第一節(jié) 錸礦選礦技術和 行業(yè) 發(fā)展
錸是一個非常稀少而且分散的元素,在地殼中的含量僅有10-7%。主要存在于輝鉬礦中??捎梢睙捿x鉬礦的煙道塵中獲得的Re2O7。然后加入KCl,再用氫還原而制得。
一般輝鉬精礦中錸的含量在0.001%-0.031%之間。但從斑巖銅礦選出的鉬精礦含錸可達0.16%。生產(chǎn)錸的主要原料是鉬冶煉過程的副產(chǎn)品。從某些銅礦、鉑族礦、鈮礦甚至閃鋅礦的冶煉煙塵和渣中以及處理低品位鉬礦的廢液時,都可以回收錸。 1978年和1979年世界錸的總產(chǎn)量分別為7210和7260公斤。聯(lián)邦德國、智利、加拿大和前蘇聯(lián)是錸的主要生產(chǎn)國。提取錸時先提取純的錸化合物,然后用氫還原法或水溶液電解法制得錸粉,再用粉末冶金方法加工成材。
由于錸資源比較貧乏,價格也很昂貴,所以長期以來人們對它的 研究 較少。1926年,人們首次獲得的金屬錸只有3mg,到1930年,錸的世界總產(chǎn)量也僅有3g。1950年以后錸才開始應用到現(xiàn)代技術中,錸的產(chǎn)量才逐漸增加。1956年肯納寇特銅礦公司(Kennecott Copper)開始在華盛頓和賓夕法尼亞州的工廠生產(chǎn)錸。在1942-1965年間,西方國家錸的總產(chǎn)量也沒有超過4200千克,且大部分用于實驗室 研究 。
第二節(jié) 錸應用發(fā)展歷程
20世紀60年代,雪佛龍公司(Chevron Inc. )和 UOP Inc.發(fā)明了用于石油加工的含錸催化劑,從而推動了錸需求及產(chǎn)量的增長。
20世紀70年代早期,錸需求的增長導致錸價格上漲了三倍。
20世紀80年代,發(fā)動機制造商發(fā)現(xiàn)含錸的鎳基合金具有抗高溫、耐磨損的性能,因而用這種合金制作的發(fā)動機部件的使用壽命將更長。發(fā)動機制造商的這一發(fā)現(xiàn)促進了金屬錸應用的發(fā)展。80年代末,含錸的噴氣渦輪機葉片被首次使用。2000年,由于航空部門對錸需求的大幅增長,高溫合金方面的應用已經(jīng)成了錸最大的消費領域。
2014年全球錸產(chǎn)量約為48.8噸,錸的主產(chǎn)國有智利、美國、波蘭、烏茲別克斯坦、亞美尼亞等,其中智利為錸的最大生產(chǎn)國,2014年產(chǎn)量為26噸,約占全球總產(chǎn)量的53%。美國是錸最大的消費國,智利和波蘭則成為了美國金屬錸的主要供應國。在2013-2018年間,錸消費量的年均增長率為3%,預計到2018年,錸的消費量將達到70.4噸。全球錸的回收率也在不斷增長,據(jù)預測目前全球錸的回收量約為30噸/年,德國、美國、日本是錸資源回收的主要國家,愛沙尼亞和俄羅斯也在回收錸資源。目前錸最大的消費領域是高溫合金,約占錸總消費量的80%,催化劑為錸第二大消費領域,并且這兩個領域?qū)﹀n的需求量還在不斷增長。
第三節(jié) 錸礦的提取工藝
錸的生產(chǎn)原料主要來自鉬冶煉過程的副產(chǎn)品。一般輝鉬精礦中錸的含量在0.001%-0.031%之間。但從斑巖銅礦選出的鉬精礦含錸可達0.16%。此外,某些銅礦、鉑族金屬礦、鈮礦、閃鋅礦的冶煉煙塵、渣以及處理低品位鉬礦的廢液和諸如鉑錸催化劑、含錸廢合金等含錸廢料也都可以作為錸的生產(chǎn)原料。
錸的提取方法需要根據(jù)含錸原料及錸產(chǎn)品來確定。提取錸時先從含錸原料中制取含錸溶液,溶液經(jīng)分離凈化提取純錸化合物,然后用氫還原法、水溶液電解法、鹵化物熱離解法制取錸粉,再用粉末冶金的方法加工成材。錸的提取冶金過程主要包括含錸原料制取、錸鉬分離、錸中間化合物制取、粗錸粉制取和錸的精煉致密化等步驟。
錸提取冶金的原則流程圖
工業(yè)上生產(chǎn)錸錠或錸條的方法有高溫燒結法和熔煉法兩種。
①高溫燒結法(又稱粉末冶金法)
先將錸粉在6MPa壓力下制成坯條,坯條在真空或氨氣中于1200℃下燒結,再將預燒條在垂熔爐中于2700—2850℃下進行高溫燒結,最后得到理論密度超過90%的錸條。
②熔煉法
該法以燒結條作為原料,用電弧熔煉、電子束熔煉和區(qū)域熔煉法對粗錸進行提純精制。電子束熔煉法所得到的錸錠為柱狀結晶體,純度99.99%;區(qū)域熔煉所獲得的產(chǎn)品為光譜純度的錸單晶。
現(xiàn)在,錸提取冶金已經(jīng)形成制取錸化合物、錸粉和錸材三大環(huán)節(jié)的格局。錸冶煉 行業(yè) 未來發(fā)展的任務是擴大錸原料來源,提高錸在鉬、銅等冶煉過程中的回收率,發(fā)展和完善閃速焙燒爐和循環(huán)流態(tài)化焙燒方法,同時開發(fā)更有效的錸回收新工藝,特別是溶劑萃取和離子交換法。
第四節(jié) 錸礦的未來發(fā)展趨勢
隨著未來航空航天業(yè)的發(fā)展及軍用需求的加大,全球錸需求量將保持增長趨勢。中國擁有全球第二大航空運輸市場,一旦掌握了先進航空發(fā)動機制造技術,中國錸的消費量將會有大幅增長,目前中國錸消費量約占全球消費量的1/7,預計2030年,中國錸需求量最大約40t,占全球比例將接近1/5,并有繼續(xù)提高的趨勢。
中國錸的保有資源儲量237t,按照預測的消費趨勢,國內(nèi)資源僅能保障到2025年前后,資源保障程度較低。同時,國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)并沒有在錸的生產(chǎn)方面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,導致很多資源無法利用甚至白白浪費。
因此,建議提高鉬礦山綜合利用水平,增加礦山錸產(chǎn)量;鼓勵企業(yè)加強錸的回收,形成錸資源回收產(chǎn)業(yè)化;錸在國防軍工方面有重要作用,有必要建立錸的戰(zhàn)略儲備機制。通過以上這些途徑,來保證我國錸資源的供應安全。
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