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我国铌资源储量分布,铌的用途和应用领域

2023-11-13 10:02:56 来源:金属百科、金属矿山
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简介:铌是一种银灰色、质地较软、延展性较强的稀有金属,以其为原料生产或衍生的一元及多元合金在国民经济发展过程中有着至关重要的作用。在金属材料中加入一定量的铌可以明显改善其抗腐蚀性、延展性、导电性以及耐热性,以上特性使铌成为了超导技术、信息技术、新能源技术、空间技术发展的核心材料之一。我国铌矿储量丰富吗?全球铌资源分布,哪个国家排第一?全球铌都有哪些用途与应用领域?下面一起来了解铌。
铌是一种银灰色、质地较软、延展性较强的稀有金属,以其为原料生产或衍生的一元及多元合金在国民经济发展过程中有着至关重要的作用。在金属材料中加入一定量的铌可以明显改善其抗腐蚀性、延展性、导电性以及耐热性,以上特性使铌成为了超导技术、信息技术、新能源技术、空间技术发展的核心材料之一。我国铌矿储量丰富吗?全球铌资源分布,哪个国家排第一?全球铌都有哪些用途与应用领域?下面一起来了解铌。

全球铌资源分布

铌在地壳中的含量为0.002%,主要矿物有铌铁矿、烧绿石、黑稀金矿、褐钇铌矿、钽铁矿和钛铌钙铈矿。根据美国地质调查局2014年发布的数据,全球铌资源储量超过430万吨,并且分布相对集中,仅巴西一国铌资源储量就占到了全球总储量的95%左右。

全球铌资源分布


地区分布

从区域分布来看,目前已经发现的铌矿床主要分布在北美、南美和非洲,并且绝大部分铌资源主要集中在世界上十几个大型矿床之中。

国家分布

根据美国地质调查局2014年发布数据,巴西的铌矿资源储量居世界首位,约为410万吨,其次是加拿大,约为20万吨。此外,澳大利亚、中国、埃塞俄比亚、尼日利亚、俄罗斯、美国、刚果(金)、肯尼亚等国也有分布。

我国铌资源储量分布

中国是世界上铌资源较丰富的国家之一,我国铌资源主要分布在内蒙古和湖北,其中内蒙古占72.1%,湖北占24%。主要矿区为内蒙古白云鄂博、巴尔哲和湖北竹山庙垭。由于铌矿物分散度大,铌矿物成分复杂,除白云鄂博矿区铌作为伴生资源少量回收外,其它均未能很好地开发利用。因而工业所需的铌资源90%左右依赖进口,总体仍然属于资源供不应求的国家

铌矿床类型

铌矿床的形成与火成岩关系密切,其成因类型主要分为5种:与花岗岩有关的矿床类型、与碱性和基性-超基性杂岩有关的矿床类型、与片麻岩和混合岩化有关的矿床类型、与表生作用有关的矿床类型以及与沉积作用有关的矿床类型],目前开采较多的主要是前两种类型的矿床。

巴西和加拿大的铌矿床以碱性-碳酸岩型为主,矿物主要是烧绿石,品位较高。其他国家的铌矿床主要是与花岗岩有关的矿床类型和碱性岩浆岩型,赋存状态复杂,开采难度大,经济性差。我国钽铌矿床常与铁矿等其他矿床共伴生,基本上都属于多金属共生矿床,共生和伴生矿床占我国铌资源矿床的70%以上。我国现在可开采的矿床主要是伟晶岩矿床、岩浆矿床、气化热液矿床等内生矿床。主要矿物类型是铌铁矿和铌铁金红石,原矿品位低,难分选。

铌矿矿物

铌在地壳中的平均含量很低,仅为20×10-6。铌、钽是同族元素、性质相似,在自然界常以共伴生矿物存在,且铌易与钛、锆、钨、稀土、铀等元素发生类质同象作用,因而现已发现的铌矿物及含铌矿物有130多种,但常见的只有30多种,能作为铌工业矿物原料的仅有10种,即铌铁矿(含Nb2O5为10%~78.72%)、烧绿石(含Nb2O5为37.54%~75.12%)、细晶石(含Nb2O5小于7.7%)、铌铁金红石(含Nb2O5为0.9%~42.99%)、易解石(含Nb2O5为23.8%~32.5%)和褐钇铌矿(含Nb2O5为33.64%~47%)等。其中约90%的矿石都属烧绿石,其次是铌铁矿。

铌的用途和应用领域

钢铁工业

世界约85%~90%的铌以铌铁形式用于钢铁生产。钢中只需加入0.03%~0.05%的铌便可使钢的屈服强度提高30%以上。铌还能通过诱导析出和控制冷却速度,实现析出物弥散分布,在较宽的范围内调整钢的韧性水平。因此,钢中加入铌不仅可以提高钢的强度,还可以提高钢的韧性、抗高温氧化性和耐蚀性,降低钢脆性转变温度,使钢具有良好的焊接性能和成型性能。

超导材料工业

铌的某些化合物和合金具有较高的超导转变温度,因而被广泛用于制造各种工业超导体,如超导发电机、加速器大功率磁体、超导磁储能器、核磁共振成像设备等。目前,最重要的超导体材料是铌-钛和铌-锡,被广泛应用于医学诊断的磁振图象仪和用于谱线(分析)的核磁共振仪。

航空航天工业

航空航天工业是高纯铌的主要应用领域,主要用于生产火箭、飞船的发动机和耐热部件。铌和钽的热强合金具有良好热强性能、抗热性能和加工性能,广泛用于制造航空发动机的零部件、燃气轮机的叶片。在美国几乎所有喷气式战斗机的发动机的热部件都采用铌合金。

原子能工业

铌的热导率好,熔点高,耐腐蚀性好,并且中子俘获截面低,是一种非常适合原子能反应堆的材料。铌在原子能工业的主要用途包括:核燃料的包套材料、核燃料的合金、核反应堆中热交换器的结构材料。

电子工业

铌酸盐陶瓷可用于制作电容器,铌酸锂、铌酸钾等化合物单晶是新型光电子学和电子学用晶体,具有良好的压电、热电和光学性质,被广泛应用到红外线、激光技术和电子工业中。此外,铌的熔点高,发射电子能力强,并具有吸气能力,可用于制作电子管及其它电真空器件。

医疗领域

铌具有良好的抗生理腐蚀性和生物相容性,不会与人体里的各种液体物质发生作用,并且几乎不会损伤生物的机体组织,对于任何杀菌方法都能适应,因而常被用于制造接骨板、颅骨板骨螺钉、种植牙根、外科手术用具等。

其他应用

在化学工业中,铌是优质的耐酸和耐液态金属腐蚀的材料,可用于制作蒸煮器、加热器、冷却器等。此外,铌酸也是一种重要的催化剂。

铌也被应用到铸造行业,其主要作用是形成坚硬的碳化物(对耐磨有益)和改变石墨片的形貌和尺寸,因而常被用于制造汽车的汽缸盖、活塞环和刹车片等。此外,铌有时会与金和银一起用在纪念币上。

铌有助于增加镜片透光性能,因而也被应用到光学行业镜片的制造中。

铌也可应用到照明行业,如铌与1%锆的合金可用于制作高效高强钠蒸气街灯的精密支架,使这些小部件具有高的热强性、优良的成形性和耐钠蒸气腐蚀的性能。

铌主要产品及其用途

不同的铌产品在不同应用领域所起的作用如下表:

不同的铌产品在不同应用领域所起的作用如下表


常见铌化物及其用途

铌化物

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