金属材料的天花板!盘点世界上比稀土黄金更珍贵的四大金属
发布时间:2021-08-28
前段时间中国在陕西发现了一座大型金属矿藏,那就是金属钨,其储量达到176吨,约占全球储量的7%!
而更令人兴奋的是,这种金属属于不可再生资源!其全球储量比稀土还要少,而中国探明的储量更是占到全球储量的80%!
钨在技术上提取难度非常大,中国花了一年多时间才攻克了技术难题。
钨是稀有金属、战略金属,这种矿产之所以被列为战略金属,主要是因为它具有极其重要的作用,尤其是在军事应用方面十分广泛,目前各国生产的钨合金穿甲弹就要使用大量的钨,而且钨是公认的穿甲效果最好的金属。
而在几年以前,这种技术还被国外一些国家控制,这些国家从中国进口大量钨矿提纯,然后返销中国,不过近年中国已经突破了金属钨的提纯技术。
钨是中国的国家战略性资源,受到开采配额的限制,每年产量理论上限制在约9.13万吨。但由于常作为钼矿的伴生矿进行开采,往年超出开采配额幅度一度曾达到50%。
想象一下,未来这种资源一旦过度使用导致枯竭,那么其价值将更显突出,而如果没有新的金属来替代铼的话,很多坦克将没有可用的穿甲弹作为替代!
由此可见,限制这种珍贵金属的出口是多么重要!
正是因为钨在军事战略上有重要意义,目前中国已经开始严令控制这种金属的出口。
那么,除了钨,还有哪些金属也是很珍贵的呢?小编就为大家来盘点一下!
一、金属锑——锑在地壳中的含量为0.0001%
锑,呈现银白色有光泽硬而脆的金属。有鳞片状晶体结构。在潮湿空气中逐渐失去光泽,强热则燃烧成白色锑的氧化物。易溶于王水,溶于浓硫酸。相对密度6.68。熔点630℃。沸点1635℃(1440℃)。有毒,最小致死量(大鼠,腹腔)100mg/kg。有刺激性。值得一提的是,世界卫生组织规定,对水中锑含量和日摄入量应小于0.86微克/千克每日。日本限定宝特瓶中的锑含量应小于200ppm,对热灌装用的饮料,则禁用含锑的宝特瓶。欧盟则规定,食品中的锑含量应小于20ppb,环保级PET纤维中的锑含量不得大于260ppm。
锑是一种有毒的化学元素,元素符号为Sb,原子序数为51。它是一种有金属光泽的类金属,在自然界中主要存在于硫化物矿物辉锑矿(Sb2S3)中。已知锑化合物在古代就用作化妆品,金属锑在古代也有记载,但那时却被误认为是铅。约17世纪时,人类知道了锑是一种化学元素。
中国已成为世界上最大的锑及其化合物生产国,而其中大部分又都产自湖南省冷水江市的锡矿山。锑的工业制法是先焙烧,再用碳在高温下还原,或者是直接用金属铁还原辉锑矿。
锑的作用非常明显,比如铅酸电池中所用的铅锑合金板。锑与铅和锡制成合金可用来提升焊接材料、子弹及轴承的性能。锑化合物是用途广泛的含氯及含溴阻燃剂的重要添加剂,锑在新兴的微电子技术中也有广泛用途,比如AMD显卡制造。
锑是氮族元素(15族),电负性为2.05。根据元素周期律,它的电负性比锡和铋大,比碲和砷小锑在室温下的空气中是稳定的,但加热时能与氧气反应生成三氧化二锑。
锑是一种带有银色光泽的灰色金属,其莫氏硬度为3。因此,纯锑不能用于制造硬的物件。比如贵州省曾在1931年发行锑制的硬币,但因为锑很容易磨损,在流通过程损失严重。锑在一般条件下不与酸反应。
重要生产国:据英国地质调查局早在2005年的报告,中国是世界上锑产量最大的国家,占了全球的84%,远远超出南非、玻利维亚和塔吉克斯坦。尤其是湖南省冷水江市的锡矿山是世界最大锑矿,当时估计储量为210万吨。而根据美国地质调查局的报告(2010),中国生产的锑占全球的88.9%
