引言
10月3日,我国核工业地质研究院传来好消息。
该研究院在内蒙古包头市的矿床中,发现了储量不菲的铌金属矿,未来将会把研究的重心转移到铌金属矿的开发利用方面。

一石激起千层浪。
此消息一出,瞬间在世界范围内引起了广泛关注。
要知道,铌是一种很重要的工业金属元素,对于一个国家的工业发展有着不可替代的作用。
但在中国,铌金属却长期依赖进口,呈现供不应求的状态。

此番探明的铌金属矿,对于中国来说,无疑将会很好的解决这一问题,同时也意味着世界各国再也没有了在这一领域制裁中国的机会。
更为有趣的是,铌元素在元素周期表中的符号恰好为“Nb”,这一霸气的代号,与其在工业生产中发挥的作用不谋而合。
那么如此“Nb”的铌,在世界范围内的保有情况究竟如何呢?中国这次发现的铌金属矿,能够在未来解决多少“卡脖子”技术?

一、铌:1864年姗姗来迟,助力人类工业发展
铌是一种极为稀有的金属元素,化学符号为Nb,铌单质常温状态下呈固态,颜色为灰色,有金属光泽。
这种金属对热中子的捕获截面很低,能够提升核反应堆中核反应的反应效率,所以经常被应用于核工业领域,同时也可用做生产航天工业产品和高精尖工业产品的原材料。

人类对铌元素的认识始于19世纪初期。随着西方工业革命的兴起,越来越多的化学元素被科学家们所发现。
1801年,英国化学家哈切特,在外出学习时,曾发现了一种名为“钶”的金属矿石,并对其产生了浓厚的兴趣 。
后来, 他针对这种矿石进行化学实验工作,偶然从钶铁矿中分离出了一种金属物质,这种物质后被人证实与钶的密度存在着明显差异,进而被人们赋予了“铌”的名字。

1864年,西方的多名化学家经历了一系列的实验, 最后得出了“钽和铌是两种不同的元素”的结论, 并成功从铌的氯化物中,分离提炼出了铌单质金属,为人类对铌金属的利用打开了一扇门。
但可惜的是,铌金属被发现之后,却没有立刻得到广泛的应用,因为人们并不清楚该金属究竟能够为人们的生产生活提供何种帮助。

一开始,人们发现铌的熔点很高,为2468℃,可以用做电灯泡的灯丝,可很快人们就发现钨的熔点比铌还高,所以,铌也被瞬间替代了 。
失去了存在感的铌,又被人们用在了炼制钢铁的工艺流程中,致力于提升钢材的硬度。
20 世纪中期,尤金博士在实验中发现,铌金属在强电磁的环境下,仍然能够保持 着原 有的超导性,做到免受强电流和强电磁的侵害。

要知道,在当时人们所发现的金属物质中,还没有任何一种物质能够做到这一点。
所以, 发现这一现象的科学家们欣喜若狂,他们果断的将金属铌用于多股长电缆的生产中。这些多股长电缆的耐用性很强,且能产生极大的电阻,瞬间释放巨大能量 。
依托这一特性,以铌为原材料打造的多股长电缆,被大规模应用于大功率机械、粒子探测器等工业产品的生产中,为现代工业的发展立下了汗马功劳。

二、中国铌产量较低,长期依赖于进口
随着铌被大规模应用到了工业生产中,人类也充分意识到了铌的使用价值,随之而来的自然是世界范围的矿产储量勘察工作。
2019年时,某国际权威机构曾公布过一项数据,数据显示,截止2018年,全球共计已探明的铌储量总共为910万吨,但分布却极不平均。
其中,巴西的储量最多,为730吨,占据了世界总储量的80%;加拿大的储量为160吨,占据世界总储量的18%,排名第二,其余20万吨左右的储量则被其他些许国家所瓜分,不值一提 。

一直以来,中国在铌资源的储量方面都是绝对的弱势。
早在1960年前后,中国就在内蒙古、湖北等地发现了含有铌金属元素的矿床。
其中, 内蒙古的铌矿储量较多,占全国比例的80%,主要来源于内蒙古包头的白云鄂博矿床 。

