稀有金屬銫和銣礦產(chǎn)資源在全球保有儲量稀有而珍貴。說稀有，一是它們在地殼中含量是最低的堿金屬，二是它們分布稀散或難于從礦石中提??；說珍貴，一般認為貴金屬金、銀和鉑族金屬昂貴，其實，銫和銣比黃金還要貴。美國和中國是世界上銫和銣資源生產(chǎn)和消費第一和第二的大國，由于銫和銣礦產(chǎn)資源的稀缺性、昂貴性和在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈中的不可替代性的特殊地位，其供應(yīng)安全日益成為美西等國主要經(jīng)濟體最為重要的戰(zhàn)略布局之一。
銫 [sè] 從金，色聲。一種稀有堿金屬元素。［英］Caesium或Cesium。舊譯鏭。元素符號Cs。原子序數(shù)55。位于化學(xué)周期表第6周期ⅠA族。德國著名物理學(xué)家古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824-1887）在海德堡大學(xué)期間制成了光譜儀，與化學(xué)史上具有劃時代意義之一的化學(xué)家羅伯特·威廉·本生（Robert Wilhelm Bunsen,1811--1899)合作創(chuàng)立了光譜化學(xué)分析法(把各種元素放在本生燈上灼燒，發(fā)出波長一定的一些明線光譜，由此可以極靈敏地判斷某種元素的存在)，被稱為“化學(xué)家的神奇眼睛”，他們用此方法相繼發(fā)現(xiàn)了銫和銣元素。1860年羅伯特·威廉·本生和古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫在對來自涂爾干（Durkheim）礦泉水的提取物進行光譜實驗時發(fā)現(xiàn)“天藍色”譜線，從而發(fā)現(xiàn)銫元素，他們以拉丁文“Coesius”命名，意為天藍色。其實早在1846年，德國弗賴貝格（Freiberg）工業(yè)大學(xué)冶金學(xué)教授普拉特勒曾經(jīng)分析了鱗云母（即鋰云母）礦石，就發(fā)現(xiàn)了硫酸銫的存在。然而他誤將硫酸銫當成了硫酸鈉和硫酸鉀的混合物?？上?，銫從他手中溜走了。金屬銫一直到1882年才由德國化學(xué)家塞特貝格電解氰化銫和氰化鋇的混合物獲得。自然界中銫主要賦存于礦物中，也有少量氯化銫賦存于光鹵石。
銣［rú］從金，如聲。一種稀有堿金屬元素。［英］Rubidium。元素符號Rb。原子序數(shù)37。位于化學(xué)周期表第5周期ⅠA族。銣首先是在鋰云母中發(fā)現(xiàn)的。鋰云母發(fā)現(xiàn)于18世紀60年代，它的性質(zhì)很奇怪，當扔進燃燒的煤塊時，它會吐泡沫，然后像玻璃一樣變硬。分析顯示它包含鋰和鉀，但它還藏著一個秘密。1861年本生和基爾霍夫在海德堡大學(xué)，把這種礦物溶解在酸中，然后沉淀出鉀，而后又測試了殘余物，顯示出了2條之前從未見過的強烈的寶石紅色原子光譜線，證實了它們包含一種新元素，并用拉丁文“Ruidus（深紅色）”命名為Rubidium。純凈的銣金屬樣本直到1928年終于生產(chǎn)出來。銣獨立工業(yè)礦物很少，常分散在鋰云母、鐵鋰云母、銫沸石和鹽礦層及礦泉水中。本生和基爾霍夫用他們創(chuàng)立的光譜分析方法發(fā)現(xiàn)銫和銣后，光譜分析法被廣泛應(yīng)用于元素分析領(lǐng)域。
1、銫和銣的特征和性質(zhì)
