| 词条 | 有色金属 |
| 释义 | § 简介 定义 有色金属non-ferrous metal，狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。到20世纪90年代已发现的109种元素中，有84种被认为是金属，9种为半金属，其余16种为非金属。铁以外的其余83种金属和9种半金属，统称为有色金属。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。 有色金属元素只有80余种，但有色合金种类繁多，性能各异。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，电阻比纯金属大、电阻温度系数小，具有良好的综合机械性能。常用的有色合金有铝合金、铜合金、镁合金、镍合金、锡合金、钽合金、钛合金、锌合金、钼合金、锆合金等。 有色金属中的铜是人类最早使用的金属材料之一。现代，有色金属及其合金已成为机械制造业、建筑业、电子工业、航空航天、核能利用等领域不可缺少的结构材料和功能材料。 § 分类 有色金属 在有色金属分类上，全世界还没有统一的标准，各国分类方法不尽相同，而且在分类中某些金属的归属存在交叉的情况。工程材料，按原子或分子结构、物理或化学性能的不同分为金属、非金属、复合材料三大类。在金属材料中，除以铁、铬、锰三种元素为基的黑色金属材料外，其余元素构成的材料均被称作有色金属材料（在国外，通常把黑色金属称作含铁金属，而把有色金属称作非铁金属）。 有色金属材料的分类方法很多，目前通用的分类方法有：一般分类；按化学成分分类；按用途分类；按组成合金的元素数目分类等。 一、一般分类 有色金属按其密度、价格、矿源的储量和分布情况等分为五大类，即重有色金属、轻有色金属、贵金属、半金属与稀有金属。 重有色金属 重有色金属一般指密度在4.5以上的有色金属，包括铜、镍、铅、锌、钴、锡、锑、汞、镉、铋等。依据其特性不同，这些重有色金属都具有特殊的应用范围与用途。 轻有色金属 轻有色金属一般指密度在4.5以下的有色金属，包括铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡等。这些金属不仅密度小，而且化学活性大，与氧、硫、碳及卤素化合物接触相当稳定。 贵金属 贵金属一般指矿源少、开采和提取比较困难、价格比一般金属贵的金属，如金、银及铂族元素（铂、铱、锇、钉、钯、铑等）。这些金属的特点是密度大（10.4~22.4），熔点高（916~3000℃），化学性质稳定，难于被腐蚀。贵金属广泛应用于电气、电子、宇航工业。 半金属 半金属一般指物理化学性质介于金属与非金属之间的硅、硒、碲、砷、硼等。此类金属，根据各自特性，具有不同的用途。硅是半导体主要材料之一；高纯碲、硒、砷则是制造化合物半导体的原料；硼是合金的重要添加元素。 稀有金属 稀有金属一般指在自然中含量很少、分布稀散或难于从原料中提取的金属。依其物理化学性质、原料的共生关系、生产流程等特点，稀有金属又可划分为以下五种。 （1）稀有轻金属包括锂、铍、铷、铯、钛等。除密度小之外，这些金属化学活性都很强。其氧化物、氯化物都具有很高的化学稳定性，不易还原。 （2）稀有高熔点金属包括钨、钼、钽、铌、锆、钒、铼等。其共同特点是熔点高，自1830℃（锆）至3400℃（钨），硬度大，抗腐蚀性强，可与一些非金属生成高硬度、高熔点的稳定化合物（碳化物、氮化物、硅化物、硼化物），是生产硬质合金的重要材料。 （3）稀有分散金属包括镓、铟、铊、锗等。其特点是在地壳中储量很分散，大多数没有单独形成矿物与矿床。 （4）稀土金属包括镧系以及与镧系元素性质相近的钪与钇。在元素周期表中，从镧到铕称为轻稀土，从钆到镥包括钪、钇称为重稀土。这些金属的原子结构相同、物理化学性质相近，在矿石中又总是伴生在一起，提取分离过程较繁杂。 （5）稀有放射性金属简称为放射性金属，包括钋、镭、锕、钍、镤、铀以及钫、锝、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹等。这些元素在原子能工业上起着极其重要的作用。 二、按化学成分分类 有色金属材料按化学成分（即合金系统）分为：铜及铜合金；轻金属及其合金；其它有色金属及其合金。 铜及铜合金 铜及铜合金包括：纯铜（紫铜）、铜锌合金（黄铜）、铜锡合金（锡青钢等）、无锡青铜（铝青铜）、铜镍合金（白铜）。 轻金属及轻合金 轻金属及轻合金包括：镁及镁合金、铝及铝合金、钛及钛合金。 其它有色金属及其合金 其它有色金属及其合金包括：铅及其合金、锡及其合金、锌镉及其合金、镍钴及其合金、贵金属及其合金、稀有金属及其合金等。 三、按用途分类 有色金属按用途分类是常用的一种方法。按用途可分为： 铸造合金，即液态成形用合金。 变形合金，即压力加工用合金。 轴承合金，即滑动轴承用合金。 焊料，即各种钎焊用合金。 硬质合金。 印刷合金。 中间合金。 特殊合金。 粉末金属。 四、按组成合金的元素数目分类 有色金属合金按其组成合金的元素数目可分为： 二元合金由两个主要元素组成的有色金属合金，如以铜、锌为主要元素组成的黄铜合金。 三元合金由三个主要元素组成的有色金属合金，如以锌、铝、铜为主要元素组成的锌合金。 四元合金由四个主要元素组成的有色金属合金，如以镁、铝、锰、锌为主要元素组成的镁合金。 多元合金由四个以上主要元素组成的有色金属合金，如以钛、铝、铬、锰、铁、钼、钒为主要元素组成的钛合金。 § 发展历史 简史据考证，铜、铅、锡、汞、金、银和铁都是史前金属。