礦產(chǎn)視野|銻礦與銻產(chǎn)業(yè)鏈——工業(yè)火盾,安全領(lǐng)航
銻及其化合物憑借卓越的阻燃性、優(yōu)異的耐磨性能、獨(dú)特的合金強(qiáng)化特性以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性,在防火安全、電池儲(chǔ)能、航空航天、國防軍工和機(jī)械制造等領(lǐng)域占據(jù)著無可替代的關(guān)鍵地位。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長、電子設(shè)備對(duì)安全性要求的不斷攀升,以及高端裝備制造業(yè)對(duì)高性能合金材料的迫切需求,銻的“安全衛(wèi)士”價(jià)值被深度挖掘,成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)與保障公共安全的核心要素。在全球工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)苛與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)下,銻產(chǎn)業(yè)鏈從礦石開采、精煉加工到終端應(yīng)用的全鏈條價(jià)值持續(xù)凸顯,不僅為傳統(tǒng)工業(yè)筑牢安全根基,更為前沿科技突破提供材料支撐,其戰(zhàn)略地位將在未來產(chǎn)業(yè)變革中愈發(fā)舉足輕重。
【銻的性質(zhì)與應(yīng)用】
銻,化學(xué)符號(hào)為Sb,是一種具有金屬光澤的類金屬元素,呈銀白色且略帶藍(lán)色調(diào),質(zhì)硬而脆。常溫下,銻在空氣中較為穩(wěn)定,不易被氧化,但其粉末狀形態(tài)在高溫下易與氧氣劇烈反應(yīng);銻可溶于熱濃硫酸、王水等強(qiáng)氧化性酸,能與多種金屬形成合金,顯著改善合金的硬度、耐磨性和機(jī)械性能。作為一種稀散金屬,銻主要以輝銻礦的形式存在,少量以脆硫銻鉛礦、黝銅礦等礦物形態(tài)出現(xiàn)。
銻在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛且不易被代替,被發(fā)達(dá)國家作為戰(zhàn)略管控及儲(chǔ)備的重要物質(zhì)。銻遇熱收縮、遇冷膨脹的特性可以使合金的硬度發(fā)生變化,以合金形式應(yīng)用于軍事武器;銻的耐腐蝕和高強(qiáng)度特性,作為轉(zhuǎn)軸生產(chǎn)的關(guān)鍵材料應(yīng)用于機(jī)械齒輪。
【銻產(chǎn)業(yè)鏈】
銻產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)可分為原材料及初級(jí)產(chǎn)業(yè)、深加工產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用產(chǎn)品、應(yīng)用領(lǐng)域四個(gè)階段。
(圖片來源:武秋杰,呂振福,曹進(jìn)成)
原材料及初級(jí)加工:
原材料包含方銻礦、輝銻礦、銻華和銻赭石等富含銻資源的礦物。輝銻礦是最常見的含銻礦石,晶體形態(tài)優(yōu)美,呈鉛灰色且具有金屬光澤,其儲(chǔ)量豐富,在全球銻礦資源中占比頗高。主要通過原生銻礦石的開采以及從廢鉛酸蓄電池等原材料中回收再生銻這兩種方式進(jìn)入供應(yīng)鏈。原生銻礦開采涉及從地下礦床挖掘含銻礦石,這需要專業(yè)的地質(zhì)勘探確定礦脈位置,采用露天開采或地下開采等手段獲取礦石。而從廢鉛酸蓄電池回收銻,則是對(duì)廢舊電池進(jìn)行拆解、預(yù)處理,通過特定工藝將其中的銻分離并提純,實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用,這一過程不僅緩解原生礦開采壓力,還能降低對(duì)環(huán)境的潛在污染。
在初級(jí)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),通過重選、浮選等精選工藝,將原材料加工為高品質(zhì)的銻礦石,重選是利用銻礦石與脈石礦物密度差異,在重力作用下實(shí)現(xiàn)分離;浮選則借助礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)不同,添加特定藥劑使銻礦顆粒附著于氣泡上浮,從而與雜質(zhì)分離,產(chǎn)出符合后續(xù)加工要求的精銻礦。
深加工產(chǎn)業(yè):
此階段會(huì)將銻礦石通過多種復(fù)雜工藝加工為不同形態(tài)的銻產(chǎn)品。揮發(fā)焙燒是將銻礦石在特定溫度、氣氛下加熱,使銻以氧化物形式揮發(fā)出來,與其他雜質(zhì)初步分離;熔煉過程則在高溫下將銻礦石或中間產(chǎn)物與還原劑等混合,使銻從化合物中還原為金屬態(tài),常用的鼓風(fēng)爐熔煉、反射爐熔煉等各有特點(diǎn)。電解精煉是利用電化學(xué)原理,進(jìn)一步提純銻金屬,提高其純度。通過這些工藝,產(chǎn)出三氧化二銻、三硫化二銻、銻合金、高純銻等化合物或金屬。三氧化二銻是一種白色微細(xì)粉末,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,是重要的阻燃劑原料;銻合金如鉛銻合金,兼具鉛的柔軟性與銻的硬度,導(dǎo)電性和抗腐蝕性優(yōu)良,廣泛用于電池極板制造。
