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钼:稀缺战略小金属,存在形式多样,单一和铜、钨钼矿伴生共存
钼是一种银白金属,熔点 2617℃,沸点 4612℃,比重 10.22(20℃)。其物理化学性 质与钨相似,在高温下的蒸气压很低,蒸发速度小。
钼的性能是导电性和导热性强,硬 度和强度限比钨低,加工性能稳定,受压较易加工,在没有氧化剂的条件下,钼对无机酸 具有突出的耐腐蚀性能。
但在稀硝酸、沸腾的盐酸和热的王水,200—250℃的浓硫酸以及氢 氟酸和硝酸的混合物中,能迅速地被溶解,在空气中温度大于 600℃时,钼易氧化。
钼行业产业链上游是矿山,主要负责钼矿的采选和钼精矿的生产;中游是焙烧厂,负责 钼精矿的焙烧和冶炼,产生各种产品;下游是钼的相关应用,包括钢铁行业、石油行业、军 工材料等。
中国钼资源储量,占比超 50%
钼资源分布高度集中。根据 USG 数据,2021 年钼储量 1600 万吨,中国储 量 830 万吨,占比超过 51%,是钼资源的国家;
美国和秘鲁分列第二、第三位, 拥有 270 万吨和 230 万吨钼储量,CR3 资源储量占储量的 83%。
中国钼矿资源,总储量 830 万吨,探明储量的矿区 222 处,分布于 28 个省。河南 省钼矿资源,钼储量占全国总储量的 30.1%,其次是陕西和吉林,三省钼储量合计占 全国 56.5%以上。
国内钼矿矿床规模大,陕西金堆城、河南栾川、辽宁杨家杖子、吉林大黑 山钼矿均属于世界级规模的大矿。
下游应用广泛,市场集中度较高
钼应用广泛,主要作为生产低合金钢、合金钢、不锈钢、工具钢、铸铁、合金、 钼基合金等的添加剂。
据 IMOA 统计,2020 年钼消费结构为:合金钢 39%、特种不锈 钢 24%、合金工具钢 7%、铸铁/铸钢 8%、镍合金 3%、钼金属 6%、化工 13%。
中国钼矿石行业发展较为成熟,现已形成较为稳定的竞争格。中国钼矿石行业属于资 本密集型、资源依赖型及下游驱动型行业,具有较高的准入壁垒。
当前,中国钼矿企业均具 有成熟的下游销售渠道,受下游市场需求旺盛影响,同业企业间竞争压力小。
根据年 产量分为大中小型企业,其中,年产 3 万吨以上为大型企业,1-3 万吨为中型企业,1 万吨 以下为小型企业。
中国钼矿石行业市场集中度较高,规模以上从事钼矿石开采、洗选等相关业务企业数量 约 30 余家,中国钼矿企业市场规模两级分化较为明显。、金堆城钼业等头部企业 占据市场份额超过 50%。
供不应求确定性高,钼价有望维持高位,国内产量增长有限,海外无新增产能
根据钼协会(IMOA)公布的数据显示,2021 年钼产量为 26.12 万吨,比 2020 年的 27.32 万吨下降了 4%。
2021 年钼消费量为 27.72 万吨,比前一年的 24.48 万吨增 长了 13%,供应缺口 1.6 万吨,缺口比例 5.8%。
中国是大的钼生产国,从 2020 年的 88450 吨增加到 2021 年的 100833 吨,同比增加 14%,是 2021 年唯一产量增长的地区,其中 2020 年受伊春鸣尾矿库泄漏事件及陕西暴雨影响,产量有所下滑。
南美是第二大钼生产地区, 产量为 82236 吨,比上一年的 90219 吨下降 9%;北美地区产量为 58332 吨,比 2020 年的 69717 吨减少 16%;其他国家和地区的产量降幅大,从 2020 年的 24857 吨下降到 19822 吨。
国内钼矿上市公司主要有、和吉翔股份。其中,金钼股份拥有的 资源储备和领先的产业规模,钼生产经营规模位居前列。
公司正在运营自有矿山金堆城 钼矿和汝阳东沟,同时公司还参股了沙坪沟钼矿和吉林天池季德钼矿,2021 年公司钼产量 为 2.12 万吨。
目前正在运营三道庄钼矿和上房沟钼矿,新疆钼矿为储备资源,目 前尚未开发,2021 年公司钼产量为 1.6 万吨。吉翔股份正在运营内蒙古乌拉特前旗沙德盖苏 木西沙德盖钼矿,2021 年钼产量为 3.9 万吨。
