日前，由中核地質科技有限公司(核工業北京地質研究院)(以下簡稱中核地質科技)團隊研究發現的新礦物鈮包頭礦，獲得國際礦物學協會新礦物、命名及分類委員會的正式批準。鈮包頭礦發現于內蒙古包頭市白云鄂博礦床，也是在該礦床發現的第17個新礦物。

截至目前，中國已發現嫦娥石、冕寧鈾礦、欒鋰云母等180多種新礦物。業內人士介紹，鈮包頭礦的發現解決了國際礦物學界爭論已久的包頭礦電價平衡問題。同時，具有富鈮特征的鈮包頭礦為鈮的富集成礦機理提供了新的研究視角，為鈮等戰略性關鍵金屬的開發提供了新方向。此外，鈮包頭礦中五氧化二鈮(Nb2O5)含量約為26%，其有望用來提取鈮元素。

鈮是金屬材料中的“貴族”

“鈮是重要的鋼鐵合金添加劑，鋼材中只需加入0.03%到0.05%的鈮，便可使鋼的屈服強度提高30%以上。這是鈮應用最廣泛的領域。”中核地質科技正高級工程師葛祥坤向科技日報記者介紹說。

鈮元素發現于19世紀初，研究表明，鈮在地殼中的含量為0.002%，在地殼中的自然儲量為520萬噸，可開采儲量440萬噸，主要礦物有鈮鐵礦、燒綠石和黑稀金礦、褐釔鈮礦、鉭鐵礦、鈦鈮鈣鈰礦。金屬鈮呈灰色，化學性質穩定，在空氣中不發生氧化，還具有難溶解、耐高溫、強度大等特點，用途廣泛。

鈮在自然界中不以純態出現，而是和其他元素結合形成礦物。葛祥坤告訴記者：“不論從儲量、提取難度，還是從性能、用途上看，鈮都是金屬材料中貴族般的存在。憑借強大的功能，鈮和稀土元素一樣，在國際社會上都被歸為關鍵金屬。”

資料顯示，目前，全球的鈮礦資源高度集中，主要集中在巴西和加拿大，其中巴西的儲量占據了全世界總儲量的約80%。當前，我國鈮礦石主要從巴西進口。因此，這次我國在白云鄂博礦床發現新的鈮礦物，對于該礦床鈮資源的開發具有重要的意義。

在諸多領域地位不可替代

葛祥坤說：“鈮是一種應用領域極為廣泛的元素，它在鋼鐵、超導、醫療、電子、化學、特種合金以及尖端技術等方面都具有不可替代的地位。”

鈮的耐酸性能好，可用于熱交換器、冷凝器、過濾器、攪拌器等。鈮還具有良好的抗生理腐蝕性和生物相容性，不會與人體體液發生作用，并且幾乎不會損傷機體組織，因而常被用于制造接骨板、顱骨板骨螺釘、種植牙根、外科手術用具等。

由于具備卓越的延展性，鈮的某些化合物和合金被廣泛應用于制造各種工業超導體，在鈮合金導線中可以形成幾乎毫無阻力的強大電流，從而產生超強磁場;航空航天工業也是高純度鈮的應用領域之一，火箭飛船的發動機以及耐熱部件等都會用到鈮合金，這主要是利用了其良好的熱強性能，抗熱性能和加工性能。

葛祥坤介紹，鈮作為鐵基、鎳基和鋯基超級合金的添加劑，可提高合金的強度性能。鈮在核工業中適于用作反應堆的結構材料和核燃料的包套材料。鈮鈦、鈮鋯合金及鈮錫、鈮鋁鍺等化合物超導材料，除用作輸電、發電、制造超導磁體、控制核聚變外，還可用于宇宙飛行器中的導航裝置、高速潛水船只的電磁推進設備以及超導高速列車等。

碳化鈮可以單獨使用或與碳化鎢、碳化鉬配合使用，用于熱鍛模、切削工具、噴氣發動機渦輪葉片、閥門、尾裙及火箭噴嘴涂層。鈮合金鋼強度高、韌性好、抗冷淬，廣泛用于輸油管道。

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發現鈮礦是“從0到1”的突破

如果說每個人是人類社會的“細胞”， 那么，礦物就是組成地球的“細胞”。礦物學是地球科學領域中最古老的學科之一，礦物的分類命名更是礦物學研究的基礎性工作，新礦物的發現與研究是礦物學研究中不可或缺的一個重要基礎領域。新礦物的發現是“從0到1”的原創性研究成果，是小到一個區域、大到一個國家礦物學研究水平軟實力與硬實力的重要體現。

鈮包頭礦的發現歷程較為曲折。研究團隊早在2012年通過到白云鄂博礦床的一次參觀考察中采取了樣品，當時沒有發現異常現象。直到2022年，研究團隊又對該樣品重新進行了測試，發現一種礦物類似于20世紀60年代在白云鄂博發現的礦物，都含有鋇、鈦、鈮、鐵、硅以及氯等元素，但是這個礦物里鈮的含量比傳統的包頭礦高得多。

根據國際礦物學協會新礦物、命名及分類委員會的規定，確定了化學成分，另一個重要的工作就是要測定并解析晶體結構。常規的晶體結構測定需要挑選一顆純凈的100微米左右的單晶體。“我們利用聚焦離子束掃描電鏡的微區原位樣品加工技術，提取了一個比較理想的單晶體，進而采集了晶體結構數據并完成了晶體結構解析。所有技術難點均被攻克后，我們于今年提交了新的申報書，并順利通過審查，進入國際專家投票環節，最終收到了新礦物批準證書。至此，這個新礦物終于塵埃落定。”中核地質科技正高級工程師范光告訴記者。