銫晶體為立方體心晶格，純凈者呈金黃色，軟（莫氏硬度0.5）而輕、具有延展性。熔點很低，只有28.4℃，沸點669.3℃，密度1.8785g/cm3。銫是原子半徑最大的元素（265.4pm）。除去放射性元素鈁，銫是自然界最活潑的金屬，在空氣中容易氧化，與水和-116℃的冰反應(yīng)都很劇烈。具有敏銳的光電效應(yīng)，極易電離而放出電子。銫不與氮反應(yīng)，但在高溫下能與氫反應(yīng)，生成相當穩(wěn)定的氫化物。碘化銫與三碘化鉍反應(yīng)能生成難溶的亮紅色復(fù)鹽。銫的化合物主要包括：碳酸銫、甲酸銫、溴化銫、氯化銫、氟化銫、碘化銫、氫氧化銫、硝酸銫、氧化銫、硫酸銫、銫礬等。
銣晶體結(jié)構(gòu)為立方體心晶胞，銀白色蠟狀固體，金屬光澤，質(zhì)軟（莫氏硬度0.3）而輕，有延展性。熔點低38.89℃，沸點688℃，密度1.53g/cm3。銣的原子半徑僅次于銫（247.5pm）。銣的性質(zhì)與銫相似，化學(xué)性質(zhì)極為活潑，在空氣中立即失去金屬光澤，被氧氣劇烈地氧化，并能引起自燃。遇水反應(yīng)非常劇烈，甚至接觸到－100℃以下的冰塊也會發(fā)生爆炸。具有敏銳的光電效應(yīng)。
2、銫和銣的用途
銫元素的用途十分廣泛。銫金屬和銫鹽在很多行業(yè)具有不可替代性。銫具有很多獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，如極高的電導(dǎo)率、極低的熔點、極強的吸光性等，使其在不同領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。從1860年發(fā)現(xiàn)銫到1926年還沒有實質(zhì)性的工業(yè)應(yīng)用。在此之后，銫被用作電子管的吸氣劑，后來首要用于制作光電池和其他光敏元件。直到上世紀七十年代末，銫的有限產(chǎn)值中的大部分是用于熱離子功率轉(zhuǎn)化，磁流體動力和離子發(fā)動機推動器的研討。銫鹽在化學(xué)工業(yè)、石油化工、精細化工和生物工程中的應(yīng)用不斷擴展。目前銫已成為其他金屬元素?zé)o法替代的資源，被稱為“21世紀的工業(yè)黃金”，其實它的價格比黃金還要貴十幾倍。目前主要應(yīng)用于國防軍工、航空航天、原子鐘、通訊、能源、化工、地質(zhì)勘探、醫(yī)療等領(lǐng)域。
（1）國防軍工、航空航天領(lǐng)域
銫元素是制造原子鐘的重要材料之一，原子鐘是一種高度精確的時間計量器，每三百萬年誤差不超過一秒，它主要應(yīng)用于全球?qū)Ш较到y(tǒng)。還可制作離子發(fā)動機推進器、夜視成像器、報警器、光電管、光電池、無線電電子管、紅外信號燈及各種光學(xué)儀器和檢測儀器，以及制造核武器和導(dǎo)彈等。
（2）地球物理、地球化學(xué)探測和油氣勘探領(lǐng)域
銫元素可以用于探測和研究地下礦物和地質(zhì)構(gòu)造，用作一種放射性示蹤劑，來測量地下巖石和土壤的性質(zhì)。用于石油天然氣開采，其化合物甲酸銫和碳酸銫是高密度的鉆井液，可以提高鉆井液的穩(wěn)定性和效率，防止井壁崩塌和氣體滲漏。用于工業(yè)放射性測量、輻射探測器、電視攝像管和光電倍增管等。
（3）軍民通訊領(lǐng)域
銫可以用于制造光纖電纜、光電探測器、激光器等設(shè)備，提高信號傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量。銫也是5G通訊技術(shù)的關(guān)鍵材料，用于5G、離子云通訊、光纖通訊等。
（4）能源領(lǐng)域