應(yīng)用產(chǎn)品階段:
含銻金屬及化合物被用于生產(chǎn)豐富多樣的應(yīng)用產(chǎn)品。例如,將三氧化二銻與鹵素阻燃劑配合,可制成防火涂料,廣泛應(yīng)用于建筑外墻、電子設(shè)備外殼等,能有效提高材料阻燃性能,降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn);鉛銻合金用于制造蓄電池極板,為汽車啟動(dòng)、備用電源系統(tǒng)提供穩(wěn)定電力;銻化合物在玻璃制造中用作澄清劑,可消除玻璃中的氣泡和雜質(zhì),提升玻璃透明度與質(zhì)量;在化工領(lǐng)域,銻催化劑能加速特定化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程,提高生產(chǎn)效率。
應(yīng)用領(lǐng)域:
銻最終在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。在阻燃行業(yè),三氧化二銻與鹵素阻燃劑協(xié)同使用,能夠大幅降低材料的可燃性,廣泛應(yīng)用于建筑保溫材料、電子設(shè)備外殼、汽車內(nèi)飾件,有效遏制火災(zāi)蔓延;合金應(yīng)用中,銻可顯著改善合金硬度、耐磨性和機(jī)械性能,用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、機(jī)械零件等高端裝備部件;在化學(xué)應(yīng)用里,參與多種化學(xué)反應(yīng)過程;在醫(yī)藥領(lǐng)域,某些銻化合物在特定藥物中發(fā)揮作用,用于治療寄生蟲感染等疾??;在電池工業(yè)中,鉛銻合金憑借優(yōu)良的導(dǎo)電性和抗腐蝕性,成為傳統(tǒng)鉛酸蓄電池極板的關(guān)鍵材料,為汽車啟動(dòng)、備用電源系統(tǒng)提供穩(wěn)定電力支持;在國防軍工與航空航天領(lǐng)域,銻基合金因具備高強(qiáng)度、低摩擦系數(shù)的特性,被用于制造槍械零件、航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承等精密部件;在半導(dǎo)體行業(yè),主要是銻化物被用作于生產(chǎn)紅外探測(cè)器、霍爾元件等器件。銻資源為各行業(yè)的技術(shù)革新注入動(dòng)力。
【全球銻礦資源儲(chǔ)量分布及供應(yīng)形勢(shì)】
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)、自然資源部數(shù)據(jù)顯示,全球銻礦資源主要沿環(huán)太平洋成礦帶、地中海成礦帶和中亞成礦帶分布,其中,75%以上分布于環(huán)太平洋成礦帶內(nèi)。2023年,全球銻礦儲(chǔ)量超過200萬t,其中,80%以上位于中國、俄羅斯、玻利維亞、吉爾吉斯斯坦、緬甸五國。
2023年全球銻礦資源儲(chǔ)量分布
(資料來源:美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)、自然資源部)
銻礦石也被稱為一次(原生)銻資源。近年來,全球銻礦石供應(yīng)由中國主導(dǎo)的單一生產(chǎn)格局向中國、俄羅斯、塔吉克斯坦三國共同主導(dǎo)的多元化格局轉(zhuǎn)變。2013年以前,中國累計(jì)生產(chǎn)了全球80%以上的銻礦石,主導(dǎo)了全球銻礦石供應(yīng);2013年以后,受國內(nèi)環(huán)境保護(hù)法規(guī)趨嚴(yán)、在產(chǎn)銻礦山儲(chǔ)量下降等因素影響,中國銻礦產(chǎn)量由2013年的15.2萬t驟降至2023年的4.6萬t。與此同時(shí),俄羅斯與塔吉克斯坦兩國銻礦產(chǎn)量不同程度增加,分別由2013年的6520t和7307t增加至2023年的1.6萬t和8250t,這在一定程度上彌補(bǔ)了中國銻礦石產(chǎn)量下降所產(chǎn)生的供應(yīng)缺口。除中國、俄羅斯、塔吉克斯坦三國外,澳大利亞、玻利維亞、緬甸等國每年也生產(chǎn)數(shù)百噸至數(shù)千噸銻礦石。再生銻也被稱為二次銻資源,主要來自回收的廢鉛酸蓄電池。2003—2023年,全球再生銻供應(yīng)量穩(wěn)步增加,產(chǎn)量由1.1萬t增長至3.2萬t,增加近2倍。2023年,中國、美國、印度分別是全球前三大再生銻生產(chǎn)國,產(chǎn)量分別為1.5萬t、3200t和2560t,三國合計(jì)占當(dāng)年全球再生銻總產(chǎn)量的64%。在全球銻礦石產(chǎn)量下降的背景下,再生銻在全球銻資源供應(yīng)結(jié)構(gòu)中的地位不斷上升,占比由2003年的12%上升至2023年的33%,日益成為緩沖供應(yīng)波動(dòng)的關(guān)鍵來源。