8000年以前，人类就知道使用铜，7000年前知道有铅，3000年前就在炼丹术中使用汞，2000年前就出现了炼锡技术。92种有色金属在17世纪前被认识和应用的有9种。18世纪元素周期表问世，与此同时德国、英国、法国、墨西哥等国相继设立了矿冶学院，开展实验研究，结果发现钴、铂等15种。19世纪科学技术进入繁荣时代，共发现了铌、钽等41种。20世纪由于天然放射性元素镭、铀、钍的陆续发现，逐步揭开了原子结构的秘密；更由于x射线分析、回旋加速器的发明和中子的发现，进一步发现和分离出包括一系列人工放射性元素在内的27种元素。 铜是人类最早发现的古老金属之一，在公元前第四世纪人类就掌握了炼铜技术。铅也是人类最早提炼出来的金属之一，欧洲于17世纪有大规模生产铅的记载。人类在古代即已使用含锌的铜合金，中国是最早掌握炼锌技术的国家，明代著作《天工开物》对此作了详细记述。约在16世纪，中国生产的金属锌开始传入欧洲，纯度在95%以上。英国于18世纪初期开始生产锌。镍于19世纪初期开始工业生产，铝和镁于19世纪后期实现较大规模工业化生产。而稀有金属的工业化生产较晚，大多始于20世纪，如钨和钼是在20世纪初期，而钛、锆、钽和铌则是在第二次世界大战之后。有色金属工业早期是从开采与利用金、银和铜、铅、锌等逐步发展起来的。20世纪前半叶，铝、镁、镍等金属的生产有了较快的发展。20世纪中期是稀有金属蓬勃发展时期。随着科学技术的发展和各工业部门对有色金属需求的日益增加，促使有色金属冶金技术的迅速发展和生产规模的不断扩大。1990年全世界共生产原铝约18.3lMt，精铜约11.05Mt，精铅约7.24Mt，镍约0.86Mt，，钛约98Kt。1993年中国主要有色金属总产量达3.26Mt。到20世纪90年代，世界各国所形成的有色金属生产能力，能生产出人类所需的各种有色金属。 § 有色金属的基本性质 金属具有不同于非金属的一些特性，从化学角度看，一般金属或金属的低价态均在溶液中成正离子状态，其氧化物与水结合都形成氢氧化物，除过渡金属的Ⅳ~Ⅶ族元素外，金属的氢氧化物一般不形成相应的酸，从物理角度看，金属的外层电子结构中都含有游离的或易受激化的电子，因而具有良好的导电性和导热性。此外，除汞、镓（熔点29.93℃）外，常温下金属都是固体，包括固态汞均有金属光泽，有一定的延展性。在所有金属中，铯是性质最活泼和正电性最强的金属，锂是最轻的金属（密度0.534g/cm3），也是除汞外最具柔性的金属（可以用小刀切割），铱是最重的金属（密度22.42g/cm3），汞是熔点最低的金属（-38.72℃），钨是熔点最高的金属（3407℃），铌是超导临界转变温度最高的金属（9.25K），铜、银、金具有最好的导电性和导热性，过渡金属都具有高熔点和顺磁性。 有几种金属，在不同形态具有金属或非金属性质，称为半金属或类金属，它们是碳、硅、锗、砷、锑、硒和碲，这些元素大都有几种同位素异构体，其中有些呈非金属性质，有些呈金属或半金属性质，例如，呈石墨形态的碳是半金属性质，而呈金属石结构的碳是非金属性质，硅和锗仅有一种呈金刚石结构的半金属形态，普通形态的锗和锑具有相当好的导电性，但至少有一种非金属性质的同质异构体。固态硒大约有两种结构形态为半金属，两种为非金属，碲有晶态和非晶态两种同素异形体，也是半金属。 § 种类特性 有色金属分布 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、钌、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（见冶金史）。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。 § 种类面积 有色金属 有色金属表面积也是非常重要的，有色金属的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看中国国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。 比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。真正完全自动化智能化比表面积测试仪产品，才符合测试仪器行业的国际标准，同类国际产品全部是完全自动化的，人工操作的仪器国外早已经淘汰。真正完全自动化智能化比表面积分析仪产品，将测试人员从重复的机械式操作中解放出来，大大降低了他们的工作强度，培训简单，提高了工作效率。 真正完全自动化智能化比表面积测定仪产品，大大降低了人为操作导致的误差，提高测试精度。F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。比表面积检测需遵循相关标准、方法及理论，具体详细信息可以去相关网站中进一步了解。 § 用途 A:有色金属中的铜是人类最早使用的金属材料之一 有色金属。现代，有色金属及其合金已成为机械制造业、建筑业、电子工业、航空航天、核能利用等领域不可缺少的结构材料和功能材料。 B:实际应用中，通常将有色金属分为5类： 1.轻金属。密度小于4500千克/立方米，如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。 2.重金属。密度大于4500千克/米3，如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。 3.贵金属。价格比一般常用金属昂贵，地壳丰度低，提纯困难，如金、银及铂族金属。 4.半金属。