海外钼企业中,麦克莫兰自由港公司是大的钼矿生产商,其钼产品主要来源于北 美 7 个、南美 2 个矿山与位于美国科罗拉多州的两大钼矿 Henderson、Climax。
公司 2021 年钼产量为 3.86 万吨。为应对钼需求的增长,公司 2022 年计划在 Lone Star 铜矿、 Cerro Verde 矿山和两个钼矿分别扩大开采率,预计钼总年产量可达 4.09 万吨。
墨西哥集团 2021 年钼产量为 3.03 万吨,据公司年报披露,2022 年公司计划小幅增加钼产量,预计 2022 年产量达 3.2 万吨。公司将会持续在秘鲁 Apurimac 地区进行开发。
智利 Codelco 是 第二大钼生产商,公司 2020 年钼产量 2.8 万吨,2021 年由于 Chuquicamata 和 Andina 矿山减产,钼产量下降至 2.1 万吨。
钼作为公司铜矿副产品,由于未来几年铜矿计划产量无 明显变化,因此钼产量预计与 2020 年持平。
集团 Kennecott 公司 2021 年钼产量同比 下降 62.7%至 0.76 万吨,主要是受到相关机构干预导致,目前暂无扩产计划,预计未来几 年钼产量仍将维持在 2021 年的水平。
未来钼产量增量有限,海外市场无明显增量,国内市场有小部分增量出现。
2022 年将会对黑龙江铜山铜矿、福建紫金山罗卜岭铜(钼)矿、塞尔维亚博尔铜业 JM 铜矿、 塞尔维亚丘卡卢-佩吉铜金矿下带矿等 4 个地下大型斑岩型矿床进行崩落法采矿,钼作为伴生 产品将会有少量产量增加。
中高端钢材替代加快,下游需求旺盛
中国是钼消费量大的国家,钼消费量从 2020 年的 10.64 万吨上升到 2021 年的 11.14 万吨,增长了 5%,增幅小;欧洲的钼消费量居第二位,为 58921 吨,比 2020 年的 53025 吨增长 11%;
美国作为第四大钼消费国,钼用量从 2020 年的 20956 吨增加到 2021 年的 27170 吨,增长 30%,增幅大;日本的钼消费量为 23859 吨,比 2020 年的 20457 吨增 加了 16%。
近年来,国家制定了一系列产业支持中高端合金钢行业的发展,明确了具有高技术 含量且用于高端制造业的特钢产品的重要。
钼作为“战略稀有小金属”,其在传统钢铁 领域和领域需求都较为旺盛。一方面,我国正在大力推动传统基建、地产、水利的复 苏,因此国内对钢铁的需求明确,因此钼的需求也将稳步增长;
另一方面,在领域, 钼也发挥着重要作用。比如光伏领域,钼是薄膜板背电的金属材料之一;
再比如风力发电, 将发电叶片采用较薄的钼合金钢外壳和支撑框架可减重 20-40%。新能源行业的发展将 进一步促进钼的需求增长。
钢是在冶炼过程中加入了较多的合金元素及采取了的生产、加工工艺,特钢的 化学成分、组织结构以及机械性能均优于一般钢铁。
在汽车、机械、化工、船舶、铁路、航 空航天、国防军工等对钢材质量要求较高的领域得到广泛使用。
未来随着航空航天、国防军 工的发展,以及诸多新兴产业的大发展,特钢的应用领域将持续扩展,需求量也将增加。
钢又被称为特钢或特种钢,钢产品种类,可分为碳素钢、低合金钢和 合金钢三大类。
按用途划分,特钢可分为结构钢(碳素结构钢和合金结构钢)、工具钢 (碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢)以及用钢(齿轮钢、轴承钢、弹簧钢、不锈 钢、高强度钢和高温合金)。
按技术含量和产品档次分,特钢产品可大致分为高端、中端和低端三个层次。其中,低 端产品是以碳素结构钢(碳素钢)为代表;
中端产品是以合金钢(不锈钢、工具钢、模具钢、 高速钢除外)为代表;高端产品是以不锈钢、工具钢、模具钢和高速钢为代表的产品。
特钢应用广阔,主要包括国防、电力、石化、核电、、汽车、航空、船舶、铁路等 行业的高端、特种装备制造领域。
随着我国经济结构优化调整逐步深化,制造业不断转型升 级,以军工产业、核电工业、高速铁路及汽车工业为代表的高端制造业迎来了、可持续 发展,有望进一步拉动中高端特钢的需求。
