铼的来龙去脉

2024.08.20 中国矿业报

　　◎ 贾雷李俊东

　　铼是一种地壳中极其少见的稀散元素，在自然界中无法以独立矿床存在，而是以杂质状态分散存在于其它元素的矿物中。铼是元素周期表中第75号元素（Rhenium），属于第六周期锰族，有+1到+7多种价态，以+4价化合物最稳定。

　　铼具有银白色外观，高纯质地柔软，相对原子质量为186.207，密度为21.04克/立方厘米，熔点为3186摄氏度，沸点为5596摄氏度，其熔点在所有元素中排第三，沸点居首位，密度则排在第四位。铼具有优异的耐腐蚀性，能够在空气中稳定存在，在高温下与硫蒸汽化合成二硫化铼，与氟、氯、溴形成卤化物，铼不溶于盐酸，但溶于硝酸和热的浓硫酸。

　　铼从何处来

　　1871年，俄国化学家德米特里·门捷列夫在发布元素周期表时就曾预测，在自然界中存在一个尚未发现原子量为190的“类锰”元素。1914年，英国物理学家亨利·莫塞莱推算了有关该元素的一些数据。1925年，德国化学家沃尔特·诺达克、伊达·诺达克、奥托·伯格用X射线在铂矿和铌铁矿中探测到了这种元素，并根据莱茵河的名字Rhein将该元素命名为Rhenium。后来，他们也在硅铍钇矿和辉钼矿内发现了铼。1928年，他们在660千克辉钼矿中提取出了1克铼元素。

　　1908年，日本化学家小川正孝宣布发现了第43号元素，并根据“日本”（Nippon）一词将其命名为Nipponium （Np）。但是2004年，日本有学者用X-射线重新检验了小川正孝家族保留下来的方钍石样品，结果表明该样品中所含的并不是43号元素，而是75号元素“铼”，因此小川正孝可能是发现铼的第一人。

　　我国在20世纪60年代开始从钼精矿焙烧烟尘中提取铼。

　　99.99%铼戒指

　　铼的应用

　　铼被誉为工业的心脏，这主要得益于它在多个高端工业领域的应用。

　　首先，在石化工业中，铼作为一种催化剂，能够提高汽油、芳烃和氢气等的产率；能够促进化学反应，使得烃基分离，提高产品的产量和质量。此外，铼还能用于高聚合物的分解，如将废旧塑料转化为燃油，这对于资源循环利用具有重要意义。

　　其次，铼因其耐高温的特性，在高温合金领域占据重要地位。在镍基高温合金中添加金属铼可提高合金的蠕变性能，这对于单晶高温合金耐温能力的提高至关重要，铼-镍基高温合金具有较高的高温强度、塑性，良好的抗氧化、抗热腐蚀性能，良好的热疲劳性能和组织稳定性等综合性能，被广泛地应用在航空发动机及燃气轮机等设备中的热端部件上。铼是最有效改善钼基合金性能的元素，它的加入显著改善钼的低温脆性，进而提高其加工性能，增加强度的同时仍保持良好的塑性，广泛应用于空间核反应堆的热离子交换器。

　　未来，铼大有可为，前途无量。铼资源匮乏，价格昂贵，长期以来的研究较少，因其在物理和化学特性上的独特性，使其在众多高科技领域中占据不可替代的位置，在航天航空、军工、卫星、电子、医疗、新能源领域的应用越来越广泛。同时，铼产品也逐渐走入公众视野，比如99.99%铼戒指、铼锭、铼坩埚等。

　　未“铼”可期

　　近年来，全球铼的回收产业在快速发展，美国和德国是铼资源回收的主要国家。2020年，全球大约回收20吨～25吨的铼，其中美国占1/3。

　　铼的回收利用技术难度非常大，成本也高，针对不同形式的铼废料，有着不同的回收处理方法。目前，从高温合金废料中回收铼的工艺主要有氧化升华法、电化学处理法、高温碱熔法、电解溶解法等方法，几种方法各有利弊，国内金属所采用“电化学溶解法”，多步分离提取高温合金废料中的铼，探索了高温合金废料电化学溶解、沉淀分离、萃取分离、离子交换分离、金属化合物重结晶提纯、金属化合物气体还原等环节的关键科学与技术问题，初步实现了从高温合金废料中分离回收铼元素的目标。

　　面对快速增长的应用需求和有限的探明储量，技术创新是破解资源综合利用的首要方式，不断完善铼开发、应用以及回收再利用技术，实现铼资源的闭环再生，节约利用。在参考欧美铼资源利用先进模式的基础上，加大铼资源的回收利用技术研发，提升铼资源保障能力，相信在不久的将来，铼的应用将会为人类生活科技化和生命健康贡献更大的力量。

　　（作者单位：中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心）