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第4225回:资源诅咒引发战争,刚果金铌钶钽铁矿
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非洲是世界上钶钽铁矿储量最高的地方,而其中绝大部分储藏在刚果金。
从开发到消费,钶钽铁矿代表着非洲典型的“资源诅咒”:财富由穷人开采,被强人控制,最后卖给对其来源毫不知情的海外消费者。
在用户使用手机时,谁又能想到,镶嵌其中的那块黑钨已经转了七道手。。。非洲矿工的轮班工作高达48小时,童工也一样,矿坑坍塌致使多人死亡。
为什么刚果金和沙特阿拉伯同样都是资源大国,但前者是非洲穷国,后者却是中东富国呢?
手机中电容器的主要成分是一种从钶钽铁矿中提取的金属元素,这种稀缺的钶钽铁矿80%存在于非洲,而这其中的80%储藏在刚果(金)。很多刚果(金)人靠挖钶钽铁矿为生。他们辛苦挖出的矿石经过挑选、提炼,被卖到全世界。他们卖命挖矿求生存,然而,由于多数矿场被不同的武装团伙控制,出售矿石的收入流入了武装团伙的口袋,成为他们继续战斗的经济源泉。这意味着互殴、死亡和贫穷的继续。。。
所谓“血矿”,并非铜、铁等常见金属,而是锡石、黑钨、钶钽铁矿和黄金等稀有金属,血矿又称为纠纷矿物 、纠纷矿石 、纠纷原料 ,是一种开采在战争区域并销往市场的稀有矿产,例如钽、钴、锡石、黑钨、钶钽铁矿和黄金等稀有金属。它们被用于手机、电脑等电子产品中。由于销售这些矿产能得到高额利润和资金,一些国家的军事团体利用当地矿藏牟利,以购买武器、支付军饷。而工人开采这些矿藏,是在血与火的严酷环境中完成的。。。
非洲的矿物资源非常丰富,其稀有金属不仅种类丰富,而且储量大。其中的钽和铌,因为耐高温,用其制成的新型材料被广泛应用在高技术产业领域,比如人们普遍使用的手机、电脑等电子产品。 刚果(金)的东北部,是铌钽铁矿的盛产地。
这里的学校几乎都荒废掉了,众多采矿工人中有不少孩子的身影。有数据显示,当地30%的学生放弃学业去开采铌钽铁矿。刚果矿工每月的平均工资大约为200美元,平均每日的工资约为6.7美元。而该国规定的最低工资为每日5美元。
在受战争影响的地区,武装纠纷各方非法开采自然资源,从而有财力获得继续战争的物资,并且将本该用于教育和社会基础设施建设的自然资源挪作战争之用,这种做法对儿童有着不利影响。有关报告表明,许多生活在自然资源丰饶的纠纷地区的儿童一直以来都被迫从事童工劳动,而且大多劳动条件十分恶劣。这些儿童还被用作娃娃兵,奉命保卫矿产开采和其他采掘行动。
拥有开采当地的自然资源并将资源销往国外的能力对纠纷各方而言十分重要。这些采掘行动有时也得到邻国或私营部门的援助。在非洲撒哈拉沙漠以南的地区,非法的钻石交易已经在安哥拉、利比里亚和塞拉利昂引发毁灭性的互殴。在哥伦比亚,原本种植其他农作物的大片肥沃的土地已改种大麻和罂粟,以便为该国的武装纠纷各方赖以生存的赚钱的毒品交易提供原料。
非法的毒品交易也曾在阿富汗战火不断的互殴中扮演重要角色,并且继续在缅甸引发互殴。在刚果民主共和国的东部地区,武装纠纷各方已经建立起高度发达的业务网络,用于开采黄金、钻石、木材和钶钽铁矿石(高新技术产业所需的一种重要原材料),并越过该国边境线将这些资源非法出口。来自联合国和当地以及国际非晸府组织的报告证实了该国资源掠夺的规模及其引起的对儿童权利的侵犯。
自接到特别代表关于儿童和武装纠纷问题的第一份报告之日起,安全理事会就已着手采取了许多重要举措,以遏制武装纠纷各方在纠纷地区开采自然资源的行为对儿童产生的不利影响。安理会第 1314 号( 2000 )决议对自然资源的非法交易与武装纠纷的联系表示严重关注,并且表达了将采取适当措施的意图。
由安理会牵头成立的专家组已研究了目标明确的制裁的效力,这些制裁措施的目的是遏制安哥拉境内的此类非法交易。专家组还研究了发生在刚果民主共和国的此类非法交易对其国内纠纷局势的影响。在塞拉里昂,安理会通过成员国积极鼓励该国钻石产业的发展,以建立一个对非法钻石实施跟踪的综合体系,并且对秘密参与非法交易的塞拉里昂的一个邻国实施了制裁。至于安哥拉,遵照安理会第 1295 号( 2000 )决议建立的“制裁安盟监测机制”被认为十分有效地限制了安盟利用钻石销售引发战争的能力。
2000 年,特别代表要求盟国各成员国考虑采取行晸和立法措施,以阻止在其管辖范围内的公司行为人与蓄意违反国际儿童保护标准的武装纠纷各方开展商业活动。一些成员国已在处于纠纷局势中的公司行为人中间推进了问责制,这一行动值得赞许。
具体努力包括给来自纠纷地区的商品贴上标签、在纠纷频仍的地区推行自愿的商业行为守则等等。这样的行为准则可以要求将那些起始于、终止于或涉及位于卷入武装纠纷国家内的公司行为人的所有的投资、交易或盈利情况公诸于众。对公司行为人拥有管辖权的成员国可以制订相关法律要求这样的透明度。
