【科普】揭开战略金属“铼”的神秘面纱

战略金属“铼”

的神秘面纱

根据《全国矿产资源规划（2021—2025年）》，我国战略性矿产目录共列入36种矿产，其中金属矿产25种，铼位列其中。作为战略价值突出的金属，铼在众多高新技术与工业领域发挥着不可替代的关键作用。它长期深藏于矿石之中，若要揭开其神秘面纱，不妨回望那场跨越半个世纪的科学探寻。

一、铼的发现

俄国化学家门捷列夫

元素周期表

1871年，门捷列夫根据元素周期律预言，自然界中存在一种尚未发现的、原子量约为190的“次类锰”元素。此后半个世纪，科学家们从与锰性质相似的铂矿和铌铁矿入手苦苦寻找，却一无所获。

直到1925年，德国化学家沃尔特?诺达克、伊达?诺达克与奥托?伯格借助 X 射线光谱法[1]，在铌铁矿中探测到该元素信号，并于1927年成功分离，确认了新元素铼。

值得一提的是，铼是人类发现的最后一个拥有稳定同位素的天然元素，这一“收官”身份本身就暗示了它在自然界中的稀有程度。

   二、主要性质

（一）物理性质

铼是银白色高密度难熔金属，熔点约3185℃，沸点约5590℃（另有约5596℃、5627℃等文献值），是沸点最高的金属之一（与钨相当或略高）。密度达21.02 g/cm3，属于高密度金属[2]；20℃时电阻率约19.3μΩ·cm。这些数字背后有一个直接的工程含义：能在极端高温环境下保持形态与强度的金属十分有限，铼便是其中最关键的一种。

（二）化学性质

铼具备出色的抗腐蚀及抗氧化性能，在干燥空气中稳定，潮湿环境中表面会缓慢失去金属光泽，发生轻微氧化。它可溶解于硝酸和热的浓硫酸，但完全不溶于盐酸[3]——这种显著的溶解性差异，正是工业上铼的提取与提纯所依赖的关键化学依据。铼的氧化态范围广泛，常见的有+3、+4、+6和+7，其中+7最为稳定，不同价态赋予了其化合物各异的化学性质与工业用途[3]。

三、资源分布

宾厄姆峡谷铜矿（美国铼主要来源）

作者 Spencer Musick，来源 Wikimedia Commons，许可协议 CC BY 2.0

（一）世界铼资源的分布

铼在地壳中的平均丰度仅约十亿分之一，且不具备独立成矿的条件，几乎全部以伴生形式存在于铜钼矿床中[4]。全球超过75%的铼回收自斑岩型铜矿焙烧的烟尘，其产量直接受制于铜钼矿的开采规模，供给端缺乏独立扩容的弹性。  

据USGS数据，全球已探明铼储量约2600吨（注：不同机构统计口径存在差异，亦有约2124吨的数据，本文采用东吴证券研报引用的USGS数据），分布极不均衡。智利一国储量约1300吨，占全球50%；美国约400吨；俄罗斯约310吨。2025年全球矿山铼产量约81吨（USGS MCS 2026明确写“81,000 kilograms”），智利、美国、波兰、中国四国产量合计占全球总产量的86%，供给格局高度集中。

辉钼矿：铼最主要的载体矿物

Credit: U.S. Geological Survey

（二）中国铼资源分布

据中国地质调查局数据，我国铼保有储量约237吨（注：亦有公开资料显示基础储量为36.5吨，此处采用237吨的统计口径），主要分布在陕西、黑龙江、河南、吉林等省份[5]。2010年，陕西洛南县黄龙铺钼矿区探明伴生铼资源，金属量达176吨，约占当时全球储量的7%，成为我国铼资源勘探的标志性事件。安徽泾县湛岭钼矿亦有伴生铼资源发现；四川沐川地区则发现了砂岩型铼矿，成矿类型与斑岩型伴生铼矿显著不同。

但我国铼资源的核心瓶颈，不在于资源储量，而在于开采与利用的经济可行性。国内铼资源禀赋一般、矿石品位偏低，几乎全部伴生于铜钼矿床，独立矿床十分稀少，提取难度较大。由此容易产生数据上的误解：2024年国内从本土矿石提取的原生铼产量仅约5.3吨，同期行业研报给出的全球原生铼产量约62吨（注：该数据来自东吴证券研报，非USGS官方数据），占比不足9%；而2025年我国铼产量约20吨、占全球约25%（数据来源：USGS Mineral Commodity Summaries 2026，中国产量明确列为20,000公斤）。

