最近，外國人放加特林煙花的視頻似乎在抖音里面火了。就是這樣的：

于是，幾天前就有粉絲來問了，色彩艷麗的煙花中是不是含有寶貴的稀土元素，美國和日本會不會從我們的煙花中偷稀土？

粉絲在群里問W君的時候W君也是心里“咯噔”一下，對啊，這件事咱們得警惕呀?。。?/p>

當(dāng)時在群里因為是閑聊，因此就回復(fù)了一個“有一定的可能性，需要警惕一下”。從常識推測網(wǎng)友的擔(dān)心似乎是有一定道理，畢竟，我們的煙花出口量在30多年的時間里一直穩(wěn)居世界煙花貿(mào)易之首，從大的國際貿(mào)易量上看占了90%的貿(mào)易份額，在美國煙花市場中美國人所能購買到的煙花來自于中國的產(chǎn)品在市場上有99%（APA，美國煙火協(xié)會 數(shù)據(jù)）。

簡而言之——每年輸出量巨大，例如2024年我們的煙花出口量約為40.8 萬噸，差不多是10枚原子彈的當(dāng)量了。不過這個就是隨便一估，畢竟，煙花爆竹中的裝藥量裝藥性質(zhì)和軍用的烈性炸藥還是有區(qū)別的，換算出TNT當(dāng)量也基本上是一個約數(shù)。

那么如果美日從煙花裝藥中“偷”稀土，哪怕是煙花爆竹中只有0.1%的稀土元素，也足夠解決他們的“燃眉之急”了。

很多熟悉W君的粉絲都知道W君學(xué)過“火工品”專業(yè)，但對于煙花爆竹這種特殊的火工品，W君其實還真是外行——不能立刻給出準(zhǔn)確的答案。

所以，最近閑暇的時間就查了下資料，先說答案——擔(dān)心外國人從煙花中搞稀土，有點杞人憂天了。

為什么？——這是因為煙花雖然色彩艷麗，但是真真的沒有稀土元素的用武之地～【笑哭】。

通常，我們可以看到的絢麗的煙花，都是一套相當(dāng)初級的化學(xué)基本常識。想必受過基本的九年義務(wù)教育的粉絲在化學(xué)課上都做過焰色反應(yīng)的實驗。

不同類型的金屬鹽在火焰中呈現(xiàn)出不同的顏色。

在火焰試驗中，把某些金屬放進(jìn)火里加熱，它們的原子或離子會被激發(fā)，電子跳到更高的能級。很快電子又會回到原來的狀態(tài)，同時放出特定顏色的光。不同元素放出的光顏色不同，因此可以用來判斷元素種類。這種發(fā)光主要來自單個原子本身的能級變化，一般不需要考慮復(fù)雜的化學(xué)鍵斷裂或分子結(jié)構(gòu)。所以，人們利用這種現(xiàn)象發(fā)展出了火焰發(fā)射光譜學(xué)和火焰光度學(xué)等分析方法，通過觀察火焰顏色或測量光的強(qiáng)度，就能判斷樣品中含有什么元素。

在煙花中的發(fā)色正是應(yīng)用了這種原理。當(dāng)然了，一些藍(lán)色的效果還會利用到類似于氯化銅這樣的分子發(fā)色技術(shù)。

所以，我們可以看到，這整套發(fā)色體系完全建立在常見金屬元素上，本質(zhì)上并不依賴稀土。

但為什么W君把“藍(lán)色的效果”加上粗體了呢？這是一種現(xiàn)階段煙花效果的特例——利用鹵化銅進(jìn)行發(fā)色的案例。這種發(fā)色并不基于原子發(fā)色而是有著更復(fù)雜的發(fā)色機(jī)制。

常見的紅、綠、黃等顏色，主要來自原子在高溫下被激發(fā)后產(chǎn)生的特征發(fā)射線，屬于典型的原子焰色反應(yīng)；而藍(lán)色煙花往往依賴的是銅的鹵化物（如 CuCl）在火焰中的分子發(fā)光。這類發(fā)光不再是簡單的原子躍遷，而是分子能級的輻射過程，這個過程其實是一個矛盾點對溫度、氣氛以及燃燒強(qiáng)度的要求都更為苛刻。一旦溫度過高，分子被破壞，藍(lán)色就會迅速“燒白”或變綠，這也是藍(lán)色煙花普遍較難穩(wěn)定呈現(xiàn)的原因。

也正因為如此，煙花發(fā)色的工程難點，往往并不在于尋找“更昂貴的元素”，而在于如何在高溫燃燒環(huán)境中精確控制反應(yīng)溫度與發(fā)光物種的存在時間。

從這個角度看，煙花的顏色控制更多是一門熱管理與燃燒控制的工藝問題，而不是材料稀缺性問題。

當(dāng)然，從發(fā)光物理角度來說，一些稀土離子（如 Ce3?、Tm3?、Pr3? 等）確實可以通過吸收較長波長的光，再經(jīng)過能級弛豫后輻射出較短波長的光，甚至在特定材料體系中呈現(xiàn)出藍(lán)色發(fā)光效果。這類現(xiàn)象在熒光粉、激光晶體以及部分顯示與照明材料中被廣泛利用，正是稀土在光電領(lǐng)域的重要價值所在。

但需要強(qiáng)調(diào)的是：能發(fā)出漂亮藍(lán)光，并不意味著就能重構(gòu)整個煙花發(fā)色體系。

關(guān)鍵差異只有一個字——溫度。

稀土離子之所以能夠穩(wěn)定發(fā)光，通常依賴于較低溫度、規(guī)則晶格和較弱碰撞的環(huán)境。電子躍遷需要一定壽命，才能把能量以光子的形式釋放出來。而煙花燃燒的環(huán)境則恰好相反：高溫、強(qiáng)碰撞、劇烈湍流，時間尺度以毫秒計。

