铷,一种具有多种战略用途的软碱金属,对中国的高科技和国防部门至关重要。
中国科学家开发出一种新方法,能够从仅含微量铷的卤水中提取超高纯度的氯化铷。
这对保障国家的关键矿产供应是重要的一步。
这一成果有望显著降低中国对国外铷资源的依赖,特别是加拿大 —— 其供应了中国三分之二的进口铷。
99.9% 高纯铷
中国科学院青海盐湖研究所(ISL)于6月12日宣布了这项突破。该所研究人员成功地从仅含0.001%(相当于万分之一)铷的超低品位氯化钾原料中,生产出纯度达99.9%的氯化铷。此前,如此低的浓度被认为在商业上不具备开发价值。
铷在原子钟、钙钛矿太阳能电池、航空航天系统以及特种玻璃中起着关键作用。
超精密铷原子钟极其稳定,其误差在370万年内小于一秒。该金属还广泛用于医学研究中对肿瘤细胞进行成像。
尽管中国拥有世界上最大的铷储量之一,但长期以来在境内开发该资源上面临困难。据中国有色金属矿产地质调查中心的何新宇二月在《中国矿业》杂志上撰文指出,中国超过97%的铷资源赋存于低品位硬岩矿床中,这些矿床难以加工且成本高昂。
仅有3%的铷资源以更易获取的形式存在,例如盐湖卤水和地热水,主要分布在青海省和西藏自治区。
他强调了中国在这一关键供应链中的脆弱性。“尽管中国是全球主要的铷生产国,但其产业严重依赖进口矿石,”他指出。
中国首次突破
2021年,中国进口了超过1.95万吨铷精矿,对外依存度高达66.3%,主要来自加拿大和津巴布韦。
随着美国在2022年将铷列入其关键矿产清单,何新宇警告说,矿产获取已成为一个地缘政治问题,他敦促中国通过技术创新和外交努力来加强其资源安全。
青海盐湖研究所的电化学分离研究团队攻克了铷提取中的科学和工程难题。
他们开发了一个高保真模型,用于追踪钾盐加工过程中铷的分布规律,揭示了铷难以富集的原因,并确定了实现最佳富集效果所需的精确工艺阶段。
该模型还能预测复杂卤水环境中微量矿物质的行为,为未来的资源勘探和分离技术提供应用前景。
他们开发的集成工艺包括矿石洗涤、铷浸出、富集、溶剂萃取和纯化。
该系统已在青海察尔汗盐湖(中国最大的内陆盐湖之一)的氯化钾原料上进行了测试,成功地从之前无法利用的低品位原料中稳定生产出纯度99.9%的氯化铷。
除技术意义外,该工艺还能大幅降低成本。青海盐湖研究所科学家高丹丹团队2022年的一项成本分析发现,通过此方法生产的氯化铷成本仅为当时市场价格的三分之一。
该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院和青海省地方政府的支持,标志着中国在推动战略矿产自主可控方面取得了关键进展,增强了国家在全球竞争加剧背景下的产业韧性。
如果朋友们喜欢,敬请关注“知新了了”!