钢行业主要有两种工艺流程,一是长流程,是指以铁矿石、焦炭为主要原材料,利 用高炉冶炼得到液态铁水,铁水经过氧气转炉吹炼配以精炼炉得到合格钢材,高炉容积较大, 熔炼后产品加工通常采用连铸、连扎成型工艺,适合大批量生产;
二是短流程,是指以废钢 和合金为主要原材料,废钢经破碎、分选后装入电炉来熔炼废钢,并配以精炼炉完成脱气、 调成份、调温度、去夹杂等功能,得到合格钢材,电炉容积较小,熔炼后产品加工通常采用 模铸、锻造成型工艺,适合小批量生产。
目前我国钢产量占钢材总产量比重较低,远低于发达国家。2021 年我国钢产 量为 13789.14 万吨,占我国粗钢产量的比例约为 13.35%。
根据产业信息网的数据显示,2020 年日本钢产量为 1743.7 万吨,占日本粗钢产量的比重为 20.96%。
根据《我国钢行业的现状及发展趋势》一文,钢占比高的瑞典,比重为 55%,德国占比 22%, 法国、意大利占比 17%。
从细分产品来看,我国钢中非合金钢和低合金钢的占比较大。2021 年我国非合金 钢产量为 5939 万吨,占比 38.90%;低合金钢的产量为 4983 万吨,占比 32.63%。其次为 合金钢、不锈钢,其产量分别为 2932.7 万吨、1636 万吨,占别为 24.40%、4.07%。
中国钢铁行业正在经历结构调整,将向高性能高附加值的不锈钢、特种钢等合金钢方向 发展。
中国工业化及城镇化进程的加速推进,以及印度、巴西、中东等其他新兴国家 钢铁产量仍将保持增长,也将进一步拉升对钼的需求。 中高端不锈钢增速明显加快。
根据中国特钢协会不锈钢分会数据显示,2021 年中国不 锈钢粗钢产量为 3063.2 万吨,同比增加 49.3 万吨,增长 1.64%,其中 Cr-Ni 钢(300 系)1506.7 万吨,同比增长 4.78%;
Cr 钢(400 系)526.7 万吨,同比增长 5.78%;Cr-Mn 钢(200 系)905.8 万吨,同比下降 6.07%。此外,2021 年中国双相不锈钢产量再高,达到 24.05 万吨, 同比增加 4.9 万吨,同比增长 25.67%。
合金钢与非合金钢增速分化显著。近年来在国家支持下以及钢铁行业结构转型的背 景下,合金钢与非合金钢分化明显,2020 年和 2021 年合金钢产量增速分别为 14.89%和 2.23%;非合金钢产量增速分别为 7.48%和 0.15%。
高速工具钢产量自 2015 年至 2019 年 逐年增加,2020 年和 2021 年受以及产业链影响出现下滑,未来在下游需求的 强烈带动下高速工具钢产量将逐步回升。
我们按钼初级产品下游消费结构把钼需求拆分成钢铁行业、钼金属和化工钼三大板块。
其中,钢铁行业钼需求拆分成合 结构钢、特种不锈钢(316 及 316L、双相不锈钢)、高速 工具钢、其他工具钢和高温合金钢。根据我们的测算,2022-2024 年国内钼需求量分别为 12.64、13.69、14.81 万吨。
供需紧平衡,钼价高位震荡
过去 20 年钼历史价格演变可以分为四大阶段: 在 2008 年经济危机之前,经济高速增长,直接拉动了合金钢和不锈钢需求。
钼消费随之扩张,钼供给匹配钢铁行业扩张速度,进入供需错配,这一阶段钼价迅速 冲高,虽有震荡当在很长一段时间保持高位;
2008-2016 年,受经济危机影响制造业遭遇滑铁卢,此前累积扩张的大量产能 无法出清,行业转为过剩。钼价格断崖式下跌,并长时间处于低谷;
2016-2020 年,由于钼价格长期处于低迷状态,多个矿山产能关停推出,中国钼厂 商也达产减产协议,供给侧出现约束,钼价格逐渐出现反弹;
2020 年以后,肆海外冶炼产能停滞,大量钼精矿涌入国内,钼价格再次 出现回落;随着得到控制,经济逐步向好,2021 年钼价格再次飙升。
重点公司分析
金堆城钼业股份有限公司(简称“”)是钼行业内具有较强影响力的钼供应商,为钼协会执行理事单位、中国有金属工业协会钼业分会会长单位,被中国 矿业联合会授予“中国钼业之都”称号。