性质价于金属和非金属之间，如硅、硒、碲、砷、硼等。 5.稀有金属。 包括稀有轻金属，如锂、铷、铯等； 稀有难熔金属，如钛、锆、钼、钨等； 稀有分散金属，如镓、铟、锗、铊等； 稀土金属，如钪、钇、镧系金属； 放射性金属，如镭、钫、钋及阿系元素中的铀、钍等。 有色金属通常指除去铁（有时也除去锰和铬）和铁基合金以外 的所有金属 。有色金属可分为四类： 实际应用中，通常将有色金属分为5类： ①轻金属。密度小于4500千克/立方米，如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。 ②重金属。密度大于4500千克/米3，如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。 ③贵金属。价格比一般常用金属昂贵，地壳丰度低，提纯困难，如金、银及铂族金属。 ④半金属。性质价于金属和非金属之间，如硅、硒、碲、砷、硼等。 ⑤稀有金属。包括稀有轻金属，如锂、铷、铯等；稀有难熔金属，如钛、锆、钼、钨等；稀有分散金属，如镓、铟、锗、铊等；稀土金属，如钪、钇、镧系金属；放射性金属，如镭、钫、钋及阿系元素中的铀、钍等。 § 地位及作用 有色金属图解 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。 有色金属冶炼专用砂浆泵 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冶炼加工过程,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、有机溶剂萃取、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，是个十分重要的问题。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。 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。 § 发展现状 稀有金属 由于稀有金属在现代工业中具有重要意义，有时也将它们从 有色金属中划分出来，单独成为一类。而与黑色金属、有色金属并列，成为金属的三大类别。 有色金属是国民经济发展的基础材料，航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础。随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进，有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。它不仅是世界上重要的战略物资，重要的生产资料，而且也是人类生活中不可缺少的消费资料的重要材料。 建国50多年来，中国有色金属工业取得了辉煌的成就，兴建了一大批有色金属矿山、冶炼和加工企业，组建了地质、设计、勘察、施工等建设单位和科研、教育、环保、信息等事业单位以及物资供销和进出口贸易单位，形成了一个布局比较合理、体系比较完整的行业。 2006年，中国有色金属工业整体保持了良好的发展态势，有色金属产品产量继续增长，企业经济效益大幅攀升。10种有色金属总产量实现1917万吨，连续5年居世界第一位。全国有色金属规模以上企业实现主营业务收入、利税、利润分别达到13475亿元、1631亿元、1100亿元，有色金属进出口贸易总额超过650亿美元。年黄金产量240.08吨，创历史最高水平。 2007年，中国有色金属工业固定资产投资继续保持较快增长态势。其中有色金属矿山领域固定资产投资增长显著，全年完成固定资产投资355亿元，比上年增长54%，占产业完成固定资产投资总额的22%。有色金属合金制造及压延加工领域固定资产投资出现较快增幅，全年完成固定资产投资420亿元，比上年增长33%，占产业完成固定资产投资总额的26%。有色金属冶炼领域完成固定资产投资730亿元，比上年增长15%，占产业完成固定资产投资总额的46%。 国内有色金属行业集中度低、规模效益差、资源分散，同时又是与国际市场接轨紧密的行业之一。在目前有色金属需求旺盛的情况下，有色企业势必要加大矿山资源投入力度。参股或者控股海外矿山、企业，能弥补中国有色矿产资源的不足，转变中国企业在原料波动中的不利局面。此外，企业产业链的延伸和行业集中度的提高可以更好的提高企业抗风险能力，能扭转中国企业在类似铜精矿加工费等谈判中既没有“定价权”也没有“话语权”的境地。 中国在21世纪的前20年，仍将处在工业化的过程中，制造业的快速发展，将会带动国民经济保持一个较长的高速增长期。因此，作为工业基础的有色金属工业的发展状况对中国经济能否继续保持相对较高的增长率就显得更加重要。中国国民经济的持续健康发展，是有色金属行业稳步发展的基础。今后一段时期，中国有色金属的需求将保持稳定增长。 § 资源状况 有色金属 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、钼、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。 § 参考资料 1、有色金属 http://knology.chinaccm.com/phrase-2006020817443500232.html 2、有色金属信息网 http://www.atk.com.cn/antaike/index.php3 |
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