戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源關(guān)乎國家經(jīng)濟(jì)安全、國防安全和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此,每個(gè)國家應(yīng)全面提升資源掌控力、轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)力、資源配置力和產(chǎn)業(yè)競爭力,強(qiáng)化戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源的“國家戰(zhàn)略”,夯實(shí)戰(zhàn)略性關(guān)鍵金屬礦產(chǎn)資源的保障基礎(chǔ)和儲(chǔ)備體系。其中非常重要的一部分就是戰(zhàn)略金屬的保有量。比如稀土元素,我國曾宣布限制稀土元素的出口,一時(shí)間美國日本等國家立刻站起來反應(yīng),可見稀土元素是如此重要。下面為大家介紹一下世界五大戰(zhàn)略金屬如下:
鎂曾被譽(yù)為十分重要的“國防金屬”金屬,它是制造軍事裝備的重要原料。鎂由于本身的特性可以制造照明彈和燃燒彈等以外。但還有其他更加重要的功能,比如由于鎂鋁合金的質(zhì)量較輕,因此廣泛應(yīng)用于航空航天,是生產(chǎn)航天器、軍用飛機(jī)、導(dǎo)彈、高機(jī)動(dòng)性能戰(zhàn)車、船舶的必不可少的結(jié)構(gòu)材料。
鎂是一種輕質(zhì)有延展性的銀白色金屬。是地球的地殼中第八豐富的元素,亦是宇宙中第九多元素。密度1.74克/厘米,熔點(diǎn)648.8℃。沸點(diǎn)1107℃。屬于輕金屬之一,特點(diǎn):具有延展性,能與熱水反應(yīng)放出氫氣,燃燒時(shí)能產(chǎn)生眩目的白光,許多金屬是用熱還原其鹽和氧化物來制備。
世界上第一個(gè)確認(rèn)鎂是一種元素的是Joseph Black,在愛丁堡(英國)于1755年。他辨別了石灰(氧化鈣,CaO)中的苦土(氧化鎂,MgO),然而兩者各自都是由加熱類似于碳酸鹽巖,菱鎂礦和石灰石來制取。另一種鎂礦石叫做海泡石(硅酸鎂),于1799年由Thomas Henry報(bào)告,他說這種礦石更多的用于制作煙斗,在土耳其。
全球金屬鎂主要國家:據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)2015年公布的數(shù)據(jù)顯示,全球已探明的菱鎂礦資源量達(dá)120億噸,儲(chǔ)量24億噸。蘊(yùn)藏豐富的國家包括:俄羅斯(6.5億噸,占總量27%);中國(5億噸,占總量21%);韓國(4.5億噸)。
鹽湖水中的氯化鎂濃度比海水高,故鹽湖水也是生產(chǎn)鎂的重要資源。位于美國猶他州的大鹽湖和以色列和約旦間的死海均聞名世界,擁有豐富的鎂資源。
值得一提的是,中國是世界上菱鎂礦資源是繼俄羅斯之后最為豐富的國家,特點(diǎn):地區(qū)分布不廣、儲(chǔ)量相對(duì)集中,大型礦床多。世界菱鎂礦儲(chǔ)量的21%集中在中國,產(chǎn)量的67%由中國提供。菱鎂礦探明儲(chǔ)量的礦區(qū)27處,分布于9個(gè)省(區(qū)),尤其以遼寧菱鎂礦儲(chǔ)量最為豐富,占全國的85.6%。我國的鹽湖鎂鹽主要分布于西藏自治區(qū)的北部和青海省柴達(dá)木盆地,柴達(dá)木盆地內(nèi)的鎂鹽儲(chǔ)量占全國已查明鎂鹽總量的99%,居全國第一位。
中國和俄羅斯擁有規(guī)模最大的鎂加工設(shè)備。這兩個(gè)國家生產(chǎn)了全球三分之二的氧化鎂。日本,荷蘭,美國三國主要從海水和鹵水中提取鎂,氧化鎂產(chǎn)量約占全球總量的52%。另外,也有世界鎂業(yè)在中國,中國鎂業(yè)看府谷。
