铌钽作为稀有金属材料，在国民经济和国防建设中具有不可替代的战略意义。它们不仅在多个高新技术领域发挥着关键作用，而且是衡量一个国家综合实力的重要标志。铌钽物理性能优越，具有耐高温性、耐腐蚀性、密度大、介电功能、光、磁、热、化学和核功能等一系列独特性能。这些特性使铌钽成为基础性和应用面广的高新技术材料，在电子、通讯、航空、航天、冶金、石油、化工、照明、医疗、原子能等领域有着重要用途。![]()
图1 铌
铌钽合金具有高温比强度高、冷热成形性能优良和焊接性能好等优点，可用于制造火箭、卫星、宇宙飞船、导弹等关键部件。铌钽材料在战略装备、超导技术、科学研究等领域发挥着重要作用，是国防建设不可或缺的重要材料。铌钽作为稀有金属材料，在钢铁冶金中作为金属夹杂物的去除剂，提高了钢铁的质量。铌钽在化工产业中作为催化剂的重要成分，用于柴油脱硫、燃料电池和有机化学催化反应等，促进了化工产业的升级和发展。铌钽作为重要的战略资源，在国防军工领域具有不可替代的地位。自主掌控铌钽资源，对于保障国家安全和提升国防实力具有重要意义。铌钽资源储量有限，已被美国、欧盟、日本等国家和地区列为战略性矿产。铌（Nb）和钽（Ta）是两种具有相似物理性质的金属元素，它们在元素周期表中属于同一族，因此具有许多共同的特性。铌的密度约为8.57g/cm3，是一种相对较重的金属。钽的密度则更高，约为16.68g/cm3，是已知金属中密度较高的之一。![]()
图2 铌
铌的熔点为2468℃，是一种高熔点金属。钽的熔点更高，达到2996℃（也有资料称为3017℃），在金属中仅次于钨和铼。铌和钽都具有良好的导电性，这使得它们在电子和电气领域有广泛的应用。特别是钽，由于其高熔点和高导电性，是制造电容器等电子元件的重要材料。铌和钽在化学性质上也表现出许多相似之处，它们都具有很高的稳定性和抗腐蚀性。铌和钽在常温下都是稳定的金属，不易与其他物质发生化学反应。它们都能在高温下保持稳定的化学性质，这使得它们在高温环境中具有广泛的应用。铌和钽都具有极强的抗腐蚀性，能够抵抗多种酸、碱和盐的腐蚀。特别是在强酸、强碱等恶劣环境下，它们的抗腐蚀性更为突出。铌在200℃时开始氧化生成致密的氧化物薄膜，能抵御熔融碱和各种酸的腐蚀，包括王水、氢氯酸、硫酸、硝酸和磷酸等。钽在200℃以下只与氟、氢氟酸、强碱溶液、发烟硫酸作用，在室温下不受盐酸、硝酸和硫酸的影响，不与王水作用，对酸有很大的稳定性。铌和钽都具有很好的抗氧化性，能够在高温下保持金属光泽和机械性能。特别是在高温氧化环境中，它们的抗氧化性能更为优异，这使得它们在航空航天等高温领域有重要的应用。![]()
图3 钽铌矿
储量情况：中国已探明储量的铌矿区有99处，总储量在全球范围内占据重要地位。主要分布地区：铌矿主要分布在内蒙古、湖北、福建和新疆等地。其中，内蒙古的铌储量最为丰富，占全国铌储量的72%左右；湖北次之，占24%左右。此外，新疆地区也发现了大量的铌矿资源，如新疆哈密地区发现的钽铌矿储量巨大，经济价值高达1500亿元，是中国目前发现的最大一块钽铌矿储量。储量情况：中国钽矿资源同样丰富，总保有储量居世界首位。主要分布地区：钽矿主要分布在江西、内蒙古和广东三省（自治区），储量分别占全国的25.8%、24.2%和22.6%。此外，湖南、福建、广西、四川等地区也有钽矿分布。江西宜春的钽矿资源尤为丰富，是全国重要的钽矿产地之一。![]()
图4 中国铌钽资源分布图（李建康等，2019）
