2018年,美国内政部发布了35种“关键矿物”名单,其中有两项是中国的优势矿源,它们分别是稀土和铷矿。我国稀土产量世界第一,占世界的85%,铷矿是最新勘探的优势矿源。2017年在广东天堂山矿区发现超大型独立铷矿,由中矿联组织联合叶天竺专家团队共同评估,储量达17.56万吨,单矿石价值就达到了308亿元。
铷是一种用于高科技产业制造的珍惜资源,天堂山独立铷矿品相高、易开采,未来将被开发成世界级的“铷谷”高科技产业园区。天堂山铷矿潜力有多巨大?如何能支持铷谷的建成?铷又能在哪些高科技领域发光发热呢?
广东河源市
金属铷在自然界中的含量约为十万分之五,它是一种活性非常强的金属,极易氧化,在自然界种多以伴生矿的形式存在,非常难采集。这次天堂山发现的超大型独立矿脉绝对算得上世界级矿脉。
伴生矿是掺杂了许多其他金属杂质的原矿,想把金属铷单独分离出来需要一定的技术力,之前我国探明的19个铷矿产地,铷矿资源有185万吨,但大多数都很难采用。矿产的开采不止要看含量还要看开采出来之后能否盈利,原矿储量并不能直接等同于实际的元素产量。
如果矿石品相差,分离难度大,一旦超过了开采的盈利红线,这样的矿山也是没有价值的,只有封存起来,等技术或对对应的价格提高了,才会再开采。因此,天堂山的超大型独立铷矿才更弥足珍贵。
早在2013年,在广东河源市紫金县和梅州市蕉岭县就发现了铷矿,专家评估这两处的铷矿达到了360万吨,这一发现直接使我国的铷矿储量翻了个倍。而经过这么多年的探索,才出了天堂山矿区这个巨型独立矿,可见铷矿优质资源的难得。
也正因为两地优势的铷矿资源储量,国家决定就地开发,在此建设一个世界级的“铷谷”,吸引全世界的铷科技专家来此研究开发。据专业资源评估公司估价,天堂山超大型独立铀矿的潜在经济价值将达到175万亿元,未来不可限量。
相比于以前的粗放型经济,我国科技兴国战略的实施让我们拥有了强劲科研、生产能力,如今,天赐的铷矿资源正适合我们发展领先世界的铷高科技产业。
特别对美国,自2018年宣布与中国开启贸易战,就证明中国科技崛起让美国压力巨大,所以他想通过各种制裁手段限制中国科技的发展。他之所以敢这么做,是因为自身强大的科技实力,其他国家虽然有资源但没有变现的能力,想发展经济就要为美国打工。
在美国的限制下,中国更应该发展发展自己的尖端科技在世界占有一席之地,铷谷无疑是个机会。
在军事科技领域,铷原子钟利用原子跃迁频率稳定的特性获取精准时间频率,能完成精准的时间校准,这对提升导航精度有极大的帮助。运动中的物体如何确定其位置,不光是空间位置,时间位置同样重要,特别是卫星制导武器,通过精确的运动时间同步才能得到运动轨迹完成制导。
因此,铷在通信、导航领域有巨大的作用,特别是在中国的全球卫星定位系统“北斗”上,铷原子钟是其核心之一。
在航空科技领域,铷能作为火箭离子推进器的燃料,离子推进器的燃料利用率高达90%,而固体化学燃料推进器仅能达到35%,在太空燃料用一点少一点,同质量的燃料肯定是燃烧效率更高的好。
不过,离子推进器有个很大的弊端就是推力太小,现在研发的推力最强的离子发动机是NASA的K3离子推进器,它能产生5.4N的推力,这样的力量可以说微小到无以复加。虽然这股力量无法送火箭上太空,但它可以提供持续的加速度,对太空远程航行起巨大作用。
铷在能源领域也有很大的发展空间,它能作为磁流体发电和热离子发电的原料,直接把热能转化为电能,其中磁流体发电的总热效率能达到55%~66%,相比起核电站的蒸气驱动发电装置的29%~32%高出了许多。
磁流体发电是通过加热易于电离的气体,使其在高温下电离成导电的离子流,当这股离子流在磁场中运动时切割磁感线,产生感应电流。在这个过程中没有热能转换流失,所以发电效率很高。
在当今世界大力发展新能源的背景下,核电作为优秀的高级能源是未来发展的必然趋势。特别在中国,我们拥有世界上最大的核电站在建数量,核电是达成“碳中和”目标的重要支柱,提高核发电效率很有必要。
这里只列举了几个铷在高科技领域中的运用,它的用途其实还非常广泛,贴近民生的也有,在医学方面,它能改善医学材料的力学性能和生物性能,使材料具有抗癌效果,作为医疗保健品添加剂还能防衰老、抗氧化和提高免疫力等等。
世界上有80%的铷在高科技领域被运用,以它为中心发展铷相关科技大有可为。铷谷作为与美国“硅谷”对标的高科技中心,虽然现在刚处于起步阶段,但野心不小。
硅谷以半导体工业起家,之后又集成了软件产业和互联网服务业,是世界最著名的高科技产业区。铷谷同样可以发展以铷为主的工业材料、添加剂产业,在国防、航空、生物工程、医学及新能源等方面蓬勃发展,走出一条属于自己的路。
目前,天堂山铷锡多金属矿勘探开采项目预投资32亿元,预计每年开采115万吨矿石,年产铷盐1000吨,这里的矿石指的是包含铷矿在内的其他所有矿石,预计投产时间在2022年12月。
而关于铷谷的开发,是做三步走打算,2020年完成铷谷基础建设,组建管理中心,成立铷谷产业基金,组建铷应用研究院和工程中心;2025年打造世界铷科技创新中心,打造高技术产业基地架构;2035年完善创新中心和产业基地,最终实现1500家科技企业团队,突破总收入万亿的大关。
虽然在疫情下,工作的开展不是很顺利,但在国家、政府的支持下,现有科研团队已经取得了不小的成就,并初步实现了盈利。在新能源上开发的含铷钙钛矿薄膜太阳能电池,能源转换效率达到13.98%,打破了日本东芝公司10.5%的记录;含铷超高温压电陶瓷材料,最高耐温度1190℃,处于国际领先地位;打造CPT芯片级原子钟,用于军用手持终端、无人机组合导航、民用通讯等领域。
由国家牵头打造的铷谷,有世界级铷资源储备,有铷科技研发和产业基地,相信在良好盈利模式和最高技术的加持下,未来一定能大放异彩!
参考文献:
《世界铷谷——粤港澳大湾区新经济的未来之星》_张临红,尹汤林,新经济
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