SCMP:稀有金属竞争:中国首次实现从卤水中规模化提取关键矿物铷---
中国科学家在从卤水中规模化生产关键金属铷方面取得重大技术突破。这一工艺有望显著降低我国对进口(主要是加拿大)的依赖。这种进口目前占我国供应量的近三分之二。
青海盐湖所(中国科学院青海盐湖研究所,下文简称“青海盐湖所”)12日宣布,该所团队通过工艺创新从氯化钾中生产出纯度达99.9%的氯化铷。这种氯化铷最初所富含的铷仅为0.001%。
铷被视为战略性关键金属,广泛应用于电子产品、特种玻璃和航空航天领域,同时也具有重大军事、技术和民用价值。比如,铷离子可以显著提高钙钛矿太阳能电池的转换效率,超精准的铷原子钟每隔约370万年才发生不足1秒的误差,氯化铷则被用于肿瘤细胞成像等医学领域。
我国在铷资源开发中也面临重大挑战。这主要体现在矿石品位低、生产条件困难且高度依赖进口。
中国有着全球最大的铷资源储量,但是其中97%为低品位硬岩矿床,仅有大约3%赋存于湖卤和地热水中,主要分布在青海、西藏等地。
中国有色金属地质勘查局(He Xinyu)在《中国矿业》杂志上指出,我国是全球主要的铷生产国,但是生产严重依赖进口矿源,其中近三分之二依赖从加拿大和津巴布韦进口。2021年,中国共进口近19,500吨铷精矿,对外依赖达到了66.3%。
随着矿产资源成为大国竞争的焦点(美国在2022年将铷列为“关键矿产”),我国需要通过资源 diplomacy(资源外交)保障供应链安全。
青海盐湖所电化学分离团队克服理论和工艺挑战,开发出一种创新工艺。团队通过模型揭示出氯化钾生产过程中铷的富集规律,为确定最优富集条件提供基础。这一模型还能帮助科学家探索卤水中微量元素发生富集时发生的行为,为相关工艺创新提供更多可能。
为实现产业化生产,该团队联合工艺路线包括矿石清洗、铷的溶解、富集、溶剂萃取和纯化,最终从青海茶卡盐湖中生产出纯度为99.9%的氯化铷。这一工艺生产成本低,仅为市场价格的三分之一(根据青海盐湖所2022年由高丹丹团队进行的生产成本估算)。
这一重大创新是在国家自然科学基金、中国科学院和青海省的大力支持下实现的。这有望降低我国对进口的依赖,为国家战略资源供应链增砖添瓦。
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