我国铼总产量的提升，并非源于国内矿山资源的爆发式开采，而是依托我国50%的铜冶炼、42%的钼冶炼产能，从进口铜钼精矿的冶炼副产物中回收得到。换言之，我国铼的供给优势来源于冶炼回收技术，而非本土矿产资源。即便如此，铼对外依存度仍高于50%，资源安全根基仍较薄弱。

  四、应用领域

（一）航空航天

航空航天是铼最核心的应用领域，全球约80%的铼用于该方向（USGS MCS 2026明确写“estimated 80%”），典型用途是制备航空发动机含铼单晶高温合金涡轮叶片[6]。镍基单晶合金的迭代与铼含量密切相关：第一代基本不含铼，第二代铼含量约3%，第三代提升至6%左右。铼原子通过固溶强化作用，大幅提升合金在1000℃以上的抗蠕变能力，使叶片在超高温下保持形态稳定，业内常说“一代叶片决定一代发动机”。

如今，发动机涡轮前温度可达1600-1700℃，含铼叶片正是支撑这一极端工况的关键材料。铼在航空发动机领域具有难以替代的价值，但其应用发展始终受限于自身稀缺的资源禀赋。

（二）石油化工

在石油化工产业链中，铂-铼双金属重整催化剂是铼的第二大应用方向，约消耗全球15%的铼（USGS MCS 2026明确写“estimated 15%”）[7]。它可以高效催化石脑油中的链烷烃与环烷烃转化为高辛烷值芳烃，在提升炼油效率的同时改善油品质量。铂-铼催化剂还具备出色的抗积碳性能，能够延长重整装置的运行周期，有助于降低生产成本。

（三）电子工业与医疗领域

凭借卓越的高温稳定性和优异的电学性能，铼及其合金在电子、医疗领域均有重要应用，二者合计约占全球铼消费量的 5% 左右，属于消费量较小但附加值较高的应用方向。

在电子工业中，铼被大量用于制造钨铼热电偶等高温测温元件[8]。这类元件能够在严苛的高温环境中持续输出稳定的电信号，为高温工艺的温度监测与精准控制提供可靠保障。此外，铼还可应用于电子管阴极、超高温加热器以及半导体薄膜等场景，有力支撑现代电子工业对前沿基础材料的需求。

在医疗领域，借助铼同位素（铼-186、铼-188）的放射性特征，医疗人员可将其标记到靶向载体上，进而用于肿瘤的靶向治疗与显像定位，在提升疗效的同时有效减轻患者的痛苦。此外，铼在医用合金植入体等先进医疗器械与设备中的潜在应用，也为现代医疗技术的创新与进步注入了新的活力。

铼具有极高的熔点、优异的高温强度与独特的催化性能，是重要的战略金属。从航空发动机含铼单晶涡轮叶片、石油催化重整催化剂、高温热电偶，到核医学诊疗，铼支撑着航空航天、石油化工、电子工业和医疗健康等领域。

对中国而言，铼的意义尤其特殊：资源禀赋的短板与冶炼回收能力的优势并存，使这一金属的供应安全始终处于“有产业基础、无资源底气”的张力之中。战略金属铼的神秘面纱虽已逐步揭开，但围绕它的技术攻关与供应链博弈，远未到落幕之时[9]。

参考文献：

[1] 陈强强．女化学家艾达?诺达克 [J]．化学通报，2020，83(2)：186-191

[2] 杨尚磊，陈艳，薛小怀，等．铼(Re)的性质及应用研究现状[J]．上海金属，2005，27(1)：45-49

[3] 李红梅，贺小塘，赵雨，等．铼的资源、应用和提取[J]．贵金属，2014，35(2)：77-81

[4] U.S. Geological Survey. Mineral Commodity Summaries 2026: Rhenium [R]. Reston: U.S. Geological Survey，2026

[5] 伍月，鞠楠，张森，等．铼矿分布特点、主要类型与勘查开发现状[J]．中国地质，2023，50(1)：133-145

[6] 张龙飞，江亮，周科朝，等．航空发动机用单晶高温合金成分设计研究进展[J]．中国有色金属学报，2022，32(3)：630-644

[7] 王雷，张雷，蔺慧杰，等．铂铼重整催化剂的开发应用现状与发展趋势[J]．矿产综合利用，2023，44(6)：91-98

[8] 王魁汉．钨铼热电偶长期稳定性的研究[J]．自动化仪表，1997，18(8)：6-9

[9] 黄翀，陈其慎，李颖，柳群义．2030年全球及中国铼资源需求刍议[J]．中国矿业，2014，23(9)：9-11

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内容来源丨张   敏

本期编辑丨赵苏琴

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