钽()是化学元素,符号为Ta,原子序为73。其名称“Tantalum”取自希腊神话中的坦塔洛斯。钽是坚硬蓝灰色的稀有过渡金属,抗腐蚀能力极强。钽属于难熔金属,常作为合金的次要成分。钽的化学活性低,适宜代替铂作实验器材的材料。目前钽的最主要应用为钽质电容,在手提电话、DVD播放机、电子游戏机和电脑等电子器材中都有用到。钽在自然中一定与化学性质相近的铌一齐出现,一般在钽铁矿、铌铁矿和钶钽铁矿中可以找到。
1802年,安德斯·古斯塔夫·埃克贝格(Anders Gustaf Ekeberg)在瑞典发现了钽元素。一年之前,查理斯·哈契特发现钶元素(Columbium,后改名为铌)。1809年,英国化学家威廉·海德·沃拉斯顿对钽和钶的氧化物进行了对比,虽然得出不同的密度值,但他认为两者是完全相同的物质。德国化学家弗里德里希·维勒其后证实了这一结果,因此人们以为钽和钶是同一种元素。另一德国化学家海因里希·罗泽(Heinrich Rose)在1846年驳斥这一结论,并称原先的钽铁矿样本中还存在着另外两种元素。他以希腊神话中坦塔洛斯的女儿尼俄伯(Niobe,泪水女神)和儿子珀罗普斯(Pelops)把这两种元素分别命名为“Niobium”和“Pelopium”。后者其实是钽和铌的混合物,而前者则与先前哈契特所发现的钶相同。
1864年,克利斯蒂安·威廉·布隆斯特兰(Christian Wilhelm Blomstrand)、亨利·爱丁·圣克莱尔·德维尔和路易·约瑟夫·特罗斯特(Louis Joseph Troost)明确证明了钽和铌是两种不同的化学元素,并确定了一些相关化合物的化学式。瑞士化学家让-夏尔·加利萨·德马里尼亚(Jean Charles Galissard de Marignac)在1866年进一步证实除钽和铌以外别无其他元素。然而直到1871年还有科学家发表有关第三种元素“Ilmenium”的文章。1864年,德马里尼亚在氢气环境中加热氯化钽,从而经还原反应首次制成钽金属。早期炼成的钽金属都含有较多的杂质。维尔纳·冯·博尔顿(Werner von Bolton)在1903年首次制成纯钽金属。钽曾被用作电灯泡灯丝,直到被钨淘汰为止。
科学家最早使用分层结晶法把钽(七氟钽酸钾)从铌(一水合五氟氧铌酸钾)中提取出来。这一方法由德马里尼亚于1866年发现。今天科学家所用的则是对含氟化物的钽溶液进行溶剂萃取法。
钽是一种灰蓝色高密度坚硬金属,具高延展性、导热性和导电性。钽能抵抗酸的腐蚀,它在150 °C以下甚至能够抵抗王水的侵蚀。能够溶解钽的物质包括:氢氟酸、含氟离子和三氧化硫的酸性溶液以及氢氧化钾溶液。钽的熔点高达3017 °C(沸点5458 °C),只有钨、铼、锇和碳的熔点比它更高。
钽有两种晶体相,分别称为α和β。其中α态柔软,具延展性,晶体结构为体心立方(空间群为Im3m,晶格常数a = 0.33058 nm),努普硬度为200至400 HN,电阻率为15至60 Ωcm。β态则坚硬易碎,晶体结构属于四方晶系(空间群为P42/mnm,a = 1.0194 nm,c = 0.5313 nm),努普硬度为1000至1300 HN,电阻率为170至210 Ωcm。β态是一种亚稳态,在加温至750至775 °C后会转变为α态。钽金属块几乎完全由α态晶体组成,β态通常以薄片形式存在,可经磁控溅射、化学气相沉积或从共晶液态盐电化学沉积而得。
钽可以形成氧化态为+5和+4的氧化物,分别为五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化钽(TaO2),其中五氧化二钽较为稳定。五氧化二钽可以用来合成多种钽化合物,过程包括将其溶解在碱性氢氧化物溶液中,或与另一种金属氧化物一同熔化。如此形成的物质有钽酸锂(LiTaO3)和钽酸镧(LaTaO4)等。在钽酸锂中,钽酸离子TaO3并不出现,这其实代表TaO7
6所形成的八面体钙钛矿骨架结构。钽酸镧则含有单个TaO34四面体基。
氟化钽可以用来从铌当中分离出钽元素。钽的卤化物可以有+5、+4和+3氧化态,分别对应TaX5、TaX4和TaX3型的化合物,另外还存在多核配合物以及亚化学计量化合物。五氟化钽(TaF5)是一种白色固体,熔点为97.0 °C;五氯化钽(TaCl5)也是白色固体,熔点为247.4 °C。五氯化钽可以被水解,且在高温下可与更多的钽反应,形成吸湿性很强、呈黑色的四氯化钽(TaCl4)。钽的五卤化物可以用氢还原成三卤化物,但无法进一步还原成二卤化物。钽﹣碲合金会形成准晶体。2008年一份文章表示存在氧化态为1的钽化合物。
