銣銫資源應(yīng)用隨科技進(jìn)步不斷擴(kuò)大
2016年08月22日 8:33 25959次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 其他稀有金屬
銣銫資源
基本特征
銣有45個同位素(銣-71至銣-102),其中有1個穩(wěn)定同位素。天然產(chǎn)出的銣-87,為放射性同位素,它能衰變?yōu)殒J-87。銣的化學(xué)性質(zhì)比鉀活潑,在光的作用下銣易放出電子。遇水劇烈反應(yīng),生成氫氣和氫氧化銣。易與氧作用生成氧化物。因遇水反應(yīng)放出大量熱,故可使氫氣立即燃燒。純金屬銣常存儲于煤油中。銣在空氣中能自燃,與水甚至同溫度低到-100℃的冰接觸都能猛烈反應(yīng),生成氫氧化銣并放出氫。
銫(舊譯作鏭),元素符號Cs,原子序數(shù)55,原子量132.9,英文名Caesium 或 Cesium,源于拉丁文coesius(意為天藍(lán)色)。銫為金黃色堿金屬,質(zhì)地非常軟(莫氏硬度0.2,最軟的金屬)而輕(密度1.879);易熔(熔點(diǎn)28.44 °C,隔著玻璃管用手握一會就會熔化,是除汞外最易熔金屬),沸點(diǎn)678.4℃。天然產(chǎn)出的銫-133為穩(wěn)定同位素,而其他銫同位素都有放射性,且都是人工的。銫的化學(xué)性質(zhì)極為活潑,在潮濕空氣中易自燃:2Cs+3O2=2CsO3。遇空氣易氧化:Cs+O2=CsO2。銫和水的反應(yīng)是爆炸性的,反應(yīng)生成氫氣和氫氧化銫:2Cs+2H2O=2CsOH+H2↑。銫可在氯氣中立即自燃,生成氯化銫:2Cs+2Cl=2CsCl。銫與水和-116°C的冰反應(yīng)都很劇烈;碘化銫與三碘化鉍反應(yīng)能生成難溶的亮紅色復(fù)鹽。銫的火焰成比鉀深的紫紅色。
全球儲量
銣、銫資源主要賦存于花崗偉晶巖,鹵水和鉀鹽礦床中?,F(xiàn)在人們主要從花崗偉晶巖礦床開發(fā)回收銣和銫,主要工業(yè)礦物是鋰云母和銫榴石。
國外花崗偉晶巖氧化銣資源儲量約為17萬噸,其中津巴布韋10萬噸,占59%;納米比亞5萬噸,占29%;加拿大1.2萬噸占7%.這三個國家氧化銣含量為16.2萬噸,占國外銣資源的95%。
國外花崗偉晶巖氧化銫資源儲量約為18萬噸,其中加拿大8萬噸,占44%;津巴布韋6萬噸,占33%。納米比亞3萬噸,占17%。這三個國家氧化銫含量為17萬噸,占國外銫資源的94%。
加拿大是世界上銫榴石礦最豐富的國家,曼尼托巴的伯尼克湖一坦科礦區(qū),銫榴石礦儲量達(dá)36萬噸,其平均品位達(dá)23.3%CS2O。加拿大鉭采礦工公司是世界上銫榴石的主要生產(chǎn)廠家,每年產(chǎn)出銫榴石百噸以上。津巴布韋和納米比亞還生產(chǎn)一定數(shù)量的鋰云母。
我國的銣、銫資源豐富,且類型齊全,分布全國。我國銣資源主要賦存于鋰云母和鹽湖鹵水中,鋰云母中銣含量占全國銣資源儲量的55%,以江西宜春儲量最為豐富,江西宜春鋰云母中的銣儲量(Rb2O)40.17萬噸,是目前我國銣礦產(chǎn)品的主要來源。湖南、四川的鋰云母礦中也含有銣。青海、西藏的鹽湖鹵水中含有極為豐富的銣,是有待于開發(fā)的我國未來的銣資源。
我國銫資源主要來源于銫榴石、鋰云母。江西宜春鋰云母中的銫儲量(Cs2O)5.43萬噸,占我國銫儲量的42.5%,居全國第一。
銣銫鹽的生產(chǎn)和產(chǎn)能
目前,世界上銣、銫鹽工業(yè)生產(chǎn)的主要原料是銫榴石和鋰云母。用銫榴石生產(chǎn)銫鹽多用酸法,包括硫酸法、鹽酸法、氫氧酸法,以硫酸法和鹽酸最為流行。用堿法處理銫榴石有碳酸鈉燒結(jié)法、氧化鈣-氯化鈣燒結(jié)法、氯化鈣-氯化銨燒結(jié)法等。用鋰云母生產(chǎn)銣、銫鹽時,一般采用氯錫酸鹽法、鐵氯化物、BAMBP萃取法。對于銣銫含量低的公司液體礦物,如海水、鹽湖鹵水、工業(yè)母液,一般采用吸附法和萃取法。
