在全球经济和技术快速发展的背景下,战略金属资源作为现代工业、高科技产品和国家安全的基石,其重要性日益凸显。战略金属资源,也常被称为关键金属或稀有金属,是指那些对国家的经济安全、国防安全和技术进步具有至关重要作用的金属元素。这些金属在现代工业中扮演着重要角色,尤其是在高科技产品和清洁能源解决方案中。由于这些金属的产量通常较低,市场供应可能受限,加上它们在技术应用中的不可替代性,因此常常成为国家间经济和政治斗争的焦点。战略金属资源包括但不限于:稀土元素:如镧、铈和钕等,广泛应用于永磁材料、催化剂、磁性材料等领域;铂族金属:如铂、钯和铑等,主要用于汽车尾气的净化、石油精炼等;高科技金属:如钨、钼和钽等,这些金属在制造半导体、电子设备、航空航天和军事装备中扮演关键角色;能源金属:如锂、钴和铀等,它们是制造电池和核反应堆的重要材料。
一、中国战略金属资源现状
中国拥有丰富的战略金属资源,如稀土金属、钨、锑、钼等,尤其在江西、内蒙古和四川等地的矿产资源丰富,值得一提的是,中国是世界上最大的稀土生产国和出口国,占全球稀土产量的绝大部分,稀土资源主要分布在内蒙古的白云鄂博矿区、江西的赣南地区、四川的美姑地区等。相应的,中国在战略金属资源的开采、加工利用方面拥有先进的技术和庞大的工业基础,近年来,随着技术的进步和市场的需求增长,战略金属资源的开采、利用效率大大提高,中国不仅满足了国内的巨大需求,也在全球市场中占据了重要位置。
二、国内战略金属资源应用
战略金属在国内的高精尖科技领域扮演者举足轻重的角色,其中,稀土元素钕、镝等被广泛用于制造永磁材料,这些材料是制作硬盘驱动器、手机、风力涡轮机和电动汽车马达的关键组件,例如,钕铁硼永磁体因其出色的磁性能被广泛应用于电动汽车的驱动电机中;钽是制造电容器的重要材料,这些电容器是手机、电脑和其他便携式电子设备中不可或缺的组件;锂和钴是制造锂离子电池的关键材料,这种电池广泛用于电动汽车和可再生能源存储系统,中国在这两种材料的提炼和电池生产方面处于全球领先地位;钛因其强度高、密度低的特性,广泛用于飞机结构、航空发动机、航天材料等领域;钨和钼因其在高温环境下的强度和硬度,常用于军事应用中,如弹头和装甲穿透弹,钼也被用于制造喷气发动机和火箭发动机的部件;铂、钯等铂族金属在清洁能源技术中发挥着重要作用。例如,它们是汽车尾气催化剂的主要成分,可以有效减少汽车排放的有害气体;铌和钽这些金属在超导材料的制造中有应用,超导材料被用于制造能效更高的电力输送系统。
中国在稀土元素和其他战略金属的冶炼技术方面取得了显著进展。通过采用更环保的冶炼方法,如液态萃取和离子交换技术,不仅提高了金属的纯度,也显著降低了生产过程中的环境污染。这些技术的应用有效支撑了国家对高性能材料的需求,并推动了相关产业的发展。从军事到民用,在航空航天、电子通讯、新能源汽车等众多领域,高性能战略金属材料的应用都显示出其不可替代性。钨、钼等金属的加工技术使得这些材料能在极端条件下表现出优异的物理和化学稳定性,成为关键技术设备的首选材料。面对全球环境保护的压力和资源的有限性,我国加大了对战略金属循环利用的研究与应用,通过改进废物回收技术和推广循环经济的概念,不仅保护了环境,也实现了经济效益的最大化。
三、中国战略金属资源技术未来革新
随着国家发展需要,中国的战略金属资源加工行业在未来技术会向几个方向发展:一是绿色和可持续技术,随着环保意识的提升和全球对可持续发展的需求增加,中国将加大在环保和绿色加工技术的研发与应用。这包括开发低能耗、低污染的冶炼和加工技术,以及提高资源的回收率和再利用效率。特别是在稀土和重金属的加工过程中,减少有害副产品和排放将成为研究的重点;二是高效率和高纯度材料生产,随着材料科学的进步和下游应用对材料性能要求的提高,中国将继续推动高纯度、高性能战略金属材料的生产技术开发。这包括通过物理和化学方法提纯金属,优化合金成分,以及改善材料的微观结构和性能,这将直接支持航空航天、军事、电子产品等行业的高质量发展需求;三是增材制造(3D打印)技术的应用,增材制造技术提供了一种全新的战略金属加工方式,特别是对于复杂组件和高价值金属如钛、钨等的应用。这种技术能够减少材料浪费,提高设计灵活性。中国将可能加大对3D打印金属粉末及相关设备的研发,推广其在工业生产中的应用;四是智能制造和自动化,为提高生产效率和降低人工成本,中国的战略金属资源加工行业将进一步引入智能制造和自动化技术。这包括使用机器人、人工智能和大数据技术来优化生产流程,提高产品质量和生产灵活性,自动化不仅能提高生产效率,还能在一定程度上减少危险环境下的人工作业,提高工作安全性;五是电池材料和能源存储技术,由于新能源汽车和可再生能源的快速发展,电池材料如锂、钴、镍的高效加工和新材料的开发将是未来的一个重点。中国将加大对固态电池、锂硫电池等新一代电池技术的研究,以及寻求替代传统电池材料的新方案,旨在提升电池的能量密度、安全性和循环寿命。
总体而言,中国的战略金属资源高效加工利用有成熟的工业体系和创新能力,不仅支撑着国内的高科技和能源行业发展,也对全球供应链有着深远的影响。同时,面对环境保护和资源可持续利用的要求,中国也在不断优化和提高其加工技术和政策体系。
作者简介:高峰(1999.08—),男,中共党员,中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院研究生,主要研究方向:能源资源低碳绿色加工,在国际期刊杂志发表多篇署名文章;
徐乐敏(2000.11—),女,中共党员,北京师范大学化学学院研究生,主要研究方向:光催化材料。
作者:高峰(中国矿业大学(北京)) 徐乐敏(北京师范大学)
责任编辑：郑珊珊 校对：郑珊珊
