拿破仑三世用它炫富，二战美军重兵把守：这种稀有矿石有多神奇？

今天的铝材随处可见，价格便宜，但在十九世纪中叶，铝的价格一度比黄金和白银还要昂贵。

当时拿破仑三世在宴请嘉宾时，最尊贵的客人才能使用铝制餐具，而普通贵宾只能用金银餐具。

这种状况的根源在于，当时的化学技术很难将铝从矿石中提炼出来。

后来霍尔和埃鲁发明了电解炼铝法，解决了提炼难题，但也带来了一个新的麻烦。

在很长一段时间里，全球电解铝工业的开展必须依赖一种叫天然冰晶石的矿物，而这种矿物最主要的产地位于格陵兰岛西南角一个叫伊维图特的小镇。

那么，这种稀有矿石是如何成为全球工业短板的？在合成冰晶石出现之前，格陵兰岛又是怎样掌控全世界炼铝业命脉的呢？

一、

在十九世纪末之前，人类虽然早就知道地壳里含有大量的铝元素，但一直找不到大规模量产金属铝的方法。

问题出在铝和氧元素的结合非常紧密，炼铝的第一步是得到高纯度的氧化铝。氧化铝的物理性质非常稳定，它的熔点高达2072摄氏度。

在当时的工业条件下，要将反应炉加热到两千度以上，不仅需要消耗极其庞大的能源，而且当时也没有任何电解槽材料能够承受如此高的温度而不发生损坏。

有人曾尝试与提炼铜和锌的方法类似，把氧化铝溶解在水里进行电解，但这种方法在物理化学原理上行不通。

因为水的电解电位比铝要低，当电流通过水溶液时，电极上优先析出的是氢气，而不是金属铝。

因此，利用水溶液电解提炼金属铝的路被彻底堵死了。直到1886年，美国的霍尔和法国的埃鲁各自独立发现了一种全新的解决方案。

他们发现，如果把氧化铝溶解在一种叫做冰晶石的矿物液体里，就能完成电解。

冰晶石的化学名称是氟铝酸钠，当把冰晶石加热到950摄氏度到1000摄氏度熔化后，它能够很好地溶解氧化铝。

这种混合熔体不仅大大降低了电解反应所需的温度，把温度从两2072摄氏度降到了950摄氏度左右，而且熔融状态下的冰晶石具有极好的导电性能。

更重要的是，在950摄氏度的环境下，电解出来的金属铝呈液体状态，它的密度大约是每立方厘米2.3克，而冰晶石与氧化铝熔体的密度大约是每立方厘米2.1克。

因为铝液比熔体更重，生成的液态铝会沉到电解槽的底部，这正好避免了铝液与电解过程中产生的氧气接触而被重新氧化。

但是，这项技术的普及带来了一个极其严重的新问题。

在电解铝的实际生产过程中，虽然冰晶石理论上只是作为溶剂使用，但由于电解槽处于近千度的高温环境，冰晶石会发生挥发，同时也会与原料里的杂质发生化学反应被消耗掉。

按照当时的生产技术数据，工厂每生产一吨金属铝，就必须消耗数十公斤的高纯度冰晶石作为补充。

这意味着，全球任何一家铝厂只要开工生产，就必须源源不断地采购冰晶石。如果没有冰晶石，全世界所有的电解铝生产线都会立刻停工。

二、

虽然冰晶石在化学组成上只是氟铝酸钠，但在自然界中，具有商业开采价值的高纯度天然冰晶石矿床极为罕见。

在整个地球上，符合工业规模开采标准的高品位天然冰晶石矿，有且仅有一处，那就是格陵兰岛西南部的伊维图特矿床。

伊维图特的冰晶石矿床形成于十多亿年前的构造运动，其矿石纯度极高，呈现出半透明的白色晶体外观。

除了格陵兰岛之外，虽然在美国科罗拉多州和俄罗斯乌拉尔山脉等地也发现了零星的冰晶石存在，但这些地方的矿体规模太小，且杂质极多，完全无法用于工业化提炼。

面对这一极具商业价值的稀有资源，掌控格陵兰岛的主权国丹麦迅速建立了严格的垄断机制。

丹麦政府将伊维图特矿山的独占开采权授予了一家专营公司，也就是后来的欧雷松德冰晶石公司。

而在北美市场，美国的宾夕法尼亚盐业制造公司获得了独家代理权，控制着北美的冰晶石分配。通过出口冰晶石，丹麦政府获得了庞大的财政收入，这些资金后来甚至被用于支持格陵兰岛的民航建设和基础开发。