根据英国洛斯基矿业咨询公式之前估计。俄罗斯(占4.14%,产量6,500吨)、缅甸(占3.76%,产量5,897吨)、加拿大(占3.61%,产量5,660吨)、塔吉克斯坦(占3.42%,产量5,370吨)和玻利维亚(占3.17%,4,980吨)。
重要用途:主要应用在新能源电池,航天材料。锑在合金中的主要作用是增加硬度,常被称为金属或合金的硬化剂。在金属中加入比例不等的锑后,金属的硬度就会加大,因此,可以用来制造军火锑及锑化合物。是十分重要的战略物资。它也用于玻璃纤维复合材料(俗称玻璃钢)工业中聚酯树脂的添加剂,比如轻型飞机的发动机盖。
另外,铅锑合金可以用于给NPN型合金结晶体管的发射器和接收器上漆。锑化铟同时是用于制作中红外探测仪的材料。锑的硫化物已被证实可以稳定汽车刹车片材料的摩擦系数。锑也用于制造子弹和子弹示踪剂。
二、金属铼——具有重要的"铼效应"
铼是一个真正稀有元素。它在地壳中的含量比所有的稀土元素都小,仅仅大于镤和镭这些元素。再加上它不形成固定的矿物,通常与其他金属伴生。就使它成为存在于自然界中被人们发现的最后一个元素。铼,作为锰副族中的一个成员,早在门捷列夫建立元素周期系之时,就曾预言它的存在,把它称为dwi-manganese(次锰),而把这个族中的另一个当时也没有发现的成员称为eka-manganese(类锰)。后来莫斯莱确定了这两个元素的原子序数分别是75和43。由于某个未知元素往往可以从和它性质相似的元素的矿物中寻找到,因此,科学家们一直致力于从锰矿、铂矿以及铌铁矿(钽和铌的矿物)中寻找这两个元素。直到1925年才由德国的诺达克、塔克和贝格利用X光谱从大量的矿物和岩石的浓缩产物中发现命名75号元素为rhenium,元素符号定为Re。
在自然界中,铼分布在辉钼矿、稀土矿和铌钽矿中,含量都很低。在辉钼矿中可能以二硫化铼ReS2或七硫化二铼Re2S7形式存在,含量略高些。铼有两种天然同位素:Re-185稳定,Re-187 有放射性。
铼,能够同时提高钨、钼、铬的强度和塑性,这种现象称为"铼效应".添加少量(3%~5%)的铼能够使钨的再结晶起始温度升高300℃~500℃---铼(Re)的上述作用被称为铼效应W-Re和Mo-Re合金具有良好的高温强度和塑性,可加工成板、片、线、丝、棒,用于航天、航空的高温结构件(喷口、喷管、防热屏等)、弹性元件及电子元件等。
重要生产国:在1978年和1979年期间,全球铼的总产量分别为7210和7260公斤。其中联邦德国、智利、加拿大和前苏联是铼的主要生产国。全球铼资源主要分布在美洲和欧洲。据美国地质调查局2015年发布的数据,全球铼探明资源储量约为1100吨,其中美国铼探明资源储量约为500吨,其他国家为600吨。
全球铼资源量约为2500吨,智利的铼资源量最为丰富,为1300吨,其次为美国(390吨)、俄罗斯(310吨)、哈萨克斯坦(190吨)、亚美尼亚(95吨)、秘鲁(45吨)以及加拿大(32吨),世界其他国家铼资源储量的总和约为91吨。
智利同时为铼的最大生产国,2014年铼产量(26吨)约占全球产量的53%,其次为美国(7.9吨)、波兰(7.6吨)、乌兹别克斯坦(5.0吨)和亚美尼亚(0.3吨)。美国是全球最大的铼消费国,智利和波兰则是美国铼金属的主要供应国。