公司拥有钼采矿、选矿、冶炼、化工、金属加工、科研、贸易一体化全产业链条。主要 生产钼冶金炉料、化学化工、金属加工三大系列二十多种品质优良的各类钼产品,广泛应用 于钢铁冶炼、石油化工、航空航天、国防军工、电子照明、等领域。
公司拥有两大矿区金堆城钼矿和汝阳东沟钼矿,其中金堆城钼矿矿床形态简单,产状品 味变化均衡稳定,是世界级特大型钼矿床之一,矿石资源量约 48 亿吨,储量约 34 亿吨。
汝 阳东沟钼矿金属储量 2.8 亿吨,矿石天然品质优良,具有品位较高、含杂低、易于深加工、 适合大型露天开采等特点。
2021 年公司钼业务占比超过 84%,钼炉料营收占比为 56%,同比提升 18.1pct;钼金 属营收占比为 16%,同比提升 5.5pct;电解铜营收占比为 7%,同比下降 23.7pct。
公司通 过调整业务结构以及降本增效措施,毛利率从 2017 年的 7.66%提高到 2021 年的 21.95%。
公司主要从事基本金属、稀有金属的采、选、冶等矿山采掘及加工业务和矿产贸易业务。 目前公司主要业务分布于亚洲、非洲、南美洲、大洋洲和欧洲五大洲。
是领先的钨、钴、 铌、钼生产商和重要的铜生产商,亦是巴西领先的磷肥生产商,同时公司基本金属贸易业务 位居前三。
2012 年公司 A 股上市以来,公司加速化、多元化战略推进,持续布多金属品类。
2013 年澳大利亚 NPM 铜金矿、2016 年刚果(金)TFM 铜钴矿及巴西铌磷资产、 2019年第三大金属贸易公司 IXM,2020年再次 Kisanfu铜钴矿进一步增强铜、 钴资源布。
公司拥有的钨钼资源。公司是前七大钼生产商及大白钨生产商之一,从事钼、 钨、铁金属的采选、冶炼、深加工、科研等,拥有钼钨采矿、选矿、冶炼、化工等上下游一 体化业务。
主要产品包括钼铁、仲钨酸铵、钨精矿及其他钼钨相关产品,同时回收副产铁、 铜、萤石、铼等矿物。2021 年,钼金属产量为 16385 吨,钨金属产量为 8658 吨。
在化学元素周期表中,钼元素不怎么引人注“钼”,它不像铝、铁那样常见,不如铂、金贵重,更不似氧、氢那般构成了生命的主体。然而,钼元素与人类的关系其实密切,而关于钼元素的方方面面,有一些趣事你可能并不了解。
钼曾被误认为铅
虽然早在14世纪,人们就懂得利用含钼的钢铁来锻造军刀,但那个时候,人们还没有意识到钼元素的存在。原因在于,钼元素在地壳中的含量约为百万分之一,分布也比较分散,属于比较稀有的金属。而且,钼元素往往不是以单质的形式存在,主要与硫结合成化合物,形成辉钼矿,或者偶尔与铅、铜组合,生成铅钼矿和铜钼矿。
16世纪之前,当人们发现辉钼矿的时候,看到它为铅灰,具有金属的光泽,而且辉钼矿多以细微柔软的鳞片状产出,具有挠性(金属或矿物受力发生变形,在作用力失去之后不能恢复原状的性质称为挠性,与“弹性”相对),摸起来还有种油腻的感觉。这和石墨的性质十分相似,所以辉钼矿被误以为是石墨。后来,人们在寻找铅矿石的时候,发现辉钼矿的外观类似于方铅矿,于是,又把钼误认为是铅。所以,人们便用古希腊语中的“molybdos”(意思是“铅”)命名辉钼矿。
直到1778年,德国化学家卡尔·舍勒才首次实,钼辉矿并不是方铅矿,也不是石墨,而是一种新的矿物,含有新的元素。但是,舍勒没有办法将这种新的元素从矿石中分离出来,所以他没能成为个发现钼元素的科学家。有趣的是,舍勒被后世称为“倒霉蛋科学家”,他的坏运气就是从错失钼元素开始的,后来舍勒又从空气可以助燃的实验现象中差点发现了氧气,但却因为迷信燃素说而将发现氧气的机会留给了安托万·拉瓦锡。
在舍勒之后,其他科学家也试图从辉钼矿中提取出新元素,他们让辉钼矿发生氧化反应,然后将粉末放入水中,形成钼酸,但仍然无法从中析出钼金属。终于,在1781年,瑞典化学家彼得·海基尔姆幸运地摘取了科学果实。他将碳粉、亚麻籽油和钼酸混在一起,搅拌成糊状,然后用封闭的坩埚对这一团“浆糊”加热。终于,海基尔姆用这样的“碳还原法”将新的金属从辉钼矿中分离出来,他随即将该金属命名为“钼”。至此,人们才开始了解到钼元素的真面目。
战争使钼名扬天下
1781年,人们开始懂得如何得到金属钼,但此后的100多年里,全世界金属钼的总产量也不超过10吨。由于钼元素易于氧化,且冶炼和加工水平有限,人们似乎还不知道如何将这种金属大规模地应用到工业生产中来。