然而,对比巴西、加拿大的铌矿,中国铌矿有着天壤之别。
铌一般存在于花岗岩、碱性杂岩、片麻岩之中,其中,又以存在于碱性杂岩中的铌最为常见,占总储量的95% 。
铌多以碱性碳酸盐的形式,与其他金属元素共存,极难分辨。 所以,铌矿的原矿品位就成了极为关键的开采因素,决定了铌矿开采的难易程度。

中国的铌矿普遍原矿品位较差,难以识别且开采难度较大,大多数都被人们与铁矿混淆,当做铁矿开采使用了,只有少部分被成功提纯,成为了可供工业使用的铌铁。
面对这种情况,中国在开采方面也变得非常谨慎,严格控制数量,避免因为开采技术有限,而造成资源的浪费 。

相较而言,巴西、加拿大等地的铌矿,与中国铌矿恰恰相反。
其原矿品位较高,可以通过简单的露天开采方式直接开采到纯正的铌铁,巴西每年铌铁的产量大概在60000吨左右,加拿大每年铌铁的产量也有7000吨之多 。
相比之下,中国每年的铌铁产量,仅有两三百吨,简直不值一提。

然而,与产量形成鲜明反差的是中国对铌铁的需求量。
近年来,中国工业持续保持高速发展,各种高科技产品应运而生,工业科技发展日新月异,对铌铁的需求量也越来越大, 而满足需求量的主要方式自然是进口。
据中国海关总署和华经产业研究院联合发布的数据显示, 2015年时,中国对铌铁的进口量就已经来到了1.87万吨,成为了世界上进口铌铁数量最多的国家之一。
之后的几年里,中国对铌铁的进口量逐级攀升, 到了2021年,中国对铌铁的进口量已经突破了4万吨大关,总金额高达8.99亿美元 。

当然,保证如此庞大进口量的前提,是必须要有一个稳定的买主。
世界两大盛产铌铁的国家之中,加拿大是美国的铁杆小弟。
还记得中美贸易战刚刚开始的时候,就是加拿大帮助美国逮捕了中国华为的孟晚舟,给中国制造了大量的麻烦,所以,中国进口加拿大铌铁这件事,想想就不靠谱。

中国当然深知这一点,所以,对加拿大铌铁的进口自然是少之又少,每年进口的数量仅占总量的4%左右,可有可无。
相比之下, 位于南美洲的国家巴西,与中国的关系则相当不错,双方贸易往来比较频繁。
中国每年进口的铌铁之中,有96%来自于巴西,体量相当之大,为巴西提供了不少外贸收入 。

巴西对中国这一外贸领域的“大客户”也非常不错。
今年9月,巴西一家企业正式完成了一笔人民币信用证贴现业务。
这标志着中巴贸易过程中,使用人民币结算的闭环已经形成,巴西此举,着实是为人民币国际化完成了一次助力。

三、铌包头矿重磅问世,有望解决多项“卡脖子”技术
从巴西进口铌铁固然方便,但这些年来中美贸易战的经验告诉中国,在国家发展的关键领域一定要自力更生,任何依赖于外国的事件都是不稳定的,在未来极有可能出现“卡脖子”的事情。
好消息是,中国过往在铌铁资源领域的弱势,很快就被迎刃而解了。
今年十一期间,远在内蒙古包头的白云鄂博矿床再传捷报,为祖国母亲献上国庆好礼。

10月3日,中核集团旗下的核工业地质研究院,在铌-*土稀**-铁矿石中发现了全新品类的铌包头矿。
该铌包头矿是20世纪60年代铌包头矿的富铌类似物,颜色为棕黑色,形状为块状,粒度在20μm-80μm,原矿品位较高,极易分离提纯。
目前,这次全新发现的铌包头矿,已经被国际矿物协会所承认,并正式完成了命名和分类工作,其储量到底有多少,中核集团并未公布这一信息。