當(dāng)前世界上生產(chǎn)銣銫的主要原料為銫榴石、鐵鋰云母、透鋰長石、鹽湖鹵水,全球2014年的銫鹽新料產(chǎn)能約為3000噸,另外還有銫鹽回收料4500余噸,銣鹽因銷售市場和用途的原因,全球的產(chǎn)量僅為10噸左右。我國生產(chǎn)銣銫的主要工業(yè)原料是銫榴石和鋰云母。新余市東鵬化工有限責(zé)任是我國目前最大的銣鹽生產(chǎn)基地,他們利用鋰云母提鋰后的混合堿母液采用T-BAMBP萃取法從中分離,提取銣和銫,他們還利用這種萃取法提取銣、銫化合物,以不同無機(jī)酸和或有機(jī)酸進(jìn)行反萃,制得多種銣、銫化合物。T-BAMBP萃取工藝目前在國外都處于領(lǐng)先水平。2014年該公司生產(chǎn)銫鹽新料600噸,銣鹽1~2噸(根據(jù)市場需求),總體來看,當(dāng)前中國大陸的銣銫生產(chǎn)鏈還處于一個逐步發(fā)展的過程,由于應(yīng)用領(lǐng)域的不足,無法支撐產(chǎn)業(yè)鏈的高速發(fā)展,因此,盡管我國有豐富的銣銫資源,個體企業(yè)的產(chǎn)能和產(chǎn)量都還比較小。據(jù)江特電機(jī)2013年發(fā)布的公司通告:含銣銫釩催化劑有望迅速推廣。據(jù)悉,江特電機(jī)生產(chǎn)的含銣銫催化劑已達(dá)到進(jìn)口銫催化劑的標(biāo)準(zhǔn)和使用要求,部分指標(biāo)超過進(jìn)口產(chǎn)品,且下游龍頭企業(yè)已與公司達(dá)成協(xié)議,于2014年開始購買公司銣銫溶液進(jìn)行“添加銣銫二氧化硫氧化制硫酸催化劑”的工業(yè)化生產(chǎn);目前下游市場規(guī)模約5億元,格局穩(wěn)定有序。由此可見,拓寬我國銣銫的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域,對于我國銣銫工業(yè)的發(fā)展有著現(xiàn)實意義,在不太長的時間內(nèi)便會收到效果。同時,高新技術(shù)上的銣銫應(yīng)用,如磁流體發(fā)電、熱離子發(fā)電、激光能轉(zhuǎn)換發(fā)電等,對銣銫工業(yè)界有極大的吸引力,一旦銣銫在這些高新技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用得到成功,銣銫的應(yīng)用便會上千噸甚至上萬噸。因此就銣銫的應(yīng)用而言,前景廣闊。
銣銫的應(yīng)用
由于銣銫具有獨(dú)特的性質(zhì),使其在許多領(lǐng)域中有著重要的用途,不但有許多傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域,而且還出現(xiàn)了一些新的應(yīng)用領(lǐng)域,特別是在一些高科技領(lǐng)域中,銣銫顯示出了越來越重要的作用。銣銫在電子器件、催化劑、特種玻璃、生物化學(xué)及醫(yī)藥等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中,近10年來有較大的發(fā)展;而在磁流體發(fā)電、熱離子轉(zhuǎn)化發(fā)電、離子推進(jìn)發(fā)動機(jī)、激光能轉(zhuǎn)換電能裝置、銫離子云通訊等新應(yīng)用領(lǐng)域中,銣銫也顯示了強(qiáng)勁的生命力。
國外,銣銫礦產(chǎn)和銣銫化學(xué)品生產(chǎn)及其應(yīng)用在地區(qū)上發(fā)展很不平衡。銣銫資源主要集中在津巴布韋、加拿大、納米比亞等國,但這些國家并不生產(chǎn)銣銫化學(xué)品,只是生產(chǎn)和出售礦物原料產(chǎn)品。
自發(fā)現(xiàn)銣銫后的半個多世紀(jì)以來,由于其價格昂貴和人們不了解它們的獨(dú)特性能,致使其應(yīng)用范圍狹小,生產(chǎn)發(fā)展緩慢。直到本世紀(jì)50年代末,由于人們對銣銫獨(dú)特性能的認(rèn)識逐步深入和努力開發(fā)其應(yīng)用領(lǐng)域,才促進(jìn)銣銫資源的開發(fā)利用和提取工藝技術(shù)的進(jìn)步,從而使銣銫產(chǎn)量逐漸增加。我國上世紀(jì)50年代末開始開發(fā)研究銣銫,隨著我國第一臺圖象增強(qiáng)X光機(jī)在上海誕生,揭開了銣銫在我國應(yīng)用的序幕。之后,隨著碘化銫單晶探測器在我國問世,銣銫在催化劑、復(fù)活劑、空心陰極燈和原子鐘方面的初步應(yīng)用,促使我國銣銫工業(yè)逐步發(fā)展,銣銫化學(xué)品的用量由幾十公斤增加到幾百公斤。