不过,钼元素适合重工业的优点还是有目共睹的,它硬而坚韧、耐腐蚀、耐高温,熔点仅次于钨、钽,它注定会成为人类重要的工业原料。1891年,法国施耐德公司率先将钼作为合金元素生产出了含钼的钢板,发现其性能,而且钼的密度仅是钨的一半,钼便逐渐取代钨成为炼钢的合金元素。到了20世纪,人类爆发了两场规模空前的世界大战,统计资料显示,在次世界大战中,钼的年产量从数吨瞬间飙升到了100吨,而到了二战时期,又增长至1万吨。为何战争促进了钼的生产?这是因为它太有用了。
我们知道,“陆战”——坦克就是在一战中发明的。初,英国人为了增强坦克的防御力,给坦克安装了75毫米厚的锰钢板,但这种笨重的坦克在战争中表现得并不怎么样。后来,英国人通过试验,将锰钢板换成钼钢板,在不削弱防御力的前提下使得坦克的厚度减了50毫米,结果,更加机动灵活的坦克才得以大显神威。
同样,德国的攻坚——“大贝尔莎”巨炮,也是用钼钢做成的。一战前期,应德国总参谋部的要求,德国工业巨头克虏伯公司研制出了史无前例的重炮,并以古斯塔夫·克虏伯的妻子贝尔莎命名。“大贝尔莎”的口径为420毫米,炮身重43吨,需要200位德国军人花6个星期才能组装完毕。更吓人的是,“大贝尔莎”的重820千克,射程15千米,再坚固的工事也经不住它来这么一发。克虏伯之所以能够研制出威力如此惊人的巨炮,其秘诀就在于使用了材质的钼钢来制作炮身,因为当“大贝尔莎”发射时,只有耐高温的钼能够抵御产生的热量,以免熔化炮身。
到了第二次世界大战,钼元素同样发挥着重要的作用。当时,战场上的坦克莫过于德国的式坦克,其类型包含Ⅰ型和Ⅱ型两种。从1942年服役至1945年德国投降,式坦克一直活跃于战场线,它所向披靡,抵挡。不过,在库尔斯克会战中,苏联人俘获Ⅱ型坦克后对其进行了测试,发现Ⅱ型坦克并不像传说中的那样坚不可摧,虽然它装甲很厚,但是防御效果相对于Ⅰ型并未有较大提升。之所以出现这种状况,其实是由于德军所占领的挪威克纳本钼矿在1943年被盟军轰炸,从而使德军失去了钼的来源。战争初期,德军的Ⅰ型坦克都采用了钼钢,这种钼钢耐腐蚀,在高温条件下仍然具有较高的强度,而Ⅱ型坦克的厚装甲中已经无钼可用,所以影响了德军装甲部队的战斗力。
钼是多才多艺的金属
两次世界大战使人们意识到钼对于军事的重要作用,战后,钼的年产量由10万吨上升到如今的20多万吨。钼在“战争金属”美誉的同时,其应用范围也越来越广,是在核能、医疗等高科技领域发挥着越来越重要的作用。
2018年,俄罗斯的莫斯科工程物理学院的科学家们发表了一项关于核燃料保护套的研究,他们使用钼合金代替现有的锆合金来用作核燃料保护外壳,可以提高核电站的性。
在现有的核电站中,铀燃料棒是安装在锆合金保护外壳内的。锆合金具有很高的耐腐蚀性,而且锆几乎不会和中子反应,所以是好的核燃料棒保护外壳。但是,在端情况下,比如由于地震和海啸导致应急冷却系统出现故障时,核反应堆内冷却水的水平面会一直下降,使铀燃料棒处于裸露状态,那么冷却不足会使高温的锆合金外壳与高温水蒸气产生氢化作用(即锆水反应),这会导致反应炉熔毁以及氢气爆炸——2011年的日本福岛核电站事故就是这样发生的。如果想要避免类似的事故,办法之一就是寻找一种比锆合金更优秀的核燃料棒保护外壳,而在众多金属材料中,只有钼同时满足比锆更耐腐蚀、更耐热、有更高的导热性以及更小的中子截面积(意味着不与中子反应)的条件,因而特制的钼合金很可能会在未来成为核电站防护装置的主要材料。
钼元素还被应用于医疗实践。比如,锝99是应用广泛的放射性造影剂,不过,锝99只能由一种方式制备,那就是钼99衰变。钼99是钼的一种放射性同位素,它的半衰期为2.75天,半衰期过后,钼99衰变为锝99。钼99的半衰期理想,这个时间不但了钼原子在原料地到医疗场所的运输过程具有的稳定性,而且了锝99的放射性可以在短时间内。如果半衰期过短,在运输过程中,钼原子可能产生放射性辐射的危险;如果半衰期过长,将影响医疗诊断的效率。在核医学中,80%的医疗到了锝99,而在美国,每天使用锝99的诊断就达 55000多起,所以,钼的重要性不言而喻。
