众所周知,我国在稀土领域拥有巨大的优势地位,无论是储量还是产量,都是世界NO.1,为全球提供了90%的稀土产品。而今天要为各位介绍的一种金属资源,是航天军工领域的高精尖材料,但产量和储量全球第一的位置则由美国占据,我国本土的产量也满足不了需求,需要从国外进口。那么,到底是哪一种金属资源?这就是被称为“沉睡在绿柱石里”的铍矿。
铍是一种呈灰白色的有色金属,它的发现就是源于绿柱石。此前,对于绿柱石的成分(铍硅酸铝),大家普遍认为是硅酸铝。但到了1798年,法国化学家沃克兰通过分析发现,绿柱石中还含有一种未知的元素,而这种未知元素便是铍。
近年来,我国在“人造太阳”项目上不断取得突破,也将这种鲜为人知的金属元素推向了公众视野。都知道,“人造太阳”的热核聚变产生的等离子体温度超过1亿摄氏度,即便这些高温离子体都悬浮起来,不与反应舱内壁接触,但也要求内壁需要承受极高的温度。
而我国科学家自主研发出的“人造太阳第一壁”,其直接面对高温聚变材料的内壁部分,所用的材料便是经过特殊处理的高纯度铍,这种材料具有非凡的隔热效果,为热核聚变实验筑起一道“防火墙”。由于铍的核性能好,在核电工业中,它还扮演着很多重要角色,比如作为原子核反应堆的“中子减速剂”,确保核裂变正常进行;用铍的氧化物制造中子反射层等。
事实上,不止在核工业领域得到“重用”,铍还是航天军工领域的高精尖材料。要知道,铍是最轻的稀有金属之一,具有一系列的优良属性,比如密度低、熔点高、热导率良好、对红外光反射性好等,这些优异性能使其在航天军工领域得到了广泛的应用。
就拿航天器来说,对“降低重量”这个指标要求极为苛刻,而铍作为一种轻金属,密度小于铝,强度又比钢还大,广泛用于制造人造卫星及宇宙飞船的基架、梁柱和固定桁梁等。据了解,一架大型飞机也有上千个零部件用铍合金制造。此外,铍金属还用于制造惯性导航系统和光学系统等。总之,铍已经成为很多高科技产品不可缺少的宝贵材料。
而在这种重要金属资源的供应上,美国占有巨大的优势地位。从储量来看,据美国地质调查局公布的数据,截至2016年,全球的铍储量为10万吨,其中美国就有6万吨,占了全球储量的60%。从产量来看,美国还是世界第一。2019年,全球铍产量为260吨,其中美国的产量就达到170吨,占全球的比重约为65%。
我们国家的产量则刚好是美国的零头,为70吨,这点产量还不够自己用。随着我国航空航天、核电以及电子电器等产业的快速发展,铍消费量也随之大幅增加。比如2019年我国的铍需求量就达到81.8吨,比上年增加了23.4吨。
所以,本土产量满足不了需求,也要依赖进口。其中,2019年我国未锻轧铍就进口了11.8吨,总金额为868.36万美元。也正因为铍的稀缺性,目前我国的铍资源优先供应于军工和航天领域。
可能各位会觉得,既然美国铍矿产量那么高,应该会大量出口到中国等市场。其实,作为全球最发达的国家,美国早就建立了铍矿开采、提取冶炼到铍金属、合金加工的完整工业体系,其开采的铍矿并不会像其它资源型国家那样直接出口。
美国甚至还需要从哈萨克斯坦、日本、巴西等国进口,通过进一步加工成半成品或精加工产品,一部分自己用,剩下的才会用于出口到发达国家,大赚一番。其中,美国 Materion 公司在铍产业方面拥有很大的话语权,它是世界上唯一能生产所有铍产品的制造商,它的产品不仅满足美国国内需求,还供应整个西方国家。
当然,我们也不需要担心在铍产业上被美国“卡脖子”。要知道,中国和俄罗斯也是除美国外具有完整铍工业体系的国家,只是目前技术与美国相比还稍逊一筹。并且从储量来看,中国的铍资源虽然没有美国多,但还算丰富。2015年,我国公布的铍资源基础储量就达到3.9万吨,位居世界第二。只不过,我国的铍矿品味偏低、开采成本相对较高,所以产量跟不上需求,部分从国外进口。
目前,西北稀有金属材料研究院是我国唯一的铍材研究加工基地,具有国内领先的研发技术和生产能力,相信随着其技术不断突破,我国的铍产业会逐渐赶上世界先进水平。