中国将36 种矿产列为战略性矿产资源，涵盖能源、金属和非金属矿产三类，其稳定供应对保障国家经济安全、国防安全和战略性新兴产业的发展至关重要，因此在《全国矿产资源总体规划（2021—2025 年）》中已被列为重点管控对象。其中，战略稀有金属因赋存分散、提取困难且具有不可替代的功能，是现代工业、国防科技与能源转型不可或缺的关键材料。依据其物理化学特性及应用领域，主要可分为以下几类： 能源金属（如锂、钴、镍），是动力电池与储能系统的核心材料；稀有难熔金属（如钼、钨、钽），以其高熔点、高强度特性广泛应用于航空航天、军工及高温合金； 稀散金属（如铼、镓、铟），虽然在自然界中极为分散， 却是半导体、超合金及催化剂等领域的关键材料。这类资源普遍具有分布不均、伴生关系复杂、地缘供应风险高等特点，其可持续供应能力直接关系到国家战略安全与产业竞争力。
目前，战略金属的提取工艺主要分为火法冶金与湿法冶金两大技术路线。传统火法工艺（如焙烧、熔炼）虽技术成熟、处理量大，但普遍存在能耗高、废气（如SO2）污染严重、难以处理低品位及复杂伴生矿等问题，不符合绿色低碳与循环发展要求。相比之下， 全湿法提取技术在常温或中温下利用溶液化学实现金属的浸出与分离，具有能耗低、环境友好、选择性高的优势，尤其适用于处理低品位及复杂多金属伴生资源，正成为绿色提取的主流方向。
在战略金属中，镍（Ni）、钴（Co）、钼（Mo）、铼（Re） 具有重要代表性，因此被选为本研究的重点。镍与钴作为关键能源金属，是动力电池正极材料的核心成分；钼是典型的稀有难熔金属，广泛用于合金与高温部件；铼作为稀散金属，主要伴生于钼铜矿中， 是航空发动机单晶叶片的关键材料。镍钴、钼铼在矿床中常紧密共生，性质相似，分离难度高，是验证湿法冶金技术效能的理想体系。
为此，本文聚焦于镍钴矿资源（硫化矿与红土镍矿）与含铼辉钼矿两类典型战略资源，系统梳理镍、钴、钼、铼四种关键金属的全湿法提取与分离技术研究进展，旨在理清不同湿法工艺的技术特点与适用范围，为战略金属的绿色、高效回收提供理论依据与技术参考。
战略稀有金属的可持续供应对国家经济安全与高新技术产业发展至关重要。本章围绕Ni、Co、Mo、Re 四种关键金属，梳理其全球及中国资源分布与现状，以明晰其资源禀赋特征与供应风险。
镍元素在地壳中主要赋存于红土镍矿和硫化镍矿中，根据美国地质调查局（USGS）2024 年数据， 全球镍资源量超过3.5 亿t，其中红土镍矿占54%，岩浆硫化物矿床占35%。印度尼西亚、澳大利亚、巴西、俄罗斯、古巴等国是全球镍资源主要分布国（表1）。目前，全球原生镍消费量持续增长，中国已成为世界上最大原生镍消费量国。
2024 年中国镍矿查明储量约为420 万t，位居世界第6。我国镍金属储量高度集中，约90% 以上分布在甘肃、青海、新疆、云南、四川等地（图1）。从矿床类型看，全国约93% 的储量为硫化镍矿，红土镍矿约占5%，主要分布在云南和四川等地。整体上，我国镍矿床在空间上呈“北多南少、西密东疏”的分布格局，西北地区资源较为发育，但普遍存在开采条件复杂、选冶难度较大等特点。
我国钴资源较匮乏，储量仅占全球总量的1%左右，对外依存度长期高于80%。根据美国地质调查局（USGS）2024 年数据，全球钴矿储量1 100 万t，主要集中于刚果（金）、古巴、澳大利亚等国（表2），从资源类型看，全球约50% 的钴赋存于镍钴伴生矿，44% 为铜钴伴生矿，原生钴矿仅占6%。我国钴资源亦以伴生矿为主，多与铜、镍等金属共生，且普遍品位偏低、提取工艺复杂、回收成本较高。目前国内钴供应主要依靠从铜、镍冶炼副产品中回收，因此进口依赖程度持续居高。
全球钼资源分布极不均衡，主要集中在南北美洲、中国和独联体国家，其次为东欧地区，非洲、大洋洲和多数亚洲国家钼资源有限，而钼消耗量较大的日本和西欧地区则几乎无资源分布。据美国地质调查局（USGS）2024 年统计数据, 全球钼矿储量1500 万t （金属量，下同），其中中国580 万t，占比达到38.67%， 居世界首位（表3）。全球钼资源高度集中于中国、美国、智利和秘鲁，其储量合计占全球总量81% 以上。
中国钼资源具有以下主要特征：1）资源储量丰富，截至2024 年底，查明钼资源储量为580 万t；2） 矿床类型多样，其中斑岩型钼矿床占比最高（61%）， 其次为矽卡岩型（27%）；3）整矿石整体品位较低， 平均品位约为0.10%，呈现贫矿多、富矿少的典型特征。