嵌布粒度细：中国铌钽矿中的有用矿物嵌布粒度往往较细，这给矿石的选别和提取带来了一定的难度。因此，在矿石的加工过程中，需要采用先进的选矿技术和设备，以提高铌钽金属的回收率和产品质量。成分复杂：中国铌钽矿通常与多种其他金属元素共生，如稀土、钨、锡等。这种复杂的成分使得铌钽矿的开采和加工变得更加复杂和困难。同时，也增加了矿石的综合利用价值，因为可以通过综合回收这些共生金属元素，进一步提高矿石的经济效益。分布散：中国铌钽矿的分布相对分散，这使得矿石的开采和运输成本相对较高。为了降低这些成本，需要加强对铌钽矿资源的勘查和开发工作，以发现更多的大型、富集的铌钽矿床。品味低：中国部分铌钽矿的品位相对较低，这增加了矿石的加工难度和成本。为了提高矿石的利用率和经济效益，需要采用先进的选矿技术和设备，以及合理的工艺流程和参数设置，以提高铌钽金属的回收率和产品质量。铌钽矿石的开采技术适用于不同埋藏深度和地形条件的矿区。对于矿体埋藏浅、地形平缓的矿区，通常采用露天开采技术，通过剥离覆盖层，直接开采矿体。这种开采方法效率高，成本相对较低。而对于深埋矿体，则采用地下开采技术，如竖井、斜井等方式开拓地下矿场，进行采矿作业。有时，也会结合露天和地下开采方法，根据矿体赋存条件灵活选择。![]()
图5 矿山开采
在开采过程中，还需要使用各种开采设备，如挖掘机、装载机（包括矿用卡车、皮带输送机等）等，用于将矿石从采矿场运至选矿厂。同时，为了确保生产安全，还需要建立安全生产管理体系，配备专职安全管理人员，加强员工安全培训，提高安全意识，并严格遵守采矿安全操作规程。![]()
图6 开采设备
此外，在开采过程中还需要注重环保，合理规划矿区布局，减少对自然环境的破坏；采取水土保持措施，防止水土流失；加强废水、废气、废渣等污染物的治理和排放控制，确保达标排放。同时，积极推广绿色采矿技术，提高资源利用率和回收率，降低对环境的影响。铌钽从矿石到成品的冶炼过程相对复杂，主要包括以下几个步骤。矿石分解：矿石分解是冶炼的第一步，目的是将铌钽从矿石中释放出来。常用的分解方法有氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。这些方法的选择取决于矿石的成分和性质。铌钽分离：由于铌和钽在矿石中常常共生，因此需要将它们分离开来。常用的分离方法有溶剂萃取法（常用的萃取剂为甲基异丁酮、磷酸三丁酯、仲辛醇和乙酰胺等）、分步结晶法和离子交换法等。这些方法能够有效地将铌和钽从矿石中分离出来，得到它们的纯化合物。制取金属：得到铌和钽的纯化合物后，就可以通过还原剂将其还原成金属铌和金属钽。常用的制取方法有金属热还原法（如钠热还原法）、碳热还原法及熔盐电解法等。其中，钠热还原法是目前市面上用的最多的方法，相对于其他方法来说，产品纯度高，所产钽粉粒形复杂，比表面积大，适用于制造电容器。在冶炼过程中，还需要使用各种冶炼设备，如球磨机、棒磨机（用于将破碎后的矿石进一步磨细）、颚式破碎机、圆锥破碎机（用于将原矿破碎至合适粒度）、螺旋分级机、水力旋流器（用于将磨矿后的矿浆按粒度分级）、浓缩机、过滤机（用于将精矿脱水至合格水分）等。这些设备的选择和使用对于提高冶炼效率和产品质量至关重要。此外，冶炼过程还需要消耗大量的能源，如电力、燃料等。因此，在冶炼过程中需要注重节能降耗，采用先进的冶炼技术和设备，提高能源利用效率，降低生产成本。铌钽作为基础性、应用面广的高新技术和重要的功能材料，在多个领域有着广泛的应用。航空航天领域：铌钽在航空航天领域的应用归功于其高强度、轻质、高熔点以及耐腐蚀性等卓越性能。这些特性使得铌钽合金成为制造飞机和火箭部件的理想材料。例如，钽合金常被用于制造喷气发动机的部件，而铌则因其耐高温特性，被用于制造火箭的隔热罩和发动机的零部件。这些应用确保了航天器在极端环境下的可靠性和稳定性。![]()
图7 航空发动机应用
