淺談錸的富集規(guī)律和綜合利用

王海勇，何 亮

（西藏地勘局第六地質(zhì)大隊(duì)，拉薩 851400）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國愈加重視行業(yè)均衡發(fā)展，而采礦、冶煉等行業(yè)對于工業(yè)技術(shù)進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)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(chǎn)資源分布也較為分散，因而開采難度較大。人們需要結(jié)合不同地區(qū)的地理?xiàng)l件，對錸的富集特點(diǎn)和富集規(guī)律等進(jìn)行綜合分析，并采用最先進(jìn)的技術(shù)對錸進(jìn)行開采和元素提取，結(jié)合錸的耐腐蝕、耐高溫、催化性的優(yōu)質(zhì)特性，對其進(jìn)行綜合利用。關(guān)于錸的富集規(guī)律和綜合利用方法，筆者結(jié)合實(shí)際情況展開系統(tǒng)的研究與探討。

1 錸的富集規(guī)律分析

1.1 儲(chǔ)量特點(diǎn)

金屬錸在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用較為廣泛，尤其是在熱電合金、電子管結(jié)構(gòu)材料、石油冶煉催化劑、環(huán)境保護(hù)以及航天特殊合金材料中的應(yīng)用價(jià)值較高[2]。全球錸已探明總儲(chǔ)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(chǔ)量大概在237 t。錸礦的資源儲(chǔ)量較少，主要是因?yàn)殄n在地殼中沒有獨(dú)立礦床，大多分散在銅錸硫化物礦或輝鉬礦中。當(dāng)前，航空航天工業(yè)多用錸制造超耐熱合金，其占錸消費(fèi)總量的80%左右，另外的20%則用于制作催化劑。由于錸資源儲(chǔ)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(diǎn)

錸是有色金屬，但是在自然界中的儲(chǔ)量少，并且錸沒有獨(dú)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(chǔ)儲(chǔ)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(dá)斑巖銅鉬礦中就含有不同量的錸，同時(shí)智利也是世界上最大的錸資源供應(yīng)國，其錸產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的50%左右。而美國在航空航天耐高溫合金材料生產(chǎn)領(lǐng)域處于領(lǐng)先世界領(lǐng)先水平，也順理成章地成為世界上最大的錸資源消費(fèi)國。統(tǒng)計(jì)資料顯示，美國2006年從智利進(jìn)口的錸制品約占本國進(jìn)口量的60%[3]。

我國的錸資源分布較少，已探明的儲(chǔ)量在401 t左右。其中，西藏自治區(qū)新發(fā)現(xiàn)的雞公村鉬礦儲(chǔ)量為164.37 t（藏國土資儲(chǔ)備字[2016]01號），達(dá)到特大型規(guī)模，在全國錸資源儲(chǔ)量中占比超過40.9%，礦區(qū)選礦試驗(yàn)結(jié)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(nèi)排名前列[4]。其次是陜西省在全國錸資源儲(chǔ)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(chǔ)量總量占全國錸資源總儲(chǔ)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(jià)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(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片等。關(guān)于錸金屬的供應(yīng)，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(chǔ)量較少，為了彌補(bǔ)資源不足，一方面需要加強(qiáng)對一次資源的富集特點(diǎn)研究和開采技術(shù)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(yè)集團(tuán)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(jīng)取得顯著成效，同時(shí)已經(jīng)完成年產(chǎn)2 t酸銨的生產(chǎn)目標(biāo)，技術(shù)能力極為突出。

2 錸的提取技術(shù)以及綜合利用方法

2.1 航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展水平的不斷提高，我國航天事業(yè)發(fā)展迅速，但是航空航天領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芎透呔饧夹g(shù)的需求較大，其中航天材料的制造和使用對于航空技術(shù)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?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)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(chǎn)出高純度的錸片，旨在將優(yōu)質(zhì)合金材料廣泛運(yùn)用于金屬元器件產(chǎn)品中。錸在渦輪葉片中的使用量在總需求量中占比已經(jīng)超過50%，從這個(gè)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(jī)引擎，功率為400 MW的發(fā)動(dòng)機(jī)其錸含量在23 kg，假設(shè)一年使用25個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，則每年錸用量高達(dá)575 kg[7]。隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，飛機(jī)制造業(yè)發(fā)展迅速，錸需求量將持續(xù)上升。

2.2 石油催化中的應(yīng)用

錸的電子構(gòu)型較為特殊，使得錸元素及其化合物的催化活性較強(qiáng)，可以在石油和化工領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用[8]。錸可以用作石油催化劑，在化工行業(yè)中對催化劑進(jìn)行重整，尤其是在生產(chǎn)無鉛汽油時(shí)，由于高辛烷值較高，在粗汽油中使用催化劑可以將其進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為汽油。超過50%的石油重整技術(shù)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(shù)據(jù)資料顯示，石油重整中使用的催化劑錸總量占工業(yè)總需求量的20%。最新研究發(fā)現(xiàn)，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(yè)的發(fā)展，汽油的消費(fèi)需求增加，鉛含量需求接近于零，而研制出具有優(yōu)質(zhì)性能的重整催化劑，能夠更好地滿足人們的消費(fèi)需求。

2.3 其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

不同種類的金屬在不同地區(qū)的分布狀況不同，只有對金屬礦的富集規(guī)律和特點(diǎn)等進(jìn)行分析，才能保證有效開采。此外，還要根據(jù)不同金屬的物理特點(diǎn)和化學(xué)性質(zhì)，對其進(jìn)行綜合開發(fā)和利用。錸是一種稀有元素，熔點(diǎn)較高，不容易在高溫環(huán)境下熔化，因而在工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用。另外，金屬錸強(qiáng)度高，機(jī)械穩(wěn)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(lǐng)域應(yīng)用廣泛。根據(jù)錸金屬的不同性能，其可以應(yīng)用在不同領(lǐng)域，如航空航天制造、石油和汽油催化以及醫(yī)用。醫(yī)用領(lǐng)域，電子管、電接點(diǎn)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(fā)動(dòng)機(jī)、錸坩堝和加熱絲等特殊領(lǐng)域也可以使用錸。錸的綜合利用價(jià)值高，人們要對提取技術(shù)等進(jìn)行研究，提高錸資源在不同制造領(lǐng)域的材料利用率[9]。

3 結(jié)語

錸金屬在地殼中的含量較少，但是在工業(yè)領(lǐng)域的作用突出，因?yàn)殄n具有熔點(diǎn)高、抗腐蝕性強(qiáng)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(fā)銅礦和鉬礦時(shí)，人們可對錸進(jìn)行開發(fā)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(shí)，錸會(huì)進(jìn)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(jié)晶和再結(jié)晶技術(shù)進(jìn)行萃取，即可獲得高純度的錸。錸的硬度、強(qiáng)度均較高，在電子工業(yè)、金屬涂層以及熱電偶中使用廣泛。在制造發(fā)動(dòng)機(jī)噴管或發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片時(shí)可以充分使用錸金屬，因?yàn)殄n具有抗腐蝕和抗蠕變等優(yōu)勢，這是其他金屬不能替代的一項(xiàng)性能。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，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(guī)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(yè)價(jià)值。