神秘的戰(zhàn)略金屬——鉬

王殿華

鉬，是元素周期表上序號(hào)為42的一種過(guò)渡金屬元素，它的化學(xué)符號(hào)是Mo。鉬金屬呈銀白色，硬而堅(jiān)韌。它在常溫下不受空氣的侵蝕，跟鹽酸或氫氟酸不起反應(yīng)。

千呼萬(wàn)喚始出來(lái)

自然界中，鉬主要以礦物輝鉬礦（MoS2）形式存在。天然輝鉬礦是一種軟的黑色礦物，盡管輝鉬礦在古代就得到了應(yīng)用，但輝鉬礦和鉛、方鉛礦及石墨都很相似，不易區(qū)分。“molybdos”這個(gè)詞在希臘文里就是鉛的意思。18世紀(jì)末以前，歐洲市場(chǎng)上兩者都以molybadenite（鉛的古希臘名）名義出售。

1779年，舍勒（瑞典著名化學(xué)家，氧氣的發(fā)現(xiàn)人之一）指出，鉛或石墨與molybadenite是兩種完全不同的物質(zhì)。他發(fā)現(xiàn)，硝酸對(duì)石墨沒(méi)有影響，而與molybadenite反應(yīng)，獲得一種白色粉末；將它與堿溶液共同煮沸，結(jié)晶后析出一種鹽。他認(rèn)為，這種白色粉末是一種金屬氧化物（實(shí)際上是氧化鉬）；它與木炭混合經(jīng)高溫加熱后沒(méi)有獲得金屬，但與硫共熱后得到原來(lái)的molybadenite。

1782年，舍勒的好友、瑞典礦場(chǎng)主埃爾摩（又譯作耶爾姆）用亞麻籽油調(diào)過(guò)的木炭和鉬酸混合物密閉灼燒，從molybadenite中分離出金屬，命名為molybdenum，元素符號(hào)定為Mo。中國(guó)將其譯成“鉬”。它得到了曾發(fā)現(xiàn)鈰、硒、硅、鉭、釷等元素的瑞典著名化學(xué)家貝齊里烏斯的承認(rèn)。

鉬金屬在空氣中灼燒，會(huì)放出金黃色光芒；不同氧化態(tài)的鉬離子有不同的顏色。直到鉬被發(fā)現(xiàn)100多年后的1893年，M.莫思森才在電爐里熔煉炭和三氧化鉬的混合物，首次獲得含鉬92%～96%的鑄態(tài)金屬。

貌不驚人用途廣

鉬的發(fā)現(xiàn)雖然已有200多年歷史，但大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用還是本世紀(jì)尤其近幾十年的事。

鉬及鉬合金的用途十分廣泛，這是因?yàn)樗性S多特性，如強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)低，優(yōu)良的導(dǎo)熱與導(dǎo)電性能，對(duì)熔融玻璃、熔鹽及熔融金屬有較高的防腐性，還可提高薄涂料的耐磨性。

合金鋼、不銹鋼、工具鋼及鑄鐵是鉬的主要應(yīng)用領(lǐng)域，其生產(chǎn)量決定著鉬的需求。不銹鋼中加入鉬，能改善鋼的耐腐蝕性。在鑄鐵中加入鉬，能提高鐵的強(qiáng)度和耐磨性能。含鉬18%的鎳基超合金具有熔點(diǎn)高、密度低和熱脹系數(shù)小等特性，用于制造航空和航天領(lǐng)域的各種高溫部件。金屬鉬在電子管、晶體管和整流器等電子器件方面得到廣泛應(yīng)用。純鉬絲用于高溫電爐和電火花加工以及線(xiàn)切割加工。鉬片用來(lái)制造無(wú)線(xiàn)電器材和X射線(xiàn)器材。鉬在其他合金領(lǐng)域及化工領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷擴(kuò)大。合金鋼中加鉬，可以提高材料彈性極限、抗腐蝕性能以及保持永久磁性等。氧化鉬和鉬酸鹽是化學(xué)和石油工業(yè)中的優(yōu)良催化劑。

二硫化鉬是一種重要的潤(rùn)滑劑，用于航天和機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域。除此之外，二硫化鉬因其獨(dú)特的抗硫性質(zhì)，可以在一定條件下催化一氧化碳加氫制取醇類(lèi)物質(zhì)，是很有前景的化學(xué)催化劑。

鉬金屬還逐步應(yīng)用于核電、新能源等領(lǐng)域。

鉬也是植物所必需的微量元素之一，沒(méi)有它，植物就無(wú)法生存。鉬在農(nóng)業(yè)上可用作微量元素化肥。

人體各種組織都含鉬，成人體內(nèi)銅的總量為9毫克，以肝、腎中含量最高。鉬—99是鉬的放射性同位素之一，在醫(yī)院里用于制備锝—99。锝—99是一種放射性同位素，病人服用后可用于內(nèi)臟器官造影。用于該種用途的鉬—99通常用氧化鋁粉吸收后存儲(chǔ)在相對(duì)較小的容器中，當(dāng)鉬—99衰變時(shí)生成锝—99。

