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       鈮（Nb）是排在化學元素周期表原子序第41位的化學元素，它在日常生活中鮮被提及，但是在鋼鐵工業中，鈮的地位與經濟學家創造的“巨無霸指數”（Big Mac index）齊肩，“巨無霸指數”是在購買力平價的前提下，以各國麥當勞餐廳的巨無霸價格測量該國貨幣匯率；而鈮則被公認是衡量一個國家鋼鐵工業質量與品質的指數，在一國鋼鐵總產量中使用鈮的數量越多，就意味著這個國家的生產了更多的高品質鋼材。

 

       2019年6月9日，巴西礦冶公司（CBMM）派車從包索市接我到礦區所在地米納斯吉拉斯州的Araxá市，汽車在丘陵地帶行駛550公里約7小時，最終來到了世界最大的鈮礦公司。CBMM是一個家族公司，Salles家族擁兩大資產，其一是南美洲最大的伊塔烏聯合銀行（Itaú Unibanco）資產規模僅次于巴西銀行，第二個資產才是鈮礦。CBMM成立于1955年Araxá擁有大量的鈮礦儲量。目前CBMM擁有占全世界儲量和生產的量的75％以上（如下圖）。

 

 

世界最大的鈮礦公司——巴西礦冶公司

 

       在技術與環境主任Thiago的帶領下，參觀了礦山，濃縮裝置，精煉和冶金裝置，氧化鈮裝置，特殊氧化物，特殊合金和金屬鈮，以及包裝和運輸裝置。

 

       在會議室，技術與環境主任Thiago用PPT展示并詳細講解了鈮在鋼鐵中的作用

 

照片左右兩張圖是在顯微鏡下鋼的分子結構圖，左邊的是沒有加鈮的鋼結構，右邊的是添加鈮的鋼結構變化。

 

        2018年5月7日，為拉美十國采訪做準備工作時，在北京中信大廈采訪了中信金屬副總經理王猛，他形象地解釋了鈮在鋼鐵中的作用：“人們做菜的時候會加些味精，菜就好吃了；如果在煉鋼的時候加入萬分之幾的鈮，可以使鋼的晶粒細化。鋼在顯微組織環境下，是由一個個細胞組成，細胞越小越細密，鋼的強度和韌性就越好。在一噸鋼只需加幾十克鈮，就可以使鋼的晶粒變得很小、致密和均勻，大幅提升了鋼的品質，增強了鋼的強度和韌性。

 

照片中的鈮鐵是CBMM送給我的禮物，這么小的一塊鈮，重約300克，理論上可以添加在數噸鋼中。鈮的世界市場價格現為36美元/千克。

 

       鈮的特征獨特。通常在增加鋼鐵強度的時候往往要犧牲韌性，但是鈮金屬既可以增加強度和韌性，還可減少重量。“奧妙在于添加鈮的鋼鐵晶粒被縮小后，因為鈮的分子和原子具有惰性的特征，所以在縮小的細胞邊緣相當于有圈釘子將細胞固定，就增加了鋼的強度與韌性。當然，化學分子懶惰越強則越不容易液化，也就具被耐高溫的特點。

 

中信金屬副總經理王猛

 

       就鋼的強度和韌性，王猛解釋：“用三根給定直徑的鋼絲繩吊起相同重量的重物，第一根是什么都不含的普通鋼絲繩，第二根是加鈦的鋼絲繩，第三根是加鈮的鋼絲繩。實驗證明，第一根鋼絲繩因為強度不夠會斷掉。第二三鋼絲繩雖然都能吊起重物，但是當重物晃動時需要韌性，第二根鋼絲繩則會斷掉，只有含鈮的這根既增加強度又增加韌性的鋼絲繩依舊完好。

 

       技術與環境主任Thiago介紹：“鈮的90%用在鋼鐵領域，9%用在在高溫合金領域，比如光學和軍事領域”。

 

 在CBMM公司的博物館（陳列著鈮在鋼鐵工業中的應用領域：它們包括管線鋼、汽車鋼、結構鋼、不銹鋼與飛機發動機等等）。

 

CBMM公司的博物館陳列的鈮在鋼鐵工業中的應用——管線鋼。

 

       以始建于2000年的西氣東輸工程為例，這個工程被成為中國五大世紀工程之一，一線和二線工程累計投資超過2900億元。

 

       

       西氣東輸工程所使用的管線鋼，要埋在地下幾十年，如果管線鋼破裂會產生環境的污染與資源的浪費，所以對鋼管線的要求是高的強度與韌性，達到這個要求，管線鋼必須要用到含鈮的鋼。王猛介紹說：“修建西氣東輸工程一線的時候，我們使用的含鈮鋼叫X70，那個時候中國不能自己生產，所以建設西氣東輸一線使用的X70全部是進口的。但是在修建二期工程時我們與巴西礦冶公司合作，把鈮鋼引入到中國，我們生產了X80，所以西氣東輸二線工程中用的鋼管線全部是我們國家自己生產的。X80鋼的強度與韌性更大，所以它所承受的壓力也就更大，在同一時間可以輸送更多的油氣。如果按照X70輸送同樣的油氣需要建設兩條并行的輸氣管線，而使用了X80只需建設一條管線，為此，我們的西氣東輸二線工程節約了一半的成本。”

 

        技術與環境主任Thiago總結道：“新型鋼鐵產品比以前更輕、強度更高，可助力其他行業減少環境足跡”。