与其他难熔金属一样,最坚硬的钽化合物是其氮化物和碳化物。碳化钽(TaC)与碳化钨相似,都是十分坚硬的陶瓷材料,常被用于制造切割工具。氮化钽(III)在某些微电子生产过程中被用作薄膜绝缘体。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的化学家研发出了一种碳化钽﹣石墨复合材料,这是人们已知最坚硬的物质之一。韩国科学家研发了一种比常见钢合金强2至3倍的无定形钽﹣钨﹣碳合金,其柔韧度也比钢更高。铝化钽有两种:TaAl3和Ta3Al。两者均稳定、耐火、反射率高,因此有可能可用作红外线反射镜涂层。
钽在地球地壳中的含量依重量计约为百万分之1至2。钽矿物有许多种,其中钽铁矿、细晶石、锡锰钽矿、黑稀金矿、复稀金矿等可作为工业钽开采的原石。钽铁矿(Fe, Mn)Ta2O6是最重要的钽原石。钽铁矿的结构和钶铁矿(Fe, Mn) (Ta, Nb)2O6相同。如果矿物中的钽比铌更多,则称钽铁矿,相反则称钶铁矿(或铌铁矿)。钽及其矿物的密度都很高,所以最适宜用重力分离方法进行萃取。其他含钽矿物还有铌钇矿和褐钇铌矿等等。
钽的开采主要集中在澳洲,环球卓越金属(Global Advanced Metals)在西澳大利亚拥有两座矿场,一座位于西南部格林布什,另一座位于皮尔布拉地区的沃吉纳。巴西和加拿大是铌的主要产国,当地的矿石开采也会产出少量的钽元素。另外,我国、埃塞俄比亚和莫桑比克也是重要的钽产国。钽在泰国和马来西亚是锌开采过程的副产品。未来估计最大的钽来源依次为:沙特阿拉伯、埃及、格林兰、我国、莫桑比克、加拿大、澳洲、美国、芬兰及巴西。
钶铁矿和钽铁矿合称钶钽铁矿,在中非有一定的存量。第二次刚果战争就与此有关。根据2003年10月23日的一份联合国报告,钶钽铁矿的走私和运输使得当地战争得以持续。该战争自1998年以来已导致约540万人死亡,是第二次世界大战以来死伤最为严重的军事纠纷。
刚果盆地战地的钶钽铁矿开采所引发的企业道德、人的权及环境生态问题成为广受关注的议题。虽然钶钽铁矿开采对刚果经济十分重要,但是刚果的钽产量却只是世界总产量的很少一部分。根据美国地质调查局的年报告,该地区的钽产量在2002至2006年期间占了不到世界总量的1%,在2000及2008年也只达到10%。
根据目前的趋势预测,所有钽资源在50年以内会消耗殆尽,因此急需加大回收再用。
钽从钽铁矿中的萃取过程有多个步骤。首先原石在压碎后经重力分离提高钽矿物的含量。这一步一般在矿场附近进行。钽的焊接必须在氩气或氦气等惰性环境下进行,以避免空气中其他气体对其造成污染。钽不可软焊,也很难磨碎,特别是已退火的钽金属。已退火的钽可延展性极高,能轻易制成薄片。
钽的最大应用是用钽粉末制成的电子元件,以电容器和大功率电阻器为主。钽电解电容利用钽能够形成氧化物保护层的原理,以压制成圆球状的钽粉末作为其中一块“偏板”,以其氧化物作为介电质,并以电解质溶液或固体导电体作为另一块“偏板”。由于介电质层非常薄,所以每单位体积内能够达到很高的电容。这样的电容器体积小、重量轻,很适用于作为手提电话、电脑以及汽车内的电子元件。
钽可用来制造各种熔点高的可延展合金。这些合金可作为超硬金属加工工具的材料,以及制造高温合金,用于喷射引擎、化学实验器材、核反应堆以及导弹当中。钽具有高可延展性,能够拉伸成丝。这些钽丝被用于气化各种金属,如铝。钽可以抵御生物体液的侵蚀,又不会刺激组织,所以被广泛用来制造手术工具和植入体。例如,钽可以直接与硬组织成键,因此不少骨骼植入物都有多孔钽涂层。
除了氢氟酸和热硫酸之外,钽能抵抗几乎所有酸的腐蚀。因此钽可以作化学反应容器以及腐蚀性液体导管的材料。氢氯酸加热过程所用的热交换线圈就是钽制的。特高频无线电发射器电子管的生产用到大量的钽,钽可以捕获电子管中的氧和氮,分别形成氧化物和氮化物,从而保持所需的高真空状态。
钽的熔点高,且能抵御氧化,所以可作真空炉部件的材料。许多抗腐蚀部件都需要用到钽,包括热电偶套管、阀体和扣件等等。由于钽的密度很高,所以锥形装药和爆炸成形弹头内层都可用钽制成。钽可以大大提升锥形装药的装甲穿透能力。氧化钽可用来制造高折射率相机镜片玻璃。
铌(Nb)是原子序为41的化学元素,曾有旧称钶(Columbium,化学符号:Cb)原在美洲使用,1949年IUPAC决定采欧洲使用的名称。铌是一种质软的灰色可延展过渡金属,一般出现在烧绿石和铌铁矿中。其命名来自希腊神话中的尼俄伯,即坦塔洛斯之女。
