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来源:中科院半导体所发布时间:2022-11-28768浏览
询问 AI
文章来源：战略性关键金属科普平台
原文作者：王天星、付山岭
不卷不是“锑”元素
向左？还是 向右？大家好，我是今天的主角——“锑”。
不同于其他元素兄弟，我的元素符号并非来自英文名衍生，这一点彰显了我的独特魅力。而你更不会想到我的符号是Sb，这让我很痛苦，我并不想成为人类口中的“脏话”，我与人类文明相伴千年，历经千锤百炼，亦毒亦宝，我更想成为人类口中不可或缺的代名词。
让我们先从下面的视频
了解一下真正的Sb吧
点击边框调出视频工具条（视频引自：秒懂百科haokan.baidu.com）
目录
1
为锑正名，千金之“锑”
2
“锑”面人生：恶魔 VS 天使
3
寻“锑”千百度，追根溯源
4
摸清家“锑”，百战不殆
5
“锑”砺前行，强国有“锑”
1
为锑正名，千金之“锑”
作为一种银白色、半金属光泽的类金属，我的应用可以追溯到公元前3000多年，不过那时是作为锑及硫化物使用，据说埃及艳后的化妆品就是我的杰作之一。而锑的名称由来也颇有神奇色彩，且听我一一道来。
15世纪后半叶，僧院主持贝塞尔·瓦伦丁
机缘巧合，与我相识
因我生硬且质脆
易碎成亮闪闪的银粉
瓦伦丁认为我是天降奇药
食之而肥的猪验证了我的疗效显著
于是瓦伦丁建议僧院内瘦弱的僧友食用
不料僧友险些丧命
瓦伦丁认为我单克僧人
于是将我命名为“Antimony”（克僧）
不过，更流行、更有诗意的说法是
“Antimony”
来源于希腊语“anti”和“monos”
可译为“反对孤独”
寓意自然界中很少见到我单独现身
多与硫、金、银、砷、汞等兄弟一起出现
超纯金属锑 左：正面，右：背面
（图源：images-of-elements.com）
其实，我是一个非常有趣的元素
元素周期表中排名51
第五周期，第ⅤA族
相对原子质量121.75
熔点630.74℃
沸点1750℃
轻轻灼烧就可以将我融为液体
火焰灼烧下的锑（图源：163.com）虽然我拥有着银白色金属固体的外貌
但却长着一颗“玻璃心”
无论片状、块状都自带“你碰我碎”的特性
稍稍用力就可将我掰弯捏碎
锑的硬度（图源：youku.com）20世纪30年代，贵州省曾发行以我为主材料的硬币作为流通货币，但因破损严重，以我为主的货币流通时间极短，很快便淹没在历史长河中。
贵州当十锑币
（引自张海龙. 锑币考叙，2018）
我的延展性、导热性、导电性均较差
常温下基本不会与氧气产生反应
尤其在干燥空中
我的金属光泽可维持数年而不消退
同时，我具有双重性格
高温时，我往往隐匿于各类岩石矿物中
低温时，我则与金钨砷汞等兄弟共谋大事
形成锑金、锑钨、锑汞等联盟而为人熟知
我也易与卤素元素发生剧烈反应
生成相应的卤化物
比如锑粉在氯气环境中会自燃
产生三氯化锑、五氯化锑微粒的白烟
锑粉在氯气烧瓶中自燃现象
（图源：bilibili.com）
值得一提的是
我有一项令人惊奇的特征——热缩冷涨
早期印刷的铅字合金都会加入少量的锑
只为在冷却凝固、合金稍微膨胀之时
使细小的笔划也能清晰凸显出来
使文字既精致又美观
活字印刷（图源：百度图片）2
“锑”面人生：恶魔VS天使
①“恶魔”一怒---隐形杀手
你一定不知道，我是世界卫生组织、美国环保局和欧盟认可的全球污染物新宠，虽远远不如铅、砷、汞等有毒兄弟家喻户晓，但我的影响力无处不在、无处不有，就连“万物之母”的土壤也没能逃出我的魔掌。我虽常在，但浓度却微乎其微，对人体并无大的伤害，更不会像其他毒金属兄弟那样积聚在人类体内。
