科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來(lái)
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2017年，價(jià)比白金，一克就需要大約兩三百元的“錸”再現(xiàn)我國(guó)。“錸”的發(fā)現(xiàn)對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)意味著什么？當(dāng)然是不再被卡脖子，并成功打破西方國(guó)家的壟斷了。“錸”“錸”是一種什么樣的金屬元素？我國(guó)現(xiàn)在有多少“錸”？對(duì)“錸”的運(yùn)用經(jīng)過(guò)了哪些階段？“錸”對(duì)
2017年，價(jià)比白金，一克就需要大約兩三百元的“錸”再現(xiàn)我國(guó)。“錸”的發(fā)現(xiàn)對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)意味著什么？
當(dāng)然是不再被卡脖子，并成功打破西方國(guó)家的壟斷了。
“錸”
“錸”是一種什么樣的金屬元素？我國(guó)現(xiàn)在有多少“錸”？對(duì)“錸”的運(yùn)用經(jīng)過(guò)了哪些階段？“錸”對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)有多重要？今天我們就來(lái)了解“錸”這一稀有元素，看看它有多大的本領(lǐng)。
錸資源總量
2017年12月，安徽省地礦局327地質(zhì)隊(duì)發(fā)來(lái)喜報(bào)，在安徽省涇縣湛嶺鉬礦床中勘探到“超級(jí)金屬”錸。這是安徽省第一次探明錸資源，探明數(shù)達(dá)30噸。安徽的這塊礦床開(kāi)發(fā)條件很好，礦化體也連續(xù)，整個(gè)礦床的形成于比較晚期的花崗巖中。
因此次探明的錸資源更容易開(kāi)采，這可為我國(guó)的錸資源的利用和發(fā)展添磚加瓦了。此次安徽探明的儲(chǔ)量可以占據(jù)中國(guó)總儲(chǔ)量的10%左右。剩下的90%都在陜西金堆城鉬礦、河南欒川鉬礦、吉林大黑山鉬礦和黑龍江多寶山銅（鉬）礦等10個(gè)礦床中。
根據(jù)2015年的數(shù)據(jù)顯示，全球的錸資源總量大約為2500噸，探明儲(chǔ)量為1100噸。中國(guó)的資源總量為237噸，探明儲(chǔ)量不足200噸。相比于全球的錸資源總量，我國(guó)的錸資源總量并不高，還不足智利的四分之一。
2010年是我國(guó)探明錸資源關(guān)鍵性的一年，在陜西洛南縣黃龍鋪鉬礦區(qū)的礦山中勘探到了176噸，為我國(guó)軍事發(fā)展提供了建設(shè)性的幫助。由于錸資源一般伴生于鉬礦床中，要提取出來(lái)并不容易，因此我國(guó)每年錸資源產(chǎn)量很低，只有2噸左右。
這樣的稀有性以及其的重要利用價(jià)值，使得錸資源更加珍貴。其價(jià)格也就十分昂貴，一克的價(jià)格要花費(fèi)200-300元。
“錸”的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展
“錸”在元素周期表中排在第75位，是一種銀白色的重金屬，也是最后一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的擁有穩(wěn)定同位素的元素。
1925年，科學(xué)家在鉑礦和鈮鐵礦中發(fā)現(xiàn)了這一元素，還將其以萊茵河的名字命名。“錸”的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很高，熔點(diǎn)可達(dá)到3180℃，僅次于鎢和碳。其沸點(diǎn)甚至排在所有元素的首位，可達(dá)到5596℃。由于錸是一種稀散元素，在地殼中的平均含量大概只有十億分之一，而且主要存在于輝鉬礦中，因此產(chǎn)量極低。
在1928年，科學(xué)家們在660公斤的輝鉬礦中才提取出1克錸。不過(guò)因?yàn)楫?dāng)時(shí)錸的產(chǎn)量低，且沒(méi)有將其應(yīng)用價(jià)值發(fā)掘出來(lái)，因此很長(zhǎng)一段時(shí)間里，人們對(duì)錸的研究都十分少。
從1950年之后，錸才被大家逐漸關(guān)注到，并試圖將其應(yīng)用到現(xiàn)代技術(shù)中。直到60年代，“錸”被制成催化劑用于石油加工后，其需求和產(chǎn)量才得到增長(zhǎng)。
當(dāng)然了，在高需求和低產(chǎn)量的情況下，僅在70年代初期，“錸”的價(jià)格就比之前高了三倍。到了80年代，含“錸”的鎳基合金抗高溫、耐磨損的性能被發(fā)動(dòng)機(jī)制造商發(fā)現(xiàn)，這也使得含錸合金得到進(jìn)一步應(yīng)用。
第一個(gè)含“錸”的噴氣渦輪機(jī)葉片也在80年代末被首次使用，要知道航空發(fā)動(dòng)機(jī)可是世界上技術(shù)含量最高的工程機(jī)械系統(tǒng)之一，所以“錸”這一元素的重要性也被廣泛認(rèn)知。
如今“錸”與其他金屬元素的組合的合金得到廣泛的使用，也涉及了多個(gè)領(lǐng)域，其價(jià)值也隨著人們的需求不斷增加。未來(lái)不論是對(duì)中國(guó)還是對(duì)全球而言，“錸”都將作為一種戰(zhàn)略資源進(jìn)行儲(chǔ)備。這里就必須要談到“錸”的應(yīng)用價(jià)值了。
“錸”的應(yīng)用價(jià)值
