淺談錸的富集規律和綜合利用

王海勇，何 亮

（西藏地勘局第六地質大隊，拉薩 851400）

隨著社會經濟的不斷發展，我國愈加重視行業均衡發展，而采礦、冶煉等行業對于工業技術進步和國民經濟發展水平提高具有重要的作用[1]。由于錸是稀散性以及難熔的金屬，在地殼中的含量較少，礦產資源分布也較為分散，因而開采難度較大。人們需要結合不同地區的地理條件，對錸的富集特點和富集規律等進行綜合分析，并采用最先進的技術對錸進行開采和元素提取，結合錸的耐腐蝕、耐高溫、催化性的優質特性，對其進行綜合利用。關于錸的富集規律和綜合利用方法，筆者結合實際情況展開系統的研究與探討。

1 錸的富集規律分析

1.1 儲量特點

金屬錸在不同領域中的應用較為廣泛，尤其是在熱電合金、電子管結構材料、石油冶煉催化劑、環境保護以及航天特殊合金材料中的應用價值較高[2]。全球錸已探明總儲量大約在0.25萬t，資源總量在1萬t左右。雖然我國地域廣闊，但是錸礦資源分布量仍舊較少，保有儲量大概在237 t。錸礦的資源儲量較少，主要是因為錸在地殼中沒有獨立礦床，大多分散在銅錸硫化物礦或輝鉬礦中。當前，航空航天工業多用錸制造超耐熱合金，其占錸消費總量的80%左右，另外的20%則用于制作催化劑。由于錸資源儲量不足，因而開采期間需要不斷提高資源的一次回收率，并加大對二次資源的回收力度。目前，錸原料主要從含錸廢催化劑、冶煉廢液和銅礦、輝鉬礦中提取。

1.2 分布特點

錸是有色金屬，但是在自然界中的儲量少，并且錸沒有獨立礦物，多存在于輝鉬礦中，也有少量存在于黃鐵礦、硅鈹釔礦、鉑礦、鈾礦和鈮鐵礦中。俄羅斯專家在火山噴出的二硫化物中曾提取出金屬錸。世界上錸資源的分布不均衡，基礎儲量在1萬t左右，大多分布在俄羅斯、美國、智利、哈薩克斯坦以及亞美尼亞等國。其中，智利的丘基卡馬達斑巖銅鉬礦中就含有不同量的錸，同時智利也是世界上最大的錸資源供應國，其錸產量占全球產量的50%左右。而美國在航空航天耐高溫合金材料生產領域處于領先世界領先水平，也順理成章地成為世界上最大的錸資源消費國。統計資料顯示，美國2006年從智利進口的錸制品約占本國進口量的60%[3]。

我國的錸資源分布較少，已探明的儲量在401 t左右。其中，西藏自治區新發現的雞公村鉬礦儲量為164.37 t（藏國土資儲備字[2016]01號），達到特大型規模，在全國錸資源儲量中占比超過40.9%，礦區選礦試驗結果為鉬精礦含錸880.00 g/t、錸回收率91.67%，鉬精礦中錸的含量在國內排名前列[4]。其次是陜西省在全國錸資源儲量中占比超過26.18%，黑龍江省的錸資源占全國錸資源總量的18.8%，河南省的錸資源占全國錸資源總量的7.5%，西藏、陜西、黑龍江和河南四省錸資源儲量總量占全國錸資源總儲量的93%左右。這些錸礦床主要分布在西藏雞公村鉬礦、陜西金堆城鉬礦、吉林大黑山鉬礦、黑龍江多寶山銅鉬礦以及河南欒川鉬礦中[5]。

1.3 資源回收

錸資源一部分存在于其他礦床中，還有一部分則來自二次資源的回收。具有回收價值的錸資源以及含錸的二次資源包括含錸的邊角料、金屬冶煉的廢液、失效重整后的催化劑以及廢舊的高溫合金等，常見的廢舊高溫合金包括發動機的渦輪葉片等。關于錸金屬的供應，80%來自含錸礦物的開采，另外20%則來源于二次資源的回收和利用。錸資源本身儲量較少，為了彌補資源不足，一方面需要加強對一次資源的富集特點研究和開采技術分析，另一方面要加大對二次資源的回收利用力度[6]。我國的遼中遼河化工廠和江西銅業集團不斷增加資金投入，研究從金屬銅冶煉的廢酸中提取、回收和利用錸金屬的方法，目前已經取得顯著成效，同時已經完成年產2 t酸銨的生產目標，技術能力極為突出。