那恶魔如何说起呢？
恶魔
（图源：图虫创意）
恶魔？
因为我够毒
长期接触锑或者从事锑行业确实容易引发锑中毒，可不要小看我，我重则引起肺部炎症、肺功能改变，心肌损伤，轻则引起腹部痉挛、恶心腹泻。一般急性锑中毒，肺部和肠胃道率先受到破坏，但心肝肾也别想跑，曾经有六名砂轮工厂操作员暴露于3mg/m3以上的三硫化锑环境中，我攻破他们的心脏后致其死亡。
我还会粉饰自己，隐介藏形，进行温水煮青蛙式的毒害，你不会想到头痛、眩晕、咳嗽、厌食、睡眠困难等症状都是我的“杰作”！当你长期与我接触，我会对你进行“善意的提醒”，在皮肤上长出“锑斑”，3-14天内，会自动消失，但你要开始重视我了。
莫扎特
（图源：百度照片）
除此之外，我也会对蔬菜乱搞“恶作剧”，若土壤中锑浓度过高，我会抑制蔬菜对营养元素的吸收，降低蔬菜应有的营养价值。
其实，我最毒的能力是引发基因和生殖问题。神秘莫测的基因也不能逃脱我的污染，染色体断裂速率增加就是我的“佳作”。我猜，这可能会让你不寒而栗。同时，我对从事锑冶金行业的女性也会“格外照顾”——既增加女性的自然流产率、又降低后代出生的体重。
听我讲述到这，不要害怕！
谁还不是一个“小天使”呢！
②“天使”一笑，“锑”尽其利
我很低调，因此我和铅经常被混淆，古代甚至将我当做不同类型的铅，所以历史上人们对我的用途“傻傻分不清”。我和锡也常被认错，例如全世界知名的锡矿山（湖南冷水江市）并不产锡，而是产锑，成为世界锑都。幸运的是，随着现代工业化社会的发展，我已然是广泛使用、必不可少的矿产品之一，我也真正为大家所熟知。如果将稀土称为“高科技工业味精”，那么我是当之无愧的“工业味精”，且听我详细说来。
锑的用途及其占比
（修改自Perpetua Resources, 2021）
防燃英雄
阻燃剂无疑是我最大的输出市场，全球统计数据显示，阻燃剂占据锑总消耗量的60%以上。其中三氧化二锑俗称锑白（Sb2O3），是最重要的一种锑化物，主要作为阻燃剂用于电子设备、建筑施工、纺织品、涂层以及运输等，包括绝缘材料、电缆、泡沫床垫、汽车座套等。
三氧化二锑（ATO）本身没有阻燃性能，但当卤化物与其协同作用时，它将为塑料构建起最有效的阻燃体系。形成的化合物同样可以起到脱水剂的作用，与氢、氧原子以及羟基自由基反应，抑制固液气相中的燃烧、热解反应，从而使火熄灭。此外，这些化合物也会稀释空气氧浓度，促进焦炭形成，从而抑制挥发性气体生成，发挥屏障的作用。
相较于市场上一系列阻燃材料，ATO基阻燃剂的性能普遍优于其他阻燃剂。而且，由于其他阻燃材料使用起来更加昂贵。因此，在需要高性能的地方，ATO仍是最佳选择。
阻燃剂三氧化二锑
(图源：百度)
以柔成刚
我虽硬度不高，但常温下具有较好的稳定性，不易氧化，抗腐蚀性强，因此被广泛应用于合金领域以提高金属性能。目前常见铅锑合金、锡锑合金、铝锑合金等160余种合金，我自封合金中的“万金油”。
事实上，我在合金中最重要、最普遍的作用就是充当硬化剂，赋予其他金属强度和硬度。如第一次世界大战时，我就被称为战争金属，是子弹、铅弹的绝佳硬化剂，可大幅提高子弹威力和穿透力，甚至可击穿装甲板。
另外，我可以硬化低温锡合金，从而降低机械轴承运转过程中的磨损等。
铅锑合金是我最大的下游市场，这种合金不仅可以增加硬度和机械强度，而且会大幅增强光洁度。随着锑占比增加，铅锑合金会朝着硬而脆的方向演变，广泛应用于铅酸电池、军需品、耐磨轴承等各种场合。
合金轴承
（图源：dreamstime.com）
