铼

铼是一个非常稀少而且分散的元素，在地壳中的含量仅由10-7％。主要存在于辉钼矿中。可由冶炼辉钼矿的烟道尘中获得的Re2O7。然后加入KCl，再用氢还原而制得一种金属元素，熔点3180℃，高熔点金属之一，用来制造电灯丝、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的防护板等，化学上用做催化剂,可用来制造特种白炽电灯泡及高电偶。铼和钨、铁形成合金，硬度很高，抗磨性和抗腐蚀性很强。它对很多化学反应具有高度选择性的催化功能，因此，也常用作催化剂
铼属稀有金属,是地球上储量很少的有色金属之一,其克拉克值仅为7×10-8（w）,全球已探明储量约2500t.战略金属铼军事用途独特 美日悄悄囤积视为珍宝 铼主要用于生产航空发动机叶片、制造类似陀螺仪的高精设备、合成高辛烷值汽油。美国和德国还获得了制造铼过滤器净化汽车尾气的专利技术
的最大用途是作石化工业上的催化剂。目前，世界上铼在这方面的消耗量占总消耗量的60％以上。含铼的钽、钨合金被认为是最耐高性能，已成为宇航、火箭和导弹等方面的重要材料。钨铼热电偶最高可测3100℃的高。铼钨合金用来制造电子管阴极，寿命比钨长100倍，用于制造电接触器，特别是制造海船永磁发电机接触器，经久耐用。镀铼（如航天器金属表面）的金属可增加耐磨性能。
含铼的钽、钨合金被认为是最耐高性能，已成为宇航、火箭和导弹等方面的重要材料。钨铼热电偶最高可测3100℃的高。铼钨合金用来制造电子管阴极，寿命比钨长100倍，用于制造电接触器，特别是制造海船永磁发电机接触器，经久耐用。镀铼（如航天器金属表面）的金属可增加耐磨性能。
据报道，世界最大铼生产商美国钼金属公司尽管产量已达顶点，但是供应仍难易满足其远期客户的需求。因此不得不从现货市场追加购买量，但是现货市场供应更为紧张。目前铼的生产及技术没有任何问题，主要是取决于获得充足的原材料钼。据了解，铼的主要消费部门是铼基合金，用于飞机引擎和其它应用部门。尤其是最近以来飞机引擎业进入市场大量购买铼，进一步刺激价格上涨。据了解，高铼酸铵的高附加值产品铼粉粒供应更为短缺。

      目前我国铼的保有储量为237吨。铼几乎全部伴生于钼矿床中，集中分布在陕西金堆城钼矿、河南栾川钼矿、吉林大黑山钼矿、黑龙江多宝山铜（钼）矿等矿床中，合计占全国铼总储量的近90％。在铼的市场需求方面，我国铼产量远远无法满足其需求量，特别是近几年来我国航空航天技术的快速发展，使得这一供需矛盾进一步恶化。在铼的供应方面，由于江西铜业集团公司在科技攻关项目“铜冶炼还原终液中回收铼酸铵”获得突破，在实施中2004年形成了年产1800公斤的生产能力，该集团公司成为全国最大的铼生产基地。江西铜业集团铼占我国产量的40％。(我国铼总产量4.5吨）在技术上，我国铼行业生产技术与国际相比还有较大差距。

1983年成都理工大学教授张如柏在四川马边，犍为，沐川境内红层砂岩中发现了铼钼矿物，遂进行科学研究。确定沐川钼矿物与世界所有钼都不同，沐川钼含有水分子，于是张教授把它命名为沐川矿，在美国权威地理杂志发表了研究成果的论文。

基于此，国家地矿部（现国土资源部地调局）立项搞科学研究，四川地矿局承担研究工程。经过10多年的科学研究，首次在地球上发现了以铼矿为主的独立矿体，乐山铼矿成了地球上唯一以铼为主体的稀有金属矿体，初步探明储量50吨以上，探明储量居世界第一位。
目前，以张如柏教授为首席专家的研究小组正把探矿和研究工作向纵深推进

 

铼[1]是一个非常稀少而且分散的元素，在地壳中的含量仅有10-7%。主要存在于辉钼矿中。可由冶炼辉钼矿的烟道尘中获得的Re2O7。然后加入KCl，再用氢还原而制得。
　　一般辉钼精矿中铼的含量在0.001%-0.031%之间。但从斑岩铜矿选出的钼精矿含铼可达0.16%。生产铼的主要原料是钼冶炼过程的副产品。从某些铜矿、铂族矿、铌矿甚至闪锌矿的冶炼烟尘和渣中以及处理低品位钼矿的废液时，都可以回收铼。 1978年和1979年世界铼的总产量分别为7210和7260公斤。联邦德国、智利、加拿大和前苏联是铼的主要生产国。提取铼时先提取纯的铼化合物，然后用氢还原法或水溶液电解法制得铼粉，再用粉末冶金方法加工成材。焙烧辉钼矿的烟道灰和精炼铜的阳极泥中都含有七氧化二铼，用水浸取，过滤，加入氯化钾使高铼酸钾KReO4析出，重结晶后在 800℃用氢气还原，可制得金属铼：2KReO4 +7H2 →2Re+6H2O+2KOH