随着二十世纪战争模式的变化，铝不再只是一种普通的工业金属，而是变成了制造军用飞机的核心材料。

进入第二次世界大战后，军用飞机的需求激增，美英等国的军工产业对电解铝的需求呈爆发式增长，这直接导致天然冰晶石的战略地位上升到了关乎战争胜负的高度。

1940年4月，纳粹德国发动突袭，占领了丹麦本土。

这起事件立刻在盟军高层引发了巨大的恐慌，因为一旦德国控制了格陵兰岛，切断伊维图特矿山的冰晶石出口，美国和英国的铝厂将在短时间内因缺乏溶剂而彻底停产，盟军的飞机制造线也将随之瘫痪。

为了确保冰晶石供应链不被打断，1941年4月，美国与丹麦驻美大使签署了防务协定，美军随即直接出兵进驻格陵兰岛。

美军在伊维图特矿区附近建立了军事基地，派遣了步兵、岸防炮兵和巡逻艇，对整个矿山进行二十四小时不间断的严密监视与保护。

在美军的军事保护下，伊维图特矿山进入了超负荷的开采状态。

1942年，该矿山的年产量达到了历史峰值，单年向北美地区运送了超过八万五千吨高品位冰晶石矿石。

这些矿石被源源不断地运往美国铝业公司等企业，转化为制造轰炸机和战斗机所需的铝材，直接支撑了盟军的武器装备生产。

三、

天然冰晶石的单一来源和地缘政治风险，迫使全球化学家和工业界不得不寻找替代方案。

早在二十世纪初期，德国和美国的化学家就已经开始研究如何通过化学反应人工合成冰晶石，人工合成冰晶石的突破口在于找到更常见的氟元素来源。

化学家们发现，自然界中分布广泛的萤石，也就是氟化钙，可以作为合成冰晶石的主要原料。

通过用硫酸处理萤石得到氢氟酸，再让氢氟酸与氢氧化铝和氢氧化钠发生化学反应，就能成功制备出氟铝酸钠，其化学成分和物理性质与天然冰晶石完全相同。

此外，在磷肥工业的生产过程中，产生的副产品氟硅酸也可以被回收利用，用来合成低成本的冰晶石。

第二次世界大战结束后，随着化工技术的快速进步，人工合成冰晶石的生产工艺逐渐成熟，生产成本大幅下降。

合成产品的纯度更加稳定，且不再受到地理运输和矿山储量的限制，这使得天然冰晶石的市场垄断地位在短时间内迅速崩溃。

与此同时，格陵兰岛伊维图特的矿山也走到了寿命的尽头。

经过一个多世纪的高强度开采，到1962年，伊维图特的高品位天然冰晶石原矿已经基本被采空。在此后的二十多年里，工厂只能依靠清理和加工早期堆积的低品位废石来维持微量的出口。

1987年，伊维图特矿山彻底停止了一切开采活动，宣告关闭。

这座曾经决定着全球炼铝业和第二次世界大战军工命脉的矿山，结束了长达一百三十多年的开采历史。

如今，伊维图特已经变成了一座无人居住的废弃小镇，原本巨大的开采矿坑也被海水倒灌填满，成为工业历史上的一处痕迹。

回顾这段工业历史，天然冰晶石对炼铝业的控制，反映出了工业技术对特定稀有资源的依赖。

在特定的技术阶段，某种自然资源的稀缺性可能会对全球产业发展造成显著的影响。

而随着人工合成技术的成功突破，全球铝工业彻底摆脱了对单一天然矿床的依赖。