镍因其在新能源转型与国防工业中的不可替代性，被全球多国列为核心战略金属。作为三元锂电池的关键成分，镍对新能源电动汽车续航能力起决定性作用，推动全球能源低碳化进程。同时，其优异的高温性能使其在航空推进系统、燃气动力装置等国防工业核心设备制造领域具有重要应用价值。过去十年间，全球镍矿产出呈现显著的“倒V型”波动，这种结构转变主要源自印尼和菲律宾产能的快速扩张， 而俄罗斯、澳大利亚、加拿大、中国等传统硫化镍矿国家的产能整体保持稳定。然而，当前全球镍供应链高度集中于印尼和俄罗斯，叠加印尼出口政策的不确定性及地缘冲突风险，导致供应链整体抗风险能力较弱。为此，美国、欧盟及中国均将镍纳入关键矿产清单，并通过开发深海多金属结核/ 富钴结壳等替代资源、投资回收技术、建立战略储备等措施，降低对外依存度，这充分体现镍在全球工业体系与国家安全保障中的关键作用。
钴因其亲铁亲硫的双重特性，在自然界中很少形成独立矿床，多作为伴生金属存在于红土镍矿和铜镍硫化物矿床中，常与铜、镍、金、铁等元素共伴生。作为一种重要战略金属元素，钴具有独特物理、化学和机械性能，被广泛应用于电池材料、高温合金、硬质合金、催化剂以及磁性材料等领域。
硫化镍矿中主要有价含镍矿物包括镍黄铁矿[(NiFe)9S8]、含镍磁黄铁矿[(NiFe)7S8] 和辉铁镍矿（3NiS · FeS2）等，伴生矿物则以有黄铜矿（CuFeS2）、黄铁矿（FeS2）、磁黄铁矿（Fe7S8）为主，脉石成分包括镁、钙、硅等元素的矿物。以其中最主要的镍黄铁矿为例，其晶体属等轴晶系，硫原子紧密堆积，铁与镍原子填充于硫原子构成的八面体间隙中。这种稳定的晶体结构导致在常规湿法浸出条件（如常压、低温）下，硫化物晶格键能较强、反应活性低，酸或氧化剂难以有效破坏其结构，直接造成传统湿法处理工艺中镍的回收率偏低。为优化提取过程，需准确判断矿物的品位和组成。硫化镍矿的原矿品位一般为0.3%~1.5%，经选矿可富集得到镍品位为4%~8% 的精矿。此外，该矿常伴生铜、钴、金、银和铂族元素等有价金属，其精矿典型化学成分为（%）：Ni 2.9~10.6、Cu 0.25~3.8、Co 0.19~0.34、Fe 22.2~47.9、S 15.9~33.1、MgO 0.4~7.0、SiO2 2.0~26.4、CaO 1.1~3.2。
硫化镍矿虽矿物组成复杂，但全球镍资源中大部分镍均提取自镍黄铁矿(Ni,Fe)9S8，其原矿中常伴生有大量的磁黄铁矿和各种非硫化物，如表4 所示。
综上所述，硫化镍矿中镍黄铁矿等主矿物因具有稳定的晶体结构和强化学键，在常压条件下呈现出明显的化学惰性。这从本质上解释了为何必须借助加压、高温或强氧化剂等强化手段来破坏晶格，从而提高镍的浸出率。
红土镍矿矿层自上而下依次为褐铁矿层、过渡层和硅镁镍矿层。各矿层的化学成分及物相组成差异较大。一般来说，褐铁矿层以针铁矿、赤铁矿等为主要物相，铁、钴等元素含量较高，而镍、硅、镁含量相对较低，通常适合采用湿法冶金工艺进行处理。过渡层则以绿脱石为主，同时含有蛇纹石、磁铁矿、赤褐铁矿及少量针铁矿和菱铁矿，该层中铁和硅含量较高，镁和镍含量也相对较高；镍主要以非结晶态或弱结晶态形式赋存于硅酸盐中，部分存在于铁矿物内；铁主要以赤褐铁矿和磁铁矿物相存在；为实现镍、铁、镁等有价金属的高效浸出，需在高浓度酸、高温、还原性气氛等强化条件下破坏其矿物结构。褐铁矿型由于镁、硅含量低、钴含量高，更适宜采用湿法工艺处理，包括高压酸浸法、常压酸浸法等。
目前，硫化镍矿的主流提取工艺仍以电炉熔炼、闪速熔炼等火法技术为主。这些工艺虽成熟且处理规模大，但普遍存在能耗高、SO2 等有害气体排放严重、对低品位及复杂伴生资源适应性差等问题。随着环保要求的日益严格与资源高效利用需求提升，全湿法冶金技术因其环境友好、能耗低、而且适用于处理复杂低品位资源，正成为绿色冶炼的重要发展方向。
全湿法提取工艺通过化学试剂浸出硫化镍矿，使有价金属以离子态的形式进入溶液，再经溶剂萃取、化学沉淀、结晶等方法进行分离提取。根据浸出压力， 该工艺分为高压浸出和常压浸出两大类。
对于晶体结构稳定的硫化镍矿，传统常压浸出镍的提取率较低。加压浸出通过强化传质过程，可有效提高镍的提取率。根据浸出剂不同，主要分为加压氨浸和加压酸浸。
2.2.1.1 加压氨浸
该工艺在高温高压的条件下，以氧气为氧化剂、氨水作浸出剂处理硫化镍精矿。在此体系下，镍与氨反应生成可溶性配合物，硫大部分被氧化为硫酸根离子进入溶液，铁则转化为赤铁矿沉淀进入渣相。主要反应如下：
加压氨浸工艺处理低品位复杂的硫化镍矿分离效果显著，具有有价金属回收率高，流程短，污染小， 产品纯度高等优点，但其对加压设备要求。
2.2.1.2 加压酸浸
加压酸浸以氧气为氧化剂，酸为浸出剂，处理硫化镍精矿。在富氧条件下，镍、铜等有价金属被选择性浸出进入溶液，而通过控制酸度与温度等参数，可使铁最大限度地富集于浸出渣中，主要反应如下：
