国内外铷矿调研

国内外铷矿调查情况简介国内外铷矿调查情况简介1铷的基本知识铷的性质铷（英文名称Rubidium，化学符号Rb）是一种重稀碱金属，属低熔点活泼金属。熔点38.89℃，沸点686℃，呈银白色蜡状，质软而轻，有延展性。铷的化学性质与钾相似，但比钾活泼。铷暴露在空气中会燃烧，在室温和空气中能自燃，因此必须在严密隔绝空气的情况下保存在液体石蜡中。铷遇水会爆炸，铷甚至与温度低到－100℃的冰相接触时，也能发生猛烈反应，生成氢氧化铷和氢气。铷在165K时能分解冰，加热到573K时能置换出玻璃中的硅。80℃以下可用橡胶容器；200℃以下可用玻璃、石英、黄铜、铝或陶瓷容器；700～1000℃须用软钢、不锈钢、镍合金或镍制容器。金属铷由于活性大，因此其生产、使用、贮存和运输必须在严密隔绝空气的装置中进行。金属铷的提取操作必须始终在矿物油或惰性气体保护下或在真空中进行。铷和铯具有类似的物理性质，在许多应用领域可以相互替换，但铯的化学性质比铷更活泼。化学上,铷是仅次于铯的第二正电性金属,能与大多数阴离子结合形成可溶性化合物,这些化合物大多有较强的吸湿性。此外，铷还能与其他碱金属（如锑、铋、铬、铜、铁、铅）、金及汞等形成二元或多元系合金以及不可溶性复合卤化物，能制成熔点很低的液体合金。铷还可以和许多非过渡金属形成化合物。铷的用途由于铷具有很强的化学活性和优异的光电效应性能，使其在许多领域中有着重要的用途。铷是制造自动控制、光谱测定、电子器件、分光光度计、雷达、彩色电视、电子钟、激光器以及玻璃、陶瓷等设备的重要原料。在空间技术方面，离子推进器和热离子能转换器需要大量的铷；铷的氢化物和硼化物可作高能固体燃料；放射性铷可用来测定矿物年龄。铷在光的作用下易放出电子，可用于制造光电池。铷和钾、钠、铯的合金可用以除去高真空系统的残余气体。铷盐（如碘化物）可用于制药。碘化铷银(RbAg4I5)是良好的电子导体，可用作固体电池的电解质。铷可用作测量时间的标准，也常被用来确定岩石、古老矿物和陨石的年龄。铷原子钟的特点是体积小、重量轻、所需功率小。用铷气泡制成的磁强计（用于测定磁场的大小与方向）测量范围可显著增大。氧化铷可用于调整光学玻璃的密度和折射率，并可用来生产光敏玻璃和光色玻璃。硝酸铷还可用作化学钢化玻璃的熔剂，以提高玻璃的抗张强度。铸铝合金中加入0.01%～1%的铷，可以改善其力学性能。熔化的铜中加入0.01%～0.5%的铷，用喷雾法可制得表面积大而性能好的铜粉。铷的应用领域随着能源工业、原子能工业、生物工程、航天航空工业以及国防工业等高新技术产业的发展，近十年来，铷金属及其化合物在生物化学、催化剂、分子生物、电子器件、光电管、特种玻璃及医药等传统应用领域中有较大的发展；而在磁流体发电、热离子转化发电、离子推进发动机、激光能转换电能装置等新应用领域中，铷也显示了强劲的生命力。这些年来我国铷的开发研究工作，主要集中在铷的提取工艺上，而忽视了铷应用的开发研究。这直接阻碍了我国铷工业的发展，使我国丰富的铷资源不能得到很好利用，先进的提取工艺不能充分发挥作用，优质产品的生产能力得不到施展。因此，我国铷工业的生命力在于铷应用领域的开拓和发展。2世界及中国铷资源储量世界铷资源储量铷在地壳中很分散，至今还没有发现单纯的铷矿物。世界含铷资源主要包括:锂云母、铯榴石、黑云母、铯锂云母、花岗伟晶岩、天然光卤石、钾矿、地热水、盐湖卤水及海水等。锂云母中铷含量可达3.5％－3.75％，是提取铷的主要矿源。铯榴石中含氧化铷可达1.5％。钾矿中钾长石含铷3%,白云母2.1%,黑云母4.1%,钾盐0.2%等;而海水和光卤石中铷含量虽不高，但储量很大。海水中含铷约0.121克/吨；很多矿泉水、盐湖卤水中也含有较多的铷。铷在地壳中的丰度居第16位，平均含量为310g/t，与常见的铜、锌、锡等元素大致相同，比常见元素镉、砷、汞、锑及铌的含量高。在海洋中居第15位，含量为0.2g/t。它们在自然界中的分布相当广泛，如在矿泉水、许多植物的灰、茶叶、咖啡以及甜菜、某些橘类植物中都存在铷和铯，它们之所以被列为“稀有元素”，是由于其在地壳中分布广泛，很少形成单独的矿物。