电子工业：铌钽在电子工业中的应用同样广泛，尤其是在电容器和电阻器等电子元件方面。钽因其高稳定性和低漏电特性，被广泛用于制造电容器，这些电容器具有电容量大、漏电流小、稳定性好、可靠性高、耐压性能好、寿命长、体积小等突出特点，被大量用于国防、航空、航天、电子计算机、高档次的民用电器及各类电子仪表的电子线路中。而铌则因其超导性质，在制造超导材料和电子器件中有着不可替代的地位。![]()
图8 电子集成电路
化工领域：在化工领域，铌钽的抗腐蚀性能得到了充分发挥。由于化工环境中常有强腐蚀性的介质及复杂的反应条件，要求设备材料具有非常高的抗腐蚀性能。铌钽材能够应对强酸、强碱等腐蚀性介质，因此在化工反应器、换热器、蒸发器等设备中得到广泛应用。医疗领域：铌钽在医疗领域的应用也备受关注。由于其良好的生物相容性，铌钽不易引发人体排异反应，因此在骨科植入物、牙科种植等医疗领域有着广泛的应用。例如，钽被用于制造人工关节和骨骼修复材料，而铌钽合金则因其优异的机械性能和生物相容性，被用于制造高性能的医疗植入物，如牙科种植体等，在提高患者生活质量方面发挥重要作用。![]()
图9 核磁共振医疗应用
其他领域：除了上述领域外，铌钽在新能源、核工业、建筑等领域也有着广阔的应用前景。在新能源领域，铌钽被广泛用于制造高温超导材料，这些材料在零电阻条件下传输电能，为电力传输系统带来了革命性的变革。在核工业领域，铌钽的高温强度和耐腐蚀性使其成为制造核反应堆部件的理想材料。在建筑领域，铌钽合金可用于制作高层建筑中的高风压、大气荷载等要求高度抗风、抗震性能的构件。![]()
图10 超导材料领域的应用
中国铌钽产业的发展历程历经曲折。早期，中国主要依赖进口来满足对铌钽的需求，技术水平和生产能力相对有限。然而，随着国家对稀有金属产业的日益重视和持续投入，国内铌钽行业迎来了快速发展的黄金时期。目前，中国铌钽行业已形成了较为完整的产业链，技术水平和产品质量不断提升，并逐步实现了从依赖进口到自主创新的转变。![]()
图11 中国钽铌行业发展历程
近年来，中国铌钽市场规模持续扩大。铌钽元素及其合金在航空航天、电子工业、化学工业和医疗领域等多个方面均有着广泛的应用，市场需求旺盛。同时，随着全球能源需求的不断增加，铌钽在能源领域的应用也在逐渐增多，如燃料电池的重要组成部分等。此外，亚洲地区的经济增长和工业化进程加快，也为铌钽市场带来了更大的机会。![]()
图12 2015—2022年（E）中国和美国钽资源表观消费量对比
（资料来源：中国五矿集团有限公司中国金属矿业经济研究院）
中国铌钽产业的技术水平在不断提升。从开采到提炼，再到精细加工，每一环节都需要高度专业化的技术和精密设备的支持。随着科技的不断进步，铌钽的提炼和加工技术也在日益精进，这不仅提高了资源的利用率，还大幅提升了材料的纯度，为铌钽在更高端领域的应用奠定了坚实基础。例如，一些行业领军企业通过技术改造项目，实现了产能的提升和效益的显著增长。尽管中国铌钽产业已取得了显著发展，但资源保障仍是其面临的一大挑战。铌和钽在地壳中的含量极低，开采和提炼过程颇具挑战性，且成本高昂。同时，国内铌钽资源相对有限，进口依赖度较高。然而，国际贸易摩擦和地缘政治因素的不确定性使得进口来源变得不稳定，这增加了资源保障的难度。随着科技的不断发展，铌钽的应用领域还在不断拓展，这对技术创新提出了更高的要求。中国铌钽产业需要持续加大技术研发投入，提高铌钽合金的品质和性能，以满足市场需求。然而，技术创新需要时间和资金的投入，且存在不确定性，这增加了产业面临的风险。铌钽生产过程中可能产生有害物质，对环境造成潜在威胁。因此，全球范围内对铌钽生产的环保要求都极为严格。中国铌钽产业需要投入更多的资源用于环境保护，以满足环保法规的要求。然而，这会增加企业的生产成本，对产业的盈利能力构成挑战。