鈮的作用及鈮鋼的用途

鈮在鋼鐵工業方面主要用于制造各種合金鋼、耐熱合金、鈮基合金和碳化鈮等；鈮是鋼的主要合金元素之一。在普通鋼中加入0．02％～0．05％的微量金屬鈮，便可以使鋼的強度提高20％～25％，同時能夠改善鋼的機械和焊接性能，并且可以提高鋼的抗熱性和抗腐蝕性，降低鋼的脆性，由于鈮鋼具有這些優良的性能，所以，可以用于火箭發動機制造、宇宙飛行器熱屏蔽、電子反應堆的結構材料和核燃料的包覆材料。鈮在低溫超導領域和其它領域中，也得到廣泛的應用。在超導材料方面主要用于加速器和核磁共振的制造；高純鈮是生產電光學系統中激光控制晶體的主要材料，也可以用于切削工具、噴氣發動機的渦輪葉輪及火箭的噴涂層。我國是世界上最大的鈮資源消費國，2015年消費鈮資源約1.866萬噸。受宏觀經濟增速放緩和鋼鐵行業產能過剩影響，鋼鐵領域的消費在不斷下降，2015年鋼鐵領域消費的鈮鐵為1.613萬噸，占國內消費總量的86.4%。我國國內每年生產的300噸鉭鈮精礦遠遠不能滿足需求，我國鈮資源主要依賴進口。主要進口國家為巴西非洲和加拿大，其中巴西占87%、非洲占9%，加拿大占3%。

目前，全世界的鈧儲量約2000kt，其中90-95%賦存于鋁土礦、磷塊巖及鐵鈦礦石中，少部分在鈾、釷、鎢、稀土礦石中，主要分布于俄羅斯、中國、塔吉克斯坦、美國、馬達加斯加、挪威等國家。我國鈧資源非常豐富，與鈧有關的礦產儲量巨大，如鋁土礦和磷塊巖礦床、華南斑巖型和石英脈型鎢礦床、華南稀土礦、內蒙古白云鄂博稀土鐵礦床和四川攀枝花釩鈦磁鐵礦床等。其中鋁土礦(Sc)礦床和磷塊巖(Sc)礦床占優勢，其次是鎢(Sc)礦床、釩鈦磁鐵(Sc)礦床、稀土(Sc)礦床和稀土鐵(Sc)礦床。據估計鋁土礦和磷塊巖礦的鈧儲量約29萬噸，占所有鈧礦類型總儲量的51%，其含量一般是世界鋁土礦鈧平均含量(按Sc2O3為38μg?g-1)的1-4倍。

鈧的提取方法主要有：萃取法、離子交換法和沉淀法，由于含鈧礦物種類較多，含鈧礦石的礦物組成復雜，鈧含量又很低，因此，目前尚無一種通用的提取工藝，研究和生產中往往要將這幾種方法結合起來。根據不同體系的特點，常用的提鈧方法有TBP-草酸沉淀法、硫酸分解-碳酸鹽沉淀-二乙醚萃取法、堿處理-水解-草酸沉淀-TBP萃取-氨沉淀法、草酸沉淀-硫代硫酸鹽沉淀-碘酸沉淀法、萃取-沉淀綜合法、TBP-CCL4萃取法、甲基異丁基酮萃取-草酸沉淀法、萃取-離子交換-沉淀法等。