錸是一種比較稀少的金屬,全球錸資源大都分布在美洲和歐洲。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局2015年發(fā)布的數(shù)據(jù),全球錸探明資源儲(chǔ)量約為1100噸,其中美國錸探明資源儲(chǔ)量約為500噸,其他國家為600噸。
單晶葉片生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的金屬就是——錸。錸主要用于生產(chǎn)航空領(lǐng)域十分重要航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片,對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)的生產(chǎn)息息相關(guān),可以說缺乏錸就無法生產(chǎn)現(xiàn)代化飛機(jī)。另外錸還是制造類似陀螺儀等高精設(shè)備的必備金屬。
錸是人類發(fā)現(xiàn)最晚的天然元素,因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)者是德國化學(xué)家,因此以萊茵河的名稱命名為錸。它在地殼中的含量比所有的稀土元素都小,比鉆石更難以獲取。據(jù)之前美國地質(zhì)調(diào)查局的報(bào)告,全球探明的錸儲(chǔ)量僅為2500噸左右,錸的價(jià)格跟白金的價(jià)格相仿,一克大概需要兩三百塊錢。
值得一提的是,錸的價(jià)值已經(jīng)超過了白金。由于價(jià)格昂貴,直到1950年才由實(shí)驗(yàn)室珍品變?yōu)橹匾男屡d金屬材料。
錸也廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)各部門,主要用作石油工業(yè)和汽車工業(yè)催化劑,石油重整催化劑,電子工業(yè)和航天工業(yè)用錸合金等。綜上所述,其重要作用包括如下:
2、錸具有很高的電子發(fā)射性能,廣泛應(yīng)用于無線電、電視和真空技術(shù)中。
3、錸具有很高熔點(diǎn),是一種主要的高溫儀表材料;同時(shí)含錸合金也用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)耐熱部件的制造,全球約80%的錸用于生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。
4、錸和錸的合金還可作電子管元件和超高溫加熱器以蒸發(fā)金屬。
5、鎢錸熱電偶在3100℃也不軟化,鎢或鉬合金中加25%的錸可增加延展性能;錸在火箭、導(dǎo)彈上用作高溫涂層用,宇宙飛船用的儀器和高溫部件如熱屏蔽、電弧放電、電接觸器等都需要錸。
6、金屬錸及其合金可制自來水筆尖和高溫?zé)犭娕?在醇類脫氫、合成氨等化工中作催化劑;含錸的合金可耐高溫;由于錸的存在分散,價(jià)格昂貴,實(shí)際應(yīng)用尚待開發(fā)。還用來制造電燈絲、人造衛(wèi)星和火箭的外殼、原子反應(yīng)堆的防護(hù)板等。
錸的密度21.04克/厘米3,熔點(diǎn)3180℃,沸點(diǎn)5627℃。質(zhì)軟,有良好的機(jī)械性能。
錸是一個(gè)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。由于錸的熔點(diǎn)3180℃,屬于高熔點(diǎn)金屬之一,用來制造電燈絲、人造衛(wèi)星和火箭的外殼、原子反應(yīng)堆的防護(hù)板等,化學(xué)上用做催化劑。錸是一個(gè)真正稀有元素。它在地殼中的含量比所有的稀土元素都小,僅僅大于鏷和鐳這些元素。再加上它不形成固定的礦物,通常與其他金屬伴生。這就使它成為存在于自然界中被人們發(fā)現(xiàn)的最后一個(gè)元素。