并由于它们的提取和冶金非常困难的缘故，致使价格非常昂贵。国外铷铯矿产和铷铯化学品生产及其应用在地区上发展很不平衡。除了加拿大拥有几个大型的含铷伟晶岩以外，在阿富汗、纳米比亚、秘鲁、俄罗斯和赞比亚也发现有伟晶岩存在。在智利北部和中国的盐湖卤水以及法国、德国和美国（新墨西哥州和犹他州）的蒸发岩中也含有少量的铷。津巴布韦、加拿大、纳米比亚等国并不生产铷铯化学品，只是生产和出售矿物原料产品。到目前为止世界上还未发现以铷金属元素为主的矿物。但是，在伟晶岩的结晶过程中，在钾长石和云母晶格中可以赋存微量的铷。国外铷矿总储量以氧化铷计约为1077万吨，其中铷云母中含铷170万吨，盐湖卤水中1000万吨，光卤石中60万吨。国外花岗伟晶岩氧化铷资源储量约为17万吨，其中津巴布韦10万吨，占58%；纳米比亚5万吨，占29%；加拿大1.2万吨，占7%。这三个国家氧化铷含量为16.2万t，占国外铷资源的95%。世界铷铯资源较少，初步估计,北美（主要是加拿大）铷资源储量约2000吨。加拿大具有世界最大的铯榴石矿床，是世界上铯榴石矿最丰富的国家。加拿大伟晶岩矿床中含铷量最高，其中曼尼托巴省的伯尔尼克湖的锂伟晶岩矿床中的锂云母和铯榴石丰富，锂云母中铷的储量达到1100吨。加拿大坦科公司是世界上铯榴石的主要生产厂家，每年产出铯榴石百吨以上。其次为罗马尼亚、西南非、莫桑比克、美国、瑞典等国都有铯榴石矿床。美国、西南非等国有较大的锂云母矿床。前苏联、德国蕴藏着巨大的含铷光卤石矿床。津巴布韦和纳米比亚生产一定数量的锂云母。智利的阿塔卡玛盐湖的卤水含有丰富的铷资源。赞比亚等国也发现有一定储量的含铷矿产资源。中国铷资源储量我国拥有丰富的铷、铯资源，其储量名列前茅，且类型齐全，分布全国。我国上世纪80年代中期探明氧化铷储量61.3万吨，主要分布在江西、湖南、青海、河南、山西五省。最近在内蒙古锡林郭勒盟发现的白音锡勒铷矿更是达到超大型规模。此外青海、西藏的盐湖卤水中含有极为丰富的铷。我国铷资源主要赋存于锂云母和盐湖卤水中，锂云母中铷含量占全国铷资源储量的55%。以江西宜春储量最为丰富，是目前我国铷矿产品的主要来源。宜春锂云母含氧化铷1.2～1.4％，四川自贡地下卤水也含有铷。湖南、四川的锂云母矿中也含有铷。我国盐湖和卤水中铷浓度不高，通常与大量化学性质相似的锂、钠、钾、铯共存，给工业上分离利用带来困难。国内主要铷矿山有三座一是内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒超大型铷矿据2011年1月6日报道，内蒙古地矿局在内蒙古初步探明一处超大型铷矿，氧化铷储量达87.36万吨（铷金属氧化物储量大于2000吨为大型矿床），这一储量超出此前国内外探明的氧化铷的总储量。铷的品位在0.10%—0.38%之间，平均品位为0.14%。伴生锂、钨、锡、铌、钽、铍等资源。二是湖南道县正冲锂、铷多金属矿该矿是一个以锂、铷为主的特大型多金属矿床，是我国查明的第一个新类型的大型锂铷矿。已探明的铷矿储量10.87万吨，为大型铷矿储量的5倍，探明锂矿储量26.91万吨，也为大型锂矿的5倍，因此金铷和锂均达特大型。同时探明锡矿储量4万吨，为大型。三是江西宜春钽铌矿（原名四一四矿）宜春钽铌矿累计探明储量：至2006年底保有储量为：氧化铷33万吨、氧化铯2000吨。宜春钽铌矿通过扩能改造工程，锂云母年产量可达16万吨以上，锂云母精矿中氧化铷含量为1.2-1.45%。国外主要铷矿山也有三座一是加拿大伯尔尼克湖坦科钽锂铯矿加拿大钽业公司的坦科矿是加拿大唯一生产钽锂铯的矿山，锂云母占伟晶岩重量为0.27%。该公司的铷是作为铯榴石的副产品来生产的。该矿铯榴石储量35万吨。该公司是世界上铯榴石的主要生产厂家，每年有铯榴石百吨以上产出。二是津巴布韦马旬戈省比基塔矿产公司该矿为世界上最大的透锂长石矿床，矿石储量为1100万吨，年开采量6万吨。锂云母含铷3．73％。