第一節(jié) 鉬業(yè)定義及性質(zhì)
1、定義
鉬是一種不可再生的戰(zhàn)略性資源,原子序數(shù)為42、符號為Mo的一種金屬元素,純鉬金屬呈銀白色,硬度較大,熔點2,610±10℃,沸點4,800℃,密度10.22克/厘米3,以其優(yōu)異的性能,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、軍事、電子、電子計算機、生物醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。
鉬業(yè)一般將鉬產(chǎn)品分為:鉬初級產(chǎn)品(鉬精礦、氧化鉬、鉬鐵)、鉬化工產(chǎn)品(鉬酸銨、鉬酸鈉、鉬酸鋇等)、鉬金屬制品(鉬粉、鉬條、鉬板、鉬棒、鉬絲、鉬異型件等)。
2、性質(zhì)
1)鉬的物理性質(zhì)
鉬是元素周期表中VIB族元素,原子序數(shù)42,原子量95.94。高熔點與高沸點是鉬的顯著特點之一,其熔點為2620℃,僅次于碳、鎢、錸、鉭和鋨,沸點為5560℃。20℃時,鉬的密度為10.22g/cm3,僅約為鎢的1/2。鉬的線膨脹系數(shù)為(5.8~6.2)×10-6只是一般鋼鐵的1/3~1/2,與二氧化硅相近,線膨脹系數(shù)低使得鉬材在高下尺寸穩(wěn)定,減少了破裂的危險。鉬的熱導(dǎo)率數(shù)倍于許多高合金,大約為銅的1/2。鉬的電導(dǎo)率較高,約為銅的1/3,而且隨度的升高而下降。鉬具有很高的彈性模量,是工業(yè)中彈性模量最高者之一,而且受度影響較小,甚至在800℃時仍高于普通鋼在室下的數(shù)值。熱中子捕獲面小也是鉬的重要性質(zhì)之一,這使鉬能用于核反應(yīng)堆中心的結(jié)構(gòu)材料。鉬的延伸性能比鎢好,可加工成很薄的箔材和很細(xì)的絲材。下表是鉬的一些主要物理性質(zhì)。
2)鉬的化學(xué)性質(zhì)
鉬具有2個未被電子充滿的外電子層,N層與O層,其自由電子層的結(jié)構(gòu)為1s22s2p63s2p6d104s2p6d55s1,這樣的結(jié)構(gòu)使鉬具有多種化學(xué)價態(tài),可形成種類繁多的化合物。常下鉬在空氣中的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,不會被鹽酸、氫氟酸、堿液腐蝕,但能溶于濃硫酸、硝酸和王水;當(dāng)度達(dá)到400℃,會發(fā)生輕微氧化,高于600℃時鉬金屬迅速氧化成三氧化鉬;高于700℃時,水蒸氣將鉬強烈氧化生成二氧化鉬。下表鉬與某些金屬熔液、非金屬元素的作用情況。
2、分布特點
我國鉬礦探明儲量雖多,但其品位與世界主要鉬資源國美國和智利相比,顯著偏低,多屬低品位礦床。礦區(qū)平均品位小于0.1%的低品位礦床,其儲量占總儲量的65%,其中小于0.05%的占10%。中等品位(0.1%~0.2%)礦床的儲量占總儲量的30%,品位較豐富的(0.2%~0.3%)礦床的儲量占總儲量的4%,而品位大于0.3%的富礦儲量只占總儲量的1%。
我國鉬礦雖然品位低,但伴生有益組分多,經(jīng)濟價值高。據(jù)統(tǒng)計,鉬作為單一礦產(chǎn)的礦床,其儲量只占全國總儲量的14%。作為主礦產(chǎn),還伴生有其它有用組分的礦床,其儲量占全國總儲量的64%。與銅、鎢、錫等金屬共生和伴生的鉬儲量占全國鉬儲量的22%。
我國鉬礦的第三個特點是規(guī)模大,并且多適合于露采。據(jù)統(tǒng)計,儲量大于10萬t的大型鉬礦,其儲量占全國總儲量的76%,儲量在1~10萬t的中型礦床,其儲量占全國總儲量的20%。適合于露采的鉬礦床儲量占全國總儲量的64%。大型礦床大多可以露采,而且輝鉬礦的顆粒往往比較粗大,屬于易采易選型。
