[科普中国]-稀有金属

主要简介

稀有金属主要用于制造特种钢、超硬质合金和耐高温合金，在电气工业、化学工业、陶瓷工业、原子能工业及火箭技术等方面。

稀有金属的名称具有一定的相对性，随着人们对稀有金属的广泛研究，新产源及新提炼方法的发现以及它们应用范围的扩大，稀有金属和其它金属的界限将逐渐消失，如有的稀有金属在地壳中的含量比铜、汞、镉等金属还要多。

有的稀有金属在物理－化学性质上近似而不容易分离成单一金属。过去制取和使用得很少，因此得名为稀有金属。19世纪即有稀有元素(rare elements)一词，20世纪20年代在此基础上定名为稀有金属。稀有金属开发较晚，所以有时还称为新金属(new metals)。第二次世界大战以来，由于新技术的发展，需求量的增大，稀有金属研究和应用迅速发展，冶金新工艺不断出现，这些金属的生产量也逐渐增多。稀有金属已经不稀。稀有金属所包括的金属也在变化，如钛在现代技术中应用日益广泛，产量增多，所以有时也被列入轻金属。

报道称，电脑、充电电池、混合动力车、GPS系统、iPad、游戏设备，日常生活中使用的每项技术几乎都涉及这些稀有金属元素中的至少一种。1

主要分类稀有金属根据各种元素的物理和化学性质，赋存状态，生产工艺以及其他一些特征，一般从技术上分为以下五类：

稀有轻金属包括锂Li、铷Rb、铯Cs、铍Be。比重较小，化学活性强。1

稀有难熔金属包括钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨。熔点较高，与碳、氮、硅、硼等生成的化合物熔点也较高。1

稀有分散金属简称稀散金属，包括镓、铟、铊、锗、铼以及硒、碲。大部分赋存于其他元素的矿物中。1

稀有稀土金属简称稀土金属，包括钪、钇及镧系元素。它们的化学性质非常相似，在矿物中相互伴生。1

稀有放射性金属包括天然存在的钫、镭、钋和锕系金属中的锕、钍、镤、铀，以及人工制造的锝、钷、锕系其他元素和104至107号元素。

上述分类不是十分严格的。有些稀有金属既可以列入这一类,又可列入另一类。例如铼可列入稀散金属也可列入稀有难熔金属。1

用途储量铟地壳中的自然储量为6000吨，可开采储量超过2000吨。2004年，世界铟的开采量为405吨。中国、日本、加拿大、比利时和俄罗斯是铟的生产大国。我国储量居世界第一。占全球供应量的80%。主要用于平板显示器、合金、半导体数据传输、航天产品的制造。主要伴生在铅锌矿中，2005年我国原生 铟产量也只有410吨。铟是一种伴生的金属，只是锌精矿里面的含量都是用PPM（百万分之）计算的，非常少，不能再生。1

稀土稀土由14种自然元素，以及合成元素组成。自然储量超过1.5亿吨，可开采储量超过0.88亿吨。我国储量居世界第一。供应量占全球总量的80%以上。用于制造复合材料，镁、铝、钛等合金材料，被形象地比喻为“工业味精。1

锗我国储量居世界第一，产量占全球的50%。主要用于夜视仪、热成像仪、石油产品催化剂、太阳能电池等生产，并被广泛用于光纤通讯领域。

此外钽、锶、 锑、镉、铱、铋、铑、钛、镍、锆、铬、钴等等及镍铬、镍铬硅、镍铝、钛铝、铁镍等等，在欧洲这些很多都是战略金属，在国防建设中也有广泛的用途，有些已经用于宇宙飞船的制造及军事应用。如金属钽不仅在火炮上有大用处，而且是以后宇宙空间探索必要的材料，其奇特的物理化学性能至今科学家还在研究， 钽合金的特殊用途仍在研究、开发。1

钛钛和钛的合金大量用于航空工业，有"空间金属"之称；另外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用。此外，由于钛合金还与人体有很好的相容性，所以钛合金还可以作人造骨。1

