战略资源(中国还有一大珍贵战略资源)

一、铍矿是十大最珍贵矿产资源

铍稀有金属矿产资源之一 。铍是最轻的金属之一，主要以铍铜合金(美国消费占65%)和铍金属(占20%)的形式广泛用于航空、航天和核反应堆。美国曾经是世界上最大的铍生产国，占总产量的65%，同时，也是最大的铍消费国，占世界消费总量的66%以上。铍金属比稀土还要金贵，金属铍是一种十分重要的战略资源。

铍资源由于特殊性、战略性，全球航天航空大国都希望能够拥有大量的铍，据之前公布的产量排名，美国的铍产量远超其他国家，因此，铍算是美国手中的一道重要王牌，因为其他国家想要获得铍都需要看美国的眼色。

美国的布拉什·韦尔曼公司是全球金属铍的主要生产厂家，75%的铍均以Be-Cu合金材料用于制作航天器、汽车、计算机弹簧、连接器和开关。全球铍资源大的生产国是美国、中国、俄罗斯和哈萨克斯坦等。之前，世界铍产量（以BeO计）为1900t/a左右，而需求量约2300t/a，但由于铍的应用领域不断扩大，特别是发达国家几乎渗透到所有工业部门，尤其是现代工业和高新科技领域对铍铜合金的需求与日俱增，年增长率一度达到6%以上。

不过，世界铍产量排名恐怕要重新洗牌了，据悉，中国地质工作者经过坚持不懈的努力，世界上最大的铍矿在我国新疆地区被发现。从目前公布的消息来看，中国新疆这个铍矿储量大概在4000万吨左右，这个数字已经超过了其他国家铍矿的储量，稳居世界第一。

业内专家指出，新疆发现的这个铍矿至少可以给中国带来上千亿美元的经济利益。重要的是，还为我国制造各种高端武器提供了有力保障。可以说，铍是比稀土还要重要的战略金属。

二、什么是铍？

铍（Beryllium）是一种灰白色的碱土金属，原子序数为4，元素符号Be。铍及其化合物都有剧毒。铍既能溶于酸也能溶于碱液，是两性金属，铍主要用于制备合金。具有熔点高、稳定性好、弹性强的特点。铍已经被广泛应用到了航空、航天、核领域。比如铍用来制造飞机上用的合金、伦琴射线管、铍铝合金、青铜，也可用作原子反应堆中的减速剂和反射剂。

自然界含有铍元素的矿物有100 多种，最常见的有 20 多种，铍的成矿作用主要与岩浆活动有关。在经济矿床中三种最常见的含铍矿物为绿柱石、羟硅铍石和硅铍。 世界上目前仅有绿柱石和羟硅铍石具有商业开采价值，可作为铍生产原料。

羟硅铍石的氧化铍理论含量为39.6%~42.6%, 实际上开采的高品位矿石氧化铍含量也仅有0.69%。 羟硅铍石是美国开采的主要铍矿石。绿柱石理论上氧化铍含量为14%,实际开采的高品位绿柱石为 10%~12%。绿柱石是最具有商业价值的含铍矿物，也是各国进口和储备的对象。

巴西拥有世界上最大的绿柱石矿床，绿柱石储量居世界第一，其次为俄罗斯、印度、中国、非洲等。美国羟硅铍石的储量占世界首位，估计其储量以目前的生产能力足够维持未来 100 年。

铍作为稀有金属，在元素周期表中排行第四，是最轻的碱土金属元素。说到铍不能不提绿柱石，人们往往把铍元素称为沉睡在绿柱石中的“宝贝”。实际上，一般的绿柱石和普通石头没什么两样，其中罕有的色泽美丽者则是珍贵的宝石，比如祖母绿、海蓝宝石等。人类知道绿柱石的成分为铍铝硅酸盐，可在铍元素发现之前，人们只知道其成分为硅酸铝。

1798年，法国化学家沃克兰通过分析发现，绿柱石和祖母绿这两种外观差别巨大的石头具有几乎相同的化学成分，除了含有已知元素铝、硅、氧外，还含有一种未知元素。沃克兰把它命名为Glucinium。后来，德国化学家维勒还原出了单质铍，并将其命名为Beryllium。