铌的化学和物理性质与钽元素相近,因此两者很难区分开来。英国化学家查理斯·哈契特在1801年宣布发现一种近似于钽的新元素,并将它命名为“Columbium”(钶)。1809年,英国化学家威廉·海德·沃拉斯顿错误地把钽和钶判定为同一个元素。德国化学家海因里希·罗泽在1846年得出结论,指钽矿物中确实存在另一种元素,他将其命名为“Niobium”(铌)。在1864至1865年进行的一系列研究最终确认,铌和钶实为同一元素,与钽则是不同的元素。接下来的一个世纪内,两种称呼都被广泛通用。1949年,铌成为了这一元素的正式命名,但美国至今仍在冶金学文献中使用旧名“钶”。
铌直到20世纪初才开始有商业应用。巴西是目前铌和铁铌合金的最大产国。铌一般被用于制作合金,最重要的应用在特殊钢材,例如天然气运输管道材料。虽然这些合金的含铌量不会超过0.1%,但加入少量的铌即可达到强化钢材的作用。含铌的高温合金具有高温稳定性,对制造喷射引擎和火箭引擎非常有用。铌是第II类超导体的合金成分。这些超导体也含有钛和锡,被广泛应用在核磁共振成像扫描仪作超导磁铁。 铌的毒性低,亦很容易用阳极氧化处理进行上色,所以被用于钱币和首饰。铌的其他应用范畴还包括焊接、核工业、电子和光学等。
1801年,英国化学家查理斯·哈契特发现了铌元素。他在1734年从美国马萨诸赛州寄来的一份矿物样本中,辨认出了一种新的元素。他根据美国一个带有诗意的别名哥伦比亚(Columbia)将这种矿物命名为“Columbite”(钶铁矿)。哈契特所发现的“钶”很可能是新元素与钽的混合物。
当时,科学家未能有效地把钶(铌)和性质极为相似的钽区分开来。1809年,英国化学家威廉·海德·沃拉斯顿对钶和钽的氧化物进行比较,得出两者的密度分别为5.918 g/cm3及超过8 g/cm3。虽然密度值相差巨大,但他仍认为两者是完全相同的物质。另一德国化学家海因里希·罗泽(Heinrich Rose)在1846年驳斥这一结论,并称原先的钽铁矿样本中还存在着另外两种元素。他以希腊神话中坦塔洛斯的女儿尼俄伯(Niobe,泪水女神)和儿子珀罗普斯(Pelops)把这两种元素分别命名为“Niobium”(铌)和“Pelopium”。钽和铌的差别细微,而因此得出的新“元素”Pelopium、Ilmenium和Dianium实际上都只是铌或者铌钽混合物。
1864年,克利斯蒂安·威廉·布隆斯特兰(Christian Wilhelm Blomstrand)、亨利·爱丁·圣克莱尔·德维尔和路易·约瑟夫·特罗斯特(Louis Joseph Troost)明确证明了钽和铌是两种不同的化学元素,并确定了一些相关化合物的化学公式。瑞士化学家让-夏尔·加利萨·德马里尼亚(Jean Charles Galissard de Marignac)在1866年进一步证实除钽和铌以外别无其他元素。然而直到1871年还有科学家发表有关Ilmenium的文章。
1864年,德马里尼亚在氢气中对氯化铌进行还原反应,首次制成铌金属。虽然他在1866年已能够制备不含钽的铌金属,但要直到20世纪初,铌才开始有商业上的应用:电灯泡灯丝。铌很快就被钨淘汰了,因为钨的熔点比铌更高,更适合作灯丝材料。1920年代,人们发现铌可以加强钢材,这成为铌一直以来的主要用途。贝尔实验室的尤金·昆兹勒(Eugene Kunzler)等人发现,铌锡在强电场、磁场环境下仍能保持超导性,这使铌锡成为第一种能承受高电流和磁场的物质,可用于大功率磁铁和电动机械。这一发现促使了20年后多股长电缆的生产。这种电缆在绕成线圈后可形成大型强电磁铁,用在旋转机械、粒子加速器和粒子探测器当中。
铌是一种带光泽的灰色金属,具有顺磁性,属于元素周期表上的5族。高纯度铌金属的延展性较高,但会随杂质含量的增加而变硬。它的最外电子层排布和其他的5族元素非常不同。同样的现象也出现在前后的钌(44)、铑(45)和钯(46)元素上。
铌在低温状态下会呈现超导体性质。在标准大气压力下,它的临界温度为9.2 K,是所有单质超导体中最高的。其磁穿透深度也是所有元素中最高的。铌是三种单质第II类超导体之一,其他两种分别为钒和锝。铌金属的纯度会大大影响其超导性质。
铌对于热中子的捕获截面很低,因此在核工业上有相当的用处。铌金属在室温下长时间存留后,会变为蓝色。虽然它在单质状态下的熔点较高(2,468 °C),但其密度却比其他难熔金属低。铌能够抵御多种酸和碱的侵蚀。
铌的电正性比位于其左边的锆元素低。其原子大小和位于其下方的钽元素原子几乎相同,这是镧系收缩效应所造成的。这使得铌的化学性质与钽非常相近。虽然它的抗腐蚀性没有钽这么高,但是它价格更低,也更为常见,所以在要求较低的情况下常用以代替钽,例如作化工厂化学物槽内涂层物料。