电池新贵
19世纪末20世纪初，我就被广泛应用于铅酸电池中，这也导致一战和二战时，锑产量急剧增长。我的加入可增强电池板栅硬度、耐腐性，还能降低合金熔点，为必要的机械强度和可塑造性提供保障。外加热缩冷涨属性，可进一步降低膨胀系数，使板栅制造的质量与精度极大增强。此外，因我在循环放电过程中会生成氧化物膜，可减少电解液对活性材料和板栅界面的腐蚀损害，进而延长电池使用寿命。伴随汽车领域蓬勃发展，铅酸电池也已经成为汽车制造不可或缺的一部分。
近年来，减少碳排放成为全球共识，全球能源转型迫在眉睫，液态金属电池（LIBS）应运而生。LIBS由液态钙合金阳极、熔盐电解质以及锑固体颗粒阴极组成，可长时间保持注入其中的电荷，其对恶劣环境的耐受性更强，是未来处理大规模可再生能源储存、化石燃料向清洁能源过度的关键因素。可以自豪的说，LIBS的发展将严重依赖我。
铅锑合金在铅酸电池的应用
（图源：网易视频）
军工利器
可燃物硫化锑是制作弹药引爆器、曳光弹、雷管等武器的关键助燃成分，高纯度锑常是红外探测器、二极管和其他器件的理想材料，包括制造夜视镜、激光瞄准器、军用服装、通信设备等。二战期间，我最重要的两个应用就是钨钢制造和铅弹硬化。事实上，如果美国缺少我的助力，二战结果很可能会有所不同。美国为二战准备的一份战略矿产供应分析文件中也提到，“同其他战略金属相比，我具有更多直接军事用途”。
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军事应用
（图源：图虫创意和百度照片）
锑丸恒久远、一颗永流传
我虽在吸入或摄入时有毒，但也因“毒”获“福”，成为医学领域的“奇药”。最初流行疗法是吞服整个锑丸诱导呕吐，从而达到“一泻千里”，帮助肠道蠕动、净化肠道的目的。肠道排出的锑丸并不会损坏，所以使用者都会从粪便中回收、反复利用，我也因此被称作“永生丸”，成为代代相传的“传家宝”。17世纪时，一种更加优雅的疗法取代了锑丸的暴力吞服，人们可以通过饮用锑杯中过夜的葡萄酒达到相同的治疗目的。锑及其化合物也被用作反刍动物的皮肤调节剂以及治疗血吸虫等，尤其利什曼病的治疗也存在五价锑化物的身影。
锑丸
（图源：百度照片）
白釉使者、光伏金属
陶瓷和玻璃中，我经常担任着色剂、稳定剂以及澄清剂的角色，原理是三氧化二锑可使长波红外线外所有可见光不透明，并且锑酸钠有利于玻璃中微小气泡的去除，如计算机和电视屏幕所需的高质量透明玻璃都需要使用锑酸钠。
即使未来绿色发展的大势——光伏太阳能，也少不了我的身影，无论何种澄清剂配方，我都是光伏玻璃生产的必备元素，刚性需求。
左:光伏玻璃，右:白釉陶瓷碗
（图源：图虫创意）
有没有对我刮目相看呢？
下面的视频帮你更形象地理解我！
锑的应用
（视频剪辑自网易视频）
3
寻“锑”千百度，追根溯源
地球那么大，我想去看看。随波逐流中发现，地壳是我最钟爱的地方。我在原始地幔中的含量仅为0.006×10-6，但地壳中的含量可达0.2×10-6。尽管不富有，但是家族兄弟众多。目前已有发现我家族里的兄弟数量（含锑矿物）超过200个，但满足当前工业利用要求、有担当的兄弟仅有10余个，尤其是大哥（辉锑矿）最为优秀。
源于地壳的锑
（图源：visualcapitalist.com）
根据美国地调局2022年数据，我在全球保有储量约为200万吨，范围分布虽广，但各区域储量却参差不齐。我有三处最活跃的区域，分别是环太平洋成矿域、中亚天山成矿域以及特提斯成矿域，其中约48%集中在环太平洋成矿域的中国、玻利维亚、缅甸，约32%集中在中亚天山成矿域的俄罗斯、吉尔吉斯斯坦，约5%集中在特提斯成矿域的土耳其等国家。