在硫酸介质中，朱军等通过将硫化镍精矿细磨至微米级，并在150 ℃、氧分压1.2~1.6 MPa 的强化条件下进行浸出，镍、钴浸出率均超过98%，同时将铁的浸出率有效抑制在10% 左右，体现出加压酸浸在选择性提取方面的优势。谢铿等在更高强度条件（200 ℃，1.8 MPa）下的研究表明，不仅镍、钴、铜的浸出率超过95%，其他杂质离子（如Fe、Mg、Ca） 的去除率也接近99%，这为处理复杂低品位精矿提供了技术依据。牟兴兵等与白苗苗的研究也验证了该工艺对不同来源硫化铜镍精矿的适用性， 在优化条件下铜、镍的浸出率均可稳定在98% 以上。为优化过程并降低酸耗，谭荣和等开发了一种两段逆流氧压浸出工艺（图2）。该工艺通过“分步降酸” 与“弱酸除铁”的协同控制，镍、铜、钴浸出率均大于98%，而铁浸出率仅为0.72%，显著提升了过程的选择性与经济性。
硫化镍精矿常压硫酸浸出在热力学上可行，但由于吉布斯标准自由能绝对值偏小，导致反应速率低，浸出不完全。为提升浸出效率，赵峰等引入了氯化物- 氧气协同强化体系。研究表明，氯离子能显著强化浸出过程，在优化条件下，镍浸出率为95.79%、铜浸出率为93.59%，同时将铁浸出率抑制在19.04%，体现了良好的选择性。龚继宝等则采用硫酸+ 硝酸体系进行常压氧化浸出（图3），不仅简化了流程、改善了操作环境，而且镍、钴直接回收率达到98% 以上，并促使金、铂、钯等贵金属在渣中富集，为后续回收创造了条件。
ZHANG等提出了一种硫化镍精矿的无酸常压浸出工艺，通过机械化学活化诱导结构无序和低配位硫物种生成，实现大气氧化原位产酸。该方法无需额外浸出剂，Ni 和Co 浸出率分别为97.4% 和98.8%，Fe 溶解率仅有4.7%。所得溶液可直接制备电池级NiSO4 和CoSO4，用于合成性能媲美商用品的NCM523 正极材料。优化条件：活化时间240 min、温度90 ℃ 以及通过微泡曝气的方式提升氧化电位。机理显示，活化硫化镍精矿形成多孔非晶铁氧化物， 促进氧扩散，而非活化样品则生成致密赤铁矿层。技术经济评估表明，与传统火- 湿法相比，能耗降低56.3%、CO2 排放减少59.5%、SO2排放近似为零，且利润提高5.1 倍。该工艺为复杂硫化物资源绿色处理提供可扩展方案。硫化镍矿提取中常压酸浸工艺与加压酸浸工艺的对比见表5。
总体来看，加压酸浸虽能实现镍的高浸出率（普遍>96%），但存在原料适应性差、设备投资高的问题。一般的常压强化酸浸虽投资较低，但酸耗高、杂质浸出率高，可能导致后续分离成本大幅增加，使其综合经济性有时反不及加压工艺。未来混合工艺（常压预处理+ 高压浸出）或纯常压创新或将挑战传统加压主导地位，成为硫化镍矿的主流提取工艺。
红土镍矿主要分为褐铁矿型（高铁、低镁）和硅镁矿型（高镁、低铁），加压浸出主要针对褐铁矿型矿石， 在高温（250~270 ℃）、高压（3~5 MPa）条件下使用硫酸作为浸出剂，实现Ni 和Co 的高效选择性溶解，同时铁以赤铁矿形式沉淀。随后通过闪蒸降压、逆流洗涤、中和除杂和沉淀等步骤，产出混合氢氧化镍钴或混合硫化镍中间产品，最终精炼为电池级硫酸镍或金属镍钴（图4）。
GUO等对褐铁矿型红土镍矿的高压酸浸行为进行了深入研究，在优化条件（硫酸加入量250 g/t，浸出温度250 ℃）下镍、钴的浸出率分别为97% 和96%， 铁浸出率小于1%。浸出渣物相分析表明，铁、硫分别以赤铁矿和明矾石形态稳定存在，揭示了高压酸浸过程中铁的固定机制。
郑朝振等提出了一种红土镍矿两段加压浸出新工艺，联合处理褐铁矿型（Ni 1.05%，Fe 52.99%） 和蛇纹石型（Ni 1.58%，MgO 20.21%）矿石，利用第一段高压酸浸（酸矿比330 kg/t，250 ℃，矿浆浓度30%，1 h）处理褐铁矿， Ni 浸出率为97.58%，并利用残酸在第二段加压浸出（230 ℃，矿浆浓度35%，1 h） 强化蛇纹石Ni 提取，浸出率达到83.96%，总Ni 浸出率为93.81%。相比传统高压酸浸—常压中和工艺（总Ni 浸出率85.93%），该法显著提升蛇纹石Ni 回收（从55.55% 增至83.96%），并使第二段浸出液Fe、Al 浓度降至<1 g/L，减少后续中和碱耗。该工艺优化了酸矿比和温度参数，提高资源利用率，具有良好的经济和环境优势，适用于印尼等红土镍矿资源。
