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金属分类和有色金属及其利用

来源:摘抄于因特网作者:徐俊龙 点击:所属专题: 金属冶炼 金属分类
在目前已知的107种元素,对于其中的金属元素,各国有不同的分类方法。有的分为铁金属(Ferrous metals)和非铁金属(non-ferrous metals)两大类:铁金属系指铁及铁合金;非铁金属则指铁及铁合金以外的金属元素。有的分为黑色金属和有色金属两大类。有色金属是指铁、

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金属分类和有色金属及其利用

在目前已知的107种元素,对于其中的金属元素,各国有不同的分类方法。有的分为铁金属(Ferrous metals)和非铁金属(non-ferrous metals)两大类:铁金属系指铁及铁金属分类和有色金属及其利用合金;非铁金属则指铁及铁合金以外的金属元素。有的分为黑色金属和有色金属两大类。有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外所有的金属。中国在1958年,将铁、铬、锰列入黑色金属;并将铁、铬、锰以外的64种金属列入有色金属。这64种有色金属包括:铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钉、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、硅、硼、硒、碲、砷、钍。

在历史上,生产工具所用的材料不断改进,它与人类社会发展的关系十分密切。因此历史学家曾用器物的材质来标志历史时期,如石器时代、青铜器时代、铁器时代等。到17世纪末被人类明确认识和应用的有色金属共8种。中华民族在这些有色金属的发现和生产方面有过重大的贡献。进入18世纪后,科学技术的迅速发展,促进了许多新的有色金属元素的发现。上述的64种有色金属除在17世纪前已被认识应用的8种外,在18世纪共发现13种。19世纪发现39种,进入20世纪,又发现4种。

能源、信息技术和材料被称为当代文明的三大支柱。有色金属及其合金是现代材料的重要组成部分,与能源及信息技术的关系十分密切。按1981年世界资料统计,铜、铝、铅、锌、镍、锡、金、银8种有色金属的产量虽仅为钢产量(7亿吨)的5.4%,但其产值则达到钢产值的50%多以上。有色金属和黑色金属相辅相成,共同构成现代金属材料体系。

有色金属是国民经济、人民日常生活及国防工业、科学技术发展必不可少的基础材料和重要的战略物资。农业现代化、工业现代化、国防和科学技术现代化都离不开有色金属。例如飞机、导弹、火箭、卫星、核潜艇等尖端武器以及原子能、电视、通讯、雷达、电子计算机等尖端技术所需的构件或部件大都是由有色金属中的轻金属和烯有金属制成的;此外,没有镍、钴、钨、钼、钒、铌等有色金属也就没有合金钢的生产。有色金属在某些用途(如电力工业等)上,使用量也是相当可观的。现在世界上许多国家,尤其是工业发达国家,竞相发展有色金属工业,增加有色金属的战略储备。

有色金属工业包括地质勘探、采矿、选矿、冶炼和加工等部门。矿石中有色金属含量一般都较低,为了得到1吨有色金属,往往要开采成百吨以至万吨以上的矿石。因此矿山是发展有色金属工业的重要基础。有色金属矿石中常是多种金属共生,因此必须合理提取和回收有用组分,做好综合利用,以便合理利用自然资源。许多种稀有金属、贵金属以及硫酸等化工产品,都是在处理有色金属矿石或中间产品以及矿渣、烟尘的过程中回收得到的。有色金属生产过程中通常产生大量废气、废水和废渣,其中含有多种有用组分,有时含有有毒物质,一些有色金属也具有毒性。因此,在生产有色金属的过程中,必须注意综合利用与环境保护。此外,与钢铁的生产相比,一般说来,有色金属生产需要的能量是比较多的。据统计,如从矿石生产每吨钢能耗以100计,镁为1127,铝为767,镍为455,铜为352,锌为206。因此,在有色金属工业中,降低能耗问题非常突出。

在有色金属的开采、选矿、冶炼、加工及再生回收过程中,有多种提取方法可资选用。就冶炼过程而言,通常分为火法冶金,湿法冶金和电冶金。火法冶金一般具有处理精矿能力大,能够利用硫化矿中硫的燃烧热,可以经济地回收贵金属、稀有金属等优点,但往往难以达到良好的环境保护。湿法冶金常用于处理多金属矿、低品位矿和难选矿;电冶金则适用于铝、镁、钠等活性较大的金属的生产。这些方法要针对所处理的矿物组成选择使用或组合使用。为了强化有色金属的治炼加工过程,发展了一系列新技术、新方法和新设备,如高压浸取、流态化焙烧、有机溶剂革取、离子交换、金属热还原、区域熔炼、真空冶金、喷射冶金、等离子冶金、氯化冶金以及连续铸轧、等静压加工、扩散焊接、超塑成型等,大大丰富了冶金学的理论和工艺,不断推动了有色金属生产的发展。

有色金属大多是加工成材后使用,因此如何合理有效地生产性能良好、物美价廉的有色金属材料以取得最大的社会经济效益,是个十分重要期问题。随着科学技术的进步与国民经济的发展,对于有色金属材料在数量、品种、质量及成本等方面不断提出新的要求;不仅要求提供更好性能的结构材料、功能材料;而且对其化学成分、物理性能、组织结构、晶体状态、加工状态、表面与尺寸精度以及产品的可靠性、稳定性等方面的要求也越来越高。总的说来,有色金属材料的生产正向大型化、连续化、自动化、标准化方向发展,这就需要高精度、高可靠性的工艺、装备、控制技术与成品检测技术。一些新材料,如半导体材料、复合材料、超导材料,新技术如粉末冶金、表面处理等已经形成或者正在发展成为一个新的技术领域。

中国有色金属资源的一个特点是复合矿多,而且有的品位较低,不但多种有色金属常共生在一起,而且有些铁矿中也含有大量的有色金属,如攀枝花铁矿中含有大量的钒、钛;包头铁矿中含有大量的稀土和铌,因此研究适合中国资源特点的新技术、新工艺、新设备和新材料,逐步建立适合中国情况的有色金属材料体系是今后一个十分重要的任务。

中国有色金属资源丰富,品种比较齐全。就目前所知,钨和稀土等7种金属的储量居世界第一位;铅、镍、汞、铝、铌5种金属的储量也相当丰富。在矿产资源中,有色金属是中国的一大优势。中华人民共和国成立以前,中国有色金属工业十分落后,无论矿山或工厂,其设备规模都很小,只能生产金、银、锡、锑、铜、铅、锌、汞等,许多有色金属都不能生产。自1949年以来,中国有色金属工业发展很快,已经形成了从常用有色金属到稀有金属,品种比较齐全,工艺比较完善的生产体系。中国各种有色金属的采矿、选矿、冶炼、加工工厂都具有相当规模,但与世界先进水平相比较,还有一定的差距。为此,在进行有色金属新矿山、工厂建设的同时,还面临现有矿山、工厂的技术改造任务,以充分发挥中国有色金属资源优势,满足国民经济发展的需要。

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