 

1.高温合金
　 高温合金是随着航空航天技术的发展需要而发展起来的一种高温结构材料，经过几十年的发展，各国均建立了各自的高温合金系列，主要用于发动机的涡轮叶片、涡轮盘和燃烧室等。目前，高温合金仍在航空、航天发动机材料中扮演主要角色，在航空发动机中用量约占55%左右。从发展现状来看，高温合金已从传统铸造多晶高温合金、定向凝固柱晶高温合金和变形高温合金向单晶合金、机械合金化高温合金、粉末冶金高温合金和细晶铸造合金等发展。
　 美国和欧洲受其航空航天工业的推动，在高温合金领域居世界领先水平。日本最近完成了国家规模的发展高温合金计划，重点是发展单晶高温合金，并将其用于航空航天工业。
　 单晶合金至今已发展到第三代产品，主要用于发动机涡轮叶片。如美国的Rene N6和CMSX-10，其铼的含量高达6%，难熔元素的总含量(Re、Ta、W、Mo)高达20%，CMSX-10蠕变强度是现有单晶合金和镍基合金中最高的，使用温度比第二代产品Rene N5和CMSX-4约高30℃，达到了1100℃。目前正在设计具有更高强度的CMSX-10+合金。日本研制的单晶合金TMS26的耐热温度比第二代产品PW1484高37℃。迄今，世界上单晶合金的最高性能可达1125℃、140MPa和100h。预计本世纪末，航空航天发动机的涡轮叶片应将主要采用单晶合金。最近，法国为火箭发动机涡轮泵研制了一种耐氢的镍铁合金THYMONE8叶片，在氢脆环境下具有高的疲劳性能。〔5.6〕
　 机械合金化高温合金是靠添加少量氧化物弥散质点强化，用机械合金化方法制备的高温合金，主要用于制造燃烧室和涡轮叶片等，主要产品有英国的MA754、MA600、MA956和MA957等，新型合金有RSR185、RSR143等，使用温度远高于定向凝固柱晶合金。但要取代单晶叶片、尚需改进其成型和涂层工艺。
　 粉末高温合金主要用于航空航天发动机涡轮盘，至少粉末涡轮盘合金已发展到第三代双性能组合盘，如美国的AF115+MERL76组合盘，AF115合金为高温抗蠕变合金，用于高温区，MERL76为高强度合金用于中低温区，已在90年代用于高性能发动机F-119上，1995美国将双合金涡轮盘转移到IHPTET的第2阶段。俄国在米格29和31等多种发动机上使用粉末高温合金、目前大量使用的是第一代合金，使用温度在700℃，正在研制第二代产品，使用温度为750℃。〔7〕

铼属稀有金属，是地球上储量很少的有色金属之一，其克拉克值仅为7×10-8(w)，全球已探明储量约2500t，资源量10000t。铼是于1925年被德国科学家W?Noddack及其合作者发现的，并于1930年开始生产。我国为了航空、航天及国防工业的需要，于1960年实现工业化生产。迄今已成为铼的生产和应用大国之一.下面是铼的主要应用。

    催化剂

    铼的电子结构中其未饱和的4d层的5个电子易于放出，而6s层的2个电子又易于参与作用而形成共价键，加上其晶格参数较大等特性，故铼及其化合物具有优异的催化活性，用作石化工业的催化剂是其传统的主要用途之一。如用作石油重整的Pt—Re／Al2O3催化剂，但随着其它价廉的替代品如铂—锡催化剂的出现，虽然其性能稍差，然铼在这一领域的应用仍有所减少。此外，铼可用作生产无铅汽油和汽车尾气净化的催化剂；铼的硫化物作甲酚及木素等的氢化催化剂；NH4ReO4／C用作环己烷脱氢及乙醇脱氢的催化剂；KReO4／SiO2也是一系列氢化中的催化剂；Re2O7是使SO2转化到SO3、以及使HNO2转化到HNO3的良好催化剂。