郭佳文等针对高铁低品位红土镍矿（Ni 0.85%、Co 0.05%、Fe 46.5%）进行了硫酸浸出工艺研究，考察硫酸用量、温度、液固比、搅拌速度和时间对Ni、Co、Fe 浸出率的影响，并分析常压和高压下的浸出动力学。优化条件为：硫酸用量260 kg/t、温度250 ℃（对应压力4.0 MPa）、液固比3∶1、搅拌速度300 r/min、粒度0.254 mm、反应时间1 h，Ni 和Co 浸出率分别为98.1% 和98.3%，Fe 浸出率仅有4.7%，渣中铁品位达到51.3%。Ni 和Co 浸出动力学符合收缩核模型，常压下活化能分别为116 和91 kJ/mol，高压下分别为41 和53 kJ/mol。该工艺实现Ni/Co 选择性提取和铁渣富集，具有工业潜力。
加压酸浸工艺已成为红土镍矿湿法冶金的主要方向，尤其适用于电池产业链，全球产能正快速向印尼和中国技术倾斜，具有高回收率、能耗和碳排放较低，产品纯度高等优点，但对设备要求严苛，尾渣处理难度大且对矿石选择性较强。总体而言，加压酸浸在电池镍需求驱动下前景广阔，但需持续技术创新以缓解结垢、成本和环保问题。
由于高压酸浸对设备要求高，研究人员开发了常压酸浸，该工艺在常压、较低温度（85~110 ℃）下进行，主要针对硅镁矿型或混合矿，使用硫酸、盐酸或硝酸作为浸出剂。
曲景奎等采用盐酸处理蛇纹石型矿，在100 ℃ 下实现了镍、钴接近100% 的浸出。司金凤等对低品位红土镍矿进行硫酸常压浸出，在90 ℃ 条件下获得了93.6% 的镍浸出率。为提升浸出选择性。李金辉等采用氯化铵- 盐酸体系常压选择性浸出硅镁型红土镍矿（Ni 1.15%、Co 0.08%、Mn 0.35%、Fe 14.06%）中有价金属，考察氯盐种类、HCl 浓度、NH4Cl 浓度、温度、液固比和时间等因素影响。优化条件为：90 ℃、2 mol/L HCl、3 mol/L NH4Cl、液固比6∶1、90 min，Ni、Co、Mn浸出率分别为89.45%、88.56%、90.23%，Fe仅有19.30%，实现低酸选择性提取。氯离子形成Fe 配合物，促进针铁矿溶解释放有价金属，而对赤铁矿/ 磁铁矿影响小，抑制Fe 浸出。该工艺降低酸耗和杂质溶出，提供氯化湿法处理红土镍矿新思路。
与其他湿法工艺（如还原焙烧—氨浸）相比，常压酸浸操作简单、设备要求低，但浸出动力学较慢。未来研究重点在于优化浸出效率和降低杂质溶出，可通过机械活化预处理、添加盐类提升动力学、两段浸出以及有机酸（如柠檬酸、草酸）替代硫酸的探索，以减少环境影响。总体而言，常压酸浸在电池镍需求驱动下仍有潜力，尤其结合堆浸的低成本路径，但尚未成为主流，研究多聚焦于与加压酸浸结合。红土镍矿提取中常压酸浸工艺与加压酸浸工艺的对比见表6。
加压酸浸工艺在回收率、选择性和适用于电池级高纯产品的优势更显著，已成为红土镍矿湿法主流工艺，而常压酸浸更适合成本敏感的低品位或高镁矿场景。未来，常压酸浸工艺优化可能提升其竞争力， 但加压酸浸在新能源电池镍供应链中的主导地位短期难以撼动。
镍和钴的化学性质相似，分离难度大，主要应用于红土镍矿高压酸浸（HPAL）浸出液、废旧锂离子电池回收浸出液等湿法冶金过程。近年来，随着新能源汽车电池需求爆发，镍钴分离研究聚焦于高效、绿色、低成本技术，主要包括溶剂萃取（主流工业化路径）和离子交换（辅助或深度净化）。其他方法如选择性沉淀、膜分离等也取得进展，但尚未大规模应用。
溶剂萃取是当前镍钴分离的主流技术，利用有机萃取剂在不同pH下对Co和Ni的选择性差异实现分离。常用萃取剂包括磷类（如P204、P507）、胺类（如N235） 等，其中Cyanex 272 因其对钴/ 镍分离性能优异而备受关注，溶剂萃取法因分离效率高、选择性好、操作成本低且易于自动化，已成为镍钴分离的主流工艺。
为提升分离性能，协同萃取体系被广泛研究。YANG等采用PC88 去除浸出液中的锰和钴（萃取率>98%），随后用Versatic 10 实现镍和锂分离，再经化学沉淀法使钴锰分离率达到90% 以上，展现了处理复杂体系的能力。YUAN等提出，在水相中添加络合剂，与有机相Cyanex 272 协同作用，使镍钴分离系数提高两倍，NaOH 消耗量降低90%，最终钴萃取率为98.9%、分离系数345。
针对含杂质体系，LIU 等采用CA12-N235 复合体系处理废铝镍合金浸出液，通过两段萃取近乎完全去除铝，同时抑制镍钴共萃，再经两级水洗实现清洁分离。王福兴等采用N235-TBP 体系的选择性除铁，在优化条件下铁的萃取率达到90%，镍、钴的损失率分别仅为2.8% 和3.3%，铁/ 镍、铁/ 钴的分离系数分别高达312 和265，为从低镍钴溶液中深度除铁提供了可靠方案。
离子交换分离技术基于溶液中镍、钴离子与树脂功能基团交换能力的差异，通过选择性吸附与解吸， 实现二者的分离。常用于镍钴分离的树脂包括阴离子交换树脂、阳离子交换树脂、无机离子交换树脂以及选择性更高的螯合树脂。