三是纳米比亚卡里比布锂伟晶岩矿澳大利亚的黑火矿业公司于2009年购得该矿。该矿为世界上主要铷矿山，陆续进行过生产。3铷及其化合物的提取技术金属铷的制取金属铷的制取方法有电解法、热分解法和金属热还原法。电解法－由于铷在熔体中有一定的溶解度，又因金属铷的活性很强，使金属收集复杂化，且金属损失大，在操作上需要特别小心，所以此法未得到广泛应用。热分解法－是制取少量高纯金属铷的一种方法。金属热还原法－是制取金属铷的最简便方法。在生产上广泛采用此法。以氢氧化铷、碳酸铷、卤化铷、硫酸铷、铬酸铷和硝酸铷作原料，用强还原性金属如锂、钠、钙、镁、锆、铝或硅等作还原剂，在高温下还原。还原在惰性气氛中进行，然后用真空蒸馏法将铷由反应器中移出。金属铷蒸气在真空抽力下引导至冷凝部位，冷凝成液滴后流入收集器中。最好的金属热还原方法是用金属钙真空热还原氯化铷。铷化合物的提取自然界中存在的金属铷的含量很低，而且常与其它碱金属元素共生。直接取样分析时背景干扰严重，而且分析方法的灵敏度一般也达不到要求，因此测定之前必需进行分离、富集。由于与铷伴生的其它碱金属元素无论是物理还是化学性质都与铷十分接近，给分离分析带来了很大困难。随着高新技术产业的迅猛发展，近年来在生物化学、分子生物学和环境等方面的研究十分引人注目，对铷的分离分析方法和技术提出了越来越高的要求。从最古老的分级结晶分离开始，现已发展到特效的复盐沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法和混合溶剂等方法。江西新余市东鹏化工有限责任公司采用的T—BAMBP萃取工艺目前在国外都处于领先水平，显示了我国巨大的铷开发、生产潜力。4国内外主要铷及铷盐生产商概况国内主要铷及铷盐生产商1）江西新余市东鹏化工有限责任公司该公司是我国目前最大的铷盐生产基地，是世界独家工业化规模生产铷盐和铯盐产品生产企业。目前年生产低钾高纯碳酸铷20吨以及氯化铷、碳酸铷、氢氧化铷、金属铷和铷铯合金等。2）新疆有色金属研究所新疆有色金属研究所是国内唯一生产金属铷的专业科研生产单位。铷盐产品有：硝酸铷、碳酸铷、氯化铷。主要从新余东鹏化工、赣锋锂业等买入铷盐作为原料，金属铷主要出口美国、德国。3）江西赣锋锂业有限公司公司长期致力于锂铷铯系列产品的研发和生产，是全球最大的金属锂生产供应商之一。目前铷盐产能为2t。4）其他铷盐生产企业国内其他铷盐生产企业主要有：四川国理锂材料有限公司、上海中锂实业有限公司、新疆威士达股份有限公司上海公司、四川邛崃市鸿丰钾矿肥有限公司、广州晶阳能源科技有限公司等。表3.2004年－2011年国内铷及其化合物产量统计（单位：吨）年份20042005200620072008200920102011铷及其化合物3.53.53.555.566.57.0国外主要铷及铷盐生产商世界上生产铷、铯及其化合物的国家有美国、德国、英国、法国和日本等国。罗马尼亚、莫桑比克是铯榴石的供应国，这两国的铯榴石主要供应德国、英国及美国，加拿大供应俄罗斯铯榴石。从目前掌握的资料来看，国外铷盐生产商主要有：1）美国卡博特公司，该公司拥有世界上大型矿山Tanco矿（位于加拿大），铯榴石储量占世界总量的80%。公司通过铯榴石生产甲酸铯，副产铷盐。2）德国凯密特尔集团(ChemetallGmbH),该公司生产锂盐和铷盐、铯盐产品。目前，世界上铷盐工业生产的主要原料是铯榴石和锂云母。用锂云母生产铷盐时，一般采用氯锡酸盐法、铁氯化物、BAMBP萃取法。对于铷含量低的公司液体矿物，如海水、盐湖卤水、工业母液，一般采用吸附法和萃取法。5铷及其化合物市场分析在铷的消费方面，我国上世纪50年代末才开始开发研究铷铯，之后，铷在催化剂、复活剂、空心阴极灯和原子钟方面得到了初步应用，促使我国铷工业逐步发展，铷化学品的用量由几十公斤增加到几百公斤。自发现铷后的半个多世纪以来，由于其价格昂贵和人们不了解它们的独特性能，致使其应用范围狭小，生产发展缓慢。直到上世纪50年代末，由于人们对铷的独特性能的认识逐步深入和努力开发其应用领域，才促进铷资源的开发