铼

稀有金属铼有何作用？

可用来制造特种白炽电灯泡及高温电偶。铼和钨、铁形成合金，硬度很 铼发动机综合分析仪
高，抗磨性和抗腐蚀性很强。它对很多化学反应具有高度选择性的催化功能，因此，也常用作催化剂。 铼主要用作石油工业的催化剂，铼具有很高的电子发射性能，广泛应用于无线电、电视和真空技术中。铼具有很高熔点，是一种主要的高温仪表材料。铼和铼的合金还可作电子管元件和超高温加热器以蒸发金属。钨铼热电偶在3100℃也不软化，钨或钼合金中加25%的铼可增加延展性能；铼在火箭、导弹上用作高温涂层用，宇宙飞船用的仪器和高温部件如热屏蔽、电弧放电、电接触器等都需要铼。

金属铼是用来做什么的

铼的最大用途是作石化工业上的催化剂。目前，世界上铼在这方面的消耗量占总消耗量的60％以上。含铼的钽、钨合金被认为是最耐高温性能，已成为宇航、火箭和导弹等方面的重要材料。钨铼热电偶最高可测3100℃的高温。铼钨合金用来制造电子管阴极，寿命比钨长100倍，用于制造电接触器，特别是制造海船永磁发电机接触器，经久耐用。镀铼（如航天器金属表面）的金属可增加耐磨性能

金属铼有危险吗？

铼的最大用途是作石化工业上的催化剂。目前，世界上铼在这方面的消耗量占总消耗量的60％以上。含铼的钽、钨合金被认为是最耐高温性能，已成为宇航、火箭和导弹等方面的重要材料。钨铼热电偶最高可测3100℃的高温。铼钨合金用来制造电子管阴极，寿命比钨长100倍，用于制造电接触器，特别是制造海船永磁发电机接触器，经久耐用。镀铼（如航天器金属表面）的金属可增加耐磨性能

铼的基本物理化学性质和矿物

一、基本物理化学性质铼（rhenium）是元素周期表中第六周期、第七副族中75号元素。早在1872年门捷列夫就预言了自然界存在75号元素，并将其命名为“类锰元素”（eka-manganese，后来在1906年改称dvi-manganese）。1925年德国科学家V.Noddak、I.Noddak和Berg在研究乌拉尔铂矿石时发现铼。几个月后，J.G.F.Druce和Loring在研究软锰矿和粗锰化合物时也发现了铼。“铼”（rhenium）的命名源自德国的莱茵省（Rhineland）。但直到1929年人们才注意到辉钼矿才是铼在自然界最主要的载体矿物，并首次从辉钼矿中得到第一克铼。铼的工业生产由Frei在1930年首次实现。铼有29个同位素，但只有两个在自然界稳定存在，即185Re和187Re，它们的相对丰度分别为37.398±0.016，62.602±0.016。187Re经β衰变为187Os，衰变常数λ=1.666（10-11a-1，半衰期4.16×1010年。铼在纯相、总压10-4～10-6大气压下的50%凝聚温度为1818℃。铼的基本物理化学性质见表10-1。表10-1 铼的基本物理化学性质续表二、铼的矿物铼是极度分散的元素，在自然界很少有独立矿物形成（Vlasov，1966）。自然界中已发现的几个铼矿物和一些人工合成的铼化合物见表10-2。铼的天然矿物主要是硫化物，少数氧化物。表10-2 铼的独立矿物和合成矿物续表铼矿物除产于超基性岩中与铂族金属矿物共生外，也在表生带和热液矿床中产出。世界上第一个发现的铼矿物——Dzhezkasganite，产于卡萨克斯坦中部的含铜砂岩型dzhezkasgan铜矿床中。其中铼已经在局部达到工业品位，这可能是迄今有报道的为数不多的一个铼矿床。