铍的发现无疑是金属铍开发利用史上的一个十分重要的标志性事件，但金属铍的提取并非一帆风顺。铍元素在被发现30年后的1828年，维勒等人才各自独立地用金属钾还原氯化铍制得单质铍，且第一块金属铍的纯度并不高。1898年，电解法首次被用于制备金属铍。1932年，世界上首个工业化生产铍的工艺装备投产。

特别是20世纪40年代初期，人类开始认识到铍及其化合物对人体的危害。铍及其化合物的粉尘、烟雾能引起多种人体器官中毒，且氧化铍、氟化铍、氯化铍、硫化铍、硝酸铍等化合物的毒性比金属铍更大。值得一提的是，2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，铍在一类致癌物清单中。

三、铍具有哪些重要特性？

铍，在地壳中含量为0.001%，主要矿物有绿柱石、硅铍石和金绿宝石。天然铍有三种同位素：铍7、铍8、铍10。铍是钢灰色金属；熔点1283°C，沸点2970°C，密度1.85克/厘米³，铍离子半径0.31埃，比其他金属小得多。铍的特点：铍的化学性质活泼，能形成致密的面氧化保护层，即使在红热时，铍在空气中也十分稳定。铍即能和稀酸反应，也能溶于强碱，表现出两性。

铍的氧化物、卤化物都具有明显的共价性，铍的化合物在水中易分解，铍还能形成聚合物以及具有明显热稳定性的共价化合物。

铍和锂一样，也形成保护性氧化层，因此，在空气中即使红热时也很稳定。不溶于冷水，微溶于热水，可溶于稀盐酸，稀硫酸和氢氧化钾溶液而放出氢。金属铍对于无氧的金属钠即使在较高的温度下，也有明显的抗腐蚀性。铍价态为正2价，可以形成聚合物以及具有显著热稳定性的一类共价化合物。

铍及其化合物都有剧毒。尽管在地壳中发现了几种形式的铍，但它的含量依然十分稀少，只占地球上所有元素的第32位。铍颜色和外表呈现银白色或钢灰色，在地壳的含量：2.6×10⁻⁴ %

铍的化学性质活泼，已发现的铍的同位素共有8种：包括铍6，铍7，铍8，铍9，铍10，铍11，铍12，铍14，其中只有铍9是稳定的，其他同位素都带有放射性。在自然界中存在于绿柱石、硅铍石和金绿宝石矿中，铍分布于绿柱石及猫睛石中。含铍的矿石有许多透明的、色彩美丽的变种，自古以来就是最名贵的宝石。

中国古代文献中记载过的宝石，比如猫精，或称猫精石、猫儿眼、猫眼石，也就是很多人称的金绿玉，这些含铍的矿石基本上都是绿柱石的变种。可由电解熔融的氯化铍或氢氧化铍而制得。

高纯度的铍又是快速中子的重要来源。无疑对于设计核反应堆的热交换器是十分重要的，比如它主要用作核反应堆的中子减速剂。铍铜合金被用于制造不发生火花的工具，比如重要的航空发动机的关键运动部件、精密仪器等。值得一提的是，铍由于重量轻、弹性模数高和热稳定性好，已成为引人注目的飞机和导弹结构材料。比如美国在卡西尼土星探测器和火星漫游者两个太空项目中，为了减轻重量，大量使用了金属铍部件。

需要提醒的是，铍具有毒性。尤其在每一立方米的空气中，只要有一毫克铍的粉尘，就能够使人染上急性肺炎——铍肺病。我国冶金行业已经使一立方米空气中的铍的含量降低到十万分之一克以下，成功地解决了铍中毒的防护问题。

事实上，与铍相比，铍的化合物的毒性更大，铍的化合物会在动物的组织和血浆中形成可溶性的胶状物质，进而与血红蛋白发生化学反应，生成一种新的物质，从而使组织器官发生各种病变，在肺和骨骼中的铍，还可能引发癌症。

四、铍的重要用途是什么？

铍透X射线的能力最强，具有“金属玻璃”之称。其合金是航空，航天，军工，电子，核能等领域不可替代的战略金属材料。铍青铜是铜合金中性能最优良的弹性合金，具有良好的导热，导电，耐热，耐磨，耐腐蚀，无磁性，弹性滞后小，冲击时不产生火花等优点，被广泛应用于国防，仪表，仪器，计算机，汽车，家电等工业中。铍铜锡合金被用于制造在高温下工作的弹簧，这种弹簧在红热状态下仍保持良好的弹性和韧性，氧化铍可用于高温热电偶的耐热填充物。