全球錸金屬主要國家:根據(jù)《全球及中國錸市場(chǎng)調(diào)查與投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告(2018版)》顯示:據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的報(bào)告,截止2013年全球錸儲(chǔ)量為2500噸,其中超過一半分布在智利,而且分布極為集中。錸儲(chǔ)量基礎(chǔ)為10180噸,超過44%分布在美國,加上智利、加拿大,前三家占比達(dá)80.49%,因此,錸的分布是相當(dāng)集中的。
近些年來全球錸每年的產(chǎn)量在50余噸。全球主要生產(chǎn)商分別是:智利的Molymet、美國的Climax和RTZ-Kennecott、哈薩克斯坦的KazakHmys、波蘭的KGHM-Ecoren,這五家的產(chǎn)量曾占到全球產(chǎn)能的93%,全球的錸供應(yīng)集中度較高。中國目前產(chǎn)能相對(duì)較小,產(chǎn)量估計(jì)在2 噸左右。
值得一提的是,錸的需求基本都集中在高溫耐熱合金和催化劑兩類,其中前者約占78%,后者22%。未來20年,世界主要航空大國的先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)量將達(dá)140000臺(tái)。用于新一代大型商用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片是由含錸高達(dá)6%的高溫合金制成,世界含錸高溫合金總需求量將超過80000噸,平均每年超過 4000噸。而目前每年含錸合金的產(chǎn)量僅有市場(chǎng)需求量的 50%,未來對(duì)錸的需求量會(huì)大幅度上升。
鈦也是一種具有極高的戰(zhàn)略價(jià)值的金屬,鈦合金的密度非常低,甚至比鎂鋁合金的密度還要低,另外鈦合金還具有強(qiáng)度高、耐蝕性等特點(diǎn),在航空航天方面有很廣泛的用途,美軍新型戰(zhàn)機(jī)及軍車裝甲也已經(jīng)開始大量采用鈦制品??傊伜辖鸬氖褂靡呀?jīng)是世界的趨勢(shì)了。因此,鈦和鈦的合金被大量用于航空工業(yè),并且具有"空間金屬"之稱。
鈦是一種化學(xué)元素,化學(xué)符號(hào)Ti,在化學(xué)元素周期表中位于第4周期、第IVB族。是一種銀白色的過渡金屬,其特征為重量輕、強(qiáng)度高、具金屬光澤,耐濕氯氣腐蝕。鈦被認(rèn)為是一種稀有金屬,這是由于在自然界中其存在分散并難于提取。但其相對(duì)豐富,在所有元素中居第十位。
鈦能與鐵、鋁、釩或鉬等其他元素熔成合金,造出高強(qiáng)度的輕合金,在各方面有著廣泛的應(yīng)用,包括航天(噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈及航天器)、軍事、工業(yè)程序(化工與石油制品、海水淡化及造紙)、汽車、農(nóng)產(chǎn)食品、醫(yī)學(xué)(義肢、骨科移植及牙科器械與填充物)、運(yùn)動(dòng)用品、珠寶及手機(jī)等等。二氧化鈦是世界上最白的東西, 1克二氧化鈦可以把 450多平方厘米的面積涂得雪白。它比常用的白顏料一—鋅鋇白還要白5倍,因此是調(diào)制白油漆的最好顏料。
鈦?zhàn)钣杏玫膬蓚€(gè)特性是,抗腐蝕性,及金屬中最高的強(qiáng)度-重量比。在非合金的狀態(tài)下,鈦的強(qiáng)度跟某些鋼相若,但卻還要輕45%鈦具有可塑性,高純鈦的延伸率可達(dá)50-60%,斷面收縮率可達(dá)70-80%,但強(qiáng)度低,不宜作結(jié)構(gòu)材料。鈦的最大缺點(diǎn)是難于提煉。主要是因?yàn)殁佋诟邷叵禄夏芰O強(qiáng),可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。因此,不論在冶煉或者鑄造的時(shí)候,人們都小心地防止這些元素“侵襲”鈦。在冶煉鈦的時(shí)候,空氣與水當(dāng)然是嚴(yán)格禁止接近的,甚至連冶金上常用的氧化鋁坩堝也禁止使用,因?yàn)殁仌?huì)從氧化鋁里奪取氧。
