錸(Re )是一個非常稀少而且分散的元素,在地殼中的含量僅有10-7%。錸是一個真正稀有的元素。它在地殼中的含量比所有的稀土元素都小,僅僅大于鏷和鐳高純錸粉這些元素。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)的最后一個元素。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。
一般輝鉬精礦中錸的含量在0.001%-0.031%之間。但從斑巖銅礦選出的鉬精礦含錸可達0.16%。生產(chǎn)錸的主要原料是鉬冶煉過程的副產(chǎn)品。從某些銅礦、鉑族礦、鈮礦甚至閃鋅礦的冶煉煙塵和渣中以及處理低品位鉬礦的廢液時,都可以回收錸。 1978年和1979年世界錸的總產(chǎn)量分別為7210和7260公斤。聯(lián)邦德國、智利、加拿大和前蘇聯(lián)是錸的主要生產(chǎn)國。提取錸時先提取純的錸化合物,然后用氫還原法或水溶液電解法制得錸粉,再用粉末冶金方法加工成材。"
錸是一種非常堅硬的銀白色金屬,看起來象白金一樣。它的比重很大。錸是高熔點金屬,其熔點僅次于鎢。錸的化學性質(zhì)穩(wěn)定,耐腐蝕性強,在空氣中不被氧化,酸和堿對它的腐蝕作用很小。錸具有極高的機械強度,一根比頭發(fā)還細的錸合金絲,能夠承受七千克以上的重力。此外,錸還有高電阻以及其它電學特性。
●錸金屬用途
由于錸具有上述種種優(yōu)異的性能,因此它已成為許多領(lǐng)域中使用的重要材料。
1、催化劑
錸的最大用途是作石化工業(yè)上的催化劑。目前,世界上錸在這方面的消耗量占總消耗量的60%以上。錸的電子結(jié)構(gòu)中其未飽和的4d層的5個電子易于放出,而6s層的2個電子又易于參與作用而形成共價鍵,加上其晶格參數(shù)較大等特性,故錸及其化合物具有優(yōu)異的催化活性,用作石化工業(yè)的催化劑是其傳統(tǒng)的主要用途之一。如用作石油重整的Pt—Re/Al2O3催化劑,但隨著其它價廉的替代品如鉑—錫催化劑的出現(xiàn),雖然其性能稍差,然錸在這一領(lǐng)域的應(yīng)用仍有所減少。此外,錸可用作生產(chǎn)無鉛汽油和汽車尾氣凈化的催化劑;錸的硫化物作甲酚及木素等的氫化催化劑;NH4ReO4/C用作環(huán)己烷脫氫及乙醇脫氫的催化劑;KReO4,/SiO2也是一系列氫化中的催化劑;Re2O7是使SO2轉(zhuǎn)化到SO3、以及使HNO2轉(zhuǎn)化到HNO3的良好催化劑。
2、國防、航空航天工業(yè)
錸是最難熔的金屬之一,其熔點高達3180℃、,僅次于鎢的3410℃。由錸與其它金屬可制得一系列耐高溫、抗腐蝕、耐磨損的合金,如Re25—W曾是空間站核反應(yīng)堆材料,后來發(fā)展到性能更好的Re30—W—Mo30合金;Re—Pt用作原子能反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料,可抗1000℃高溫下載熱體的腐蝕,也可用輻射防護罩;Re—Mo合金到3000℃仍具有高的機械強度,可用來制造超音速飛機及導(dǎo)彈的高溫高強度部件及作隔熱屏。特別是用于噴氣式發(fā)動機渦輪葉片與火力發(fā)電機渦輪材料的鎳基含錸超耐熱合金的開發(fā)成功(含錸3%-7%,熔點高達3180℃以上)并應(yīng)用于戰(zhàn)斗機及客機、火力發(fā)電機,使美國、西歐的錸用量大增,也使得世界錸用量急劇增長。近年錸在合金方面的用量已超過其在催化劑方面的用量,超耐熱合金已成為其最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。
