國(guó)的稀土磁鐵供應(yīng)，否則將面臨200%的關(guān)稅。

中國(guó)外交部發(fā)言人郭嘉昆對(duì)此回應(yīng)稱，我們已就關(guān)稅問(wèn)題多次闡明了中方立場(chǎng)。中方一貫按照相互尊重、和平共處、合作共贏的原則來(lái)處理和推進(jìn)中美關(guān)系，同時(shí)堅(jiān)定維護(hù)自身的主權(quán)安全和發(fā)展利益，我們希望美方相向而行，共同推動(dòng)中美關(guān)系穩(wěn)定、健康、可持續(xù)發(fā)展。