我国铼资源的保有储量为237吨(2013),铼矿有11处,分布在陕西(占全国铼储量的44.3%)、黑龙江(31.6%)、河南(12.7%)、湖南、湖北、辽宁、广东、贵州和江苏9省。我国铼资源几乎全部伴生于钼矿床中,主要分布在陕西金堆城钼矿、河南栾川钼矿、吉林大黑山钼矿和黑龙江多宝山铜(钼)矿等矿床中,这些矿床中铼的储量约占全国铼总储量的90%。中国的铼产量不高,每年两吨左右。
重要用途:由于价格昂贵,直到1950年才由实验室珍品变为重要的新型金属材料。铼广泛用于现代工业各部门,主要用作石油工业和汽车工业催化剂,石油重整催化剂,电子工业和航天工业用铼合金等。
1、铼主要用作石油工业的催化剂,
2、铼具有很高的电子发射性能,广泛应用于无线电、电视和真空技术中。
3、铼具有很高熔点,是一种主要的高温仪表材料;同时含铼合金也用于航空发动机耐热部件的制造,全球约80%的铼用于生产航空发动机。
4、铼和铼的合金还可作电子管元件和超高温加热器以蒸发金属。
5、钨铼热电偶在3100℃也不软化,钨或钼合金中加25%的铼可增加延展性能;铼在火箭、导弹上用作高温涂层用,宇宙飞船用的仪器和高温部件如热屏蔽、电弧放电、电接触器等都需要铼。
6、金属铼及其合金可制自来水笔尖和高温热电偶;在醇类脱氢、合成氨等化工中作催化剂;含铼的合金可耐高温;由于铼的存在分散,价格昂贵,实际应用尚待开发。还用来制造电灯丝、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的防护板等。
三,金属镓——具有“电子工业脊梁”的美誉
镓是一种低熔点高沸点的稀散金属,具有“电子工业脊梁”的美誉,镓是灰蓝色或银白色的金属,符号Ga,原子量69.723。镓的熔点很低,但沸点很高。纯液态镓有显著的过冷的趋势,在空气中易氧化,形成氧化膜。
镓是化学史上第一个先从理论预言,后在自然界中被发现验证的化学元素。1871年,门捷列夫发现元素周期表中铝元素下面有个间隙尚未被占据,他预测这种未知元素的原子量大约是68,密度为5.9 g/cm³,性质与铝相似,他的这一预测被法国化学家布瓦博得朗证实。
镓在巴黎由布瓦博得朗于1875年发现。他在闪锌矿矿石(ZnS)中提取的锌的原子光谱上观察到了一个新的紫色线。这意味着一种未知的元素出现了。在1875年11月,布瓦博得朗提取并提纯了这种新的金属,并证明了它像铝。在1875年12月,他曾经向法国科学院宣布了它。
由于镓在地壳中的浓度很低。在地壳中占总量的0.0015%。它的分布很广泛,但不以纯金属状态存在,而以硫镓铜矿(CuGaS2)形式存在,不过很稀少,经济上也不重要。
世界90%以上的原生镓都是在生产氧化铝过程中提取的,是对矿产资源的一种综合利用,通过提取金属镓增加了矿产资源的附加值,提高氧化铝的品质降低了废弃物"赤泥"的污染,因此非常符合当前低碳经济以最小的自然资源代价获取最大利用价值的原则。
重要生产国:据美国地质调查局2015年数据,全球铝土矿中镓的储量超过100万吨。其中中国、德国和乌克兰是当今世界三大粗镓生产国。值得一提的是,中国镓含量高的铝土矿资源即将耗尽,可能最多能再维持10年开采时间。
重要用途:镓目前主要应用于半导体、光电材料、太阳能电池、合金、医疗器械和磁性材料等领域。镓-68会发射正电子,可以用于正电子断层成像。镓铟合金可用于汞的替代品。