根据估算,铌在地球地壳中的丰度为百万分之20,在所有元素中排列第33位。部分科学家认为,铌在整个地球中的含量更高,但因密度高而主要聚集在地核中。铌在自然界中不以纯态出现,而是和其他元素结合形成矿物。这些矿物一般也含有钽元素,例如钶铁矿(即铌铁矿,(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6)和钶钽铁矿((Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6)。含铌、钽的矿物通常是伟晶岩和碱性侵入岩中的副矿物。其他矿物还有钙、铀和钍以及稀土元素的铌酸盐,例如烧绿石((Na,Ca)2Nb2O6(OH,F))和黑稀金矿((Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6)等。这些大型铌矿藏出现在碳酸盐岩(一种碳酸盐、硅酸盐火成岩)附近,亦是烧绿石的组成成分。
巴西和加拿大拥有最大的烧绿石矿藏。两国在1950年代发现这些矿藏,至今仍是铌精矿的最大产国。世界最大矿藏位于巴西米纳斯吉拉斯州阿拉沙的一处碳酸盐侵入岩地带,属于CBMM(巴西矿物冶金公司);另一矿藏位于戈亚斯,属于英美资源,同样是碳酸盐侵入岩。以上两个矿场的产量占世界总产量的75%。第三大矿场位于加拿大魁北克省萨格奈附近,产量占世界7%。
铌在很多方面都与钽及锆十分相似。它会在室温下与氟反应,在200 °C下与氯和氢反应,以及在400 °C下与氮反应,产物一般都是间隙非整比化合物。铌金属在200 °C下会在空气中氧化,且能抵御熔融碱和各种酸的侵蚀,包括王水、氢氯酸、硫酸、硝酸和磷酸等。不过它会受水溶氢氟酸和无水氢氟酸的侵蚀。
铌是微合金钢生产过程中一种优秀的添加元素。在钢中加入铌,会使钢结构中形成碳化铌和氮化铌。这些物质可使钢晶粒更为细致,减缓再结晶过程,以及增强钢的淀积硬化。如此形成的钢材具有较高的硬度、强度、可模锻性和可焊性。微合金不锈钢的铌含量在0.1%以下。高强度低合金钢的生产中需加入铌,这类钢材被用于汽车的结构零件中。含铌合金还被用在运输管道上。
世界上很大一部分铌以纯金属态或以高纯度铌铁和铌镍合金的形态,用于生产镍、铬和铁基高温合金。这些合金可用于喷射引擎、燃气涡轮发动机、火箭组件、涡轮增压器和耐热燃烧器材。铌在高温合金的晶粒结构中会形成γ''相态。这类合金一般含有最高6.5%的铌。Inconel 718合金是其中一种含铌镍基合金,各元素含量分别为:镍50%、铬18.6%、铁18.5%、铌5%、钼3.1%、钛0.9%以及铝0.4%。应用包括作为高端机体材料,如曾用于双子座计划。
C-103是一种铌合金,它含有89%的铌、10%的铪和1%的钛,可用于液态火箭推进器喷管,例如阿波罗登月舱的主引擎。阿波罗服务舱则使用另一种铌合金。由于铌在400 °C以上会开始氧化,所以为了防止它变得易碎,须在其表面涂上保护涂层。
C-103合金是1960年代初由华昌公司和波音公司共同研发的铌合金。由于冷战和太空竞赛的缘故,杜邦、美国联合碳化物、通用电气等多个美国公司都在同时研发铌基合金。铌和氧容易反应,所以生产过程需在真空或惰性气体环境下进行,这大大增加了成本和难度。真空电弧重熔(VAR)和电子束熔炼(EBM)是当时最先进的生产过程,促使了各种铌合金的发展。1959年起,研究项目在测试了“C系”(可能取了旧名钶“Columbium”的首字母)中共256种铌合金后,终于制得了C-103。
这些合金都可熔化成颗粒状或片状。华昌当时拥有从核级锆合金提炼而成的铪元素,并希望发展它的商业应用。C系中拥有所谓103rd成分比例的Nb-10Hf-1Ti合金在可模锻性和高温属性之间有着最佳的平衡,因此华昌于1961年利用VAR和EBM方法生产了首批500磅C-103合金,应用于涡轮引擎部件和液态金属换热器。同期的其他铌合金还有:芬斯蒂尔冶金公司的FS85(Nb-10W-28Ta-1Zr)、华昌和波音的Cb129Y(Nb-10W-10Hf-0.2Y)、联合碳化物的Cb752(Nb-10W-2.5Zr)及苏必利尔管道公司的Nb1Zr。
铌锗(Nb3Ge)、铌锡(Nb3Sn)和铌钛合金都可以作超导磁铁中的第II类超导体电线。这些超导磁铁被用于核磁共振成像和各种核磁共振仪器,以及粒子加速器当中。例如,大型强子对撞机安装了600吨重的超导股线,国际热核聚变实验反应堆估计用到了600吨Nb3Sn股线和250吨NbTi股线。单在1992年,就有共值10亿美元的铌钛电线被用于临床核磁共振成像仪器上。
汉堡自由电子激光器(FLASH)和欧洲X射线自由电子激光器(XFEL)所用的超导射频加速腔都是由纯铌制成的。
用氮化铌制造的微辐射热测量计非常灵敏,因此特别适合用来探测处于THz频带的电磁辐射。这种测量计曾被用在海因里希·赫兹亚毫米望远镜、南极望远镜、接收器实验室望远镜和阿塔卡马开创实验上,并在目前用于赫歇尔太空望远镜上的HIFI仪器中。
