稀有金屬

稀有金屬

稀有元素是自然界中儲量、分布稀少(一般地殼豐度為100ppm以下)且人類套用較少的元素總稱。稀有元素常用來製造特種金屬材料,如特種鋼、合金等,在飛機、火箭、原子能等工業領域屬于關鍵性材料。

常用的稀有金屬有鋰、鈦、鐳等。

  • 中文名稱
    稀有金屬
  • 外文名稱
    Rare
  • 稀有輕金屬
    包括鋰Li、銣Rb、銫Cs、鈹Be。比重較小,化學活性強
  • 稀有難熔金屬
    包括鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉬、鎢

主要簡介

稀有金屬主要用于製造特種鋼、超硬質合金和耐高溫合金,在電氣工業、化學工業、陶瓷工業、原子能工業及火箭技術等方面。

稀有金屬的名稱具有一定的相對性,隨著人們對稀有金屬的廣泛研究,新產源及新提煉方法的發現以及它們套用範圍的擴大,稀有金屬和其它金屬的界限將逐漸消失,如有的稀有金屬在地殼中的含量比、汞、等金屬還要多。

稀有金屬 稀有金屬表稀有金屬表

有的稀有金屬在物理-化學性質上近似而不容易分離成單一金屬。過去製取和使用得很少,因此得名為稀有金屬。19世紀即有稀有元素(rare elements)一詞,20世紀20年代在此基礎上定名為稀有金屬。稀有金屬開發較晚,所以有時還稱為新金屬(new metals)。第二次世界大戰以來,由于新技術的發展,需求量的增大,稀有金屬研究和套用迅速發展,冶金新工藝不斷出現,這些金屬的生產量也逐漸增多。稀有金屬已經不稀。稀有金屬所包括的金屬也在變化,如鈦在現代技術中套用日益廣泛,產量增多,所以有時也被列入輕金屬。

報道稱,電腦、充電電池、混合動力車、GPS系統、iPad、遊戲設備,日常生活中使用的每項技術幾乎都涉及這些稀有金屬元素中的至少一種。

主要分類

稀有金屬根據各種元素的物理和化學性質,賦存狀態,生產工藝以及其他一些特征,一般從技術上分為以下五類:

稀有金屬稀有金屬

稀有輕金屬

包括鋰Li、銣Rb、銫Cs、鈹Be。比重較小,化學活性強。

稀有難熔金屬

包括鈦、、鉿、釩、鈮、鉭、鉬、鎢。熔點較高,與碳、氮、矽、硼等生成的化合物熔點也較高。

稀有分散金屬

簡稱稀散金屬,包括鎵、銦、鉈、鍺、錸以及硒、碲。大部分賦存于其他元素的礦物中。

稀有金屬稀有金屬

稀有稀土金屬

簡稱稀土金屬,包括鈧、釔及鑭系元素。它們的化學性質非常相似,在礦物中相互伴生。

稀有放射性金屬

包括天然存在的鈁、鐳、釙和錒系金屬中的錒、釷、鏷、鈾,以及人工製造的鍀、鉕、錒系其他元素和104至107號元素。

放射性金屬放射性金屬

上述分類不是十分嚴格的。有些稀有金屬既可以列入這一類,又可列入另一類。例如錸可列入稀散金屬也可列入稀有難熔金屬。

用途儲量

地殼中的自然儲量為6000噸,可開採儲量超過2000噸。2004年,世界銦的開採量為405噸。中國、日本、加拿大、比利時和俄羅斯是銦的生產大國。我國儲量居世界第一。佔全球供應量的80%。主要用于平板顯示器、合金、半導體資料傳輸、航天產品的製造。主要伴生在鉛鋅礦中,2005年我國原生 銦產量也隻有410噸。銦它是一種伴生的金屬,隻是鋅精礦裏面的含量都是用PPM(百萬之)計算的,非常的少,不能再生。

銦絲銦絲

稀土

稀土由14種自然元素,以及合成元素組成。自然儲量超過1.5億噸,可開採儲量超過0.88億噸。我國儲量居世界第一。供應量佔全球總量的80%以上。用于製造復合材料,鎂、鋁、鈦等合金材料,被形象地比喻為"工業味素。

儲量居世界第一。產量佔全球的50%。主要用于夜視儀、熱成像儀、石油產品催化劑、太陽能電池等生產,並被廣泛用于光纖通訊領域。

鍺粒鍺粒

此外鉭、鍶、 銻、鎘、銥、鉍、銠、鈦、鎳、鋯、鉻、鈷等等及鎳鉻、鎳鉻矽、鎳鋁、鈦鋁、鐵鎳等等,在歐洲這些很多都是戰略金屬在國防建設中也有廣泛的用途.有些已經用于宇宙飛船的製造及軍事套用。如金屬鉭不僅在火炮上有大用處,而且是以後宇宙空間探索必要的材料,其奇特的物理化學性能至今科學家還在研究, 鉭合金的特殊用途仍在研究、開發。