隨著我國加大開拓銣銫應(yīng)用的力度,例如拓展銣銫在催化劑方面的利用,努力改進(jìn)原有銣銫催化劑的性能提高催化效力,增加應(yīng)用范圍,開發(fā)新的銣銫催化劑,使其在新的合成反應(yīng)中得到應(yīng)用,隨世界科技的進(jìn)步,銣銫的應(yīng)用日益廣泛,除了傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域,在以下新領(lǐng)域取得了突破性的進(jìn)展。第一,能源轉(zhuǎn)換:以銣銫作為高溫流體添加劑的磁流發(fā)電機(jī)具有效率高、污染小、啟動快、造價低和發(fā)電費(fèi)高成本低等優(yōu)點(diǎn)。銣銫在熱離子轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用已取得進(jìn)展,這種轉(zhuǎn)換器利用銣銫等離子的熱離子活性把熱能直接轉(zhuǎn)化成電能。第二,化學(xué)工業(yè):銣銫應(yīng)用化學(xué)工業(yè)作為催化劑和助催化劑的研究取得了很大的進(jìn)展,可以提高催劑的活性和選擇性,在氟化、氫化、裂化等反應(yīng)中能有效地起到催化劑的作用。第三,冶金工業(yè):銣銫用于有色或黑色金屬合金的精煉中作脫氣劑和精煉劑,可配制多種熔鹽電解質(zhì)、焊接熔劑、合金添加劑等。第四,石油開采:在石油勘探和開采中,使用銣銫作交混劑,可大幅度提高石油的開采率,提高產(chǎn)量和回收率。特別是近20年來,人們在努力拓寬銣銫傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的同時,還努力開發(fā)銣銫應(yīng)用新領(lǐng)域,特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用,從而加快了世界銣銫工業(yè)發(fā)展。
市場價格
由于整個銣銫鹽的市場需求量不大,生產(chǎn)合格產(chǎn)品的企業(yè)不多,因此總體的市場價格較為平穩(wěn),沒有大的上下波動。根據(jù)了解的市場情況,2014年的銫鹽(99.9%)銷售平均價約為10萬元/噸~15萬元/噸,小量的銷售價有過250~300元/公斤;500公斤/單以上的銷售價一般在10萬元/噸~15萬元/噸區(qū)間。銣鹽(99.9%)的銷售平均價約為200萬元/噸,因整個銣鹽的市場較小,年銷售量僅為旺季4噸/年~5噸/年,淡季1噸/年~2噸/年,基本處于有價無市的狀態(tài).由于目前生產(chǎn)銫鹽的主要原料銫榴石的產(chǎn)量和市場價格穩(wěn)定,今后兩三年內(nèi)銫產(chǎn)品的價格將會在一個較為平穩(wěn)的價位上運(yùn)行。因為在使用中銣銫鹽能相互替代,而進(jìn)口銫榴石的價格和含量的因素,使的銫鹽的生產(chǎn)成本較低,市場的競爭力較銣鹽高很多(銣價為銫價的10倍以上),如果國內(nèi)鋰云母生產(chǎn)成本能大幅降低,綜合銷售價格能和進(jìn)口銫榴石競爭,鋰云母中的銣就能替代銫,那整個銣銫市場的需求可能就會有較大的增長。
責(zé)任編輯:李峒峒
如需了解更多信息,請登錄中國有色網(wǎng):www.yemianfei8.com了解更多信息。
中國有色網(wǎng)聲明:本網(wǎng)所有內(nèi)容的版權(quán)均屬于作者或頁面內(nèi)聲明的版權(quán)人。
凡注明文章來源為“中國有色金屬報”或 “中國有色網(wǎng)”的文章,均為中國有色網(wǎng)原創(chuàng)或者是合作機(jī)構(gòu)授權(quán)同意發(fā)布的文章。
如需轉(zhuǎn)載,轉(zhuǎn)載方必須與中國有色網(wǎng)( 郵件:cnmn@cnmn.com.cn 或 電話:010-63971479)聯(lián)系,簽署授權(quán)協(xié)議,取得轉(zhuǎn)載授權(quán);
凡本網(wǎng)注明“來源:“XXX(非中國有色網(wǎng)或非中國有色金屬報)”的文章,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不構(gòu)成投資建議,僅供讀者參考。
若據(jù)本文章操作,所有后果讀者自負(fù),中國有色網(wǎng)概不負(fù)任何責(zé)任。