全球鈦金屬主要國家:全球共有三十多個(gè)國家擁有鈦資源,主要分布在中國、澳大利亞、印度、南非等國家。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)早在2015年公布的數(shù)據(jù)顯示,全球銳鈦礦、鈦鐵礦和金紅石的資源總量超過20億噸,其中鈦鐵礦儲(chǔ)量約為7.2億噸,占全球鈦礦的92%,金紅石儲(chǔ)量約為4700萬噸,二者合計(jì)儲(chǔ)量約7.67億噸。全球鈦資源主要分布在:澳大利亞、南非、加拿大、中國和印度等國家,
其中加拿大、中國和印度主要是巖礦;澳大利亞、美國主要是砂礦;南非的巖礦和砂礦都十分豐富。若根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)2015年公布的鈦鐵礦前五名為:中國(2億噸)、澳大利亞(1.7億噸)、印度(8500萬噸)、南非(6300萬噸)、巴西(4300萬噸);金紅石礦產(chǎn)儲(chǔ)量前三為澳大利亞(2800萬噸)、南非(830萬噸)、印度(740萬噸)
值得一提的是,鈦鐵礦中國我國鈦資源總儲(chǔ)量的98%,金紅石僅占2%。據(jù)USGS公布的數(shù)據(jù),中國鈦鐵礦儲(chǔ)量2億噸,占全球儲(chǔ)量28%,排名全球第一。盡管中國鈦資源豐富,但是礦產(chǎn)品位偏低,其鈣鎂等其他金屬雜質(zhì)含量高(≥2%),鈦礦資源分選難度大,回收率低,生產(chǎn)成本高,資源綜合利用率太低。目前中國產(chǎn)能最大的攀西地區(qū)鈦礦,其資源利用率僅為6% ~8%,這就造成了我國高端航空級(jí)金屬鈦生產(chǎn)原料90%依賴于進(jìn)口(越南等)。
鎢也是一種具有戰(zhàn)略意義的金屬,同時(shí)鎢也被稱為“工業(yè)牙齒”,鎢具有良好的耐高溫、耐蝕性,因此鎢是制造硬質(zhì)合金和特種鋼材的重要原料,在各種精密機(jī)床的刀具上就可以看到鎢的身影。另外鎢還被廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)、航空航天等。
鎢產(chǎn)品具有無毒環(huán)保的性能,由于鉛和貧鈾對(duì)環(huán)境造成的危害,因?yàn)殒u產(chǎn)品已被用來替代以往的原料用作制造子彈彈頭,以減少軍事材料對(duì)環(huán)境造成的危害。鎢具有高硬度和耐高溫的特性,此性能在軍事上的運(yùn)用主要有:鎢合金子彈、彈片頭; 導(dǎo)彈、飛機(jī)的平衡彈球;穿甲彈測(cè)量核心; 動(dòng)能穿甲彈 ;裝甲和炮彈; 手榴彈 ;防彈車、裝甲坦克、大炮部件、槍支;火箭配件等。
鎢是稀有高熔點(diǎn)金屬,鎢金屬耐高溫而不變形,常溫下不受空氣侵蝕。此特性在軍事被廣泛運(yùn)用:主要用于制作高速鋼、高速切削工具、超硬模具。尤其在航空和火箭技術(shù)中,以及要求機(jī)器零件、發(fā)動(dòng)機(jī)和一些儀器的高熱強(qiáng)度的其它部門中,鎢和其它給熔金屬(鉭、鈮、鉬、錸)的合金被用作熱強(qiáng)材料。
鎢的最顯著用途是用于各種高速彈藥,尤其是穿甲彈,幾乎是其必不可少的成分。鎢合金做成的動(dòng)能穿甲彈。鎢還可用于核武器材料外殼保護(hù)或防護(hù)。
值得一提的是,含鎢結(jié)構(gòu)鋼具有極好的機(jī)械性能和很大的淬透性的18CrZNi4WA鋼,被廣泛用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)和高速柴油機(jī)上的重負(fù)荷磨件。再比如能夠有效克服其回火脆性傾向,提高鋼的強(qiáng)度和淬透性的炮鋼PCrW、PCrNIW,就專門被用來制造大口徑厚管壁火炮身管。