鈦和鈦的合金大量用于航空工業,有"空間金屬"之稱;另外,在造船工業、化學工業、製造機械部件、電訊器材、硬質合金等方面有著日益廣泛的套用。此外,由于鈦合金還與人體有很好的相容性,所以鈦合金還可以作人造骨。

釩所以用于鋼鐵中,是由于釩能與鋼鐵中的碳元素生成穩定的碳化合物(V4C3),他可以細化鋼的組織和晶粒,提高晶粒粗話溫度。顯著提高改善鋼鐵的性能。可加大鋼的強度、韌性、抗腐蝕能力、耐磨能力和承受沖擊負荷的能力等。

工藝技術

熔煉技術

稀有金屬在地殼中的含量並不都是很少的。例如鈦、鋯、釩在地殼中的含量大于常見的有色金屬鎳、銅、鋅、鈷、鉛、錫。稀有金屬由于賦存分散,並且常與其他金屬伴生,一些物理化學性質特殊因而往往要採取特殊的生產工藝。如用有機溶劑萃取法及離子交換法分離提取鋰、銣、銫、鈹、鋯、鉿、鉭、鈮、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸以及鑭系金屬、錒系金屬等;用金屬熱還原法、熔鹽電解法製取鋰、鈹、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭及稀土金屬等;用氯化冶金法提取分離或還原製取鈦、鋯、鉿、鉭、鈮和稀土金屬等;用碘化物熱分解法製取高純鈦、鋯、鉿、釩、鈾、釷等。真空燒結、電弧熔煉、電子束熔煉、等離子熔煉等一系列冶金技術已經大量用于提煉稀有金屬,特別是稀有難熔金屬。區域熔煉技術已是製取高純度稀散金屬和稀有難熔金屬的有效手段。

隨著科學技術的進步與冶金工藝、設備和分析檢測技術的發展和稀有金屬生產規模的擴大,稀有金屬的純度也就不斷提高,性能不斷改進,品種不斷增多,從而推動了稀有金屬的套用領域的擴大。稀有金屬的一些冶金工藝如有機溶劑萃取技術,氯化技術等也逐步推廣到整個有色金屬的冶金領域。中國稀有金屬資源豐富,如鎢、鈦、稀土、釩、鋯、鉭、鈮、鋰、鈹等已探明的儲量,都居于世界前列。中國正在逐步建立稀有金屬工業體系。

存放條件

稀有金屬的許多品種都有輻射與污染作用,例如鎳,鈁、鐳、釙鉈和錒系金屬中的錒、釷、鏷、鈾等,其存放條件必須是非露天的庫房如果被雨水浸再流入地下會污染飲用水源,存放的庫房應遠離居民區和學校、醫院。

另外,個別重度放射金屬存放地要離開市區用鉛桶多層包裹後單獨存放。

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限製出口

2009年6月下旬美國與歐盟就中國限製出口稀有金屬問題向世界貿易組織提起訴訟,指責中國限製出口幾種主要稀有金屬違背了國際貿易準則。針對歐盟和美國的這一舉動,國內部分稀有金屬類上市公司認為,歐美申訴理由冠冕堂皇,是一種非常自私的行為,稀有金屬是中國的戰略儲備資源,保護資源、保護環境,這是合理的國家的戰略舉措。

長期以來,國內稀土行業存在亂採亂開現象,中國稀土產品在國際上沒有話語權,國際商家從中漁利,這種局面需要改變,首先就要限製開採,限製出口,否則國內的稀土資源將以極低的價格快速流失。鉭是生產電子產品的功能性材料,早已經成為美國的戰略物資,美國國防部後勤署是鉭金屬最大的擁有者,曾一度買斷了世界三分之一的鉭粉,但是這麽重要的戰略資源,中國鉭金屬生產企業並沒有獲得多少利潤,出口到國外僅僅獲得微利而已,原因就是惡性競爭使得國外商家從中漁利。

國家在稀有金屬方面採取的限製開採和限製出口措施外,稀有金屬既然是國家的戰略資源,就應該製定國家層面的戰略儲備體系,僅僅靠限製開採和限製出口並不利于戰略資源儲備的長期建設,也應該從地方政府和各企業的實際情況出發,製定相應的配套政策,比如對稀有金屬的收儲,一方面可以讓這些資源儲備起來,另一方面也可以提高產品價格,保證地方政府的財政收入和企業的利潤來源,隻有製定了相應的配套政策,才能使戰略資源儲備從上到下得到貫徹落實。