东天山成矿区铜金多金属矿床类型和时空分布

东天山地区探明的金属矿产种类较多，但主要的金属矿产是晚古生代铜、金、镍、钼和铁等，根据矿床的含矿主岩和成矿作用方式，基本上可划分为下列类型：斑岩型铜钼矿床、热液型铜锌矿床、岩浆型铜镍硫化物矿床、矽卡岩型铜银铁矿床、韧性剪切带型金矿床、浅成低温热液型金矿床、石英脉型金矿床和黑色岩系有关金矿床（表7-1）。斑岩型铜钼矿主要分布在康古尔—黄山一线，从西到东依次为土屋-延东大型铜钼矿、灵龙小型铜钼矿、赤湖小型铜钼矿、三岔口小型铜钼矿和白山中型钼铼矿（见图7-1）。土屋-延东、灵龙和赤湖3个斑岩型铜钼矿分布在企鹅山-土屋石炭纪岛弧带，赋矿地层均为下石炭统企鹅山群中基性火山岩，侵入岩主要为海西中期的花岗闪长（斑）岩，含矿主岩为上述中基性火山岩和花岗闪长（斑）岩。斑岩型铜钼矿成矿时代比花岗闪长（斑）岩稍晚，仍为海西中期。三岔口铜钼矿和白山钼铼矿分布在企鹅山-土屋石炭纪岛弧带南侧的阿奇山-雅满苏早、中石炭世岛弧带，赋矿地层均为下石炭统干墩组粉砂岩、页岩、凝灰岩、凝灰质砂岩和砂岩等。三岔口铜钼矿区的侵入岩主要为海西晚期的花岗闪长（斑）岩和英云闪长岩，含矿主岩主要为花岗闪长（斑）岩。其成矿时代比花岗闪长（斑）岩稍晚，为海西晚期（李华芹等，2004）。白山钼铼矿区的侵入岩主要为印支早期的花岗闪长（斑）岩脉，含矿主岩主要为下石炭统干墩组粉砂岩、页岩、凝灰岩、凝灰质砂岩和砂岩等，少量为花岗闪长（斑）岩。该矿床的成矿时代为印支早期（Zhang et al.，2005）。上述5个斑岩铜钼矿床的矿体均受东西向区域性断裂和韧性剪切带控制。表7-1 东天山成矿区铜金多金属矿床特征续表热液型铜锌矿床分布在康古尔塔格地区，其所处大地构造位置为企鹅山-土屋石炭纪岛弧带西部，代表矿床为小热泉子中型铜锌矿（见图7-1）。该矿床矿体受近东西向区域性断裂和韧性剪切带控制，赋矿地层为下石炭统中基性火山碎屑岩，侵入岩为海西中晚期流纹斑岩和钠长斑岩，成矿时代为海西中期末（李华芹等，1998）。岩浆型铜镍硫化物矿床主要分布在哈密黄山地区，探明的代表性矿床有黄山、黄山东、图拉尔根、香山、土墩和葫芦等。这些铜镍硫化物型矿床所处大地构造位置为康古尔-黄山韧性剪切带，矿体受近东西向区域性断裂和韧性剪切带控制，赋矿地层为下石炭统干墩组砂质糜棱岩，含矿主岩为海西中期镁铁质-超镁铁质岩，成矿时代为海西中期末（毛景文等，2002，2006）。矽卡岩型铜银铁矿床分布在康古尔塔格—雅满苏一带，探明的矿床有维权、路白山和雅满苏等，这些矿床所处大地构造位置为阿奇山-雅满苏早、中石炭世岛弧带，矿体受近东西向区域性断裂控制。赋矿地层主要为中石炭统土古土布拉克组砂岩、灰岩、火山碎屑岩和火山岩。矿区有海西中期末—海西晚期中酸性侵入岩体出露，成矿时代为海西晚期（毛景文等，2002）。韧性剪切带型金矿床分布在康古尔塔格一带，探明的矿床有康西、康古尔和马头滩等，这些矿床所处大地构造位置为阿奇山-雅满苏早、中石炭世岛弧带北缘，矿体受近东西向区域性断裂和韧性剪切带控制。赋矿地层主要为下石炭统雅满苏组中基性火山岩。矿区有海西中期末—海西晚期中酸性侵入岩体出露，成矿时代为海西晚期（李华芹等，1998；毛景文等，2002）。浅成低温热液型金矿床分布在康古尔塔格西侧，代表矿床为石英滩金矿床，该矿床所处大地构造位置为阿奇山-雅满苏早、中石炭世岛弧带，矿体受近东西向区域性断裂和中心式火山机构控制。赋矿地层主要为下二叠统阿其克布拉克组陆相双峰式火山岩。矿区有海西晚期英云闪长岩和花岗斑岩侵入岩体出露，成矿时代为海西晚期（李华芹等，1998；毛景文等，2002）。石英脉型金矿床主要分布在康古尔-黄山韧性剪切带南北两侧，矿体明显受近东西向区域性断裂和韧性剪切带控制。韧性剪切带北侧探明的矿床为垅西、企鹅山和小红山等，这些矿床所处大地构造位置为企鹅山-土屋石炭纪岛弧带，赋矿地层多为下石炭统企鹅山群中基性火山岩，侵入岩主要为海西中-晚期的花岗闪长（斑）岩，含矿主岩主要为上述花岗闪长（斑）岩和花岗闪长（斑）岩，成矿时代海西晚期（新疆地调院，2001；毛景文等，2002；王志良等，2003）；韧性剪切带南侧探明的矿床为西凤山、红石岗、翠岭和白干湖等，这些矿床所处大地构造位置为阿奇山-雅满苏早、中石炭世岛弧带，赋矿地层主要为下石炭统雅满苏组中基性火山岩。矿区有海西晚期花岗（斑）岩、闪长岩和石英斑岩等侵入岩体出露，成矿时代为海西晚期（姬金生等，2000；李华芹等，1998；毛景文等，2002）。黑色岩系型金矿床分布分为南北2个带，南带沿骆驼峰—大青山一线产出，所处大地构造位置为北山晚古生代裂谷，典型矿床为大青山小型金矿（见图7-1），矿体受北东东向区域性断裂和韧性剪切带控制，赋矿地层为下石炭统碳质千枚岩和含粉砂岩，成矿作用时代为海西晚期（张国成，2003）；北带沿康古尔—黄山一线产出，所处大地构造位置为康古尔-黄山韧性剪切带，典型矿床为齐石滩小型金矿，矿体受近东西向区域性断裂和韧性剪切带控制，赋矿地层为下石炭统碳质碎屑岩，成矿作用时代为海西晚期（毛景文等，2004）

