在全球航空航天与高端制造加速升级的背景下，一种被称为“工业维生素”的稀散金属——铼（Rhenium, Re），正从工业应用的幕后走向大国博弈的战略前台。全球约80%的铼消费集中于航空航天领域，铼在镍基高温合金中的加入量虽仅为2%～6%，却能将承温能力提升50℃，极大地增强发动机的推重比和服役寿命。

然而，全球已探明铼储量仅约2600吨，高度集中于智利、美国和俄罗斯三国，国内储量占比仅约1%，对外依存度高。

在此背景下，从含铼催化剂、含铼金属等二次资源中回收铼，不仅是保障战略资源的关键举措，更是构建循环经济、降低环境足迹的必由之路。

一、含铼废料的主要来源与回收价值

含铼废料主要涵盖以下几类：

1.石油重整铂-铼废催化剂：这是含铼废催化剂中体量较大、经济价值比较高的品类。铂-铼（Pt-Re）双金属重整催化剂广泛应用于石油炼制中的催化重整工艺，用于生产高辛烷值汽油组分。催化剂在使用过程中因积碳、烧结等原因逐步失活，成为回收铂和铼的核心原料。全球催化剂用铼约占铼消费总量的9%～12%。

2.其他含铼工业催化剂：包括用于环氧乙烷生产等化工过程的含银-铼催化剂等。这类催化剂虽然市场规模相对较小，但铼含量往往较高，具有显著的单体回收价值。

3.废旧高温合金与合金废料：包括废钨铼合金、废钼铼合金以及报废航空发动机叶片等。这些物料同样含有可观铼资源，是铼回收的重要补充来源。

从战略价值看，回收铼具有三重意义：再生铼可显著降低对进口原生铼的依赖，缓解国内铼资源的刚性缺口；经济上，当前金属铼价格已攀升至47000元/公斤，较2025年初上涨约113%，回收利润空间极为丰厚；环境上，国内科学院金属研究所的实践表明，从废料中回收高纯铼比从铜钼冶炼副产物中提取，生产成本可降低15%，碳排放量降低20%。

二、主流回收工艺流程与技术解析

含铼废料回收工艺主要包括湿法冶金、火法冶金及两者联合工艺。其中湿法工艺因技术相对简单、流程短，是目前工业应用的主流方法，但环保问题较为突出；火法工艺处理铂铼废催化剂尚不具备经济性；火湿法联合工艺则多处于实验室研究阶段。

1. 氧化焙烧-浸出-离子交换法

这是从石油重整铂铼废催化剂中回收铼经典的湿法工艺。

其核心流程包括：首先将废催化剂在873K（约600℃）下氧化焙烧5小时，烧除积碳和有机物，并将金属铼氧化为易溶于水的七氧化二铼（Re₂O₇）。焙烧产物随后用氨水或硫酸浸出——氨浸条件下铼以高铼酸铵（NH₄ReO₄）形式进入溶液，浸出率大于93%；硫酸浸出条件下铼以高铼酸（HReO₄）形式溶解，铼和铝全部转入溶液。浸出液采用阴离子交换树脂吸附铼（如R410型或D296型树脂），再经解吸、浓缩、结晶获得高铼酸铵产品。

采用此法，铼回收率可达97%以上，铂回收率大于99%，载体铝回收率超98%。该工艺流程短、操作相对简便，但氧化焙烧环节存在铼挥发损失的潜在风险。

2. 酸性浸出-离子交换/溶剂萃取法

该方法主要针对难以直接焙烧或成分复杂的含铼物料。典型代表是从石油重整废催化剂中采用盐酸-硫酸混合体系浸出，浸出液使用D296阴离子交换树脂进行吸附分离。研究表明，D296树脂在酸度为5 mol/L时可优先吸附铂而铼基本不被吸附，在酸度为0.5 mol/L时可定量吸附铼，铂、铼的饱和吸附容量（对干树脂）分别可达170 mg/g和120 mg/g。吸附在树脂上的铂和铼可分别用15%高氯酸和5 mol/L盐酸解吸，实现分离。