沙場(chǎng)硬漢顯身手

人們?cè)?4世紀(jì)的一把日本武士劍中發(fā)現(xiàn)含有鉬，這是鉬最早發(fā)現(xiàn)被應(yīng)用于軍事用途。1891年，法國(guó)斯奈德公司率先把鉬作為合金元素生產(chǎn)了含鉬裝甲板。他們發(fā)現(xiàn)，鉬的密度僅是鎢的一半。這樣一來(lái)，在許多鋼鐵合金應(yīng)用領(lǐng)域，鉬有效取代了鎢。第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，導(dǎo)致了鎢需求量的劇增和鎢鐵供應(yīng)的極度緊張，鉬由此在許多高硬度和耐沖擊鋼中取代了鎢。鉬需求的增長(zhǎng)促使了人們對(duì)鉬的深入研究。當(dāng)時(shí)，美國(guó)科羅拉多州的大型礦山克萊麥克斯礦隨之開(kāi)發(fā)，并于1918年投產(chǎn)。

因?yàn)殂f的重要性，各國(guó)政府視其為戰(zhàn)略性金屬。由于其耐高溫?zé)g，鉬在20世紀(jì)初被大量應(yīng)用于制造武器裝備，主要用于火炮內(nèi)膛、火箭噴口的制造。現(xiàn)代高、精、尖裝備對(duì)材料的要求更高，如鉬和鎢、鉻、釩的合金用于制造軍艦、火箭、衛(wèi)星的合金構(gòu)件和零部件。

鉬合金是以鉬為基體加入其他元素而構(gòu)成的有色合金，主要合金元素有鈦、鋯、鉿、鎢及稀土元素。鉬合金有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性和較低的膨脹系數(shù)，在高溫下（1100～1650℃）有較高強(qiáng)度，比鎢容易加工，可用作電子管的柵極和陽(yáng)極、電光源的支撐材料以及用于制作壓鑄和擠壓模具、航天器的零部件等。

第一次世界大戰(zhàn)的結(jié)束導(dǎo)致了鉬需求銳減。要解決這個(gè)問(wèn)題，就得開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域。不久，新型低鉬合金鋼在汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)中得到了認(rèn)可。從此，鉬作為合金元素在鋼鐵和其他領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

20世紀(jì)30年代末，鉬已經(jīng)是被廣泛使用的工業(yè)原料。“二戰(zhàn)”戰(zhàn)后重建，再一次刺激了人們對(duì)鉬在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的開(kāi)發(fā)與研究，給許多含鉬工具鋼的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的市場(chǎng)。如今，合金鋼、不銹鋼、工具鋼及鑄鐵依然是鉬的主要應(yīng)用領(lǐng)域。

資源豐富待研發(fā)

鉬在地殼中主要存在于花崗巖類(lèi)巖石中，鉬礦石比較單一，主要是硫化礦石。

由于鉬在軍工武器方面的特殊用途，世界強(qiáng)國(guó)紛紛把鉬列為需要實(shí)行戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備的礦產(chǎn)資源。戰(zhàn)略礦產(chǎn)儲(chǔ)備或礦產(chǎn)品戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備，主要是針對(duì)那些對(duì)國(guó)家安全有戰(zhàn)略意義、國(guó)內(nèi)又相對(duì)稀缺的礦種所建立的儲(chǔ)備。目前，世界上有10個(gè)國(guó)家建立有戰(zhàn)略礦產(chǎn)儲(chǔ)備制度。

我國(guó)是鉬礦資源豐富國(guó)家，總儲(chǔ)量達(dá)860萬(wàn)噸（以鉬量計(jì)），其中，工業(yè)儲(chǔ)量約350萬(wàn)噸，居世界第二位。我國(guó)鉬礦資源具有儲(chǔ)量大、分布廣、大型礦床多、礦體埋藏淺等特點(diǎn)，對(duì)全球的鉬市場(chǎng)有重要影響。

美國(guó)是世界第二大鉬資源國(guó)。智利、加拿大、俄羅斯和亞美尼亞也是鉬資源較為豐富的國(guó)家。

相比稀土來(lái)說(shuō)，我國(guó)對(duì)鉬的管控更超前了一些。早在2007年，商務(wù)部、海關(guān)總署就曾發(fā)布公告，對(duì)銦、鉬實(shí)行出口配額許可證管理。《中華人民共和國(guó)進(jìn)出口稅則》中也明確將鉬精礦列入禁止類(lèi)加工貿(mào)易產(chǎn)品的類(lèi)目。有消息稱(chēng)，國(guó)土資源部正準(zhǔn)備將鉬列入保護(hù)性開(kāi)采礦種，實(shí)行開(kāi)采總量管理，下達(dá)開(kāi)采總量指標(biāo)。這將使鉬成為繼黃金、鎢、錫、銻、稀土后第六個(gè)被列入保護(hù)性開(kāi)采的特定礦種。同時(shí)，相關(guān)部門(mén)也正在開(kāi)展對(duì)包括鉬在內(nèi)的10種金屬進(jìn)行戰(zhàn)略收儲(chǔ)的研究工作，目前已進(jìn)入驗(yàn)收狀態(tài)。

【責(zé)任編輯】趙 菲