综述：保障可持续的钨供应：绿色选矿和冶金技术的进步

钨是关键战略金属，广泛应用于硬质合金、合金钢及高科技领域。全球钨资源分布不均，中国占比超50%。当前面临低品位、细粒嵌布等挑战，通过浮选工艺优化、绿色冶金技术（如碱压浸出、酸分解）提升效率。未来需发展智能分选、生物冶金等技术，实现可持续开发。

陈泉妮|冯天|刘德刚|梁勇|刘昌

江西省战略性有色金属绿色低碳冶金重点实验室，中国赣州341000

摘要

钨是一种关键的战略性金属，以其极高的熔点、密度、硬度和耐磨性而闻名。这些特性使其在硬质合金、合金钢、电子、国防和航空航天等行业中不可或缺。尽管钨资源非常重要，但其分布极不均衡，高品位的钨铁矿越来越稀少。因此，人们开始关注锡钨矿等更复杂的钨矿石，但这些矿石在矿物组成、颗粒大小和提取效率方面存在挑战。本文全面分析了全球钨矿资源的分布情况，重点探讨了其矿物学特征以及矿物加工和冶金领域的最新进展。文章讨论了浮选技术、试剂开发以及重力分离、磁选和静电分离等物理分离方法的重大突破。此外，还研究了包括碱性加压浸出、酸分解和溶剂萃取在内的可持续冶金提取技术。同时，文章也展望了钨加工的未来发展方向，尤其是智能选矿、生物冶金和工艺强化技术，旨在为钨资源的清洁高效利用提供理论和技术支持。

引言

钨（化学符号W，原子序数74）是一种银白色的稀有难熔金属，在现代工业体系中占据着至关重要的地位（Li等人，2022a；Pu等人，2025；Liu等人，2025a）。它具有最高的熔点（3422°C）、极高的密度（19.25 g/cm³，约为钢的2.5倍）、出色的硬度（碳化钨的显微硬度可达2400 HV），同时还具备良好的电导率和热导率以及稳定的化学性质，使其成为制造高端产品的基本原料（Spooren等人，2024；Fu等人，2024）。大约60%的钨用于生产硬质合金，这些合金广泛应用于切削工具、采矿钻头和耐磨部件（Cao等人，2023；Wu等人，2023a）。另有15%的钨用于合金钢和特种钢，其余部分则应用于电子、照明、化工和国防等高科技领域（Liu等人，2022a；Dimitrijević等人，2021；Lei等人，2022）。

近年来，全球钨消费市场的结构和规模发生了显著变化。21世纪初，尤其是中国的快速工业化推动了全球钨需求的持续增长，其中硬质合金始终是最大的消费领域（Ma等人，2017）。近年来，新能源汽车、光伏和半导体等新产业的发展对精密加工工具提出了更高的要求，进一步刺激了对高品位硬质合金的需求（Yao等人，2025a；Zhang等人，2025a；Xue等人，2025）。与此同时，钨合金在国防和航空航天领域的战略重要性日益凸显，它们被用于穿甲弹丸和辐射屏蔽材料（Chen等人，2025a；Law等人，2025；Kang等人，2025）。根据美国地质调查局（USGS）2025年的最新数据，全球钨储量约为460万吨（以金属钨计），但这些资源在地理上高度集中。中国是全球最大的钨资源拥有国，也是最大的生产和消费国，占全球储量的50%以上（USGS，2025）。其次是澳大利亚、俄罗斯和越南（图2）。这种明显的地理集中性给供应链带来了潜在的脆弱性，并增加了价格波动的风险。

早期采矿活动主要针对易于加工的钨铁矿，但长期开采导致这些高品位矿床逐渐枯竭（Vorotnikova等人，2024；Lu等人，2023）。随着全球新能源、高端制造业和战略性新兴产业的快速发展，对钨资源的需求持续增加，这使得目前和未来的发展重点转向了储量更丰富但难度更大的锡钨矿，以及大量的低品位、多金属和复杂含钨资源（Ren等人，2020；Yang等人，2022a；Yang等人，2022b）。这种资源组成和开发模式的变化给钨的选矿和冶金过程带来了更大的技术挑战。这类矿石通常具有“低品位、细粒结构和复杂的矿物组成”，细小矿物颗粒常与各种含钙和镁的脉石矿物紧密结合（Zhu等人，2025a；Wang和Cui，2025；Dai等人，2025）。锡钨矿及其相关脉石矿物相似的表面物理化学性质给浮选分离带来了巨大困难（Zheng等人，2025a；Qiao等人，2024；Peng等人，2024）。为应对这些挑战，全球的研究人员和工程师在钨的选矿和冶金领域不断创新。在矿物加工方面，新型高效浮选试剂和组合试剂方案的研发显著提高了分离效率（Zheng等人，2025a；Dong等人，2023；Wu等人，2022）。优化的预选技术，如重力分离和磁选，为后续浮选创造了有利条件（Wu等人，2025；WANG等人，2022）。在冶金方面，高压直接浸出、低温分解和生物浸出等创新工艺旨在降低能耗和试剂消耗（Han等人，2025a）。先进的溶剂萃取和离子交换技术能够有效去除钨溶液中的钼、磷和砷等杂质，确保高回收率（Li等人，2019；Li等人，2022b；Cao等人，2024）。同时，从废旧硬质合金（Gao等人，2024；Tang等人，2024）、废弃催化剂（Wang等人，2025a；Li等人，2025a）和冶金渣（Li等人，2024a；Wu等人，2023a；Li等人，2024b）等二次资源中回收钨的循环经济模式正成为保障钨供应链的重要补充。