就礦石類型來看,在我國已探明的鉬礦儲量中,以便于利用的硫化鉬礦石為主,其儲量約占鉬礦總保有儲量的99%,而不便于利用的氧化鉬礦石,混合鉬礦石及類型不明的鉬礦石只占全國總保有儲量的1%。
我國鉬礦的最后一個特點是,地質(zhì)工作程度比較高。經(jīng)過地質(zhì)工作達(dá)到勘探程度的儲量占總保有儲量的50.5%,達(dá)到詳查程度的儲量占41.8%,二者合計,詳查以上工作程度的儲量占到我國鉬礦石總保有儲量的92.3%。
第二節(jié) 鉬業(yè)發(fā)展歷程
雖然鉬是18世紀(jì)才發(fā)現(xiàn),但很早就有應(yīng)用,如曾在14世紀(jì)的一把本武劍中就發(fā)現(xiàn)含有鉬。由于鉬易于氧化、脆性大,加之20世紀(jì)前鉬冶煉和加工水平有限,鉬一直不能進(jìn)行機械加工,在工業(yè)上基本無法進(jìn)行大量應(yīng)用,所用的也僅僅是一些鉬化合物,如作為磷試劑用的鉬酸銨、作為顏料用的鉬藍(lán)和其他某些化合物。1891年,法國的斯奈德Schneider)公司率先將鉬作為合金元素生產(chǎn)了含鉬裝甲板,發(fā)現(xiàn)其性能優(yōu)越,而且鉬的密度僅是鎢的1/2,在許多鋼鐵合金應(yīng)用領(lǐng)域鉬可有效地取代鎢,從而拉開了鉬工業(yè)應(yīng)用的序幕。1900年,又成功地 研究 出了鉬鐵生產(chǎn)工藝,同時發(fā)現(xiàn)鉬鋼能滿足炮鋼材料需要的特殊性能,這使鉬鋼的生產(chǎn)在1910年迅速發(fā)展。此后,鉬成為耐熱和防腐的各種結(jié)構(gòu)鋼的重要成分,也是有色金屬-鎳和鉻合金的重要成分。
金屬鉬的工業(yè)生產(chǎn)以及在電氣工業(yè)上的廣泛應(yīng)用,大約是與金屬鎢在同一年代(1909年)開始的。因為生產(chǎn)這兩種致密金屬的粉末冶金法和壓力加工工藝已 研究 成功,完全可應(yīng)用于生產(chǎn)。另一個原因是第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā),導(dǎo)致了鎢需求的劇增和鎢鐵供應(yīng)的極度緊張,致使鉬在許多高硬度和耐沖擊鋼中取代了鎢。結(jié)果鉬需求的增長促使了對鉬的進(jìn)一步 研究 。這時,美國科羅拉多州的大型礦山克萊麥克斯(Climax)礦隨之開發(fā),并于1918年投產(chǎn)。
第一次世界大戰(zhàn)的結(jié)束導(dǎo)致了鉬需求銳減,要解決這個問題就得開發(fā)鉬在新的民用工業(yè)的應(yīng)用,不久對許多用于汽車工業(yè)的新型低鉬合金鋼進(jìn)行了試驗并得到認(rèn)可。30年代得出了這樣一個觀點,鍛造和熱處理鉬基高速鋼必須要求適當(dāng)?shù)亩?,這一觀點的提出是技術(shù)上的一個突破。從此,對鉬作為合金元素在鋼鐵和其他領(lǐng)域的開發(fā) 研究 進(jìn)入了一個新的階段。20世紀(jì)30年代末,鉬已經(jīng)是廣泛使用的工業(yè)原料。1945年第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束再一次刺激了鉬在民用工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的開發(fā)與 研究 ,加上戰(zhàn)后重建給許多含鉬工具鋼的應(yīng)用開辟了廣闊的市場。在第二次世界大戰(zhàn)期間,美國的克萊麥克斯鉬業(yè)公司 研究 出真空電弧熔煉法。用這種方法得到了重450~1000kg的鉬錠,從此開辟了用鉬作結(jié)構(gòu)材料的道路。不斷發(fā)展的粉末冶金法在50年代已能生產(chǎn)重180kg以上的坯料。50年代后,鉬的 研究 工作主要是積極探索耐熱鉬基合金的成分和生產(chǎn)工藝。而今,鉬材料的高純化、復(fù)合化、納米化是 研究 的主要方向。