铼的宇宙化学和地球化学丰度及分布

铼的凝聚温度极高，是最先从太阳星云中凝聚的元素之一。铼在宇宙地球化学分类中属难熔的高度亲铁元素（highly siderophile element）。高度亲铁的地球化学习性，使铼在以后的增生和熔融事件中进入金属相。铼在地壳和地幔中相对地核呈现强烈亏损（表10-3），因为，在地球早期的成核过程中，大多数的铼都已经进入铁镍合金的地核。今天地壳和地幔中铼的丰度是在地球成核后不久，由相当于球粒陨石的物质加积到地球地幔所造成的（Morgan，1986）。在以后的地壳、地幔分异过程中，由于铼是中等不相容元素（相容程度相当于稀土元素Yb），因此铼在地壳中较地幔更为富集，铼的地壳克拉克值高于其在地幔的丰度（表10-4）。表10-3 铼的宇宙丰度和地球化学丰度续表表10-4 铼在各类岩石和矿物中的丰度续表地壳也具有高的Re/Os比，具有较地幔更富放射性成因的锇同位素组成。铼的宇宙丰度和地球化学丰度见表10-3和表10-4，铼在陨石中的分布和分配见表10-5。铼在地球上绝大多数的岩石中的丰度小于1×10-9（表10-3，表10-4），其中亏损型橄榄岩铼的丰度最低，可至0.003×10-9；其次为石英砂岩和页岩，通常低于0.05×10-9；再次是片麻岩。变质岩铼的分析数据很少，但可以肯定的是，铼的丰度与原岩和变质程度会存在一定的关系。在火成岩中铼的丰度在0.1～1.5×10-9之间，通常小于1×10-9（表10-4）。黑色页岩是所有岩石中铼含量最高的岩石，通常从n×10×10-9～n×100×10-9，对有些具镍钼的黑色页岩，其中的铼含量可达33×10-9（表10-4）。铼的地球化学性质与钼十分类似，因此铼常常在钼的硫化物——辉钼矿中呈类质同象出现，含量从n×10-6到1.88%（表10-3、表10-4）。辉钼矿也是迄今最重要的铼的载体矿物。铼也具有中等的亲铜地球化学性质，对硫化物的相容性类似铜，因此铼在硫化物中一般具有较高的丰度，但是变异性也非常大（表10-3、表10-4）。铼在硅酸盐矿物中除石榴子石外通常没有明显的富集，但在一些氧化物中，像磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿和尖晶石中往往有很高的富集（表10-4）。此外有报道铼在一些稀土矿物（如gadolinite）、锆石和钽铁矿中也有较高的丰度（Ivanov等，1972）。铼在陨石中的丰度，一般都高于地球原始地幔两个数量级以上（表10-3、表10-5）。铼在陨石中的分布总是优先富集在金属相中，其次是难熔的CAI包体中（表10-5）。表10-5 铼在陨石中的分布和分配

