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全国首张铷矿采矿权证颁发!2023年最瞩目战略性新兴产业矿产——铷,有何神奇?

       英国《新科学家》杂志网站在近日的报道中表明,2023年,物理学家将拥有两大新玩具可以玩耍——其中,一个重要的玩具则是铷原子。然而,虽然地壳中的铷相当可观,但是作为可开采的矿藏被发现的铷矿资源却可谓是凤毛麟角。2023年1月3日,中战集团旗下宜章县鑫联矿业有限公司长城岭铷铅锌锑多金属矿,获得由国家自然资源部备案,湖南省自然资源厅颁发的《中华人民共和国采矿许可证》新证,这是全国颁布的首张铷矿种《采矿权证》!铷到底有何作用?首张铷矿种《采矿权证》又有何重要意义?

 

全国首张铷矿采矿权证颁发

 

       2023年1月3日,中战集团旗下宜章县鑫联矿业有限公司长城岭铷铅锌锑多金属矿,获得由国家自然资源部备案,湖南省自然资源厅颁发的《中华人民共和国采矿许可证》新证,这是全国颁布的首张铷矿种《采矿权证》,对未来加快推动稀有金属铷材料在我国新能源、新材料领域的应用从而进一步保障国家能源安全、推动国家能源转型、筑牢国家能源安全“闸门”方面具有重要战略意义。

       据悉,中战集团旗下鑫联矿业的长城岭矿区是南岭多金属成矿带上重要的锑-铅-锌-银多金属开采区之一。矿山富含铷铯锂、铅锌锑、高铝高钾石英,其综合伴生性好,利于矿产资源的综合开发利用,是我国目前唯一一座真正具备产业化应用价值的大型铷多稀有金属矿山。
早在民国时期,李四光、王晓青等地质前辈就曾在这一地区进行过地质调查。新中国成立后,陆续有原湖南有色地质勘查局所属206队和238队、原地矿部南岭地质队、原湖南省地质局408队、原地矿部桂林地化研究所、中科院长沙大地构造研究所、中南大学,南京大学、成都理工大学、昆明理工大学和有色金属矿产地质调查中心西南地质调查所等数十家单位开展了多次地质勘察工作。
与鑫联矿业东北部接壤的瑶岗仙矿业(存续百年的钨矿)、北部接壤的柿竹园矿业(世界有色金属博物馆)均为国有超大型矿山,鑫联矿业也一度因为锑矿产量逼近冷水江锡矿山而名噪一时。
 

铷矿资源总价值达4.88万亿元

 
       在今年7月27日,中战集团旗下鑫联矿业《长城岭铷铅锌锑多金属矿资源储量核实报告》经湖南省自然资源厅专家组评审通过,国家自然资源部矿产资源储量评审中心线上参与本次评审并最终签署予以通过的意见。
       本次储量核实涉及的矿产资源实地调查工作,由省自然资源厅11位领导和专家亲临井下铷矿V1和V2矿体现场开展,并安排工作组对两个矿体进行现场刻槽取样分析,最终鑫联矿业采矿区范围内经核定的铷金属(Rb2O)储量为6105吨根据公开数据显示,金属铷(Rb≥99.5%)均价为800元/克(数据来源:上海有色金属网,2023年1月3日报价),按照铷金属当前市场价格8亿元/吨计算,铷矿资源总价值达4.88万亿元人民币。
 
 
 

“铷”为何物?

 
       铷(Rb)是一种稀有金属元素,原子序数37,位于元素周期表中第五周期、第ⅠA族,与锂、钠、钾、铯同属碱金属家族,是一种极软的银白色蜡状金属,其化学性质比钾活泼。在室温条件下,能在空气中自燃。其熔点为38.89℃,沸点为686℃,密度为1.532g/cm3(20°C条件下),在地壳中含量约为0.009%,遇水起剧烈作用,生成氢气和氢氧化铷,即使与温度低于-100℃的冰亦能发生反应,并随之生成氢气和氢氧化铷。
       铷在空气中会很快形成氧化层,失去光泽并自燃生成深棕色的超氧化物RbO2;铷跟氯气或溴猛烈反应燃烧形成火焰。铷不与氮气反应,它跟氢气反应则生成氢化铷。铷的蒸气在180℃时显绛红色,高于250℃时则变为橙黄色。纯金属铷通常储存于密封的玻璃安瓿瓶中(用于盛装药液的小型玻璃容器,容量一般为1~25毫升,具有膨胀系数小、耐热性好等特点)。
铷与铯的物理及化学性质非常相似,在用途上也相差无几,绝大多数情况下两者可以相互代替。铷的不同特性使其在不同领域中具有不同作用,如易电离性多用于磁流体发电、离子火箭等;铷原子外层电子的超精细跃迁频率可用于原子钟、卫星导航、计算机通信等;特殊的生化作用可使其在治疗癫痫的镇定剂中起到作用。由于现阶段全球铷需求并不高且与我们日常生活具有一定距离,因此人们在日常生活中很难感受到它的重要性。
 