第三節(jié) 全球鉬業(yè) 市場發(fā)展 及預(yù)測
一、全球鉬業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
中國的鉬資源占全球鉬資源儲量的38.4%以及儲量基礎(chǔ)的43.7%;美國是世界第二大鉬資源國,占全球鉬儲量及儲量基礎(chǔ)分別為31.4%和28.4%;智利排名第三,占全球鉬儲量及儲量基礎(chǔ)分別為12.8%和13.2%;另外,加拿大、俄羅斯和亞美尼亞也是鉬資源較為豐富的國家。
2010年全球鉬供應(yīng)過剩量為6000噸鉬,接近2008年的過剩水平,較2009年1.5萬噸鉬過剩量下降60%。
二、全球鉬業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢預(yù)測
2011年全球經(jīng)濟增長存在很大不確定性,通脹預(yù)期以及經(jīng)濟不平衡復(fù)蘇可能導(dǎo)致全球經(jīng)濟增速放緩。國際鋼協(xié)預(yù)計2011年全球鋼材需求量為13.3億噸,同比增長5.3%,增速下降7.8個百分點。為此,預(yù)計2011年全球鉬需求量同比增長9.6%至22.8萬噸鉬。同期,全球鉬供應(yīng)量同比增長8%至23.1萬噸鉬,供應(yīng)過剩量進(jìn)一步減少至3000噸鉬左右。
產(chǎn)能方面:2011年全球計劃新增鉬礦山產(chǎn)能約為14,000噸,2011-2015年將增加31,000噸。匯率波動可能將成為影響未來新增產(chǎn)能的主要因素。匯率和金融在內(nèi)的多種因素,可能會推遲一些項目投放市場的時間。
第四節(jié) 主要國家地區(qū)鉬業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及預(yù)測
1、現(xiàn)狀
2010年西方國家鉬產(chǎn)量為2.69億磅,較2009年增加15.4%。北美地區(qū)2010財年鉬產(chǎn)出量1.399億磅,較2009年增長26.3%。南美地區(qū)鉬產(chǎn)量1.29億磅,較2009年增長5.4%,低增產(chǎn)率也影響到西方國家鉬產(chǎn)量增長的整體比例。南美地區(qū)鉬礦增長受限的主要原因在于,該地區(qū)鉬產(chǎn)品為銅礦的副產(chǎn)品,產(chǎn)量受到銅礦生產(chǎn)的制約。2010年國際銅價上漲迅速,南美銅礦公司加大力度生產(chǎn)銅產(chǎn)品,而影響到副產(chǎn)鉬產(chǎn)出。而北美地區(qū)主產(chǎn)鉬礦近年產(chǎn)量卻持續(xù)增長,未受到其他金屬產(chǎn)品影響。
2010年西方國家各主要鉬礦山的產(chǎn)量情況
2、預(yù)測
預(yù)計金磚四國的鋼產(chǎn)量將超過全球其他國家的產(chǎn)量總和,金磚四國2011-2015年的粗鋼增產(chǎn)率預(yù)計為8%,世界其他國家的增長率為5%。中國不銹鋼產(chǎn)量增速為全球首位,在未來五年內(nèi)增長率約為8-9%。未來鉬需求增長的主要推動力包括加工,電力和海水淡化領(lǐng)域,管道和機動車零部件制造用的高級高強度鋼以及石油和天然氣資源深層地下開采、催化劑的應(yīng)用。
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