鎢是一種金屬元素。鎢的化學(xué)元素符號(hào)是W,原子序數(shù)是74,相對(duì)原子質(zhì)量為183.85,鎢是熔點(diǎn)最高的難熔金屬。一般熔點(diǎn)高于1650℃并有一定儲(chǔ) 量的金屬以及熔點(diǎn)高于鋯熔點(diǎn)(1852℃)的金屬稱為難熔金屬。典型的難熔金屬有鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、釩、鋯和鈦。作為一種難熔金屬,鎢最重要的優(yōu)點(diǎn)是有良好的高溫強(qiáng)度,對(duì)熔融堿金屬和蒸氣有良好的耐蝕性能,鎢只有在1000℃以上才出現(xiàn)氧化物揮發(fā)和液相氧化物。鎢是一種戰(zhàn)略金屬。
全球鎢金屬主要國家:中國是世界上最大的鎢儲(chǔ)藏國。至少到目前為止,不管是鎢的出口量、還是鎢的年產(chǎn)量,中國都位居世界第一。
俄羅斯:Wolfram公司是俄國最大的鎢產(chǎn)品生產(chǎn)商,其鎢礦主要布局在遠(yuǎn)東地區(qū)。
越南:自2016年開始礦產(chǎn)量為6000噸,連年保持著10%的增長量,一躍成為世界第二大鎢出口國,越南馬山Nui Phao鎢礦,它是中國以外最大的鎢礦。它也是世界鎢成本最低的生產(chǎn)商之一。
奧地利:奧地利鎢礦產(chǎn)量大部分生產(chǎn)來源于米耐希爾(Mittersill)鎢礦,這是歐洲鎢礦的常青樹,該鎢礦于2009年被世界第一大硬質(zhì)合金公司山特維克收購。
英國:英國在Hemerdon地區(qū)達(dá)克蘭鎢礦(Drakelands Mine)發(fā)現(xiàn)新的鎢礦床。這一礦山建成的世界級(jí)鎢和錫礦,力爭年產(chǎn)能超過3000噸的鎢精礦。
鈾是重要的天然放射性元素,也是最重要的核燃料,元素符號(hào)U。鈾于1789年由德國化學(xué)家克拉普羅特從瀝青鈾礦中分離出,并用1781年發(fā)現(xiàn)的天王星Uranus將其命名為Uranium。鈾在接近絕對(duì)零度時(shí)有超導(dǎo)性, 有延展性,并具有微弱放射性。1938年發(fā)現(xiàn)鈾核裂變后,其開始成為主要的核原料,也開始被用作熱核武器氫彈的引爆劑。
鈾是大家熟悉的戰(zhàn)略金屬,其中最具有戰(zhàn)略價(jià)值的為鈾235,這是唯一天然可裂變核素,高濃縮的鈾235主要用于制造核武器,其次為鈾238,它是制取核燃料钚的重要原料。
全球鈾金屬主要國家: 澳大利亞是世界上鈾礦儲(chǔ)量最豐富的國家,占全球儲(chǔ)量的27%,其次是哈薩克斯坦,加拿大和南非。這4個(gè)國家就占了世界鈾儲(chǔ)藏量的80%以上。從遠(yuǎn)期來說,中國鈾礦資源儲(chǔ)量可觀,國際原子能機(jī)構(gòu)(iaea)預(yù)測(cè)中國可能的鈾儲(chǔ)量為177萬噸,是世界上鈾資源潛力最大的國家之一。
中國是鈾資源豐富的國家之一,特定的地質(zhì)構(gòu)造背景對(duì)成鈾礦化十分有利。中國鈾資源的主要區(qū)位優(yōu)勢(shì)是:地質(zhì)構(gòu)造背景和成礦區(qū)復(fù)雜多樣,鈾成礦明顯表現(xiàn)出多時(shí)代、多階段、多類型的特點(diǎn)。與幾個(gè)產(chǎn)鈾大國相比,雖然單個(gè)礦區(qū)規(guī)模較小,但鈾礦類型多、礦床多、礦石性能好、產(chǎn)量比集中高、資源豐富。中國不久的將來使成成為名副其實(shí)的鈾資源儲(chǔ)備國和鈾地質(zhì)技術(shù)強(qiáng)國。
1.加拿大的麥克阿瑟河鈾礦,年產(chǎn)量:7356噸,探明儲(chǔ)量2.41億磅。
2.特爾庫特蒙庫姆鈾礦位于哈薩克斯坦,該礦年產(chǎn)量占全球總量的8%,年產(chǎn)量連續(xù)五年超過3000噸,是世界上最大的鈾礦之一。
3.位于澳大利亞的奧林匹克大壩鈾礦,年產(chǎn)量占全球總量的6%。