生命对钼很敏感
生物老师常常会讲一个故事:某一年,新西兰的一个牧场遭遇了干旱,大量牧草枯萎而死,但有一条矿工经常踩踏的小路边上生长着茂密的绿草。这是为什么呢?原来这里的矿场是钼矿,矿工们每天工作,身上难免会沾上矿渣,当他们走路时不经意间将矿渣撒落在小路上,就如同上天赐予的“大补丸”,给路边的小草提供了的养料。另外,科学已经明,对农作物施加钼肥,可以增强农作物的抗病、抗旱和抗旱能力,提高产量。比如,根据科学家的统计,每亩农田施加钼肥20克,可使小麦增产35%,而大豆则可增产47%,蚕豆增产8%,绿豆增产32.8%,番茄增产75%。
钼不仅是植物生长和发育中的微量元素,也是植物发挥固氮功能的重要元素。氮是生命之源,有了氮,植物才变得有营养。然而,植物并不能直接吸收空气中的氮气,它们需要在固氮菌的帮助下,通过化学反应将氮元素吸收并存储起来。固氮菌为植物固氮的过程很复杂,需要一种催化剂,名为固氮酶,金属钼正是固氮酶的重要成分。每年,植物固氮总量约1亿吨,远超过人工固氮量,这都是钼元素的功劳。
不仅植物需要钼,我们人体内也需要钼,只不过需量少。成年人体内大约只有9毫克钼,而且它们分散在身体的各个部分。虽然如此,我们对于钼还是敏感的。比如,钼与我们头发的颜有关,因为钼元素会使头发偏红褐。又比如,我们的情绪也容易受钼的影响,有它,我们会精力充沛,神气十足,缺少或无它,我们会感到疲惫不堪,浑身乏力。钼为什么有这么大的本事呢?原因在于,钼是两种在新陈代谢中起重要作用的酶的组成成分,一是黄嘌呤氧化酶,一是亚硫酸盐氧化酶。这两种酶有钼存在时才具有活力,没有钼,就会失去活力,起不了催化作用。
由于钼在食物中比较广泛地存在着,小麦、豆类、猪肉、牛奶、蜂蜜都含有钼,人对于钼的需要量也不高,所以我们一般不会缺钼。如果身体摄入多余的钼,反而会引起金属中毒。
由此看来,钼这种罕见的元素,与我们的日常生活还真息息相关呢。
钼,是元素周期表上序号为42的一种过渡金属元素,它的化学符号是Mo。钼金属呈银白,硬而坚韧。它在常温下不受空气的侵蚀,跟盐酸或氢氟酸不起反应。
千呼万唤始出来
自然界中,钼主要以矿物辉钼矿(MoS2)形式存在。天然辉钼矿是一种软的黑矿物,尽管辉钼矿在古代就得到了应用,但辉钼矿和铅、方铅矿及石墨都很相似,不易区分。“molybdos”这个词在希腊文里就是铅的意思。18世纪末以前,欧洲市场上两者都以molybadenite(铅的古希腊名)名义出售。
1779年,舍勒(瑞典化学家,氧气的发现人之一)指出,铅或石墨与molybadenite是两种不同的物质。他发现,硝酸对石墨没有影响,而与molybadenite反应,获得一种白粉末;将它与碱溶液共同煮沸,结晶后析出一种盐。他认为,这种白粉末是一种金属氧化物(实际上是氧化钼);它与木炭混合经高温加热后没有获得金属,但与硫共热后得到原来的molybadenite。
1782年,舍勒的好友、瑞典矿场主埃尔摩(又译作耶尔姆)用亚麻籽油调过的木炭和钼酸混合物密闭灼烧,从molybadenite中分离出金属,命名为molybdenum,元素符号定为Mo。中国将其译成“钼”。它得到了曾发现铈、硒、硅、钽、钍等元素的瑞典化学家贝齐里乌斯的承认。
钼金属在空气中灼烧,会放出金黄光芒;不同氧化态的钼离子有不同的颜。直到钼被发现100多年后的1893年,M.莫思森才在电炉里熔炼炭和三氧化钼的混合物,首次获得含钼92%~96%的铸态金属。
貌不惊人用途广
钼的发现虽然已有200多年历史,但大规模开发利用还是本世纪尤其近几十年的事。
钼及钼合金的用途十分广泛,这是因为它有许多特性,如强度高,热膨胀系数低,优良的导热与导电性能,对熔融玻璃、熔盐及熔融金属有较高的防腐性,还可提高薄涂料的耐磨性。