保衛戰

材料開發利用

國家鼓勵企業提升冶煉、加工和二次資源迴圈利用技術水準,鼓勵高性能材料開發和精深加工品生產和出口。高性能往往表現為產品的高強度和長壽命,可以直接減少資源的使用量,加上迴圈利用比例的提高和替代材料的開發三管齊下,才能實現行業可持續發展。

中國打響稀有金屬保衛戰中國打響稀有金屬保衛戰

國家要壟斷開採權

眼下,稀有金屬礦藏大都由中小企業把持,是在延緩煤炭行業濫挖濫採的路徑。為改變這種開採混亂局面,國家應壟斷開採權,凡是個體和民營企業開採的礦山應全部收回,這不僅能有效保護稀有金屬資源,也有利于我國在國際稀有金屬市場上擁有話語權和定價權。

戰略儲備計畫

國家應出台一部《國家稀有金屬儲備法》,把一些世界上罕見的鎵、銦、錸、鈮、鉿等稀缺金屬,全部納入國家儲備體系。與此同時,也像日美等國家那樣,把一些稀缺金屬礦山,進行長期擱置,不進行任何開採行為,來保護我國稀有資源。 提高出口關稅

長期以來,在稀有金屬出口上,長期實現退稅政策,到了2007年,我國才全面提高關稅,但由于提高幅度不大,仍無法遏製出口的泛濫。國家今後應大幅度提高出口關稅,實行配額管理,用關稅這把"利器"來控製出口總量。在大幅度提高關稅的同時,必須用精細化的海關征管手段,來監管稀有金屬的出口貿易。

爭奪事件

1982年,美國"戰略礦物原料特別工作組"以總統的名義,向國會提交一份長達33頁的報告指出,必須採取行動,加強儲備,開拓全球資源。美國的稀土儲量居全球第二位,但從1999年就已停止開採本國資源。

稀土爭奪戰遍布全球稀土爭奪戰遍布全球

日本

從1983年起開始建立稀有金屬儲備製度和基地,儲備製度同樣採取官民合作。國家儲備量的目標是42天的國內基本消費量;民間儲備量的目標是18天的國內基本消費量。

韓國

2008年7月,韓國知識經濟部決定增加稀有金屬儲備,將採取官方和民間企業合作的方式,不斷提高稀有金屬儲備規模,到2012年將稀有金屬儲備種類增加到22種,增加到滿足國內60日使用量。

主辦期刊

簡介

《稀有金屬》期刊由國家有色金屬工業協會主辦,北京有色金屬研究總院承辦。主要報道稀有金屬、貴金屬、稀土金屬及鎳、鈷等有色金屬在材料研製、合金加工、選礦、冶煉、理化分析測試等方面的最新科研成果及套用,同時還報道超導材料、半導體材料、復合材料、陶瓷材料、納米材料、磁性材料等新材料的研究開發及套用。

期刊信息

期刊名稱:稀有金屬

期刊封面期刊封面

主辦單位:中國有色金屬工業協會;北京有色金屬研究總院

出版周期:雙月

出 版 地:北京市

語言種類:中文

創刊時間:1977年

選礦特點

稀有金屬大部分是復雜的氧化礦,原礦品位低,並且在同一個礦床中經常伴生、共生很多種有價金屬成分,因此,稀有金屬礦石大部分是難選的,井且具有如下選礦特點:

①選礦流程復雜、多段並且是多種選礦方法的聯合流程(為了綜合利用和回收);

②常常採用脂肪酸及其皂類等葯劑進行浮選,水質的影響較大。

稀有金屬,通常指在自然界中含量較少或分布稀散的金屬,它們難于從原料中提取,在工業上製備和套用較晚。但在現代工業中有廣泛的用途。稀有金屬礦產包括鋰、銣、銫、鈮、鉭、鈹、鋯、鉿等礦種,這部分礦產資源的共性是在地殼中的豐度低,各具不同的理化性質,銣無獨立礦物存在,多與銫共生或在鉀礦物的晶格中,鉿除形成鉿石外,多分散在鋯礦物中。它們的分布也很分散,從礦石中提取的難度較大。

稀有金屬礦產資源用途廣泛,尤其是在宇航、原子能、電子、國防工業等高科技技術方面套用廣泛。鋰的同位素6Li是製造氫彈不可缺少的原料,在核反應堆中鋰作控製棒冷卻劑和傳熱介質,常用作飛機、火箭、潛艇的燃料等;金屬鈹被用作原子能反應堆的防護材料和製備中子源、高能燃料的增加劑等;鈮、鉭用于製造電子電腦記憶裝置、超導合金製造大功率磁鐵等。

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