用于制作磁流體發(fā)電材料、熱離子轉(zhuǎn)化發(fā)電等。
（5）用于工業(yè)催化劑和玻璃及陶瓷制作
銫元素可以用作催化劑，加速某些化學(xué)反應(yīng)的速率，如氨、硫酸、氫化、氧化、聚合等合成反應(yīng)。銫的化合物用于制作特種玻璃和陶瓷，可降低玻璃的導(dǎo)電率、增加玻璃的穩(wěn)當性，延長使用壽命。銫可以制作性能優(yōu)異的銫鉀防火玻璃等。
（6）用于醫(yī)療行業(yè)
銫元素可以用作輻射源，銫同位素-137的放射性屬性是治療癌癥的一種有效工具，也可以治療癲癇病。銫鹽還制備安眠藥、鎮(zhèn)靜劑和防休克劑等，銫還可用于醫(yī)學(xué)影像設(shè)備材料。銫-137可用于輻射育種、食品輻射保鮮等。
銣和銫具有相似的物理性質(zhì)和原子半徑，因此二者的應(yīng)用類似，在許多應(yīng)用中可以互換使用。銣在新材料、新醫(yī)藥、催化劑、環(huán)保、國防軍工、航天航空、信息產(chǎn)業(yè)、生活民用等方面也有廣泛用途。
（1）能源領(lǐng)域
可以用于生產(chǎn)太陽能電池、光伏發(fā)電系統(tǒng)、光電半導(dǎo)體器件、銣磁流體發(fā)電、熱離子轉(zhuǎn)換發(fā)電，銣在20攝氏度的溫度下，電導(dǎo)率和硫酸相同，因為這種特性銣可用于超薄電池的制造。
（2）信息技術(shù)電子領(lǐng)域
銣可以用于光學(xué)顯示器、光纖通信和激光器等設(shè)備中的高性能材料，提高了信息傳輸和處理的速度和精度。銣可以用于制造電子器件和半導(dǎo)體材料，以及少數(shù)金屬合金中的增強劑。銣在激光技術(shù)、光纖通信以及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。
（3）在科學(xué)研究方面
地質(zhì)學(xué)家利用銣-87的放射性確定巖石或其他物體的年齡。在定量化學(xué)分析和原子吸收光譜分析中，銣廣泛用于測定樣品中其他金屬元素的含量。銣在核物理學(xué)和原子物理學(xué)研究中起著重要的作用。
（4）在醫(yī)療領(lǐng)域
銣可用于放射性治療和核醫(yī)學(xué)診斷疾病，通過核素標記技術(shù)追蹤人體器官和組織的功能和代謝情況，對于疾病的早期診斷和治療起著重要作用。在治療抑郁癥、癌癥、阿爾茲海默病都有非常積極的作用。碘化銣也是一種治療“大脖子病”（甲亢）、癲癇病、梅毒的重要藥材，也是砷中毒后的抗休克藥和眼藥水成分。氯化銣可用作抗狂躁劑和心境穩(wěn)定劑的藥物等。
（5）用于玻璃，陶瓷和煙花的制作
銣鹽可以用于玻璃，陶瓷和煙花的制作中，作為制造紫色的原料，也可以被用來制造特殊玻璃。
3、中國著名銫和銣礦床
我國銣、銫資源豐富，其儲量在世界名列前茅，且類型齊全，分布全國。我國銣、銫資源主要賦存于鋰云母和鹽湖鹵水。中國銫和銣資源主要分布在新疆的阿爾泰地區(qū)（48%）和江西宜春（25%），其次是湖南（10%）、廣東（9%），還有青海（3%）、四川（3%）和湖北（2%）等。其中，早期開發(fā)的新疆可可托海礦區(qū)，銫沸石精礦含氧化銫（Cs2O）18%-25%左右，鋰云母中含氧化銣（Rb2O）9%，是國內(nèi)重要的銣和銫產(chǎn)地。國內(nèi)主要礦區(qū)累計探獲的硬巖型保有銫資源量合計6.18萬噸，但絕大部分為難以處理的伴生于鋰云母的銫資源，不具獨立開發(fā)利用的價值，一般只是處理鋰云母提取鋰后的尾渣中再次提取銫和銣等伴生礦產(chǎn)資源。
