铼技术研究进展

0 引 言

铼是一种稀散难熔金属，具有熔点高，耐磨损、耐腐蚀、机械性能稳定等优异性能，广泛应用于国防、航空航天、核能、电子以及化工等行业[1]。铼消费总量的70%用于制作涡轮发动机叶片，也用于制备钨铼合金、钼铼合金或其他高温合金[2]。铼还具有优良的催化活性，应用于石油化工等领域。据美国地质调查局(USGS)统计[3]，世界铼储量约为2 500 t，铼资源分布极不均衡，其中智利铼资源最为丰富，大约1 300 t，占总储量的53%；其次是美国，储量大约为390 t，占总储量的16%；俄罗斯储量为310 t，占总储量的12%。这3个国家铼的储量占世界总储量的81%。我国铼储量较少，探明的储量约为237 t。

铼在地壳中含量极其稀少，丰度仅为1×10-7，没有独立的矿物，一般与钼、铜、锌、铅等金属矿物相伴而生，主要存在于是辉钼矿和铜钼矿中，铼金属一般从矿物中提取，另外还可从冶炼废液、废催化剂和含铼合金废料中回收铼[4]。近年来，随着科技不断进步，航空航天事业发展迅速，全球对铼的需求量以每年5%的速度增长[6]。

1 铼的供给

受全球经济、主要经济体经贸活动的影响，全球铼行业整体运行平稳，2009年到2012年，铼产量呈递增，2012年产量达50 900 kg，2012年到2016年产量呈波动状态，2016年产量最多，2017年到2019年铼产量基本稳定，不同国家铼的产量见表1。

2 铼的消费

铼的应用非常广泛，主要用于高温合金和石油重整催化剂。其中，2016年，美国铼消费约6 900万美元，有70%的铼用于超高温合金，主要用于叶轮发动机，还用于坩埚、电接触器、电磁体、电子管、发热元件、电离压力计、质谱仪、半导体、温控设备、热电偶、真空管等。20%的铼用于双金属铂铼催化剂，这种催化剂用于石油重整生产高辛烷烃，这种烷烃可以生产无铅车用汽油。2017年美国铼消费约8 000万美元，80%的铼用于高温合金，主要用于叶轮发动机，15%的铼用于铂铼催化剂。2018年美国铼消费约8 300万美元， 80%的铼用于高温合金，15%的铼用于铂铼催化剂。据报道，2018年美国大部分铼的供应继续依赖进口。加拿大、智利、德国、哈萨克斯坦和韩国提供了大部分进口铼。铼的进口量比2017年增长了22%。美国的初级铼产品与2017年相比，各州略有增加。2019年，美国铼消费约6 500万美元， 80%的铼用于高温合金，15%的铼用于铂铼催化剂。

表1 世界各国近10年铼产量 kg年 份美 国亚美尼亚智 利中 国———哈萨克斯坦波 兰俄罗斯0————————乌兹别克斯坦00—其他国家———世界总量

德国和美国对铼的消费量持续领先，我国需求量相对较少，但是随着我国经济与科技的发展，尤其在航空领域的显著进步，未来对铼的需求量会进一步提高，预计到2030年我国对铼的需求量将达到40 t/a以上[5]。

3 铼的价格

随着经济发展和市场供给条件的变化，铼价格不断变化，2005年到2009年，经济处于发展阶段，铼的消费随着经济的增长不断增长，高铼酸铵价格不断攀升，2009年达到最高，2010年后，经济发展缓慢，连续9年铼金属和高铼酸铵价格略有下跌。2018年，催化级铼酸铵的平均价格为1 400美元/kg，比2017年价格下降了8%。2018年铼金属平均价格为1 500美元/kg，比2017年价格略有下降，2019年铼金属平均价格为1 300美元/kg，比2018年价格略有下降。

4 技术创新

4.1 矿冶工程

王海东等[6]开展了用N235萃取剂萃取烟气淋洗液中铼的研究，研究显示，用N235作为萃取剂时，酸浓度、酸根种类和有机相组成都会对钼和铼的萃取率及分离系数产生较大影响。对比Cl-，NO3-和SO42-三种酸根，发现SO42-可显著提高钼铼分离系数，在硫酸根浓度适量如2.5 mol/L时可有效抑制钼的萃取，实现选择性萃取铼；对于有机相组成，仲辛醇可抑制钼的萃取，而N235对铼酸根有很强的亲和力，因此在低浓度N235条件下添加高浓度仲辛醇可实现优先萃取铼，其中有机相最佳组合为3%N235+30%仲辛醇+67%煤油。据作者介绍在常温、O/A为1∶4、萃取2 min条件下单级逆流萃取铼的萃取率为90.64%。

刘伟等[7]进行了A172树脂对铼和钼的静态分离研究，通过D201、201×7、A170树脂的选型试验发现A172树脂对铼吸附率最大且对铼的选择性最好。在静态吸附试验中，通过考察吸附温度、摇床速率、溶液酸度等因素对吸附率的影响，确定了最佳吸附条件，通过对解吸剂的选择、解吸时间、解吸温度的考察，得到了最佳解吸铼的工艺参数。

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