PADH等利用亚氨基二乙酸螯合树脂Lewatit TP207 处理废加氢脱硫（HDS）催化剂的氨浸液。他们利用在氨性体系（pH>8.0）中，钴以MoO42–阴离子形态存在，而镍则以[Ni(NH3)6]2+阳离子形态存在的特性。在pH=9.5 时，树脂对镍的吸附率超过99%，而对钴的共吸附率小于1%，实现了镍与钴（及钼）的清洁高效分离，随后通过硫酸解吸以硫化镍形式回收镍。VIROLAINEN 等专注于锂离子电池（LIB）废料酸浸液的净化。提出采用Lewatit TP260螯合树脂一步选择性去除Fe、Al、Mn、Cu等杂质金属。研究明确了该树脂对多种金属的亲和力顺序为：Fe（Ⅲ）>Cu>Al（Ⅲ）>Mn>Co>Ni>Li。在优化条件（进料pH=1.8，60 ℃）下，可同时高效去除上述杂质，而使Co、Ni、Li保留在净化液中。结合两段洗涤（一段H2SO4 洗脱Cu/Mn，二段草酸盐洗脱Fe/Al），最终可获得纯度高于99.6% 的Li+Ni+Co溶液，为后续电池材料的直接再生奠定了基础。
离子交换分离技术具有工艺简单、产品纯度高、环境友好、树脂可再生等优点。然而，其目前仍面临回收率有待进一步提升、运行成本较高以及树脂吸附容量易衰减等问题，这些因素在一定程度上限制了该技术在大规模镍钴分离产业中的应用。溶剂萃取与离子交换在镍钴分离提取领域的对比见表7。
溶剂萃取在选择性、回收率和大规模应用方面占据绝对优势，已成为当前镍钴分离的工业主流；离子交换则在操作简便性和绿色性上更具潜力，常作为补充技术使用。
钼和铼是我国重要的战略性矿产资源，在能源、化工、冶金、航空航天和国防军工等领域应用广泛，钼和其合金具有较高的高温强度，良好的力学性能，较低的热膨胀系数，良好的导热性能和耐腐蚀性能，由于其优异的物理化学性质，在国防工业和军事工业发展上的应用受到高度重视，有“战争元素”之称。
铼是我国战略性新兴产业矿产的关键金属之一，素有“战略金属”“航空金属”“超级金属”之称。我国铼矿资源同样高度依赖伴生资源的综合回收。由于其在全球范围内的极端稀缺性和在航空发动机单晶叶片中不可替代的作用，其供应安全具有极高的战略意义。
辉钼矿（MoS2）是钼的最主要矿石矿物，晶体属六方晶系，具有典型的层状结构。它属于硫化物矿物类， 常含微量铼（Re，通常g/t 级，有时高达1%~2%），铼以类质同像形式替代钼，是工业提取铼的主要来源。其结构单元由一层钼原子夹在两层硫原子之间，形成“S-Mo-S”三明治构型。层内原子以强共价键结合， 而层间则依靠较弱的范德华力连接，因而表现出沿面的完全解理性和优良的润滑性能。辉钼矿多呈片状、板状或鳞片状集合体产出，颜色呈铅灰色，具强金属光泽，莫氏硬度1.0~1.5，密度4.7~5.0 g/cm3。得益于其层状结构与表面疏水性，辉钼矿天然可浮性优异， 是钼精矿浮选分离的主要依据。在自然界中，辉钼矿主要赋存于斑岩型钼矿床或斑岩型铜钼矿床中，常与黄铜矿、黄铁矿等金属硫化物共生。
钼主要以辉钼矿（MoS2）形式赋存于大型低品位斑岩型钼矿床中，亦常作为伴生矿物产于低品位斑岩型铜矿床中。目前已发现的钼矿物种类超过20 种， 主要包括辉钼矿、钼华（MoO3）、钼钙矿（CaMoO4）和彩钼铅矿（PbMoO4）等，其中辉钼矿分布最广且具有最高的工业价值。其常与其他硫化物矿物（如黄铁矿、黄铜矿）密切伴生，因此工业上通常采用磨矿—浮选工艺富集获得钼精矿。
传统辉钼矿冶炼工艺以“氧化焙烧—氨浸”为主，即通过高温氧化焙烧将钼精矿中的MoS2 转化为MoO3，再经氨水浸出制得钼酸铵溶液。该工艺在焙烧阶段会产生大量SO2气体，导致严重大气污染，同时伴生稀散元素铼的回收率较低，难以满足当前绿色低碳发展和资源综合利用的要求。
为此，全湿法冶金工艺因具有流程短、提取效率高、环境友好等优势而得到快速发展。该工艺从源头上避免了SO2等有害气体的排放，钼及伴生铼的回收率显著高于传统焙烧工艺，且适用于低品位、复杂难处理钼精矿的处理，并易于实现连续化和自动化生产。因此，开发和推广辉钼矿全湿法冶金工艺具有重要的经济价值和社会意义。
硝酸氧化浸出是以硝酸或其他无机强氧化酸（如HNO3、HClO4、H2SO4 等）单独或组合为氧化剂，在常压条件下分解辉钼矿（MoS2）的湿法工艺，其中硝酸应用最为广泛。辉钼矿与硝酸反应的方程如下：
由反应式（13）~（15）可以看出，反应路径受硝酸浓度显著影响。研究表明，该过程属表面化学反应控制，并存在自催化机制：反应初期生成的NO可被空气或氧气迅速氧化为NO2，进而再生HNO3，进一步加速辉钼矿分解。