2021年锑的全球储量
（数据引自美国地调局）
英国地调局2014年根据我的秉性和出身背景，将我的家产分为四份，即浅成低温热液脉型金锑矿床、碳酸盐岩交代型锑矿床、与还原性侵入岩有关的锑（金）矿床及其他类型（如热泉型矿床）。事实上，我对这种分家方案是不满意的，因为它过于偏重“金”大哥了，既不科学，也不合理，只是权宜之计。当然，还有很多其他方案，尤其是中国的科学家们提出了很多更合理的分家方案，说来话长，这里就不详细展开了。
矿床
类型
主要特征
典型
矿床
浅成低温
热液脉型
金锑矿床
一般发育于俯冲带和岛弧背景下，往往与岩浆活动中心或侵位较浅的斑岩成矿系统密切相关，呈脉状、侵染状产于火山岩、沉积岩或变质岩中，可形成锑银矿、锑金矿等矿化组合。
Sentachan
Sarylakh
(Russia)
碳酸盐岩交代型锑矿床
主要沿地壳挤压-张扭性断裂带分布于（变）沉积碳酸盐建造中，多形成于同碰撞-后碰撞构造环境中。矿化以单锑矿化为主，往往不与金、铅、锌等矿化共生。锑矿化伴随有强烈的硅化蚀变，可作为找矿标志。
kadamdzhay
(Russia)
Olympiada
(Russia)
与还原性
侵入岩有关的锑（金）矿床
多产于热液活动区域，成矿深度约为5-7Km，包括多种与侵入岩相关的矿床类型，例如矽卡岩型、脉状浸染型。富锑矿床多以断层充填的矿脉形式出现，与砷、金共生于整个矿床体系的中部，构成明显的分带性特征
Timbarra
Kidston
(Australia)
其他
(如热泉型
锑矿床)
多产于板块俯冲带的上盘扩容环境，伴有热液流体、热泉等形成的硅质沉积物；锑多与砷、汞共富集，局部可富集碲、硒、金、银等金属
Kudryavyi
(Russia)
Merapi
(Indonesia)
全球锑矿分布图
（修改自Critical Metals Handbook, 2014）
4
摸清家“锑”，百战不殆
中国锑成矿带分布图
（修改自Ding Zhang, 2021）
中国是全球锑资源第一大国。从矿床组成看，我以原生锑矿床为主，并且“雨露均沾”，形成单一矿床和伴生矿床各占1/2左右。同其他国家锑矿床相比，中国的矿石质量较好，品位高，一般保持在2%～3%。矿床规模上，中国大型锑矿占比10%以上，中型锑矿占比35%以上，辉锑矿是最重要的矿石矿物。区别于其他多数矿种，我在中国有五处活跃区域，分别是华南、秦-祁-昆、藏南、羌塘-三江及天山-兴蒙五条锑成矿带，其中华南锑成矿带是我最活跃的区域，矿床数量多、矿化规模大，已探明的锑储量在全国的占比也最高。根据国家矿产资源规划局数据，截至2020年，中国已探明锑矿床和矿点约900处，主要集中分布湖南、广西、云南、贵州、西藏和甘肃六个省及自治区，合计占总查明资源量的90%。
中国Sb储量分布
（数据引自Ding Zhang, 2021)
总的来说，中国的锑储量虽位居世界首位，但同时也是全球锑资源的主要供应国。值得注意的是，过去十年内，我在中国的产量呈现逐年递减的趋势，相较于2019年，2020年产量同比下降31.5%左右。尽管如此，2015-2020年间，中国持续以超过60%的产量引领全球锑产业（USGS, 2022）。随着过去几年的无序过量开采，我在中国保有储量迅速下降，传统优势地位也逐渐减弱。据美国地调局数据，2012年，我在中国保有探明储量高达95万吨，占据全球总量的53%；而2021年，我在中国保有探明储量仅剩48万吨，占据全球总量25%，同比下降28%。若按照静态采储比来看，中国现有锑资源储量仅够满足8年的供应。这表明我的消耗速度已远远超过了可开采储量的增长速度，很多产地已列为危机矿山，后备资源明显不足，资源保障前景不容乐观。