3、測溫、加熱元器件及高溫測量 Re3—W及Re25—W合金絲制作的熱電偶,溫度與熱電動勢的線性關(guān)系好,測溫準確,測量范圍廣(0-2485℃)。其熱電動勢達1012mV,遠較Pt—Rh/Pt(在1900℃時僅30mV)為高,用在真空或惰性氣體介質(zhì)中可測溫到2700℃,且價格比Pt—Rh/Pt熱電偶便宜。Re28—W/W熱電偶可測溫到2760℃,Mo—Re熱電偶可測溫到3000℃。用錸基合金制作的加熱元件較鎢或鉬的壽命長5-10倍;高溫下Re8-12—Ni—Cr較Ni—Cr合金的加熱元件的工作壽命高出9倍,且具有在高溫與壓力下工作正常的突出優(yōu)點;添錸的Rh—Ir較Rh—Ir既增加強度,又改善了機械性能,應(yīng)用于航空航天與導(dǎo)彈。錸基合金還可制作在高溫下既靈敏又不變形的彈簧,為高溫測量儀器所必需。聯(lián)吡啶錸作為吸收太陽能的光敏染料在太陽能電池上有廣闊的應(yīng)用前景。
4、電子工業(yè) 錸與鎢、鉬或鉑族金屬所組成的合金或涂層材料,因其熔點高、電阻大、磁性強ers6ght和對環(huán)境的穩(wěn)定性好而廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)。參3%—20%Re的鎢絲或H4ReO4涂層的鎢絲,既不象鎢絲那樣易脆,又能提高其延伸率與電阻,具有較高抗沖擊與振動性能,故在真空技術(shù)及易振動場所的電子器件或燈絲中顯示了其重要用途,如作X—射線靶、閃光燈、聲譜儀、高真空測定電壓部件、飛機燈泡的鎢錸絲,彩電的快速啟動用加熱器等。Re—Pt、Re—Ag、Re—Cu、Re—Cu—Zr等已取代鉑作電工中的開關(guān)、電鍵、電流切斷器及電弧放電等接點元件或屏蔽部件,具有可靠耐用的優(yōu)點。鉬錸金屬陶瓷陽極得到實際應(yīng)用。近年來一種錸基復(fù)合材料作為基礎(chǔ)材料應(yīng)用于超高溫發(fā)射極,其熱電子放電效果提高20%,電流密度增加,改善了熱放電性能。
5、涂層與焊接材料.
利用錸的高熔點及特優(yōu)抗腐耐磨的特性作涂層用,如涂錸的金屬絲、片或管,可達到防酸、堿、海水或硫的化合物浸蝕的目的,故用于海事及化工部門;Re—NiRe—Mo或R—W用作儀器元件、火箭彈頭及其發(fā)動機的涂層。將Re添加到W或Mo合金中,既增加其強度,又改善其可塑性和焊接性能,可作焊接W或者Mo器件的焊條用。
6、其他用途
醫(yī)用放射性錸—氨基磷酸化合物可治療癌癥,KReO4可用作制備彩色照相膠片的敏化劑等。
●錸金屬市場狀況
錸的市場需求與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。作為一種戰(zhàn)略物資,錸的主要消費國家是美國、西歐、日本等發(fā)達國家及軍事大國俄羅斯。近幾年世界總的年消費量達到了40噸,并逐年有所遞增。其中由于歐洲經(jīng)濟形勢較好,消費量增加迅速,其年消費量由2—3噸增加到將近10噸。美國年錸消費量保持在20—25噸。日本的錸消費量也隨經(jīng)濟的復(fù)蘇性增長達到約2—3噸/a規(guī)模,主要用于電子材料如汽車排氣傳感器Re—W絲、集成電路的薄膜電極等。俄羅斯的年錸需求量約為5噸。
智利是世界上最大的錸供應(yīng)國,其占據(jù)了美國60%以上的進口錸制品市場;其它主要生產(chǎn)國家有美國、俄羅斯、德國、哈薩克斯坦、日本、澳大利亞等。近年由于資源化綜合利用技術(shù)的迅速提高,從廢催化劑等回收的錸量呈現(xiàn)穩(wěn)步增長,同時原生錸的產(chǎn)量也逐年擴大,故雖然世界錸消費量逐年遞增,近幾年錸的價格仍比較平穩(wěn)。當前我國上海市場金屬錸99.99%報價約為48000.00元/公斤。
●錸金屬儲量
錸是一個真正稀有的元素,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,是地球上儲量很少的有色金屬之一,其克拉克值僅為7×10-8(w)。根據(jù)美國地質(zhì)勘探局的統(tǒng)計資料,2010年全球錸儲量及基礎(chǔ)儲量分別約為2500噸及約10000噸。從儲量看是可知全球53%的錸儲量位于智利,美、俄、哈薩克斯坦分列其后,中國則榜上無名。
目前我國錸的保有儲量為237噸。錸幾乎全部伴生于鉬礦床中,集中分布在陜西金堆城鉬礦、河南欒川鉬礦、吉林大黑山鉬礦、黑龍江多寶山銅(鉬)礦等礦床中,合計占全國錸總儲量的近90%。