不过可以预见的是,内蒙古白云鄂博矿床中,各类矿产储量相当丰富,已经开采多年,这次发现的铌包头矿储量,想必也不会太少。
随着铌包头矿的被发现,国内诸多媒体开始报道,铌包头矿将在未来改变中国的生产生活。

原来,铌的化学符号是“Nb”, 它存在的形式,也正如它的名字一样,能够在多个领域发挥非常关键的作用,诸多制约中国工业发展的“卡脖子”技术,将瞬间迎刃而解 。
那么一个小小的“Nb”,究竟能够解决哪些“卡脖子”技术呢?
铌的出现,受益最多的,是中国的航空航天事业。

中国的航空航天事业起步较晚,欧美国家为了防止中国掌控尖端的航空航天技术,一直对我国进行着较为细致的*锁封**。
但中国凭借着多年的努力,已经在航空航天技术方面实现了突破,卫星数量长期位居世界前列,仅次于航空航天事业起步较早的美国和俄罗斯。
在这其中,铌作为航空器的原材料,发挥了重要的作用。

铌不溶于王水,也不与酸、盐等化学物质进行反应,拥有很强的抗腐蚀性,能够抵挡住太空中相对严苛环境的一系列“物理攻击” 。
并且铌相比于其他金属,还有两大优越特质。
其一是硬度,铌金属密度较高,硬度极佳,在炼钢时,在每一吨钢铁中加入区区500克的铌,就可以让炼出来的钢,硬度提升30%之多。

其二是耐热性。
铌的一些化合物和合金,拥有较高的超导转变温度,这一特点让铌成为了生产火箭、飞船等航空器中发动机的主要材料 。
同时,铌还可以用于生产超导发电机、加速器大功率磁体、超导磁储能器等工业产品,在航空航天事业中,扮演着极为关键的角色。

除了航空航天事业之外,铌在电子产品生产领域也颇有存在感。
过往的手机电池多是锂电池,以石墨作为电极材料。
电池使用时间久了之后,锂就会发生“析晶”现象,堆积在石墨周围,从而影响电池的充电速度和电容量,更严重的是,还会引发电池的自燃起火,危及人类生命。

近些年,美国科学家研究出了一种“铌电池”, 这种电池以五氧化二铌为电极材料,并不容易“析晶”,更为耐用,且拥有较快的移动速度,能够帮助电池更好的实现快充功能 。
虽然目前铌电池尚未得到普及,但如果未来这一新兴科技趋于成熟。
按照目前中国国民的手机更换频率,铌资源的需求量必将迅速被放大,中国的铌矿也将进一步派上用场。

此外,铌对于中国、美国、俄罗斯这样的拥核国家来说,还有一项特殊的“技能”,那就是参与核反应堆的工作。
研究表明, 铌在核裂变的过程中,可以产生一种名为“Nb-94”的同位素,同时释放大量能量。
所以,铌完全可以用作核反应堆的原料 。

不仅如此,铌的多种合金,还可以利用自身优质的抗腐蚀性,被用到制造核反应堆零部件的过程中,全方位助力核能 的 运用过程。
总之,在世界局势日趋紧张的今天,国与国之间的贸易,必然会受到影响。
铌包头矿的出现,一举填补了中国在这一方面的资源空白,让我们未来无需在铌铁需求方面受制于人,这确实是一件可喜可贺之事,值得庆祝一番。

结语
中国是泱泱大国,地大物博,前些阵子关于镓、锗等金属的出口禁令,就让美国吃到了许多苦头,轮番派政府官员前来中国进行交涉,请求中国放宽限制。
但中国并不是在资源方面无欲无求,之前的日子里,铌资源的缺乏一度让中国面临着在航空航天、电子产品等领域被“卡脖子”的风险,好在随着新型铌包头矿的发现,这些问题也将顺利得到解决。
相信在不远的将来,中国在铌铁资源方面,一定能够实现自给自足,完全避免受制于人的窘境。

参考文献:
- 王汝城.中国铌钽锆铪资源.科学通报. 2020,65(33)
- 王强.中国铌资源需求趋势分析及供应风险研究.中国地质大学