因此，本文旨在综合当前钨资源的状况，并总结近年来钨选矿和冶金技术的关键进展。文章将深入分析加工流程中的核心技术挑战和创新解决方案，同时预测未来的研究方向和技术趋势。最终目标是为钨产业实现更高效、环保和可持续的发展提供支持。本文中的“绿色”一词遵循了近期选矿和冶金研究中的常用定义，指的是相对于传统钨提取方法而言，能够减少资源消耗或环境负担的过程，通常通过降低能耗、使用温和的试剂或减少排放来实现。

为了提高本文的透明度和可重复性，采用了结构化的文献搜索和评估方法。通过Web of Science、Scopus、ScienceDirect、SpringerLink和Google Scholar等主要科学数据库，使用与钨资源、浮选、选矿、绿色冶金、湿法冶金和可持续提取相关的关键词组合来检索相关文献。考虑到分离试剂、智能分选技术和环境友好型冶金工艺的快速发展，本文主要关注2010年至2025年间发表的文献，必要时也纳入了早期的基础研究。在筛选过程中，仅保留了提供明确实验证据、机制解释、工程见解或与钨矿加工或提取相关的工业规模验证的研究；缺乏方法学清晰度或相关性的报告被排除在外。进一步评估了每项研究的技术成熟度、数据可靠性、环境相关性和工业适用性，以确保综合内容既具有科学严谨性又具有实际意义。基于这些精选的文献，本文通过比较试剂性能、评估工艺优缺点、分析结构-功能关系以及识别可能影响未来选矿和冶金实践的新趋势来进行综合分析。

全球钨资源分布和储量

全球钨资源的地理分布极不均衡，主要集中在少数几个国家和地区（Jia等人，2025；Leal-Ayala等人，2015）。根据美国地质调查局2025年的数据，全球钨储量约为460万吨（USGS，2025）。中国拥有最大的钨储量份额，占全球总量的50%以上，其次是澳大利亚（约12.39%）、俄罗斯（约8.70%）等（图2）。

钨矿选矿技术的进步

钨矿选矿是确保后续冶金提取经济可行性的关键步骤。然而，这一过程面临诸多挑战，包括回收率不高、精矿品位不满意以及试剂消耗量大，这主要是由于钨矿物及其相关脉石的物理化学性质非常相似，加之矿石通常分布均匀（Yang，2018；Bernhart，2015）。

钨提取和冶金技术的进步

钨精矿的冶金提取是将选矿得到的精矿转化为高纯度钨产品（如仲钨酸盐、钨粉和碳化钨）的关键过程（Chen等人，2025b）。从初级和次级资源中提取钨面临一系列相互关联的技术和环境挑战（Alguacil和Alonso，2025a；Liu等人，2020）。首先，复杂的矿物组成是其中一个重要因素

工艺安全、危害识别和操作性

尽管钨的选矿和冶金提取技术取得了显著进展，但从工艺安全和操作性的角度来看，其工业应用仍需进行严格评估（Lassner和Schubert，2012）。钨提取过程通常涉及极端的工作条件，包括高温高压、高碱性或酸性环境、强氧化剂和细颗粒物质。如果这些危害得不到有效控制

结论

本文概述了当前钨资源的分布情况、选矿技术和冶金工艺，特别关注了旨在提高钨提取可持续性的绿色技术。全球钨储量高度集中，中国拥有最大份额，其次是澳大利亚。值得注意的是，澳大利亚拥有约12.39%的全球钨储量，这一点对于理解钨资源的分布具有重要意义

作者贡献声明

梁勇：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源获取、数据整理、概念构思。刘昌：撰写 – 审稿与编辑、监督、软件应用、项目管理、方法论制定、资金获取、概念构思。冯天：软件应用、资源协调、方法论研究、调查工作、概念构思。刘德刚：数据可视化、验证工作、软件应用、资源协调、方法论研究、调查工作。陈泉妮：初稿撰写、软件应用、资源协调、方法论研究

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本项工作得到了国家自然科学基金（项目编号52364046）和江西省重点学科领军人才培养计划（项目编号2024351049BCE）、江西科技大学博士启动基金（项目编号205200100834和204203700122）、以及江西科技大学绿色低碳冶金重点实验室开放项目计划的支持