1995-2020年锑全球产量和中国产量
（数据引自美国地调局）
因此，当前形势下，加强锑矿床尤其是典型锑成矿区带的成矿理论研究，指导找矿勘查，扩展锑矿资源储备，稳住锑在中国资源储量上的传统优势地位，已是一项迫在眉睫的重要任务。随着国土资源大调查工作的推进，在西部大开发政策的支持下，近年来西藏地区扎西康、尕尔西姜、美多及拉诺玛等大型锑矿床的陆续发现，使西藏一跃成为除湖南、广西以外的第三大省。此外，秦-祁-昆成矿带亦发现了卧龙岗、野马滩等锑矿床。这些锑矿床的陆续发现，表明我国西部地区具有较大的锑资源找矿潜力。同时，根据锑成矿理论与成矿规律的研究成果，加大老矿山外围及深部找矿勘查工作力度，也是扩展锑资源储备行之有效的途径。例如，贵州晴隆锑矿床外围勘探发现锑资源储量达5.1万吨，这代表老矿山的深部和外围仍有巨大的找矿潜力。
尤其值得重视的是华南锑矿带，锑矿床数量多、规模大，且矿化类型多样，是我国乃至全球最重要的锑矿资源产区。以往受锑成矿理论、勘查技术、勘探设备等限制，该地区的锑矿开采和找矿勘查工作一般集中于距离地表500米内的范围，深部锑矿资源潜力挖掘不足。近年来现代勘探设备、勘查技术的显著进步为深部找矿工作取得进展提供了条件，如湘中地区部分锑矿床的矿体控制深度已经超过了1000米。因此，华南锑矿带（尤其是湘中地区）老矿山深部及外围仍有很大的锑资源潜力可挖。
综合来说，中国虽属“锑矿王国”，但资源保障前景不容乐观，树立锑矿危机意识已刻不容缓。在当前情势下，深入研究锑成矿理论与成矿规律，进一步摸清中国锑资源家底，稳步增加锑矿资源后备基地，应是化解锑矿资源潜在风险的当务之急。5
“锑”砺前行，强国有“锑”
习近平总书记指出：“矿产资源是经济社会发展的重要物质基础”。战略性矿产资源无疑更是国家经济发展的重要支撑，在国家安全中占有极其重要的地位。作为事关国计民生的战略性矿产资源家族的一份子，我可以说：强国有我。
点击边框调出视频工具条锑的战略价值
（视频剪辑自网易视频）
不是稀土，但胜似稀土。储量层面，稀土并不算稀缺，而我是实打实的稀缺，在世界十大稀缺资源中排名第一，并且供给端高度集中是我的地域特色。不仅地壳中分布不均，极难富集，而且目前技术难以有效再生（阻燃剂和陶瓷的报废产品中，材料混合复杂且锑浓度低）。欧盟认为我对欧洲经济发展至关重要，是极为关键的战略储备金属。2017年，欧盟发布供应紧缺名单，我位居榜首；2018年，美国将我列入35种关键矿产清单，实行锑资源只勘探不开采的政策，严格监管锑矿开采和管理锑矿资源储备。
另外，价值层面，稀土、钨、锡与我并称中国四大战略资源，除了重要的国家战略价值外，我亦具有广泛的应用价值。截止当前，我已成为现代工业社会必不可少的重要矿产，在阻燃剂、合金、半导体元件、国防军工及高科技等诸多领域有着不可替代性，被众多国家确认是关键矿产资源。
以上就是我的自述，希望我的“锑”面人生广为人知。
结束语：看完“锑”的自述是否还意犹未尽呢？点开下面的视频让“锑”与你进一步交流！点击边框调出视频工具条
视频引自视频号：ZMVid
如有侵权，请联系删除
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END
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