刚开始，因为冶炼技术不过关，炼出来的铍里含有杂质，脆性大，不好加工，加热时又容易氧化，因此，少量的铍只在特殊情况下才能使用，比如用在X射线管的透光小窗、霓虹灯的零件等。后来，铍的应用出现在广阔而重要的新领域——特别是制造铍铜合金——铍青铜。

众所周知，铜比钢铁要软很多，弹性和抵抗腐蚀的能力也不强。但在铜中加进一些铍后，铜的性能发生了惊人的变化。尤其是含铍百分之一到三点五的铍青铜，机械性能优良，硬度加强，弹性极好，抗蚀本领很高，而且还具有很高的导电能力。特别是用铍青铜制成的弹簧，可以压缩几亿次以上。

百折不挠的铍青铜，被用来制造深海探测器和海底电缆，对于海洋资源的开发具有十分重要的意义。含镍的铍青铜还有一个十分重要的的特点：它受到撞击的时候不会产生火花。因此，这个特点对炸药厂用处非常大。因为易燃易爆的材料非常怕火，比如炸药和雷管，一见火就会发生爆炸。而铁制的锤子、钻头等工具在使用时往往都会冒出火花，十分危险，无疑采用含镍的铍青铜来制造这些工具，是最合适的材料。

含镍的铍青铜不会被磁铁所吸引，不受磁场磁化，因此还是制造防磁零件的极佳材料。还有就是近年来，比重小、强度高、弹性好的铍，已经作为反射镜用到高精度的电视传真上，效果非常好，因为发送一张照片只需要几分钟。铍很长时间在资源中是一个默默无名的“小人物”，没有受到人们的重视。但在本世纪五十年代时，铍资源峰回路转，一时成了科学家们的抢手货。

科学家为了从原子核里解放出大量的能量，需要用极大的力量去轰击原子核，使原子核发生分裂，好比用炮弹去轰击坚固的炸药库，让炸药库发生爆炸一样。这个用来轰击原子核的“炮弹”叫中子，而铍正是一种效率很高的能够提供大量中子炮弹的“中子源”。原子锅炉中仅有中子“点火”还不行，点火以后，还要使它真正“着火燃烧起来”。

中子轰击原子核，原子核分裂，放出原子能，同时产生新的中子。新中子的速度极快，达到每秒几万公里。必须使这类快中子减慢速度，变成慢中子，才容易继续去轰击别的原子核而引起新的分裂，一变二、二变四等，持续不断地发展“链式反应”，让原子锅炉里的原子燃料真正“燃烧”起来，正因为铍对中子有很强的“制动”能力，因此，它就成了原子反应堆里效能很高的减速剂。

铍的氧化物比重小，硬度大，熔点高达摄氏二千四百五十度，而且能够像镜子反射光线那样把中子反射回去，无疑是建造原子锅炉“住房”的最佳的材料。世界上，几乎各种各样的原子反应堆都要用铍作中子反射体，特别在建造用于各种交通工具的小型原子锅炉。建造一个大型的原子反应堆，往往需要动用二吨多金属铍。

铍在航空工业的应用，铍合金是制造飞机的方向舵、机翼箱和喷气发动机金属构件的上好材料。尤其是现代化战斗机上的许多构件改用铍制造后，由于重量减轻，装配部分减少，使飞机的行动更加迅速灵活。之前有一种新设计的超音速战斗机——铍飞机，飞行速度可达每小时四千公里，相当于声速的三倍多。因此，在将来的原子飞机和短距离起落的飞机上，铍和铍的合金一定会得到更多的应用。

六十年代之后，铍在火箭、导弹、宇宙飞船等方面的用量也在急剧增加。铍是金属中最好的良导体。许多超音速飞机的制动装置是用铍来制造的，因为铍有极好的吸热、散热的性能，“刹车”时产生的热量很快就会散失。

比如当人造地球卫星和宇宙飞船高速穿越大气层的时候，机体与空气分子摩擦会产生高温。铍作为它们的“防热外套”，能够吸收大量的热量并很快地激发出去，最终可防止温度过度升高，保障了飞行安全。