SHALCHIAN 等通过引入机械活化预处理并结合聚电解质辅助萃取，构建了一种高效硝酸浸出新流程。结果显示，在多种无机酸中，硝酸因可形成NOx 自催化循环而表现出最佳浸出性能。在优化条件下，2 h 浸出后，钼浸出率达到80%，溶液钼浓度可以达到6700 mg/L。
硝酸氧化浸出具有浸出速率快、操作条件温和、全过程无SO2气体排放等优势。然而，该工艺也存在明显不足：对设备防腐要求高；产生NOx 等氮氧化物需尾气吸收处理，存在潜在环境风险；酸耗较大；钼容易以固相钼酸（H2MoO4）和液相钼酸根形式分散于两相，导致直接收率降低，并显著增加后续分离回收难度与成本。这是制约该工艺工业化的主要瓶颈之一。未来研究可聚焦于调控反应条件，使钼定向转化为单一相（如可溶性钼酸根），从而简化下游流程。
3.2.1.2 次氯酸钠浸出
次氯酸钠（NaClO）在碱性条件下具有极强氧化性，可有效分解绝大多数硫化矿物。辉钼矿在常温碱性介质中的典型反应为：
LIU 等利用次氯酸钠的强氧化性，开发了从铜钼共生精矿中选择性提取钼的工艺。在50 ℃ 温和条件下，钼提取率超过99.9%，而铜共浸出率低于0.01%，展现出极高的选择分离性能，特别适用于复杂伴生资源的处理。
尽管工艺选择性优异，但次氯酸钠用量大导致试剂成本高昂；更重要的是，反应引入大量Na+ 和Cl−， 产生高盐废水，处理难度大、环境合规成本高。在当前环保法规日益严格的背景下，该工艺工业化可行性较低。
3.2.2.1 加压碱浸
加压碱浸工艺以NaOH 或氨水为浸出剂，氧气为氧化剂，在高压釜中提供高温高压条件，实现辉钼矿（MoS2）的氧化溶解，钼主要转化为可溶性钼酸盐进入溶液。当浸出剂为NaOH时，主要的反应式为：
沈裕军等开发了一种加压氨浸处理钼精矿的技术（图5）。在140~200 ℃、氧分压1.0~2.5 MPa 条件下，钼以钼酸铵形式高效浸出。随后通过蒸氨、酸沉等工序实现氨的循环利用，并显著减少酸性废水排放，最终制得高纯钼酸铵产品。该工艺构建了闭路循环体系：氨经蒸氨回收，硫固定为硫酸铵，从源头避免SO2排放和氨氮废水污染，体现了原子经济性和试剂闭环的绿色冶金理念。
宋成盈等研究了未经焙烧辉钼矿在碱性条件下的氧压浸出。结果表明，在180 ℃、2.0 MPa 氧压下反应4 h，钼浸出率可以达到99% 以上。机理研究显示，高压氧气有效吸附于辉钼矿表面，显著加速氧化溶解动力学。该工艺可同步将伴生稀散元素铼浸出并进入溶液，硫元素大部分转化为硫酸根进入液相，而铁等杂质在氧压环境下形成氢氧化物或氧化物沉淀进入渣中，实现有效分离。
加压碱浸出工艺流程简单、钼浸出率高，可同步回收伴生稀有金属，并有效分离Fe、Al、SiO2 等杂质， 全过程无SO2排放，具有显著环保优势。然而，该工艺对设备耐压耐腐要求较高，碱耗较大。以NaOH 为浸出剂时易产生高钠废水，而采用氨水则可通过蒸氨工艺实现试剂回收，显著降低成本。加压氨浸凭借其绿色高效特性，有望成为加压碱浸出的主要发展方向。
3.2.2.2 加压氧化酸浸
加压氧化酸浸是在高温高压条件下，以硝酸或硫酸为浸出介质、水为溶剂，氧气为氧化剂，实现辉钼矿的氧化分解。通常80%~85% 的钼以MoO3 或H2MoO4 形式进入固相，剩余部分以钼酸根离子进入液相。典型反应式（以硝酸为例）如式（14）~（15）以及式（19）~（20）所示：
KHOSHNEVISAN 等对辉钼矿的加压硝酸浸出动力学进行了深入研究，结果表明，提高硝酸浓度、温度及压强均能显著促进反应的进行。一个重要的现象是，浸出过程中85% 的钼以氧化钼形态固相析出，而其余15% 则进入溶液，这种固液两相的分散行为是制约该工艺钼回收率的关键因素。
加压氧化酸浸操作相对简单、浸出效果优异，但存在明显局限：以硝酸为浸出剂时，对设备防腐要求极高，常需采用昂贵的钛材高压釜；钼在固液两相的分散导致后续分离复杂、回收率受限。因此，提升设备耐腐蚀性能并解决钼两相分散问题是该工艺未来重点研究方向。
生物浸出技术利用特定微生物的催化氧化作用， 在常温常压下将辉钼矿中的MoS2 转化为可溶性钼酸盐，是一种极具潜力的绿色提取方法。其作用机理主要包含“直接作用”与“间接作用”两种途径：直接作用指微生物附着于矿物表面，通过酶促反应或代谢产物直接氧化MoS2；间接作用则依赖于微生物代谢产生的Fe3+ 或H+ 等化学物质作为氧化剂，与辉钼矿发生化学反应。
上官若凡等采用混合浸矿微生物对钼尾矿进行生物浸出，在矿浆浓度10%、接种量10 mL、28 ℃ 条件下反应21 d，使钼、铜、铁的浸出率分别达到82.87%、83.73% 和88.78%。结果表明，可通过控制细菌生存环境pH、温度、生长环境中的离子浓度等提高生物浸出效率。
