浅谈铼的富集规律和综合利用

王海勇，何 亮

（西藏地勘局第六地质大队，拉萨 851400）

随着社会经济的不断发展，我国愈加重视行业均衡发展，而采矿、冶炼等行业对于工业技术进步和国民经济发展水平提高具有重要的作用[1]。由于铼是稀散性以及难熔的金属，在地壳中的含量较少，矿产资源分布也较为分散，因而开采难度较大。人们需要结合不同地区的地理条件，对铼的富集特点和富集规律等进行综合分析，并采用最先进的技术对铼进行开采和元素提取，结合铼的耐腐蚀、耐高温、催化性的优质特性，对其进行综合利用。关于铼的富集规律和综合利用方法，笔者结合实际情况展开系统的研究与探讨。

1 铼的富集规律分析

1.1 储量特点

金属铼在不同领域中的应用较为广泛，尤其是在热电合金、电子管结构材料、石油冶炼催化剂、环境保护以及航天特殊合金材料中的应用价值较高[2]。全球铼已探明总储量大约在0.25万t，资源总量在1万t左右。虽然我国地域广阔，但是铼矿资源分布量仍旧较少，保有储量大概在237 t。铼矿的资源储量较少，主要是因为铼在地壳中没有独立矿床，大多分散在铜铼硫化物矿或辉钼矿中。当前，航空航天工业多用铼制造超耐热合金，其占铼消费总量的80%左右，另外的20%则用于制作催化剂。由于铼资源储量不足，因而开采期间需要不断提高资源的一次回收率，并加大对二次资源的回收力度。目前，铼原料主要从含铼废催化剂、冶炼废液和铜矿、辉钼矿中提取。

1.2 分布特点

铼是有色金属，但是在自然界中的储量少，并且铼没有独立矿物，多存在于辉钼矿中，也有少量存在于黄铁矿、硅铍钇矿、铂矿、铀矿和铌铁矿中。俄罗斯专家在火山喷出的二硫化物中曾提取出金属铼。世界上铼资源的分布不均衡，基础储量在1万t左右，大多分布在俄罗斯、美国、智利、哈萨克斯坦以及亚美尼亚等国。其中，智利的丘基卡马达斑岩铜钼矿中就含有不同量的铼，同时智利也是世界上最大的铼资源供应国，其铼产量占全球产量的50%左右。而美国在航空航天耐高温合金材料生产领域处于领先世界领先水平，也顺理成章地成为世界上最大的铼资源消费国。统计资料显示，美国2006年从智利进口的铼制品约占本国进口量的60%[3]。

我国的铼资源分布较少，已探明的储量在401 t左右。其中，西藏自治区新发现的鸡公村钼矿储量为164.37 t（藏国土资储备字[2016]01号），达到特大型规模，在全国铼资源储量中占比超过40.9%，矿区选矿试验结果为钼精矿含铼880.00 g/t、铼回收率91.67%，钼精矿中铼的含量在国内排名前列[4]。其次是陕西省在全国铼资源储量中占比超过26.18%，黑龙江省的铼资源占全国铼资源总量的18.8%，河南省的铼资源占全国铼资源总量的7.5%，西藏、陕西、黑龙江和河南四省铼资源储量总量占全国铼资源总储量的93%左右。这些铼矿床主要分布在西藏鸡公村钼矿、陕西金堆城钼矿、吉林大黑山钼矿、黑龙江多宝山铜钼矿以及河南栾川钼矿中[5]。

1.3 资源回收

铼资源一部分存在于其他矿床中，还有一部分则来自二次资源的回收。具有回收价值的铼资源以及含铼的二次资源包括含铼的边角料、金属冶炼的废液、失效重整后的催化剂以及废旧的高温合金等，常见的废旧高温合金包括发动机的涡轮叶片等。关于铼金属的供应，80%来自含铼矿物的开采，另外20%则来源于二次资源的回收和利用。铼资源本身储量较少，为了弥补资源不足，一方面需要加强对一次资源的富集特点研究和开采技术分析，另一方面要加大对二次资源的回收利用力度[6]。我国的辽中辽河化工厂和江西铜业集团不断增加资金投入，研究从金属铜冶炼的废酸中提取、回收和利用铼金属的方法，目前已经取得显著成效，同时已经完成年产2 t酸铵的生产目标，技术能力极为突出。