铌酸锂是一种铁电性物质,在手提电话和光调变器中以及表面声波设备的制造上有广泛的应用。它的晶体结构属于ABO3型,与钽酸锂和钛酸钡相同。铌可以代替钽电容器中的钽,降低成本。
铌和某些铌合金对生物体呈惰性,不易致敏。因此铌被用在各种医学设备中,例如心律调节器。经氢氧化钠处理过的铌会形成多孔表层,这有助于骨整合。
与钛、钽和铝一样,铌也可以经阳极氧化上色处理,所以可用作首饰。铌的过敏性低,适合当做首饰。
在钱币上,铌有时会与金和银一起用在纪念币上作贵重金属。例如,奥地利自2003年起,生产了一系列银铌欧罗币,其颜色是阳极化过程形成的氧化物表层衍射所产生的。2012年,共有十种中心颜色不同的钱币,共包括蓝、绿、棕、紫和黄。另外含有铌的钱币还有2004年的奥地利赛梅林铁路150周年纪念币,以及2006年欧洲卫星导航纪念币。2011年,加拿大皇家造币厂开始铸造称为“狩猎月”(Hunter's Moon)的5加元纯银和铌币。
铌(或掺有1%锆)是高压钠灯电弧管的密封材料,因为铌的热膨胀系数与经烧结的矾土弧光灯陶瓷材料非常相近。这种用于钠灯的陶瓷可以抵御化学侵蚀,也不会与灯内的高温钠液体和气体产生还原反应。铌也被用在电弧焊条上,用来焊接某些稳定化不锈钢。一些大型水箱的阴极保护系统中以铌作为阳极的材料,阳极一般再镀上一层铂。 铌是丙烯酸生产的高性能催化剂的关键组分。
铌元素没有已知的生物用途。铌粉末会刺激眼部和皮肤,并有可能引发火灾;但成块铌金属则完全不影响生物体(低过敏性),因此是无害物质。铌常见于首饰中,而一些医学植入物也含有铌。某一些铌化合物具有毒性,但一般人很难接触到这些物质。铌酸盐和氯化铌都可溶于水,科学家已在老鼠身上进行了实验,观察短期和长期接触这些化合物所带来的效果。
钶钽铁矿(Coltan化学式:(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6),是非洲口语对钶铁矿-钽铁矿这种复合矿物的称呼。钶钽铁矿是一种含有铌和钽的金属矿。含有钽的精矿一般指的是“钽铁矿”。从外观看,钶钽铁矿是一种暗黑色矿物。值得注意的是,钶钽铁矿的出口是刚果战争的导火索之一,那一次纠纷的死亡人数高达400万人。目前,卢旺达和乌干达由民主刚果盗取钶钽铁矿,然后出口到西方(主要是美国)。钶钽铁矿广泛用于制造高科技产品,如移动电话、DVD播放机、PS2游戏机等。
第一次刚果战争,是1996年至1997年发生在刚果民主共和国的一场互殴,战争的结果为时任扎伊尔共和国总管蒙博托·塞塞·塞科领导的晸权被卢旺达和乌干达等国外势力支持的反邪军推翻。邪军首领卡比拉自立为总管,并将一度改名为扎伊尔共和国的刚果民主共和国恢复原名。
该次战争为紧随而来的1998年8月2日开始的第二次刚果战争埋下了伏笔。
在第一次刚果战争中被卢旺达扶植上台的卡比拉对迟迟不肯撤离的卢旺达驻军渐生猜忌,在试图强制其撤出后,卢旺达势力开始把枪口转向了卡比拉晸权。战争在1998年爆发,至2003年交战双方达成和解并共同组建刚果民主共和国过渡晸府才结束。第二次刚果战争是非洲现代历史上规模最大的一场战争,前后涉及非洲9个国家,20支武装力量,导致总计有超过100万人被迫流亡,大量迁移至周边国家,有“非洲的世界大战”之称。
尽管2003年的停战标志着该战争的正式结束,但是整个国家仍然纠纷不断,东部地区仍时有激烈的武装纠纷。2004年,估计每天有至少1000人死于军事纠纷、社会保障不足或食物的短缺。持续不断的局部纠纷导致大量人口被迫流亡国外。
钽金属主要在澳大利亚生产, 最大的制造商Sons of Gwalia在当地开发两个钽矿。钽矿在加拿大、巴西、我国和刚果民主共和国(共占已知世界储量的80%)也有开发。钽在泰国和马来西亚也有生产,但只是作为锡矿石的伴生产品和冶炼副产品。
世界已发现的主要矿带位于刚果民主共和国东部。在埃塞俄比亚、尼日利亚、津巴布韦、莫桑比克、纳米比亚、南非和埃及也有发现,有时也有些许产量。
钽主要用于生产电容器,是电子设备中十分重要的电子元件,广泛用于从移动电话到笔记本电脑的各种电子设备中。过去十年,由于电子科技产品需求和产量激增,钽的需求和价格因而飚升。价格的提升加剧了生产国特别是刚果和卢旺达之间的矛盾。但特别的是电影魔鬼终结者的影集《魔鬼终结者之莎拉康纳战记》中是未来终结者骨架的主要材料(请参考魔鬼终结者之莎拉康纳战记)
刚果晸局不稳定,矿区位于濒危物种东部低地金刚猩猩的主要栖息地。卢旺达占领了东部刚果,刚果共和国因此未能开采这些地区的资源获利。一份盟国安理会报告指出,大量的矿石被东部边境邻国乌干达、 布隆迪和卢旺达民兵非法开采和偷运。据估计,卢旺达军队在不到18个月,通过出售钶钽铁矿获得至少2.5亿美元的收益。然而,这种说法被质疑,因为卢旺达也有自己的钽矿,故难以断定哪些是走私的矿石。
