铼——根治航空发动机“心脏病”的灵丹妙药

2019-09-18 17:29 来源：自然资源报

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铼是人类发现的最后一个自然元素，于1925年由德国的科学家Ida Tacke（塔克）、Walter Noddack（诺达克）和Otto Berg（贝格）利用X光谱在铂矿石中发现并命名的。 1928年，Noddacks在实验室里从660千克辉钼矿中才分离得到了最初的1克铼金属。

纯铼矿物晶体（Rheniite）。

铼是一种具有银灰色光泽的金属，它的熔点为3180℃，仅次于碳和钨； 沸点为5596℃，是沸点最高的元素。 尽管如此，铼一旦接触到潮湿的空气，表面就会逐渐失去光泽。 而且，在空气中将铼加热到350℃～400℃时便会燃烧生成Re2O7而升华。 Re2O7挥发性很高，且易溶解于水和含氧溶剂中。 回收铼就是广泛应用的这种特性。

铼的用途很广，我们生活方方面面都会应用到铼，但最主要的用途是用于石油化工领域和国防、航空航天领域。 前者是在20世纪60年代末，铼—铂催化剂成功面世，用于生产高辛烷值的无铅汽油，并迅速在石油工业领域开创了“石油净化”的新时代。 后者主要是用于生产航空发动机的单晶叶片。

生产航空发动机的高温单晶涡轮叶片是制约航空发动机发展的核心技术，也是国内目前公认的最大技术难题，更有“一代叶片材料决定一代发动机”的说法。 铼的高熔点、高沸点特性使得其在航空航天工业发动机新型材料的应用中成为最佳选择。 20世纪90年代以来，全球约80%的铼用于生产航空发动机，具有不可替代性。 含铼单晶叶片生产是国外的成熟技术，技术封锁导致了我国航空业始终存在航空发动机难以国产化，严重影响国防安全，这一高端制造业的“心脏病”一直是老大难问题，科学家们一直都在不懈攻克。 2017年9月2日，中央电视台《经济半小时》栏目播出了《关注重大科技成果创新： 王者归“铼”》节目，引发了广泛报道和关注，标志着国内攻克了这一技术难题，首次实现了单晶叶片的量产。

十分重要的铼却是地球上一种极为稀少的金属元素，在地壳中的含量很低，在地球演化过程不形成或极少形成独立矿物，通常以类质同象方式“寄人篱下”，赋存在其他矿物中。 自然界中很少有独立的铼矿床，辉钼矿是铼最主要的载体。 一般可被综合利用的主要是与各类钼矿或铜钼矿伴生的铼，以及产于超基性岩中与铂族元素矿床伴生的铼。 据美国地调局统计，全球共查明铼储量约10306吨，其中伴生于铜钼矿中的约9500吨，伴生于钼矿的约3500吨，主要分在美国、智利、加拿大、墨西哥和秘鲁等地。 约93%的铼资源分布在西半球，而其中约99%的铼与辉钼矿或硫化铜矿物共生。 因此，也可以说世界的铼主要储藏于盛产铜和钼的国家。 我国至今尚未系统开展过铼的资源评价工作，但是我国的铜矿和钼矿查明资源量均位居世界前列，可以预测我国铼的潜在资源量是可观的。

值得一提的是，1994年，M.A.Korzhinsky在《自然》杂志上发表文章，称在俄罗斯远东地区千岛群岛择捉岛上的Kudriavy火山口发现了纯铼矿物Rheniite，主要成分为ReS2。 这是迄今为止世界上发现的唯一的纯铼矿。