合金钢、不锈钢、工具钢及铸铁是钼的主要应用领域,其生产量决定着钼的需求。不锈钢中加入钼,能改善钢的耐腐蚀性。在铸铁中加入钼,能提高铁的强度和耐磨性能。含钼18%的镍基超合金具有熔点高、密度低和热胀系数小等特性,用于制造航空和航天领域的各种高温部件。金属钼在电子管、晶体管和整流器等电子器件方面得到广泛应用。纯钼丝用于高温电炉和电火花加工以及线切割加工。钼片用来制造无线电器材和X射线器材。钼在其他合金领域及化工领域的应用也不断扩大。合金钢中加钼,可以提高材料弹性限、抗腐蚀性能以及保持永久磁性等。氧化钼和钼酸盐是化学和石油工业中的优良催化剂。
二硫化钼是一种重要的润滑剂,用于航天和机械工业领域。除此之外,二硫化钼因其的抗硫性质,可以在一定条件下催化一氧化碳加氢制取醇类物质,是很有前景的化学催化剂。
钼金属还逐步应用于核电、新能源等领域。
钼也是植物所的微量元素之一,没有它,植物就无法生存。钼在农业上可用作微量元素化肥。
人体各种组织都含钼,体内铜的总量为9毫克,以肝、肾中含量高。钼-99是钼的放射性同位素之一,在医院里用于制备锝-99。锝-99是一种放射性同位素,病人服用后可用于内脏器官造影。用于该种用途的钼-99通常用氧化铝粉吸收后存储在相对较小的容器中,当钼-99衰变时生成锝-99。
沙场硬汉显身手
人们曾在14世纪的一把日本武士剑中发现含有钼,这是钼早发现被应用于军事用途。1891年,法国斯奈德公司率先把钼作为合金元素生产了含钼装甲板。他们发现,钼的密度仅是钨的一半。这样一来,在许多钢铁合金应用领域,钼有效取代了钨。次世界大战的爆发,导致了钨需求量的剧增和钨铁供应的度紧张,钼由此在许多高硬度和耐冲击钢中取代了钨。钼需求的增长促使了人们对钼的深入研究。当时,美国科罗拉多州的大型矿山克莱麦克斯矿随之开发,并于1918年投产。
因为钼的重要性,各国政府视其为战略性金属。由于其耐高温烧蚀,钼在20世纪初被大量应用于制造装备,主要用于火炮内膛、火箭喷口的制造。现代高、精、尖装备对材料的要求更高,如钼和钨、铬、钒的合金用于制造军舰、火箭、卫星的合金构件和零部件。
钼合金是以钼为基体加入其他元素而构成的有合金,主要合金元素有钛、锆、铪、钨及稀土元素。钼合金有良好的导热、导电性和较低的膨胀系数,在高温下(1100~1650℃)有较高强度,比钨容易加工,可用作电子管的栅和阳、电光源的支撑材料以及用于制作压铸和挤压模具、航天器的零部件等。
次世界大战的结束导致了钼需求锐减。要解决这个问题,就得开发新的应用领域。不久,新型低钼合金钢在汽车工业生产中得到了。从此,钼作为合金元素在钢铁和其他领域的开发研究进入了一个新的阶段。
20世纪30年代末,钼已经是被广泛使用的工业原料。“二战”战后重建,再一次刺激了人们对钼在工业领域应用的开发与研究,给许多含钼工具钢的应用开辟了广阔的市场。如今,合金钢、不锈钢、工具钢及铸铁依然是钼的主要应用领域。
资源待研发
钼在地壳中主要存在于花岗岩类岩石中,钼矿石比较单一,主要是硫化矿石。
由于钼在军工方面的用途,世界强国纷纷把钼列为需要实行战略储备的矿产资源。战略矿产储备或矿产品战略储备,主要是针对那些对国家有战略意义、国内又相对稀缺的矿种所建立的储备。目前,世界上有10个国家建立有战略矿产储备制度。
我国是钼矿资源国家,总储量达860万吨(以钼量计),其中,工业储量约350万吨,居世界第二位。我国钼矿资源具有储量大、分布广、大型矿床多、矿体埋藏浅等特点,对的钼市场有重要影响。
美国是世界第二大钼资源国。智利、加拿大、俄罗斯和亚美尼亚也是钼资源较为的国家。
废钼回收的主要来源与分类
废钼的回收来源多样,主要包括工业生产废料、报废设备和消费后废品三大类。工业废料如钼合金切削屑、轧制废料和废钼电极,通常纯度较高,回收价值大;报废设备中的耐热部件、航空发动机叶片等含钼部件需经过拆解和分选;消费后废品如废旧电子元件(如半导体散热基板)和废弃化工催化剂则需化学提取。根据钼含量和杂质水平,废钼可分为高品位(Mo>90%)和低品位(Mo<50%),不同类别对应不同的回收工艺和定价标准。