ABDOLLAHI 等采用响应面法与中心复合设计优化了混合嗜温菌浸出辉钼矿中铜、钼、铼的工艺参数。结果表明，在pH=1.68、矿浆浓度0.95%、接种量18.41% 的条件下，铜浸出率最高为64.72%，而钼和铼的浸出率较低；研究同时发现黄钾铁矾沉淀会影响浸出效率，为辉钼矿生物浸出工艺优化提供了理论依据。
与传统的酸碱浸出工艺相比，生物浸出具有条件温和、能耗低、无有害气体排放、环境友好等突出优势，尤其适用于处理低品位、复杂难处理的辉钼矿资源。然而，该技术目前仍面临浸出速率缓慢、反应周期长、微生物对环境条件（如温度、pH、金属离子浓度） 敏感以及工艺强化手段不足等挑战，制约了其工业化应用进程。
综上所述，辉钼矿不同的全湿法浸出技术具有各自的优缺点，对比总结见表8，随着超声波、机械活化、微波等一系列新型的辅助技术的不断发展，通过这些辅助手段与传统的酸碱浸结合，取各自所长，提升回收效率，将成为未来发展的方向。
钼的分离回收方式主要以溶液富集为主。辉钼矿通常经过氧化浸出，矿石中的Mo以MoO42− 形进入溶液，对于氨浸工艺，需要通过酸沉的方式，将溶液中的钼酸铵以结晶态析出。若为酸浸的浸出液，则需要用碱去中和提高溶液的pH，两种工艺消耗大量试剂，产生大量污废水，造成环境污染 。并且金属铼常与钼伴生存在且钼、铼物化性质极其相似，因此，工业上在钼分离提取的同时，也将铼作为目标金属进行分离富集。在诸多提取方法中，溶剂萃取分离技术和离子交换分离技术凭借简单高效的优势成为主流工艺。
溶剂萃取分离技术是利用MoO42− 和杂质离子在两种互不相溶的溶剂中溶解度或分配比的差异，来实现混合物中一种或多种组分分离、富集和纯化的重要化工单元操作。溶剂萃取分离钼和铼具有高选择性、低成本、萃取容量大等特点，常见钼铼分离有机溶剂有胺类、酮类以及含磷萃取剂。
胺类萃取剂（如N235）属于阴离子交换萃取，其在酸性介质中质子化形成阳离子[R3NH]+，再与钼酸根阴离子MoO42− 结合形成疏水性络合物被萃取入有机相。这一机理解释了为何萃取效率强烈依赖于水相盐酸浓度。曹占芳以N235 萃取辉钼矿浸出液， 并重点研究HCl 浓度对萃取效率的影响，当HCl 质量浓度从25 g/L 提高至59 g/L 时，钼的萃取率从83% 提高至97%。林春生以N235、仲辛醇、煤油按20%、15%、65% 组分比例作为有机相，对钼焙砂制备高纯钼酸盐的酸洗母液中提取钼的副产品铼，在室温25 ℃、料液酸度1.5 mol/L 以上、萃取相比O∶A 为1∶2、萃取时间1 min、反萃氨水碱度7 mol/L 以上的条件下，萃取率大于98%。姚琳等以N235 作为萃取剂，对含钼酸浸液中钼酸盐进行回收，在萃取温度为25 ℃，萃取相比O∶A为1∶2、萃取级数为两级的条件下，萃取率达到97.38%。
磷类萃取剂在协同萃取体系下比单一萃取体系更具优势，萃取酸度低、选择性高、易反萃等，但其分离系数和萃取容量相对较低。ENTEZARI-ZARANDI 等采用PC88A 作为萃取剂，对辉钼矿烟尘浸出液中的钼和铼进行选择性回收。将浸出液用pH 为0~1 的H2SO4进行酸化，PC88A 与10%~15% 煤油组成有机相，O∶A 为1∶1、实现了Mo和Re 选择性分离，钼萃取率达到97%，并且98% 的Re 留在溶液中，实现钼、铼高效分离。
近些年溶剂萃取分离技术凭借对于钼铼选择性分离效率高、萃取容量大、成本低等优势在钼铼回收领域迅速发展，但是部分萃取剂易挥发、且具有毒性， 环境治理难度大。这些问题限制溶剂萃取技术绿色发展，未来开发绿色无毒萃取剂将成为领域发展的重要方向之一。
离子交换法主要是利用离子交换树脂上的基团对溶液中的MoO42− 进行选择性吸附，进而产生离子交换，根据MoO42− 和ReO42− 与官能基团亲和力不同， 使用不同解吸剂，将两者选择性洗脱，实现钼、铼选择性分离。
宁阳坤对D314 树脂直接吸附钼冶炼废酸中的钼进行研究，试验发现，可以通过调节pH，提高D314 树脂对Mo的吸附率，当采用石灰调节钼冶炼废酸pH 到4 左右，吸附效果最好，并且发现D314 树脂吸附Mo是吸热过程，适当提高温度，有利于提高吸附效果。
刘红召等采用D201×7 的用凝胶型强碱性阴离子树脂分离富集辉钼矿焙烧烟气淋洗液的钼和铼，通过动态吸附试验发现，当淋洗液中的Mo达到饱和后， 还可以继续吸附Re，这说明树脂对Re 的吸附效果大于对钼的吸附效果。之后使用45% NH4OH+5g/L NH4Cl 进行钼铼初步解吸，使用2mol/L NH4SCN 解吸铼，得到1 g/L以上富铼溶液，实现钼铼选择性分离。