在這樣的高溫火焰體系中，絕大多數(shù)激發(fā)態(tài)都會通過非輻射弛豫迅速耗散為熱，根本來不及完成有效的可見光輻射。即便在配方中加入少量稀土元素，它們理論上能夠產(chǎn)生的發(fā)光，也會被燃燒過程中強(qiáng)烈的連續(xù)譜輻射所淹沒。

煙花燃燒本身會產(chǎn)生接近黑體輻射的強(qiáng)烈背景光，亮度遠(yuǎn)高于稀土離子可能產(chǎn)生的窄帶發(fā)射。在這種強(qiáng)背景下，即使稀土能夠短暫發(fā)光，其信號也會被整體光輻射“洗掉”，在人眼看來幾乎不可分辨。

那么煙花爆竹所產(chǎn)生色差的合理路徑是什么呢？

答案其實很“反直覺”——并不是不斷提高燃燒溫度或更換昂貴材料，而是通過調(diào)節(jié)燃燒速度和溫度窗口，讓發(fā)光過程有機(jī)會被看見。在實際配方中，一些看似普通的組分，比如石蠟或適量的水分，往往起到關(guān)鍵作用。

這些物質(zhì)本身并不是為了發(fā)色，而是用來調(diào)節(jié)燃燒過程：它們可以在一定程度上降低瞬時溫度、放緩延燒速度，并起到類似熱緩沖的作用，使火焰不至于過于熾烈。這樣一來，像金屬鹵化物分子這樣的發(fā)光物種，就有機(jī)會在較合適的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定存在并輻射出可見光。與此同時，燃燒背景光被壓低，窄帶的發(fā)射顏色也就更容易被人眼分辨出來。

稀土在我們這里確實不算昂貴，但再“白菜價”，也不至于便宜到比水和石蠟更廉價。

從工程角度看，如果僅僅是為了調(diào)節(jié)燃燒溫度和發(fā)光背景，直接使用水分和石蠟這類低成本、可控性高的材料，遠(yuǎn)比往裝藥里加入稀土更現(xiàn)實也更高效。

其實，真正成熟的煙花配方，往往優(yōu)先選擇那些便宜、穩(wěn)定、易于控制的物質(zhì)來解決熱管理和燃燒節(jié)奏問題，而不是依賴更昂貴的元素去“硬頂”。這并不是技術(shù)能力不足，而是工程理性——能用一杯水和一塊石蠟解決的問題，沒有必要動用更貴的材料。

那么，假如真有頭鐵的“煙花仙人”非得用稀土改善煙花的色彩品質(zhì)呢？混合在煙花中的稀土元素提取得出來嗎？

這種情況現(xiàn)實上也基本不可行，至少沒有任何經(jīng)濟(jì)或工程意義。假設(shè)真的有人在煙花里加入 Ce?O?、Nd?O?、Pr3?鹽、Tm3?鹽，只為了獲得更純凈的發(fā)色，而且添加量還不算低，比如做到 0.1%，那么一噸煙花中理論上確實“含有”一百克量級的稀土。這聽起來似乎不算太少，似乎也確實“可以回收”。

但這只是紙面上的算術(shù)題。

從純理論上講，化學(xué)上當(dāng)然可以溶解、分離、提純。任何氧化物都可以進(jìn)入溶液體系，再通過沉淀、絡(luò)合、萃取等手段一步步分離出來。問題從來不在“能不能”，而在是否有意義。因為煙花裝藥中的稀土并不是以獨立礦物或塊體存在，而是以極細(xì)的粉體形式均勻分散在氧化劑、金屬粉、粘結(jié)劑以及各種燃燒助劑之中。它們和整個火工體系混成一體，一旦要處理，就意味著先把這一整桶高度混雜的化學(xué)物料全部轉(zhuǎn)化為可控的溶液體系，再在大量雜質(zhì)中尋找那一點點稀土的蹤跡。

更現(xiàn)實的情況是，稀土所占的比例往往遠(yuǎn)低于雜質(zhì)。你面對的不是“富集礦石”，而是一大堆爆炸物和微量調(diào)色劑的混合物，要把這些東西安全、合規(guī)地處理成可以做分離的溶液，本身就已經(jīng)是一項成本不低的化學(xué)工程。等到真正進(jìn)入分離步驟時，你會發(fā)現(xiàn)自己是在用一整套工業(yè)流程，去追逐那點價值有限的材料。

這也是為什么現(xiàn)實世界里，從煙花中回收稀土從未形成過任何產(chǎn)業(yè)路徑。真正被回收的稀土，往往來自含量高、相對純凈的工業(yè)材料，例如永磁體、催化劑或拋光粉。這些體系中的稀土含量可以達(dá)到數(shù)十個百分點，回收才有意義。而煙花裝藥中哪怕真的存在稀土，其含量和存在形態(tài)都注定了它不會成為可行的資源來源。

所以，煙花是一種一次性消耗的光效裝置，而不是稀土的載體。從理論上“能分離”與工程上“值得分離”，中間隔著的不是一道化學(xué)題，而是一整套現(xiàn)實成本與風(fēng)險的賬。算清這筆賬之后，所謂“從煙花里提稀土”的設(shè)想，自然也就沒有了落地的空間。

言止于此，簡單總結(jié)一句話就是“與其這樣偷，不如好好跪”。