钒钒之所以用于钢铁中，是由于钒能与钢铁中的碳元素生成稳定的碳化合物（V4C3），可以细化钢的组织和晶粒，提高晶粒粗话温度。显著提高改善钢铁的性能。可加大钢的强度、韧性、抗腐蚀能力、耐磨能力和承受冲击负荷的能力等。1

工艺技术熔炼技术稀有金属在地壳中的含量并不都是很少的。例如钛、锆、钒在地壳中的含量大于常见的有色金属镍、铜、锌、钴、铅、锡。稀有金属由于赋存分散，并且常与其他金属伴生，一些物理化学性质特殊因而往往要采取特殊的生产工艺。如用有机溶剂萃取法及离子交换法分离提取锂、铷、铯、铍、锆、铪、钽、铌、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼以及镧系金属、锕系金属等；用金属热还原法、熔盐电解法制取锂、铍、钛、锆、铪、钒、铌、钽及稀土金属等；用氯化冶金法提取分离或还原制取钛、锆、铪、钽、铌和稀土金属等；用碘化物热分解法制取高纯钛、锆、铪、钒、铀、钍等。真空烧结、电弧熔炼、电子束熔炼、等离子熔炼等一系列冶金技术已经大量用于提炼稀有金属，特别是稀有难熔金属。区域熔炼技术已是制取高纯度稀散金属和稀有难熔金属的有效手段。

随着科学技术的进步与冶金工艺、设备和分析检测技术的发展和稀有金属生产规模的扩大，稀有金属的纯度也就不断提高，性能不断改进，品种不断增多，从而推动了稀有金属的应用领域的扩大。稀有金属的一些冶金工艺如有机溶剂萃取技术，氯化技术等也逐步推广到整个有色金属的冶金领域。中国稀有金属资源丰富，如钨、钛、稀土、钒、锆、钽、铌、锂、铍等已探明的储量，都居于世界前列。中国正在逐步建立稀有金属工业体系。2

存放条件稀有金属的许多品种都有辐射与污染作用，例如镍,钫、镭、钋铊和锕系金属中的锕、钍、镤、铀等,其存放条件必须是非露天的库房如果被雨水浸再流入地下会污染饮用水源,存放的库房应远离居民区和学校、医院。

另外，个别重度放射金属存放地要离开市区用铅桶多层包裹后单独存放。2

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限制出口2009年6月下旬美国与欧盟就中国限制出口稀有金属问题向世界贸易组织提起诉讼，指责中国限制出口几种主要稀有金属违背了国际贸易准则。针对欧盟和美国的这一举动，国内部分稀有金属类上市公司认为，欧美申诉理由冠冕堂皇，是一种非常自私的行为，稀有金属是中国的战略储备资源，保护资源、保护环境，这是合理的国家的战略举措。

长期以来，国内稀土行业存在乱采乱开现象，中国稀土产品在国际上没有话语权，国际商家从中渔利，这种局面需要改变，首先就要限制开采，限制出口，否则国内的稀土资源将以极低的价格快速流失。钽是生产电子产品的功能性材料，早已经成为美国的战略物资，美国国防部后勤署是钽金属最大的拥有者，曾一度买断了世界三分之一的钽粉，但是这么重要的战略资源，中国钽金属生产企业并没有获得多少利润，出口到国外仅仅获得微利而已，原因就是恶性竞争使得国外商家从中渔利。

国家在稀有金属方面采取的限制开采和限制出口措施外，稀有金属既然是国家的战略资源，就应该制定国家层面的战略储备体系，仅仅靠限制开采和限制出口并不利于战略资源储备的长期建设，也应该从地方政府和各企业的实际情况出发，制定相应的配套政策，比如对稀有金属的收储，一方面可以让这些资源储备起来，另一方面也可以提高产品价格，保证地方政府的财政收入和企业的利润来源，只有制定了相应的配套政策，才能使战略资源储备从上到下得到贯彻落实。2