钼是一种金属元素,元素符号:Mo,英文名称:Molybdenum,原子序数42,是VIB族金属。钼的密度为10.2g/cm³,熔点为2610℃,沸点为5560℃。钼是一种银白的金属,硬而坚韧,熔点高,热传导率也比较高,常温下不与空气发生氧化反应。作为一种过渡元素,易改变其氧化状态,钼离子的颜也会随着氧化状态的改变而改变。钼是人体及动植物所的微量元素,对人以及动植物的生长、发育、遗传起着重要作用。钼在地壳中的平均含量为0.00011%,钼资源储量约为1100万吨,探明储量约为1940万吨。由于钼具有高强度、高熔点、耐腐蚀、耐磨研等优点,被广泛应用于钢铁、石油、化工、电气和电子技术、医和农业等领域。
钼是发现得比较晚的一种金属元素,1792年才由瑞典化学家从辉钼矿中提炼出来。由于金属钼具有高强度、高熔点、耐腐蚀、耐磨研等优点,因此在工业上得到了广泛的利用。
一、11大钼矿企业,5家来自中国
综合国内外市场,钼精矿行业是一个集中度较高的行业,范围内前11大企业控制着市场72%的供应量,其中有5家企业来自中国:
分别为陕西金堆城钼业、洛阳钼业、中铁伊春鸣矿业、中国黄金满洲里乌山矿业、华夏建龙集团河北丰宁鑫源矿业。这就意味着我国控制了钼的命脉。
二、十大钼矿,两个在中国
根据美国地质调查数据,钼资源储量约为1100万吨,中国是世界上钼资源为的国家,钼资源储量为430万吨;中国钼矿资源量占40%,与稀土等矿产被称为中国六大优势矿种。
1、亚洲大——金寨县沙坪沟钼矿
2011年7月,安徽省地质勘探宣布,在金寨县沙坪沟发现巨大钼矿,预计331 332 333类钼矿石量16.3亿吨,钼金属量233.8万吨,平均品位0.143%,伴生矿产硫矿矿石量4.86亿吨、元素量1054万吨,平均品位2.16%;为安徽省50年来发现的唯一特大型金属矿床,国家特大型矿山,目前是亚洲大、世界第二大储量的钼矿床,并且钼品位在也处于领先位置。潜在经济价值达6000亿元。
2、巨型矿床——黑龙江大兴安岭岔路口钼矿
黑龙江大兴安岭岔路口钼矿是中国近年来发现巨型钼矿床,由云南驰宏锌锗和北京隆东投资两家民营企业持股,目前已经开展矿山建设,总建设投资预计超过100亿元。
岔路口矿的资源量与沙坪沟相当,但其缺点是品位过低,其中具备工业开发价值的资源量约为176万吨左右。
三、钼资源分布
1、分布
钼矿资源大多集中在南北美洲、亚洲的中国和独联体国家,其次是东欧,而非洲、大洋洲和大多数亚洲国家钼资源很少,钼消耗量较大的日本和西欧基本无分布。
据美国地质调查统计,2016年钼矿储量1500万吨(金属量,下同),其中中国840万吨,占56%;美国270万吨,占18%;智利180万吨,占12%;三国合计占总储量的86%。此外秘鲁、加拿大、俄罗斯钼矿储量均大于20万吨,上述六国共占92%。
2、中国钼分布
我国是世界上钼矿资源为的国家之一,根据国土发布的数据,截止2014年,我国钼矿查明资源储量达到2726.8万吨(金属含量)。此外,自2011年至今,我国新发现安徽沙坪沟等三个200万吨级的钼矿,我国作为世界钼矿资源大国的资源基础更加稳固。
我国钼矿分布就大区来看,中南占全国钼总储量的35.7%,居首位;随后是东北19.5%、西北13.9%、华北12%,西南仅占4%。就各省(区)来看,河南多,占全国钼矿总储量30.1%,其次陕西占13.6%、吉林占13%;另外储量较多的省(区)还有:山东占6.7%、河北占4%、辽宁占3.7%、内蒙古占3.6%。以上8个省(区)合计储量占全国钼矿总储量的81.1%,其中前三位共占56.5%。
四、我国钼业之都
1、陕西渭南华县
该地区钼资源,已探明钼资源矿石储量为14亿吨,钼金属储量为128万吨,居世界前列,是世界六大钼矿床之一。中国矿业联合会于2006年授予了华县“中国钼业之都”的称号
2、金寨钼矿
沙坪沟巨型“斑岩型”钼矿位于金寨县关庙乡,距离金寨县城(梅山)50千米,是我省建国以来发现的大金属矿床。全矿床共估算矿石量12.75亿吨,钼矿探明钼金属量220万吨以上,储量居亚洲,世界第二
3、温泉钼矿
武山温泉钼矿位于温泉乡及小南岔。专家分析认为,温泉钼矿床的资源潜力很大,前景很好。钼矿2009年已施工的20个钻孔都见到了高品位的厚大矿体,地质勘查完成设计工作量后可获得20万吨钼矿资源量。2004年底获333级钼资源量1017万吨,具备大型-超大型钼矿的勘查潜力。