發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于一架飛機(jī)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。它的造價(jià)成本就可以占整架飛機(jī)的20%-30%，而“錸”就是發(fā)動(dòng)機(jī)必不可少的一部分。“錸”具有很好的塑性、耐磨損性和抗腐蝕性，尤其是其抗蠕變性能和耐高溫可以很好地滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。
由于飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)需要在高溫、高壓以及高載荷的情況下進(jìn)行高速轉(zhuǎn)速，因此就需要發(fā)動(dòng)機(jī)一定要滿足重量輕、功率大、安全性高、耐力強(qiáng)等要求。
之前采用的金屬元素雖然也有一定的抗高溫高壓的能力，但是相較于“錸”，還是差了很多。因此人們就開(kāi)始將“錸”與其他金屬元素?zé)捴瞥筛邷睾辖?/strong>，以提高和改善合金的性能。
比如錸鎳合金就被廣泛運(yùn)用于航空行業(yè)，是制作現(xiàn)代噴氣引擎葉片、排氣噴嘴和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室等重要結(jié)構(gòu)不可或缺的一部分。含“錸”合金中一般含有3%-6%的錸元素，在制作F-15和F-16戰(zhàn)機(jī)的引擎時(shí)，就在合金中加入了3%的錸元素。
后來(lái)隨著技術(shù)進(jìn)步，在生產(chǎn)F-22和F-35的引擎時(shí)，用到了第三代單晶體合金。錸元素在其中占了6%，這也是“錸”的最大實(shí)際應(yīng)用。加入“錸”元素之后的錸鎳合金，可以有效地提高飛機(jī)渦輪的壓力，并且能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒速度加快。這樣不僅可以使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生更大的推力，提高工作效率，還能夠延長(zhǎng)這些重要結(jié)構(gòu)的壽命。
當(dāng)“錸”加入含鉬或含鎢的合金中，還可以廣泛用于電子產(chǎn)業(yè)中。當(dāng)鉬合金中加入2%-5%的錸元素，可以有效提高材料的硬度和強(qiáng)度，還有極好的耐高溫性。一般可以用來(lái)制作空氣反應(yīng)堆堆芯的加熱管，和高溫?zé)犭娕?/strong>等。
而鎢錸合金則可以用來(lái)制作特種電子管和彩色顯像管的燈絲等。除此之外，錸還加入鉑、鐵、銅和釷等金屬元素中組成一系列合金，在航空工業(yè)和電子工業(yè)等方面都有廣泛應(yīng)用。
根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在2013年發(fā)布的數(shù)據(jù)來(lái)看，全球的錸產(chǎn)量主要用于高溫合金，總共占據(jù)了其中的80%。剩下的20%則用于催化劑和其他用途。當(dāng)“錸”被用在催化劑中時(shí)，“錸”和“錸”的化合物的催化活性就十分優(yōu)秀。尤其是鉑-錸催化劑，用以運(yùn)用到生產(chǎn)無(wú)鉛和高辛烷的汽油中。
這種催化劑可以增強(qiáng)汽油和氫氣等的產(chǎn)率，并且提高重整反應(yīng)的深度。在汽車尾氣的凈化中，同樣可以用到含錸的催化劑。另外“錸”的兩個(gè)同位素186Re和188Re還具有放射性，在肝癌治療中也會(huì)用到它們。
我國(guó)對(duì)“錸”的使用
根據(jù)前文敘述，我們足夠了解到“錸”在軍事方面和國(guó)家戰(zhàn)略方面的設(shè)備中，都具有很高的利用價(jià)值。因此長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)雖然有一部分“錸”儲(chǔ)量，但是礙于外國(guó)對(duì)我們的技術(shù)封鎖，很難將其運(yùn)用得爐火純青。
就像2010年，發(fā)現(xiàn)的那一大批錸資源，我們因?yàn)闆](méi)有達(dá)到使用“錸”元素的技術(shù)。因此只能將“錸”元素提取出來(lái)之后賣給其他國(guó)家，這對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，是一種極大的損失。
尤其是當(dāng)時(shí)我國(guó)在航空工業(yè)上存在一個(gè)明顯的短板：航空發(fā)動(dòng)機(jī)。即便是現(xiàn)在我們很多軍用飛機(jī)都用的是外國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)，這對(duì)我國(guó)發(fā)展軍事可不是一件好事。
因此2010年發(fā)現(xiàn)錸資源的礦業(yè)公司，就決定自己研發(fā)制造高溫的單晶渦輪葉片，以打破國(guó)外對(duì)我們的技術(shù)壟斷，讓我們的航空工業(yè)不在被其卡脖子。經(jīng)過(guò)幾年的研發(fā)制作，這家礦業(yè)公司的子公司，成都航宇超合金技術(shù)有限公司終于研制出了合格的單晶葉片。
并且還在2016年，通過(guò)了國(guó)際權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)，其高溫拉伸性能和高溫持久性能等方面達(dá)到了歐美的標(biāo)準(zhǔn)。
這也使得我國(guó)成功生產(chǎn)制作出了具有高成品率的單晶葉片，因此2017年新發(fā)現(xiàn)的錸資源，更是為我國(guó)的航空工業(yè)和軍事方面的發(fā)展提供了更多的原料支持。相信未來(lái)我國(guó)對(duì)錸資源的運(yùn)用技術(shù)還能得到進(jìn)一步的提升。
馬龍