同时，随着全球环保意识的提升和相关法规的日趋完善，铌钽行业的环保要求还将进一步提高，这无疑将对行业内的企业提出更高的挑战。资源勘查：政府应加大对铌钽矿产资源勘查的资金投入，鼓励地质勘查单位和企业采用先进的勘查技术和设备，提高勘查效率和准确性。同时，加强对勘查人员的培训和技术交流，提升勘查队伍的整体素质。资源保护：提高全社会对铌钽矿产资源保护的重视，通过法律法规和政策措施，限制过度开采和破坏性开采行为。鼓励企业采用绿色、环保的开采技术，减少对环境的影响。资源利用：推动铌钽矿产资源的综合利用和深加工，提高资源利用率和附加值。通过技术创新和产业升级，实现铌钽矿产资源的精细化、高值化利用。创新投入：政府应出台相关政策，鼓励企业加大科技创新投入，支持企业设立研发机构，引进和培养高端科技人才。同时，通过税收减免、资金补助等方式，降低企业创新成本。产学研合作：加强产学研合作，推动高校、科研机构与企业之间的协同创新。通过共建实验室、联合研发项目等方式，促进科技成果的转化和应用。技术升级与改造：鼓励企业采用新技术、新工艺进行技术改造和升级，提高生产效率和产品质量。同时，加强对传统技术的优化和改进，降低生产成本和资源消耗。国际市场：鼓励企业积极参与国际铌钽矿产资源的开发与利用，拓展海外市场。通过参与国际矿业项目、设立海外分支机构等方式，提高企业在国际市场上的竞争力和影响力。国际合作：加强与主要铌钽矿产资源国的合作与交流，共同开发矿产资源，实现互利共赢。通过签订合作协议、开展技术交流等方式，加强与国际同行的联系与合作。参与国际标准制定：鼓励企业积极参与国际铌钽产业标准的制定和修订工作，提高中国铌钽产业在国际上的话语权和影响力。法律法规：建立健全铌钽产业发展的法律法规体系，明确资源勘查、开采、加工、销售和环保等方面的规定和要求。通过法律法规的引导和约束，推动产业健康有序发展。政策扶持：政府应出台相关政策措施，对铌钽产业进行扶持和激励。通过税收优惠、资金补助、土地供应等方式，降低企业运营成本和市场风险。强化监管：加强对铌钽产业的监管力度，确保产业健康有序发展。通过建立健全监管机制、加强执法检查等方式，打击违法违规行为，维护市场秩序和公平竞争。铌钽作为战略性矿产，在全球经济和高新技术发展中扮演着至关重要的角色。它们不仅具有独特的物理和化学性质，使得在航空航天、电子工业、超导材料、化学工业以及医疗领域等多个方面展现出广泛的应用价值，而且随着科技的进步和新兴产业的发展，其需求量和重要性还在不断攀升。首先，铌钽的独特性能，如高强度、高韧性、良好的耐腐蚀性和超导性等，使其成为众多高端制造领域不可或缺的材料。在航空航天领域，铌钽合金被广泛应用于制造发动机叶片、涡轮盘等关键部件，提高了飞行器的性能和可靠性。在电子工业中，铌钽电容器因其高容量、长寿命和稳定性等优点，成为电子设备的首选元件。此外，铌钽还在超导材料、医疗器械等领域发挥着重要作用，推动了相关产业的快速发展。然而，铌钽资源的稀缺性和开采难度，使得其供应面临严峻挑战。加强铌钽产业发展和资源保障的必要性和紧迫性日益凸显。一方面，随着全球经济的持续增长和新兴产业的快速发展，对铌钽的需求将持续增加。另一方面，铌钽资源的分布不均和开采难度高，使得资源供应存在不确定性。因此，加强铌钽产业的发展，提高资源勘查、开采和加工的技术水平，加强国际合作与交流，完善政策法规体系，对于保障国家经济安全和促进高新技术产业发展具有重要意义。综上所述，铌钽作为战略性矿产的重要性和应用价值不容忽视。加强铌钽产业发展和资源保障，不仅是满足当前和未来经济发展的需要，更是推动科技进步和产业升级的关键所在。致谢：中国地质调查局、腾讯网、东方财富网、地质资料信息网、思瀚产业研究院、百家号、百度百科、人人文库等，百度及微信等网络媒体。