保卫战材料开发利用国家鼓励企业提升冶炼、加工和二次资源循环利用技术水平，鼓励高性能材料开发和精深加工品生产和出口。高性能往往表现为产品的高强度和长寿命，可以直接减少资源的使用量，加上循环利用比例的提高和替代材料的开发三管齐下，才能实现行业可持续发展。2

国家要垄断开采权眼下，稀有金属矿藏大都由中小企业把持，是在延缓煤炭行业滥挖滥采的路径。为改变这种开采混乱局面，国家应垄断开采权，凡是个体和民营企业开采的矿山应全部收回，这不仅能有效保护稀有金属资源，也有利于我国在国际稀有金属市场上拥有话语权和定价权。2

战略储备计划国家应出台一部《国家稀有金属储备法》，把一些世界上罕见的镓、铟、铼、铌、铪等稀缺金属，全部纳入国家储备体系。与此同时，也像日美等国家那样，把一些稀缺金属矿山，进行长期搁置，不进行任何开采行为，来保护我国稀有资源。

长期以来，在稀有金属出口上，长期实现退税政策，到了2007年，我国才全面提高关税，但由于提高幅度不大，仍无法遏制出口的泛滥。国家今后应大幅度提高出口关税，实行配额管理，用关税这把“利器”来控制出口总量。在大幅度提高关税的同时，必须用精细化的海关征管手段，来监管稀有金属的出口贸易。2

争夺事件1982年，美国“战略矿物原料特别工作组”以总统的名义，向国会提交一份长达33页的报告指出，必须采取行动，加强储备，开拓全球资源。美国的稀土储量居全球第二位，但从1999年就已停止开采本国资源。2

日本从1983年起开始建立稀有金属储备制度和基地，储备制度同样采取官民合作。国家储备量的目标是42天的国内基本消费量；民间储备量的目标是18天的国内基本消费量。

韩国2008年7月，韩国知识经济部决定增加稀有金属储备，将采取官方和民间企业合作的方式，不断提高稀有金属储备规模，到2012年将稀有金属储备种类增加到22种，增加到满足国内60日使用量。2

选矿特点稀有金属大部分是复杂的氧化矿，原矿品位低，并且在同一个矿床中经常伴生、共生很多种有价金属成分，因此，稀有金属矿石大部分是难选的，井且具有如下选矿特点:

①选矿流程复杂、多段并且是多种选矿方法的联合流程(为了综合利用和回收);

②常常采用脂肪酸及其皂类等药剂进行浮选，水质的影响较大。

稀有金属，通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属，它们难于从原料中提取，在工业上制备和应用较晚。但在现代工业中有广泛的用途。稀有金属矿产包括锂、铷、铯、铌、钽、铍、锆、铪等矿种，这部分矿产资源的共性是在地壳中的丰度低，各具不同的理化性质，铷无独立矿物存在，多与铯共生或在钾矿物的晶格中，铪除形成铪石外，多分散在锆矿物中。它们的分布也很分散，从矿石中提取的难度较大。

稀有金属矿产资源用途广泛，尤其是在宇航、原子能、电子、国防工业等高科技技术方面应用广泛。锂的同位素6Li是制造氢弹不可缺少的原料，在核反应堆中锂作控制棒冷却剂和传热介质，常用作飞机、火箭、潜艇的燃料等;金属铍被用作原子能反应堆的防护材料和制备中子源、高能燃料的添加剂等;铌、钽用于制造电子计算机记忆装置、超导合金制造大功率磁铁等。3

相关期刊简介《稀有金属》期刊由国家有色金属工业协会主办，北京有色金属研究总院承办。主要报道稀有金属、贵金属、稀土金属及镍、钴等有色金属在材料研制、合金加工、选矿、冶炼、理化分析测试等方面的最新科研成果及应用，同时还报道超导材料、半导体材料、复合材料、陶瓷材料、纳米材料、磁性材料等新材料的研究开发及应用。

期刊信息期刊名称：稀有金属

主办单位：中国有色金属工业协会;北京有色金属研究总院

出版周期：双月

出 版 地：北京市

语言种类：中文

创刊时间：1977