铍还是高效率的火箭燃料。铍在燃烧的过程中能释放出巨大的能量。每公斤铍完全燃烧放出的热量高达15000千卡，是一种优质的火箭燃料。另外，在原子能研究和制造x射线管中有重要用途。

尤其是抛光后的金属Be对红外线(10. 6μm) 反射率高达99% 尤其适合于做光学镜体。对于该动态( 振荡或旋转) 系统中工作的镜体，要求材料具有很高的变形能力，Be的刚性很好地满足了这一要求，相比玻璃光学转镜成为首选材料。比如美国航空航天局( NASA) 制造的詹姆斯韦伯太空望远镜主镜材料采用的就是铍。

铍的微屈服强度非常高，这一特性保证了惯性导航器件所要求的尺寸稳定性，世界上还没有任何一种其它材料能达到铍导航时达到的精度。另外，铍密度低、刚度高，非常适合于惯性导航仪表向小型化和高稳定性发展的要求，解决了通常用硬 Al 制作惯性器件时存在转子卡死、运行稳定性差、寿命短等问题。

比如20世纪60年代，美国和前苏联实现了惯性导航器件用材从硬铝向铍的转变，导航精度提高了至少一个数量级，并实现了惯性器件向小型化发展的要求。

值得一提的是，中国在20 世纪 90 年代初，已成功研制全铍结构的静压液浮陀螺仪，该陀螺仪的主要性能指标接近或达到国际上同类先进陀螺仪的水平。中国静压气浮陀螺仪、静电陀螺仪和激光陀螺中也不同程度地应用了铍材，国产陀螺仪的导航精度获得了大幅度提升。

铍铜在模具材料中的重要应用：主要用于生产塑料、玻璃和金属制品中热塑处理的 注模和吹模。铍铜合金因铸造性能好，容易制得精度高、形状复杂且图案清晰的铸件；

在模具的应用上，同样具有非常好的优点，比如具有高强度、高硬度、耐磨耐腐蚀性能好；热导率高提高了成形周期，使用周期长；容易焊接修复，并且强度不受损失；不生锈，容易维修、保养等优点；

铍铜在汽车中主要应用在开关、信号连接器、小型马达、继电器电连接器、传 感器、RF 连接器等。比如用在汽车电器装臵，如电子控制的车窗、座椅、电子表 盘和数字显示器等。再比如铍铜合金还可用于发动机控制线路， 可以在120℃以内工作不受影响。铍铜合金的最大应用是在电气、电子元件方面。

铍在很多领域，处于其他资源无法替代的地位。从几年前公布的数据来看，世界上铍产量排名前三的国家分别是：美国、中国、哈萨克斯坦。这三个国家铍的产量分别为：250吨、50吨、40吨。众所周知，世界上所有的资源，都是物以稀为贵。因此，铍也被看成是比黄金都要金贵的战略资源。

值得一提的是，全球只有中国、美国、俄罗斯等国具有工业规模的从铍矿石开采、提取、冶金到铍金属及合金加工的完整的铍工业体系。无论从市场份额来看，还是技术领先度来看，美国 Materion 公司在铍产业中具有很大的话语权。而哈萨克斯坦的乌尔巴冶金厂（前苏联铍业冶炼厂）、中国的水口山集团公司都具有冶炼加工能力。

日本的 NGK 公司是世界第二大铍铜生产商，NGK公司年产铍铜的能力预测至少 在 6000 吨以上，生产 5 种牌号铍铜合金的各种产品。由于其不具备冶炼技术，预测，该公司是世界上最大的氧化铍进口商（主要进口源是美国的 Materion 公司）。

国内来看，由于铍极为特殊的战略性，并且也形成了自己完善的整套加工体系，我国西北材料有色院是目前国内最大的金属铍生产和研发基地，主要的原料供应是通过五矿铍业进行购买。

五、全球铍资源大国有哪些？

一、美国的铍资源：据美国地质调查局(USGS)早在2015年公布的报告显示，当时全球已探明铍资源量超过8万吨，65%的铍资源为非花岗结晶岩矿分布在美国。其中，美国犹他州的黄金山(Gold Hill)和斯波尔山(Spor Mountain)的地区，以及阿拉斯加州西部的苏华德半岛(Seward Peninsula)是美国铍资源集中分布的地区。到了21世纪，全球铍矿产量大幅提升。据美国地质调查局2015年当时公布的数据显示，全球铍矿产量270吨，美国占89%(240吨)，中国当时是第二大产国，但产量仍然无法与美国相媲美。