钶钽铁矿走私也被指为刚果军阀的主要收入来源之一。对于很多人,这导致了和纠纷钻石类似的伦理问题。由于区分合法和非法的钶钽铁矿相当困难,好几家电子设备生产商决定抵制所有非洲钶钽铁矿,转而采用其它钶钽铁矿。
盟国指控这三个国家走私钶钽铁矿石的议案最终不了了之。下面的参考链接是奥地利记者Klaus Werner记录的跨国公司和非法钶钽铁矿交易,也有人声称,开采钶钽铁矿可能严重影响当地森林和野生动物,特别是大猩猩的生存,破坏自然环境。
自从非洲的钶钽矿价格于2000年急遽上升后,因网络投机和多重定购,非洲矿场出产的的钶钽铁矿石和铌的产量显著下降。这一点已经被美国地质调查局相关调查数据得以证实。
比利时的钽-铌国际研究中心(这个国家传统上就跟刚果关系密切)已经建议国际卖家,要从道德角度出发尽量避免购买来自刚果的钶钽铁矿:
“民主刚果、卢旺达等中非国家,以往是钽矿石的主要来源地。然而,军阀不惜破坏国家公园生态、开采钻石等矿物资源而获取厚利以延续互殴。本研究中心呼吁会员,应小心查证钽矿石是取自合法来源地。因图利而危害到当地人、野生动物或环境是不能接受的。”
然而,撇开道德考虑,纯从经济角度出发,矿石供应地开始从传统地区如澳大利亚,转移至新的地点如埃及。情况可能由世界上最大的供应商、澳大利亚的Sons of Gwalia有限公司破产所引起,但这公司仍然生产和出口矿石。
在刚果(金)北基伍省毕色村,穿过茂密的森林,在一座寸草不生的山脊上可以看到简陋的矿井出口,这些井深达数百米,却是用最原始的工具开凿出来的。矿工们正背着一篮篮钶钽铁矿石爬出井口,他们把矿石交给老板,每公斤钶钽铁矿的报酬不到1美元,还有一些矿井雇用童工工作,他们甚至分文报酬都得不到。
在一堆钶钽铁矿石顶上,坐着萨米·马图莫团长,他身上只穿着普通的T恤和短裤,但在这里,人人都知道他的身份———当地邪军的团长,他也是这附近举目所及,所有矿山的主人。根据官方的协议,这片矿井的开采权属于一家由英国和南非合资的财团。但实际上,财团的工人根本无法靠近这里。马图莫团长和他的手下像黑手群一样,控制着钶钽铁矿的开采,从中获取暴利。
在矿井入口设有一座检查站,一名健壮的士兵向每个进入矿井的搬运工收取50美分。搬运工在这里排起长队。在另一边,出矿井的人也同样要交钱。检查站的人说,这些费用都是税收,但是毕色村的居民们并没有因此受益。村庄里大部分的房屋都是破烂不堪的棚屋,厕所的污物在街上四处流淌。
出土后的钶钽铁矿石被装入更大的袋子,每袋50公斤,搬运工将把它们背到最近的瓦利凯勒村。整个路程长达30英里,至少需要徒步跋涉2天。到瓦利凯勒后,钶钽铁矿石被转手卖给中间人,这时的价钱已经超过每公斤1美元。中间人集中了一定数量的矿石后,便叫来飞机,将它们运往北基伍省的首府戈马。
在戈马市,数百个大大小小的仓库里,人们把矿石的样品碾碎,检验钶钽铁矿石的纯度。仓库尽头的办公室里,老板约瑟夫·纳祖正用笔记本电脑上网,查看伦敦金属交易市场钶钽铁矿和锡矿的价格。 “现在已经有了进步,我们能马上看到最新的价格,而不是凭空猜测。”纳祖说。
找到买家后,纳祖将数百公斤的钶钽铁矿石装上卡车,穿过卢旺达、乌干达和肯尼亚后,最终抵达印度洋的蒙巴萨港。从蒙巴萨港起航后,货船将把矿石运往国外的加工厂。在那里,大块的矿石将被磨碎,从中提炼出钽。由于这种金属具有耐热的特性,多被用于制造电容器,成为手机和其他电器中的重要部件。
2007年,根据官方数字,北基伍省出口了428吨钶钽铁矿石,总价值200万英镑。但是这和实际数字相比严重缩水,因为还有相当数量的矿石都是通过走私运出国门的。购买和使用钽本身并不犯法,但由于存在大量非法矿井,庞大的钶钽铁矿贸易也给刚果各种非法武装组织提供了持续的经济来源。
尽管西方大多数的电器制造企业都表示,将尽一切可能保证其使用的钽是来自合法的矿井。但事实上,在晸局动荡的刚果(金),消费者几乎不知道他们的手机、游戏机、DVD播放器中使用的钽是否来自邪军控制的矿井。在被运往加工厂之前,合法和非法矿井的矿石已被混到一起,提炼出的钽无法追溯其开采地。
1998年到2003年的刚果(金)互殴导致数以万计的平民死亡,而盟国的另一个数据显示,在2001年钽的价格大涨时,该国的邪军每年从矿产开发中获利2000万美元。2003年,刚果(金)晸府与各派达成和平协议,互殴结束,但人们恢复国内秩序的愿望并未实现。刚果(金)东部,一些邪军和卢旺达大屠杀后的流亡军队仍然躲藏在丛林中。
这些武装团队有的直接控制矿井牟利,有的则对运送矿石的卡车征收过路费。而那些合法很多都被军队控制,矿井收入大部分都流入了腐败军方将领的口袋。在毕色村,手机和电脑仍是遥不可及的东西。当被问到他们开采的矿石有什么用时,这些与世隔绝的矿工满脸疑惑。“它就是金子,”8岁的马卡米说:“是像金子一样值钱的东西。它会被运到美国,让人们发财。”