2 铼的提取技术以及综合利用方法

2.1 航空领域中的应用

随着经济和科技发展水平的不断提高，我国航天事业发展迅速，但是航空航天领域对高性能和高精尖技术的需求较大，其中航天材料的制造和使用对于航空技术安全具有重要的保障作用。铼的耐高温性能好，可以用作合金元素。目前，燃气轮机和发电机中的涡轮叶片就是用单晶体高温合成的合金，其中铼含量在3%～6%。德国生产出高纯度的铼片，旨在将优质合金材料广泛运用于金属元器件产品中。铼在涡轮叶片中的使用量在总需求量中占比已经超过50%，从这个趋势来看，未来铼资源的需求量将不断上升。铼可以制造飞机引擎，功率为400 MW的发动机其铼含量在23 kg，假设一年使用25个发动机，则每年铼用量高达575 kg[7]。随着航空航天技术的不断发展，飞机制造业发展迅速，铼需求量将持续上升。

2.2 石油催化中的应用

铼的电子构型较为特殊，使得铼元素及其化合物的催化活性较强，可以在石油和化工领域中广泛应用[8]。铼可以用作石油催化剂，在化工行业中对催化剂进行重整，尤其是在生产无铅汽油时，由于高辛烷值较高，在粗汽油中使用催化剂可以将其进一步转换为汽油。超过50%的石油重整技术都使用了催化剂，这种铂铼催化剂以氧化铝作为材料载体，催化剂中含有的铂和铼元素总量在0.1%～0.3%。

数据资料显示，石油重整中使用的催化剂铼总量占工业总需求量的20%。最新研究发现，铼作为石油催化剂的辅助原料，可以提高铂催化活性，随着汽车工业的发展，汽油的消费需求增加，铅含量需求接近于零，而研制出具有优质性能的重整催化剂，能够更好地满足人们的消费需求。

2.3 其他领域中的应用

不同种类的金属在不同地区的分布状况不同，只有对金属矿的富集规律和特点等进行分析，才能保证有效开采。此外，还要根据不同金属的物理特点和化学性质，对其进行综合开发和利用。铼是一种稀有元素，熔点较高，不容易在高温环境下熔化，因而在工业领域广泛使用。另外，金属铼强度高，机械稳定性和塑性条件好，可以制成多种金属元器件，在航空航天等领域应用广泛。根据铼金属的不同性能，其可以应用在不同领域，如航空航天制造、石油和汽油催化以及医用。医用领域，电子管、电接点材料以及X射线阳极等均可以以铼作为制造材料。此外，铼合金热电偶、火箭发动机、铼坩埚和加热丝等特殊领域也可以使用铼。铼的综合利用价值高，人们要对提取技术等进行研究，提高铼资源在不同制造领域的材料利用率[9]。

3 结语

铼金属在地壳中的含量较少，但是在工业领域的作用突出，因为铼具有熔点高、抗腐蚀性强等特性。铼资源多以伴生矿形式存在，在辉钼矿和黄铜矿中分布较多。开发铜矿和钼矿时，人们可对铼进行开发提取。但是，铼氧化物在自然条件下容易升华，在冶炼铜矿和焙烧钼精矿时，铼会进入烟气的淋洗液中。通过萃取和离子交换，人们可以得到富集铼，最后采用结晶和再结晶技术进行萃取，即可获得高纯度的铼。铼的硬度、强度均较高，在电子工业、金属涂层以及热电偶中使用广泛。在制造发动机喷管或发动机涡轮叶片时可以充分使用铼金属，因为铼具有抗腐蚀和抗蠕变等优势，这是其他金属不能替代的一项性能。实践发现，铼的催化活性极高，和贵金属铂可以形成铂铼催化剂，其在石油催化、裂化的重整过程中具有重要的催化作用。分析铼的富集规律并重视铼的综合利用，有助于人们充分挖掘金属铼的工业价值。