表1 不同种阴离子交换树脂对铂、铼吸附效果

表2 不同溶液的解吸率

3. 微波碱熔焙烧法

这是一项新兴的高效分离技术。2025年公开的一项发明专利提出，将废铝基铂铼催化剂进行微波碱熔焙烧，产物经冷却、加水浸出后，浸出渣用王水溶解并经氯化铵沉铂、还原得到铂粉；浸出液通过加酸促进偏铝酸根水解得到氢氧化铝沉淀，剩余溶液再经碱性阴离子树脂吸附交换、解吸、浓缩结晶制得铼酸铵。

该方法实现了废铝基催化剂中铂、铼的高效分离和金属铝的回收，具有渣量少、效率高等显著优势。

4. 污酸提铼树脂工艺

针对铜钼冶炼过程中产生的大量污酸（其中含低浓度铼），离子交换树脂技术提供了高效、清洁的回收路径。

具体工艺包括：预处理去除固体杂质后，采用复合胺基弱碱型阴离子交换树脂在pH 1～2的强酸环境中选择性吸附ReO₄⁻，吸附率高达98.8%，远优于传统D201树脂；随后以2.5%～5%氨水洗脱，树脂循环寿命可达500次以上，成本降低约30%；解析液经旋转蒸发与超声冷冻结晶，全程不到3小时即可制得99.99%的高纯铼酸铵粉末，整体铼回收率≥99.5%。

在铼价突破4万元/公斤的当下，该工艺将污酸从“环保负担”转化为“液体白金”，已在铜冶炼企业实现产业化应用。

三、工艺可行性分析

技术成熟度与适用性：从矿石及冶炼废液中回收铼的技术相对较为成熟，从废催化剂中回收铼则是当前研发重点。氧化焙烧-离子交换法技术成熟度高、工艺流程短，是工业应用的常用方案；微波碱熔法等新兴技术展现了渣量少、效率高的优势，但尚处于专利公开和实验室验证阶段，距离大规模工业推广还有一定距离。值得注意的是，离子交换法和溶剂萃取法的技术进步将是铼冶金领域的重大革新方向。

经济可行性：当前铼价格处于强劲上涨通道，2025年初至2026年2月6日，高铼酸铵价格涨幅达181%，金属铼涨幅达113%。铜冶炼厂采用污酸提铼工艺，年处理20万立方米污酸可额外产出约3吨高铼酸铵，新增产值可达1.5亿元。国内铜冶炼产能占全球50%、钼产量占全球42%，污酸中可提取的铼潜在产量约为26吨，占2024年国内总产量的4.9倍，产业基础优势突出。

图1  2026年2月金属铼粉价格趋势图

环境效益：国内科学院金属研究所开发的电化学强化溶解与靶向识别技术，避免了强酸和有害有机萃取剂的使用，实现了无“三废”排放，与传统工艺相比碳排放降低20%。污酸提铼树脂工艺可将处理后废液中的铼残留控制在0.02 ppm以下，可直接回用于制酸系统，实现废水零排放。

四、未来展望与结论

综合来看，含铼废料回收工艺已形成以氧化焙烧-离子交换法为核心、以树脂吸附法为重要补充的技术体系，微波辅助等新兴技术代表了向高效、绿色方向发展的趋势。

未来发展方向主要包括：

一是持续开发高选择性、高容量的离子交换树脂和萃取剂，提升铼的分离纯化效率；

二是推动微波碱熔等短流程技术从实验室走向产业化；

三是建立完善的废料收集、分拣与回收体系，提升铼资源的循环利用率。

随着全球铼供需矛盾的日益凸显和回收技术的持续突破，含铼废料回收正从传统末端治理走向高附加值循环经济的新阶段。

参考文献
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