离子交换分离技术具有工艺简单、环境友好、对身体无害、分离效率高并且离子交换树脂可以循环使用，但随着树脂使用次数增多，其吸附容量会迅速降低。因此合成高循环次数、大容量的离子交换树脂是离子交换领域重要的研究方向。
选择性吸附法是一种基于特定功能材料对目标离子进行识别与捕获的分离技术，近年来在钼铼分离领域显示出良好的应用前景。该方法的核心在于设计对MoO42− 或4 ReO− 具有高亲和力与选择性的吸附剂。为实现钼铼的高选择性分离，研究致力于开发新型吸附剂。目前，基于可再生资源的生物质吸附剂以及纳米材料已成为研究热点，它们通过独特的物理化学性质为选择性吸附提供了新方案。
3.3.3.1 生物质类吸附剂
基于其作为农业或工业废弃物的大量可获得性以及易于进行化学改性的特点，将废弃生物质开发成能够选择性吸附特定金属离子的功能材料，已成为一种极具前景的资源化策略。任富强以生物质废弃物柿子皮为原材料，利用其中的有效成分柿子单宁， 采用直接有效的化学改性方法进行胺基修饰，从而得到了伯胺类、仲胺类、叔胺类、季铵盐类四种类型的柿子单宁吸附剂，进而研究了这些吸附剂对钼、铼的吸附性能、吸附机理和钼铼的分离行为。实现从含Mo和Re 的工业废水中的选择性分离。王静以褐藻作为原料，对其进行简单的处理和改性，采用分子印迹的方法，提高钼铼的分离选择性，获得绿色无污染且成本低廉的褐藻吸附剂。
3.3.3.2 纳米材料吸附剂
LI 等研制了一种基于辛胺改性纳米SiO2 的新型吸附剂，用于工业废水中无机铼（ReO4−）和钼（MoO42−）的同时分离与回收。最大吸附容量分别为4.93 mg/g（Re） 和16.85 mg/g（Mo）。吸附剂稳定性高，可重复使用8 次 以上，在实际废水处理中展现出高选择性和回收率（>96%）。HUANG等制备了一种新型锰铁氧体纳米颗粒（MFONPs），该材料在pH为2~4 的酸性条件下对钼表现出显著的选择性吸附能力，其对钼的吸附量可以达到41.985 mg/g，而铼（Re）则基本保留在溶液中，从而实现钼与铼的高效分离。然而，该类纳米材料在实际水体系应用中仍面临一个重要挑战：反应完成后，纳米颗粒的回收较为困难，易造成材料流失及潜在的二次污染问题，制约其规模化应用前景。
采用吸附法能实现低浓度钼铼混合溶液中钼与铼的分离，尤其在低浓度体系中展现出良好的应用潜力。然而，现有吸附材料仍存在一定局限性，生物质基吸附剂往往存在吸附动力学缓慢、饱和吸附容量有限等问题，难以满足工业化连续生产的需求；而纳米材料吸附剂虽性能优异，但其合成工艺通常较为复杂，制约了其规模化制备与应用。因此，开发兼具快速吸附动力学、高饱和吸附容量以及简易制备工艺的专一性吸附剂，已成为该领域未来研发的重要方向。
钼铼分离三种方法优缺点对比见表9。
全湿法提取技术在处理典型战略稀有金属资源（如硫化镍矿、红土镍矿及含铼辉钼矿）方面展现出显著优势，包括原料适应性强、金属回收率高、能耗降低及环境负荷低。该技术通过加压浸出、常压浸出及分离纯化等单元操作，构建了“短流程、试剂内循环”的高效体系。研究表明，针对不同矿物特性优化工艺参数可显著提高选择性和经济性，同时降低三废排放, 全湿法提取分离技术已成为保障战略金属可持续供应的关键路径。
未来，全湿法提取技术应聚焦绿色创新与智能化升级：一是开发新型绿色试剂替代传统酸碱，减少腐蚀与二次污染；二是强化浸出技术（如微波/ 超声辅助、生物浸出）以处理低品位复杂矿产，提升回收效率并降低能耗；三是推进三废资源化利用，实现闭环生产；四是通过AI 与大数据优化工艺参数，预测分离行为，提高过程稳定性。结合地缘资源分布与供应链需求，推动国际合作与标准化，将进一步强化全湿法在战略稀有金属领域的应用潜力，促进绿色冶金转型。
彭俊，正高级工程师/硕导，湖南省芙蓉计划青年人才（科技创新类），国家重点研发计划青年科学家项目首席科学家，长沙矿冶院攀登人才，中国有色金属智库认证专家，湖南省和长沙市产业技术类专家，PMI项目管理专家，受聘担任《中国有色金属学报》等14个核心期刊编委。长期从事战略性矿产资源提取、绿色分离与循环利用研究，主持国家重点研发计划项目1项、子课题2项、国家自然科学基金项目1项，主持企业重点项目8项，作为核心骨干参与国家级项目11项、企业委托项目22项，项目经费合计超4000万元，在钼、铼、铋、铟、钒、锂、锰、深海矿产等战略矿产资源提取与分离领域攻克了多项关键技术；发表SCI论文10余篇、授权发明专利7件；3项技术成果被鉴定为国际领先水平；获有色金属工业科学技术奖一等奖、中国五矿科技进步二等奖、“有色金属智库杯”冶金优秀青年支撑计划三等奖。