2 錸的提取技術以及綜合利用方法

2.1 航空領域中的應用

隨著經濟和科技發展水平的不斷提高，我國航天事業發展迅速，但是航空航天領域對高性能和高精尖技術的需求較大，其中航天材料的制造和使用對于航空技術安全具有重要的保障作用。錸的耐高溫性能好，可以用作合金元素。目前，燃氣輪機和發電機中的渦輪葉片就是用單晶體高溫合成的合金，其中錸含量在3%～6%。德國生產出高純度的錸片，旨在將優質合金材料廣泛運用于金屬元器件產品中。錸在渦輪葉片中的使用量在總需求量中占比已經超過50%，從這個趨勢來看，未來錸資源的需求量將不斷上升。錸可以制造飛機引擎，功率為400 MW的發動機其錸含量在23 kg，假設一年使用25個發動機，則每年錸用量高達575 kg[7]。隨著航空航天技術的不斷發展，飛機制造業發展迅速，錸需求量將持續上升。

2.2 石油催化中的應用

錸的電子構型較為特殊，使得錸元素及其化合物的催化活性較強，可以在石油和化工領域中廣泛應用[8]。錸可以用作石油催化劑，在化工行業中對催化劑進行重整，尤其是在生產無鉛汽油時，由于高辛烷值較高，在粗汽油中使用催化劑可以將其進一步轉換為汽油。超過50%的石油重整技術都使用了催化劑，這種鉑錸催化劑以氧化鋁作為材料載體，催化劑中含有的鉑和錸元素總量在0.1%～0.3%。

數據資料顯示，石油重整中使用的催化劑錸總量占工業總需求量的20%。最新研究發現，錸作為石油催化劑的輔助原料，可以提高鉑催化活性，隨著汽車工業的發展，汽油的消費需求增加，鉛含量需求接近于零，而研制出具有優質性能的重整催化劑，能夠更好地滿足人們的消費需求。

2.3 其他領域中的應用

不同種類的金屬在不同地區的分布狀況不同，只有對金屬礦的富集規律和特點等進行分析，才能保證有效開采。此外，還要根據不同金屬的物理特點和化學性質，對其進行綜合開發和利用。錸是一種稀有元素，熔點較高，不容易在高溫環境下熔化，因而在工業領域廣泛使用。另外，金屬錸強度高，機械穩定性和塑性條件好，可以制成多種金屬元器件，在航空航天等領域應用廣泛。根據錸金屬的不同性能，其可以應用在不同領域，如航空航天制造、石油和汽油催化以及醫用。醫用領域，電子管、電接點材料以及X射線陽極等均可以以錸作為制造材料。此外，錸合金熱電偶、火箭發動機、錸坩堝和加熱絲等特殊領域也可以使用錸。錸的綜合利用價值高，人們要對提取技術等進行研究，提高錸資源在不同制造領域的材料利用率[9]。

3 結語

錸金屬在地殼中的含量較少，但是在工業領域的作用突出，因為錸具有熔點高、抗腐蝕性強等特性。錸資源多以伴生礦形式存在，在輝鉬礦和黃銅礦中分布較多。開發銅礦和鉬礦時，人們可對錸進行開發提取。但是，錸氧化物在自然條件下容易升華，在冶煉銅礦和焙燒鉬精礦時，錸會進入煙氣的淋洗液中。通過萃取和離子交換，人們可以得到富集錸，最后采用結晶和再結晶技術進行萃取，即可獲得高純度的錸。錸的硬度、強度均較高，在電子工業、金屬涂層以及熱電偶中使用廣泛。在制造發動機噴管或發動機渦輪葉片時可以充分使用錸金屬，因為錸具有抗腐蝕和抗蠕變等優勢，這是其他金屬不能替代的一項性能。實踐發現，錸的催化活性極高，和貴金屬鉑可以形成鉑錸催化劑，其在石油催化、裂化的重整過程中具有重要的催化作用。分析錸的富集規律并重視錸的綜合利用，有助于人們充分挖掘金屬錸的工業價值。