二、中国的铍资源：上面已介绍世界上最大的铍矿在我国新疆地区被发现。之前中国铍资源分布主要集中在新疆、 四川、 云南及内蒙古四省区，已探明的铍储量以伴生矿产为主，主要与锂、钽铌矿伴生(占 48% )，其次与稀土矿伴生(占27%) 或与钨伴生(占20%)。另外，尚有少量与钼、锡、铅锌及非金属矿产相伴生。铍的单一矿产地虽然不少，但规模很小，所占储量不及总储量的1%。

新疆可可托海3号坑：我国铍矿主要类型为花岗伟晶岩型，热液脉型和花岗岩（包括碱性花岗岩）型。花岗伟晶岩型是最主要铍矿类型，大约占国内总储量的一半，主要产于新疆、四川、云南等地，这类矿床多分布在地槽褶皱带内，成矿年龄介于180～391Ma之间。花岗伟晶岩矿床常表现为若干伟晶岩脉聚集的密集区，如在新疆阿勒泰伟晶岩区，已知有10万余条伟晶岩脉，聚集在39个以上的密集区内。矿区内伟晶岩脉成群出现，矿体形态复杂，含铍矿物为绿柱石，大中型矿床矿石中BeO品位为0.02%～0.15％，平均0.055％。由于矿物结晶粗大、易采选，且矿床分布广泛是我国最主要的铍矿工业开采类型。

在铍矿类型中，花岗伟晶岩型铍矿在我国最具找矿潜力，在新疆阿勒泰和西昆仑两个稀有金属成矿带，已划分出成矿远景区数万平方千米，伟晶岩脉近10 万条。

综上所述，从开发利用角度来讲，我国铍矿资源有以下三个突出特点：

1. 我国铍矿资源相对集中，有利于开发利用，我国铍工业储量集中在新疆可可托海矿，占全国工业储量的80%；

2. 矿石品位低，探明储量中富矿少。国外开采的伟晶岩铍矿，BeO品位都在0.1%以上，而我国都在0.1%以下，这对国内铍精矿的选矿成本有直接影响。

3. 铍的工业储量占保有储量比例很小，有待储量升级。2015年，我国查明资源储量（BeO）57.4万吨，其中基础储量3.9万吨，居世界第二位。

三、俄罗斯铍资源：俄罗斯斯维尔德洛夫斯克州开始对唯一的绿宝石铍矿“马利阴斯基矿”进行系统地质经济评价。“马利阴克矿”为俄罗斯国有企业“俄罗斯技术国家集团”下属公司«РТ-Капитал»有限公司管辖。这个矿的矿产评定工作计划到2021年三月完成。

坐落在马雷什娃村附近的马利阴斯基矿属于俄罗斯国家战略资源，最后一次储量评定工作还是1992年地质勘探后完成。目前这个矿的资料已经重新更新。新研究工作获得了大量的绿柱石、氧化铍和其它伴生成分的储量数据。

马利阴斯基矿是世界四大绿柱石铍矿之一，也是俄罗斯唯一的绿柱石铍矿。此矿出产的绿柱石在全球属于独特稀有，经常被收入国家宝石和贵金属库中。每年马利阴斯基矿加工约9.4万吨矿石，出产150公斤祖母绿、2.5公斤变石（翠绿宝石）、五吨多绿柱石。

美国曾经是全球主要供应国，但局面已经发生了变化，据 Chatham House 的统计数据，早在2016年全球排名前5位的铍产品出口国是：马达加斯加（208 吨）、瑞士（197 吨）、埃塞俄比亚（84 吨）、斯洛文尼 亚（69 吨）、德国（51 吨）；全球进口国有中国（293 吨）、澳大利亚（197 吨）、比利时 （66 吨）、西班牙（47 吨）以及马来西亚（10 吨）。

美国铍材料的主要供应国为：哈萨克斯坦、日本、巴西、英国以及法国，在 2013~2016 年间，美国的进口份额中哈萨克斯坦占 47%，日本占 14%，巴西占 8%，英国占 8%，其他国家占 23%。美国铍 产品的出口国主要是马来西亚、中国以及日本。据 Materion 的统计，铍铜合金约占美国铍产品出口量的 85%。