铼的成矿作用和矿床类型

一、铼的成矿作用根据铼的地壳丰度和地球化学性质，铼如果要从分散富集到形成矿床，从克拉克值富集到1g/t至少需要富集5000倍以上；如果从平均的MORB丰度富集到1g/t，也至少需要富集1000倍以上。因此，任何一种单一的地球化学过程要使铼一次富集成矿的话，必须满足以下条件：第一，体系中铼的初始丰度足够高，体系中铼的量足够大；第二，可以使铼在不同相之间的分配系数大于1000；第三，有足够的时间和稳定的条件完成富集过程；第四，有适当的载体或空间储存铼。对于内生地球化学过程，根据铼在不同体系的分配系数（表10-6），可以发现只有两类过程能够满足分配系数大于1000，即在（固态或液态）金属-硅酸盐熔体之间，以及（固态或液态）硫化物-硅酸盐熔体之间可以满足要求。前者仅出现在地球早期核幔分异过程中，后者在岩浆体系演化过程中常见。对于表生地球化学过程，在黑色页岩的沉积过程中，铼从水体进入沉积物可以富集上万倍（表10-3，表10-4）。对热液过程，铼的高度可溶性使热液成为溶解和搬运铼的有效介质（Xiong and Wood，1999）。因此从一般的理论和逻辑分析，可以看到最有希望能够形成铼矿的地球化学过程是：①岩浆硫化物形成过程；②缺氧沉积形成黑色页岩的表生过程；③热液过程。早期，Noddack夫妇的研究发现，低温形成的热液硫化物铼的含量虽然低，但是在一些热液硒化物中铼的含量却相对较高。在热液结晶沉淀的后期阶段，铼在热液中能够以相对稳定的高铼酸根离子的形式存在，因此尽管有部分铼可以进入铌酸盐、钽酸盐、钼酸盐和钨酸盐的矿物中，但在有重金属离子存在时铼会优先进入结晶的硫化物相（Malouf and Zimmerley，1962）。因此热液硫化物自然成为铼的载体矿物。当有辉钼矿形成时，辉钼矿是铼最理想的载体。铼在辉钼矿中含量的高低与辉钼矿多型之间的转变没有明显的成因联系。α-辉钼矿和β辉钼矿都可能含有较高的铼。通过对前苏联各种成因类型矿床中辉钼矿的系统研究，发现在单个矿床和在同一类型的不同矿床中，铼的含量总是多变的；在中温成矿阶段形成的辉钼矿或在中温矿床中的辉钼矿，其铼的含量一般比高温阶段或高温矿床中的辉钼矿高；辉钼矿中铼含量与硒的含量呈正相关（Ivanov et al.，1972）。根据铼与钼、硒的共生关系，似乎暗示在热液过程中当硫和钼相对亏损时，有利于铼和硒的超常富集；至少由于硫和钼的减少，在同样情况下会使铼和硒显得相对富集。尽管现在多数人一致认为斑岩铜钼矿床是铼的最重要载体，但是对斑岩钼矿和斑岩铜钼矿床中铼是如何迁移和沉淀的却知之甚少。将铼与钼进行类比，是一件非常自然的事。根据目前对斑岩矿床成矿流体、成矿物质来源和成矿模式的研究，可以推断斑岩铜钼矿床中高含量的铼可能来自俯冲带的地幔楔、再循环的洋壳和重熔的下地壳（Sawkins，1990；McCandless and Ruiz，1993；Mclnnes et al.，1999），铼可能是以氯的络合物形式（Xiong and Wood，1999）或气态的HReO4形式（Bernard et al.，1990）在高温高盐度的超临界成矿流体中迁移，在到达近地表的环境时由于流体不混溶、天水稀释和水岩反应导致铼钼沉淀，铼大量进入辉钼矿。二、铼的矿床类型目前有报道的铼矿床仅有一个，是20世纪60年代在前苏联卡萨克斯坦Dzhezkasgan含铜砂岩型铜矿床中发现的，铼赋存在斑铜矿、黄铜矿、方铅矿、辉铜矿和闪锌矿中。其它的铼矿床都是伴生铼矿。而铼矿床中最主要的工业类型是与斑岩铜钼矿床伴生的铼，其次是产于超基性岩中与铂族元素矿床伴生的铼（Morgan，1999）。鉴于在中国南方下寒武系的Ni-Mo-PGE硫化物富集层中，铼在个别地段的品位已经达到和超过工业品位，单个样铼最高达33×10-9；其次在加拿大育空地区的泥盆系黑色页岩中铼也和铂族元素形成很高程度的富集（Horan et al.，1994）；再次东欧二叠系含铜砂页岩中的曼斯非尔德型多元素铜矿床中含铼极高，曾经从中提取过铼（Ivanov et al.，1972）。因此建议可能存在铼的黑色页岩型伴生矿床或独立矿床类型。当然这还需要以后研究和勘查的证实。总之，随着铼分析技术的提高，铼的研究程度不断深入，研究的领域不断扩大，相信在一些硫化物矿床、氧化物矿床、黑色页岩和褐煤中，尤其是块状硫化物矿床中会发现含铼高的块段或矿体，甚至发现新类型的铼矿床。