    国防、航空航天工业

    铼是最难熔的金属之一，其熔点高达3180℃、，仅次于钨的3410℃。由铼与其它金属可制得一系列耐高温、抗腐蚀、耐磨损的合金，如Re25—W曾是空间站核反应堆材料，后来发展到性能更好的Re30—W—Mo30合金；Re—Pt用作原子能反应堆结构材料，可抗1000℃高温下载热体的腐蚀，也可用辐射防护罩；Re—Mo合金到3000℃仍具有高的机械强度，可用来制造超音速飞机及导弹的高温高强度部件及作隔热屏。特别是用于喷气式发动机涡轮叶片与火力发电机涡轮材料的镍基含铼超耐热合金的开发成功（含铼3％-7％，熔点高达3180℃以上）并应用于战斗机及客机、火力发电机，使美国、西欧的铼用量大增，也使得世界铼用量急剧增长。近年铼在合金方面的用量已超过其在催化剂方面的用量，超耐热合金已成为其最重要的应用领域。
    测温、加热元器件及高温测量

    Re3—W及Re25—W合金丝制作的热电偶，温度与热电动势的线性关系好，测温准确，测量范围广（0-2485℃）。其热电动势达1012mV，远较Pt—Rh／Pt（在1900℃时仅30mV）为高，用在真空或惰性气体介质中可测温到2700℃，且价格比Pt—Rh／Pt热电偶便宜。Re28—W／W热电偶可测温到2760℃，Mo—Re热电偶可测温到3000℃。用铼基合金制作的加热元件较钨或钼的寿命长5-10倍；高温下Re8-12—Ni—Cr较Ni—Cr合金的加热元件的工作寿命高出9倍，且具有在高温与压力下工作正常的突出优点；添铼的Rh—Ir较Rh—Ir既增加强度，又改善了机械性能，应用于航空航天与导弹。铼基合金还可制作在高温下既灵敏又不变形的弹簧，为高温测量仪器所必需。联吡啶铼作为吸收太阳能的光敏染料在太阳能电池上有广阔的应用前景。

    电子工业

    铼与钨、钼或铂族金属所组成的合金或涂层材料，因其熔点高、电阻大、磁性强和对环境的稳定性好而广泛应用于电子工业。参3％—20％Re的钨丝或H4ReO4涂层的钨丝，既不象钨丝那样易脆，又能提高其延伸率与电阻，具有较高抗冲击与振动性能，故在真空技术及易振动场所的电子器件或灯丝中显示了其重要用途，如作X—射线靶、闪光灯、声谱仪、高真空测定电压部件、飞机灯泡的钨铼丝，彩电的快速启动用加热器等。Re—Pt、Re—Ag、Re—Cu、Re—Cu—Zr等已取代铂作电工中的开关、电键、电流切断器及电弧放电等接点元件或屏蔽部件，具有可靠耐用的优点。钼铼金属陶瓷阳极得到实际应用。近年来一种铼基复合材料作为基础材料应用于超高温发射极，其热电子放电效果提高20％，电流密度增加，改善了热放电性能。

    涂层与焊接材料

    利用铼的高熔点及特优抗腐耐磨的特性作涂层用，如涂铼的金属丝、片或管，可达到防酸、碱、海水或硫的化合物浸蚀的目的，故用于海事及化工部门；Re—NiRe—Mo或R—W用作仪器元件、火箭弹头及其发动机的涂层。

    将Re添加到W或Mo合金中，既增加其强度，又改善其可塑性和焊接性能，可作焊接W或者Mo器件的焊条用。

    其他用途

    医用放射性铼—氨基磷酸化合物可治疗癌症，KReO4可用作制备彩色照相胶片的敏化剂等。

    二.铼的市场状况

    铼的市场需求与高新技术产业的发展密切相关。作为一种战略物资，铼的主要消费国家是美国、西欧、日本等发达国家及军事大国俄罗斯。近几年世界总的年消费量达到了40t，并逐年有所递增。其中由于欧洲经济形势较好，消费量增加迅速，其年消费量由2—3t增加到将近10t。美国年铼消费量保持在20—25t。日本的铼消费量也随经济的复苏性增长达到约2—3t／a规模，主要用于电子材料如汽车排气传感器Re—W丝、集成电路的薄膜电极等。俄罗斯的年铼需求量约为5t。

    智利是世界上最大的铼供应国，其占据了美国60％以上的进口铼制品市场；其它主要生产国家有美国、俄罗斯、德国、哈萨克斯坦、日本、澳大利亚等；我国的江西铜业集团公司在科技攻关项目“铜冶炼还原终液中回收铼酸铵”获得突破后，已形成年产铼1.8t的生产能力，是我国最大的铼生产地。近年由于资源化综合利用技术的迅速提高，从废催化剂等回收的铼量呈现稳步增长，同时原生铼的产量也逐年扩大，故虽然世界铼消费量逐年递增，近几年铼的价格仍比较平稳。2005年3月我国上海市场99.95％铼粉报价为20000-21000元／kg，铼酸铵9000元／kg，高纯铼酸铵12000元／kS。