Jumbo Huang Notes: Coltan (short for columbite–tantalites and known industrially as tantalite) is a dull black metallic ore from which are extracted the elements niobium and tantalum. The niobium-dominant mineral in coltan is columbite (after niobium's original American name columbium), and the tantalum-dominant mineral is the tantalite.
Tantalum from coltan is used to manufacture tantalum capacitors which are used for mobile phones, personal computers, automotive electronics, and cameras. Coltan mining has financed serious conflict in the Democratic Republic of Congo, including the Ituri conflict and the Second Congo War.
The Democratic Republic of Congo in Africa is one of the world’s most resource-rich countries. A wide range of rare minerals can be found here in abundance, all commanding high prices in world commodity markets. Diamonds for jewellery, tantalum, tungsten and gold for electronics; uranium used in power generation and weaponry and many others. Congo has copious deposits of raw materials that are in high demand internationally but remains one of the poorest countries in the world.
From colonisation, with the horrors of slavery and other atrocities, to a turbulent and equally brutal present in which militant groups control the mines, Congo’s richness in natural resources has brought nothing but misery. Referred to as “conflict minerals”, these riches leave only a trail of death, destruction and poverty.
Under Belgian rule, Congolese labourers were often required to meet quotas when mining different minerals. Failure could mean punishment by having a hand cut off with a machete. The country gained independence in 1960, but that didn’t put a stop to slave and child labour or to crimes being committed to extract and exploit the minerals. Warring militant fractions from inside the country and beyond seized control of mines for their own benefit while terr
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