第4225回:资源诅咒引发战争,刚果金铌钶钽铁矿

Jumbo Heritage List ? Epic Adventure of Jumbo Huang

无欺于死者,无负于生者,无愧于来者


第4225回:资源诅咒引发战争,刚果金铌钶钽铁矿


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。

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 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 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 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 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 μΩ?cm。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 μΩ?cm。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TaO3?4四面体基。

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。

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 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 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,

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