【中國銻資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略】 中國在國際銻市場(chǎng)上占據(jù)重要地位,面對(duì)復(fù)雜多變的國際形勢(shì)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)對(duì)銻資源的持續(xù)增長需求,正從資源保障、產(chǎn)業(yè)布局、技術(shù)升級(jí)等多維度發(fā)力,構(gòu)建銻產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局。在資源獲取層面,一方面加大銻礦石進(jìn)口力度,通過拓展新進(jìn)口渠道,減少因國家間摩擦導(dǎo)致的貿(mào)易波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn);另一方面強(qiáng)化國內(nèi)資源管理,開展深入地質(zhì)勘探,建立科學(xué)的銻資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備制度,限制低附加值精銻出口,優(yōu)先保障軍工、新能源等關(guān)鍵領(lǐng)域需求。 在產(chǎn)業(yè)布局上,積極實(shí)施“走出去”戰(zhàn)略與區(qū)域協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略。深化與塔吉克斯坦、玻利維亞等銻資源豐富國家的合作,將國外資源與中國的技術(shù)、資金優(yōu)勢(shì)相結(jié)合,同時(shí)在東南亞、非洲建設(shè)銻冶煉分廠,降低地緣沖突對(duì)本土產(chǎn)能的沖擊。依托“一帶一路”倡議,強(qiáng)化沿線節(jié)點(diǎn)作用,將東南亞(如越南、馬來西亞)打造為銻加工和光伏組件出口基地,建立銻產(chǎn)業(yè)鏈“多源替代”體系,保障中塔鐵路、緬甸走廊等關(guān)鍵通道的暢通性,擴(kuò)大區(qū)域影響力。 技術(shù)升級(jí)與綠色發(fā)展成為推動(dòng)銻產(chǎn)業(yè)邁向高端的雙引擎。一方面,推動(dòng)銻產(chǎn)業(yè)鏈向阻燃劑、銻化鎵半導(dǎo)體材料等高附加值環(huán)節(jié)延伸,支持企業(yè)攻克無銻阻燃劑技術(shù),應(yīng)對(duì)潛在的技術(shù)替代風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)創(chuàng)新回收技術(shù),降低對(duì)原生礦的依賴。另一方面,嚴(yán)格對(duì)標(biāo)歐盟《循環(huán)經(jīng)濟(jì)法案》等國際環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),推動(dòng)銻產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型,搶占可持續(xù)發(fā)展話語權(quán),提升中國銻產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。通過完善未鍛軋銻和銻氧化物等優(yōu)勢(shì)出口產(chǎn)品的投資市場(chǎng),優(yōu)化出口結(jié)構(gòu),中國正逐步構(gòu)建起兼顧國內(nèi)需求與國際市場(chǎng)的銻產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,確保資源儲(chǔ)量的持續(xù)性與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性。 【總結(jié)】 銻憑借其獨(dú)特的阻燃、耐磨及合金強(qiáng)化性能,深度融入現(xiàn)代工業(yè)安全與高端制造體系,成為全球產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵一環(huán)。面對(duì)復(fù)雜的國際形勢(shì),中國在銻資源領(lǐng)域積極拓展并進(jìn)行國際合作,構(gòu)建多元供應(yīng)體系;同時(shí)通過技術(shù)革新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈向高附加值環(huán)節(jié)延伸,加快綠色轉(zhuǎn)型以應(yīng)對(duì)國際標(biāo)準(zhǔn)挑戰(zhàn)。未來,強(qiáng)化資源儲(chǔ)備、突破核心技術(shù)、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局將是保障中國銻產(chǎn)業(yè)全球競(jìng)爭(zhēng)力,推動(dòng)其在各領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新應(yīng)用的核心方向。
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