■本报记者 卜叶

氦气，银河系第二多物质，含量仅次于氢。但在地球上，这种不可再生资源却非常稀缺。近年来，随着全球氦需求的上涨，氦短缺的消息时有曝出。

相比石油、天然气，氦气看似离生活很远，但小到气球充气，大到电子工业、生物医疗、航空航天等领域，都离不开它，是高技术产业发展的基本物资之一。一旦短缺，后果将十分严重。

目前，我国氦气高度依赖进口，过去三四年间，氦气价格甚至翻了一倍。面对“氦短缺”，我国该如何面对？

勘探迫在眉睫

氦主要伴生于天然气或放射性矿石中，也被称为“黄金气体”。

过去，氦作为一种化学性质稳定、低密度的惰性气体，主要用作焊接等工艺的保护气和飞艇填充气；科技日新月异，人们发现氦的优良品质在其他应用中也能大放异彩。

随着航天科技的发展，人类又将氦用于燃料增压气和吹扫清洗气；极易扩散的特性使其变成优质检漏气体；凭借良好的导热性能，氦还可用作电子工业晶体生长的传热介质；液氦的温度接近绝对零度，可用作低温冷却剂和制冷剂，实现低温超导和超流体。

“氦的广泛用途由其独一无二的性质决定，人类至今还没有找到能够完全替代氦的物质。”中国科学院理化技术研究所副研究员胡忠军告诉《中国科学报》。

同时，氦资源在世界范围内分布不均，据美国地质勘探局估测，美国、阿尔及利亚、卡塔尔、俄罗斯和加拿大拥有全球约92%的氦资源。

目前，我国已探明具有一定含氦量的天然气田主要分布于渭河盆地、四川、塔里木盆地等地。但是，仅有少量氦气田实现工业化开发，国产氦的生产规模远不能满足科学技术和经济建设等发展的需求。

“我国氦气田分布零散，且普遍品质不高，氦含量偏低，提取成本高，导致业界对其商业化的热情不高。”长安大学资源学院教授付国民说，“更可惜的是，在中国早期的地质资源勘探中，人们未能意识到氦的重要性，并没有把氦勘探作为重要目标，造成大量气田在氦储藏数据上的空白。”

近年来，我国潜在氦资源研究逐渐升温。地质学家认为，氦储量95%以上分布在古老地台，据此，有专家预测，四川盆地、鄂尔多斯盆地或是我国探明氦资源的有利地区。付国民补充道，山前断陷也可形成氦气富集，储量规模也许不如古老地台巨大，但依然值得在今后的天然气勘探中加以重视。

胡忠军表示，我国氦工业面临的一大问题是氦资源家底不清，需要探测调查新的氦气藏，并在适宜开采的地区建立氦工厂，特别是大型氦液化工厂，实现氦远距离经济运输。

提氦技术亟须升级

氦生产主要采用低温冷凝分离工艺等，经过预处理净化、粗氦制取和纯氦精制三道主要工序，最终得到纯氦。付国民表示，我国在氦生产技术上并不存在不可克服的瓶颈，主要难在高品质氦气田的稀失。

一般来说，天然气氦含量达到0.1%以上才在经济上具有提取价值。美国天然气田中氦含量约为0.8%~7.5%，一般氦含量大于0.3%的天然气称为富氦天然气，而目前我国天然气田的氦含量多远低于此。

为此，胡忠军建议，我国应着重研究和发展贫氦、含氦天然气提氦工艺。改进现有的深冷法提氦装置和工艺，降低能耗，发展低温法、吸附法以及膜分离相结合的复合工艺，通过LNG联产和扩大生产规模等降低提氦成本。

此外，氦在大气中的含量极低，约为百万分之五，即便被认为无经济价值的贫氦天然气，其氦含量也比大气氦含量高两个数量级。

胡忠军表示，必要的时候，可以从空分驰放气、合成氨尾气、富氦独居石、温泉气、金—铀矿的坑气中提取氦。以空气驰放气提氦为例，他解释，空气中的氮气、氧气均为重要的工业气体，两者被提取后，氦气在剩余气体的相对含量升高，具有一定商业提氦价值。

加强前沿研究

当前，我国部分高技术产业仍处于国际产业链末端，电子信息产业等高技术产业的高端生产工艺对氦气的需求量很大。随着我国高技术产业升级，对氦气的需求有望进一步增加。

胡忠军表示，除了加强勘探和技术升级，还应该重视氦相关基础研究。目前，人类对氦源的评价参数及氦气释放机制、复杂地质介质中氦的运载机制及控制因素、富氦气藏成藏过程及关键控制因素等并不完全清楚。

“跟石油、天然气类似，氦资源的勘探成本高昂，仅一口钻井往往就需要耗费数千万元，加强氦气富集规律研究能极大提高勘探效率。”付国民说。

近日，“富氦天然气成藏机制及氦资源分布预测技术”被列入“变革性技术关键科学问题”重点专项2021年度项目，相关申报工作已经启动。

胡忠军表示，业界学者的普遍关注和投入，将对氦生成、储藏规律、回收循环利用等产生巨大推动作用，人类更好利用氦资源未来可期。