中國目前尚無獨立開采的銣礦床，主要以伴生礦產(chǎn)的形式存在。根據(jù)我國銣的賦存狀態(tài)，銣可分為賦存于鋰云母型銣礦資源、賦存于長石中的長石型銣礦資源和銫沸石型銣礦資源。鋰云母型銣礦在江西和湖南以及河南分布較多；長石型銣礦主要分布在新疆和山西；銫沸石型銣礦主要分布在新疆、四川、云南、江西和湖南等地。
近年，我國在《中國二十一世紀初礦產(chǎn)資源保護與合理利用的總體目標》指導(dǎo)下，為確保戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源的安全保障，掀起了新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動，各地質(zhì)部門加大地質(zhì)調(diào)查、勘察和研究力度取得了一系列突破性進展。銫銣礦產(chǎn)資源發(fā)現(xiàn)了一批大型和超大型銣礦床，打破美國的壟斷，讓中國一躍成為世界上擁有銣資源儲量最大的國家。
①武夷山成礦帶廣東南段
武夷山成礦帶廣東南段的河源市紫金縣、龍川縣天堂山、梅州市蕉嶺縣、韶關(guān)市始興縣銣礦床。目前已探明銣儲量達17.5萬噸，而且銣礦石的品位高，易于提純和加工。此銣礦床為燕山期蝕變花崗巖和花崗偉晶巖礦床兩種類型，銣主要賦存于鋰云母中，少量賦存于微斜長石。這座蘊藏著巨大財富的世界級寶庫被譽為中國的“世界銣谷”。
②湖南省道縣湘源礦
湖南省道縣湘源礦區(qū)正沖礦段銣多金屬礦礦床，探明銣多金屬礦賦存于花崗巖類蝕變后形成的云英巖及云英巖化花崗巖類構(gòu)成的云英巖體內(nèi)。據(jù)2024年湖南省地質(zhì)局資料，按工業(yè)要求圈出3個礦體，長均為525米，平均厚1-126.38米，平均氧化銣（Rb2O）品位0.201-0.224%。銣95%以上賦存于鐵鋰云母中，伴生有鋰、銫可綜合回收。提交氧化銣（Rb2O）表內(nèi)C級儲量33263.4噸，D級123571.9噸；氧化銫（Cs2O）7824.82噸。
③湘南宜章縣長城嶺礦區(qū)
湘南宜章縣中戰(zhàn)集團旗下鑫聯(lián)礦業(yè)的長城嶺礦區(qū)是南嶺多金屬成礦帶上重要的銻-鉛-鋅-銀多金屬開采區(qū)之一。長城嶺銣礦床屬花崗斑巖型。研究表明:礦石主要由石英、絹云母、方解石和白云母組成。銣等稀有金屬元素主要以類質(zhì)同象形式賦存于白云母和絹云母中。白云母中銣、鋰和鈮+鉭質(zhì)量分數(shù)分別為1.030%,0.560%和0.024%;絹云母中銣、鋰和鈮+鉭質(zhì)量分數(shù)分別為0.320%,0.050%和0.022%。銣作為主回收元素,在白云母和絹云母中分布率分別為31.32%和68.68%（2021，朱恩異等）。該區(qū)Rb礦化花崗質(zhì)巖體規(guī)模大,延深遠,Rb礦化較均勻且品位高,其資源量巨大，經(jīng)估算氧化銣(Rb2O)儲量為1.2萬噸，已達超大型銣礦床，區(qū)域遠景儲量為5萬噸以上。
④甘肅省國寶山銣礦床
甘肅省國寶山銣礦床位于瓜州縣境內(nèi),礦(化)體主要賦存于石炭紀侵入的二長花崗(偉晶)巖和含天河石鈉長花崗(偉晶)巖，后者為主要含銣礦石類型。據(jù)分析測試,查明原礦中氧化銣(Rb2O)的含量為0.124％,銣元素可能以類質(zhì)同像的方式主要賦存于微斜長石(鉀長石)和(鋰)云母,其分布率分別為71.13％和28.09％。該礦床的規(guī)模已達超大型。
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