铯铷产业资源及市场分析
Sep,19,24
铯铷产业资源及市场分析
铯和铷的基本性质和产业链
铯,符号Cs,原子序数为55,密度为1.88g/cm³,熔点为28.4℃,沸点为678.4℃。铯金属呈淡金黄色,非常柔软,具有延展性。
铯的化学反应性极强,其化合物主要包括碳酸铯、甲酸铯、溴化铯、氯化铯、氟化铯、碘化铯、氢氧化铯、硝酸铯、氧化铯、硫酸铯、铯明矾等。
在下游应用方面,作为一种稀有矿物,金属铯和铯盐在许多行业中都是不可替代的,主要应用于原子钟、能源、化学工程、医疗等领域。
铷,符号Rb,原子序数为37,密度为1.53g/cm3,熔点为38.89℃,沸点为688℃。金属铷呈银白色,蜡状,柔软轻盈,具有延展性。
工业上使用的铷化合物主要包括氧化铷(Rb2O、RbO2、Rb2O2等)、氢氧化铷、碳酸铷、硫酸铷和硝酸铷。
由于铷和铯的物理性质和原子半径相似,它们的下游应用也相似,可以在许多应用中互换使用。
然而,由于铯的正电性质比铷更强,而且铷没有独立的沉积物,通常是锂和铯生产的副产品,因此它并不比铯更容易获得,这使得铯在各个领域的应用比铷更广泛。
全球铯资源稀缺且高度集中
铯在自然界中不以单质的形式存在,主要以盐的形式分布在陆地和海洋中,世界范围内矿石储量较少。
铯是一种独立的矿物,铯榴石,Cs2O含量为5%至32%,是提取铯的主要原料。
根据美国地质调查局的数据,2020年全球伟晶岩型铯矿产资源储量为21.71万吨,其中加拿大12万吨,津巴布韦6万吨,纳米比亚3万吨,澳大利亚7100吨。
全球铯资源非常稀缺,目前可大规模开采的铯榴石资源主要集中在三个主要矿区:
加拿大的坦科矿区、津巴布韦的比基塔矿区和澳大利亚的辛克莱矿区。
由于坦科矿2010年至2013年发生冒顶,2017年至2018年暂停了作业,并对坍塌区域进行了修复。因此,美国地质调查局在2016年至2019年的统计数据中没有包括坦科矿区保留的铯资源。
中国矿产资源集团有限公司有限公司于2019年6月100%收购美国CABOT公司特种流体部门及其附属Tanco矿后,美国地质勘探局于2020年增加了加拿大伟晶岩含碳Cs资源的数据。新增的加拿大拥有的12万吨Cs氧化物资源全部来自Tanco矿。
铷资源没有独立的矿物,主要是锂和铯的副产品
铷资源总储量的90%以上存在于盐湖中,但它们通常处于痕量浓度(约0-20mg/L),这限制了它们的开发利用价值。
目前,铷主要从花岗伟晶岩中提取,载体矿物主要为锂云母、铁岩屑锂云母、铯榴石和钾长石。
虽然铷的地球丰度高于锂和铯,但由于缺乏富含铷的矿物,很难提取,主要是作为铯和锂加工的副产品产生的。
全球铷资源主要集中在纳米比亚、津巴布韦和加拿大。
根据美国地质调查局的数据,2020年全球铷资源储量为10.2万吨,其中纳米比亚5万吨,津巴布韦3万吨,加拿大1.2万吨,其他国家1万吨。资源集中度很高。
全球铷的消费量相对较小,近年来消费量一直保持在10-12吨。
美国是世界上第一个生产和应用铷的国家,2018年被列入35种重点矿物名单。在美国,铷的应用80%用于发展高科技,20%用于特种玻璃、催化剂等领域,年消费量为5-6吨。
日本是近20年来世界上铷生产和应用发展最快的国家。2009年7月,日本发布了《稀有金属安全战略》,将铷列为战略矿产。铷应用增长最快的领域是催化剂,特别是有机合成催化剂。目前,铷的年消费量为1-2吨。
中国没有独立的铯和铷资源可供开采
国内铷、铯资源的生产主要依靠固体矿产的开发。铷主要以伴生矿物的形式存在,主要来自锂云母,铯资源主要分布在新疆阿勒泰地区和江西宜春。
其中,新疆新开发的可可托海矿区,铯榴石精矿中Cs2O含量约为18%-25%,锂云母中Rb2O含量为0.9%,是国内重要的铷和铯生产地。
自可可托海3号矿关闭以来,中国没有独立的铯石榴石矿可供开采的报道。目前,中国所需的铯原料主要从国外进口。
中国主要矿区发现的硬岩型铯储量总量为6.18万吨,但其中大部分难以加工,与锂云母伴生,不具有独立开发利用价值。通常,从锂云母中提取锂后,从尾矿中提取铯和铷。
在目前的技术和经济条件下,盐湖卤水中存在的伴生铷和铯资源不具有独立的开发利用价值。
目前,可用和经济可开采的铯资源都来自伟晶岩型铯榴石型铯矿产资源。
目前,中国Rb2O的储量约为18.4万吨,基本储量约为31.1万吨。
探明资源量约195.8万吨,其中硬岩型Rb2O约190.4万吨,占全国Rb2O资源量的97%。
根据中国铷的赋存状态,铷矿石可分为云母型铷资源和长石型铷资源。
青石棉和钛铁矿广泛分布于江西、湖南和河南省;长石主要分布在新疆和山西省;铯石榴石主要分布在新疆、四川、云南、江西、湖南等省份。
和新兴技术领域是铯和铷消费的核心驱动力
铯和铷的最大应用领域是石油和天然气钻探。甲酸铯作为一种钻井/完井液,在高温高压油气钻井过程中具有耐高温、高效、环保的优点。由于其价格高昂,目前的应用主要集中在欧洲。然而,随着中国对环境保护的日益重视和勘探领域向深水方向发展,中国油气钻井领域对甲酸铯的需求将成为未来铯和铷需求的巨大增长点。
除了石油和天然气钻井,最广泛使用的应用是催化剂。在硫酸生产中使用硫酸铯作为催化剂可以显著减少SO2排放,从而降低后续尾气处理成本。随着中国硫酸产量的增加和环保要求的日益严格,硫酸铯的市场前景广阔。
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