 

“铷”此了得

 
       优异的光电性几乎可称为铷的最重要的性质,因此它也被称为“长眼睛”的金属。钙钛矿型太阳能电池是最新的第三代太阳能电池,区别于第一代单晶硅电池和第二代多晶硅薄膜电池,其认证效率目前已经达到了22.1%,是一种有着巨大潜力的太阳能电池,具有稳定、高效、结构简单、便于批量生产等特点。
       然而,钙钛矿的稳定性问题限制了该种太阳能电池的使用寿命。解决这一问题的一个研究方向就是通过掺入构造更复杂的阳离子化合物以提高钙钛矿性能。掺入阳离子的目的是用来提高钙钛矿的稳定性。2016年9月29日在《Science》杂志上发表的一篇文章称,将氧化态铷离子加入到钙钛矿中,在小面积上实现了稳定效率21.6%(平均值为20.02%,在0.5平方厘米的面积上稳定效率为19%)。铷离子的掺入使钙钛矿稳定地保持了具有光活性的黑色相,在85℃下长达500小时的太阳光照射后仍然保持最初性能的95%。

钙钛矿型电池

 

       铷原子钟是全球导航系统装备最早、数量最多的原子钟,被视为导航定位系统的“心脏” 。这颗“心脏”为卫星系统提供高稳定的时间频率信号,而频率稳定是整个卫星系统导航定位精度的关键。

 

 

       在医疗领域中,铷盐则常用于治疗甲状腺肿大,并可作为抗狂躁剂和心境稳定剂的药物。铷的溴化物形式作为抗癫痫药物用于临床,并制成碘化物用于治疗梅毒。使用铷金属作为重要制作材料的PET-CT成像设备,除了常规的X射线造影外,还可以精确地评价冠状动脉疾病的位置和程度。

 

PET-CT

 

       此外,在铸铝合金中加入0.01%~1%(质量分数)的铷可以改善其力学性能在很多有机和无机合成中,可以用RbO2代替K2O作为助催化剂以提高现有催化剂的催化活性和效率。RbN3被作为氧化剂用于制备红外烟火药剂。值得一提的是,有些含铷化合物具有多重性质,并不局限于一个应用领域,而是可以在多个领域发挥作用。
       不仅如此,铷还是人体必需的微量元素。铷在自然界普遍存在,以一定浓度存在于动植物体内。铷在人体组织中浓度维持不变或随人体衰老而降低,可刺激或促进生长。在体内代谢方面,科学家发现可能存在铷的平衡和调节机制,并能透过胎盘和乳腺屏障供给新生儿。
实验研究发现,铷不仅能影响生长、生殖功能以及脑发育和脑衰老等,而且还具有抗癌效用。在医学上,铷被应用于治疗神经系统、心血管系统、泌尿系统、老年性白内障等疾病。
       同时,铷还具有抗抑郁作用。自20世纪60年代后,由于锂在精神科临床的广泛应用,人们对锂的同族元素铷亦进行了较深入的研究。经研究证实,铷与锂的药理效应恰恰相反,具有抗抑郁作用。据此,研究者们建议临床用铷作为抑郁症的治疗药物。结果发现,经过4周氯化铷药物治疗,70%的顽固性抑郁症患者疗效显著,且无严重的不良反应。
       目前,铷资源处于“产—销”两不旺的尴尬处境,究其原因是因为铷资源的稀缺导致其高昂的价格美国地质调查局资料显示:2010年,纯度达99.75%的铷的估价为52.33美元/克。价格太高会使得使用者尽量使用代替品,但随着提取和化合物生产技术的提高,其价格肯定会下降,需求量也会上升。
       从长远来看,铷的应用肯定会越来越广泛,如通信领域中用作光导纤维的添加剂;在能源领域中用作能源转换与存储材料;在环保领域中用于烟气除硫,等等。

 

 玻璃安瓿瓶

 
 

结语

 
       鉴于稀有金属铷材料的综合创新发展应用涉及新能源(新能源汽车、钙钛矿太阳能、磁流体发电)、航天航空、生物医药、军工、等多个国家战略新兴产业,对这些稀有资源的创新应用是我国培育壮大产业新增长点增长极、加快新材料产业强弱项、加快实现我国新能源产业跨越式发展所不可或缺的重要基础安全保障。

       总而言之,战略性新兴产业矿产中的代表性矿种——铷,如今越来越受到人们关注。也许铷并不像锂那样广为人知,也不像钾、钠一样随处可见,但它却与我们的生活息息相关——从20世纪60年代它的锋芒初露,到如今它在各大领域中的必不可少。也许到了将来的某一天,忽“铷”一夜春风来,千树万树梨花开,它必将走进我们的生活,为我们创造出无穷无尽的价值!

 

      来源:矿材网综合自中战集团、自然资源科普与文化、新能源网等

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