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什么是黑色金属和有色金属 一、黑色金属 是指铁和碳的合金。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。 黑色金属包括铁（Fe）、锰（Mn）、铬（Cr）3种金属及它们的合金。 1、生铁：是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。 2、铸铁：把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状,含碳量大于2.11%的铁碳合金），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。 3、铁合金：是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。 4、钢：含碳量低于2.11%的铁碳合金称为钢，把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。  二、有色金属 人类在自然界至今已发现86种金属元素，除前已述及的铁、锰和铬3种黑色金属以外的83种金属都叫作有色金属。 有色金属的分类，各个国家并不完全统一，大致按其密度、价格、在地壳中的储量及分布情况、被人们发现和使用的早晚等分为5大类：轻有色金属、重有色金属、贵金属、稀有金属、半金属。 （一）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（Al）、镁（Mg）、钠（Na）、钾（K）、钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba）。这类金属的共同特点是：密度在0.53～4.5，化学活性大、与氧、硫、碳和卤素的化合物都相当稳定。所以这类金属多采用熔盐电解法及金属热还原法提取。 轻金属铝在自然界中占地壳重量的8％（铁为5％）。随着近代炼铝技术的发展及铝在国民经济各个部门的广泛应用，目前铝已成为有色金属中生产量最大的金属。 （二）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，其中有铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）、锌（Zn）、钴（Co）、锡（Sn）、锑（Sb）、汞（Hg）、镉（Cd）和铋（Bi）。 每种重有色金属根据其特性，在国民经济各部门中都具有其特殊的应用范围和用途。例如铜是军工及电气设备的基本材料；铅在化工方面制耐酸管道、蓄电池等有着广泛应用；镀锌的钢材广泛应用于工业和生活方面；而镍、钴则是制造高温合金及不锈钢的合金元素。 重有色金属的生产一般分为火法冶炼和湿法冶炼。 （三）贵金属 这类金属包括金（Au）、银（Ag）和铂（Pt）族元素 [ 铂（Pt）、铱（Ir）、锇（Os）、钌（Ru）、钯（Pd）、铑（Rh）] 。由于它们对氧和其他试剂的稳定性，而且在地壳中含量少，开采和提取比较困难，故价格比一般金属贵，因而得名贵金属。 这类金属除金、银、铂有单独矿物，从矿石中生产一部分外，大部分要从铜、铅、锌、镍等冶炼厂的副产品（阳极泥）中回收。 它们的特点是密度大（0.4～22.4），其中铂、铱、锇是金属元素中最重的几种金属；熔点高（916～3000℃）；化学性质稳定，能抵抗酸、碱，难于腐蚀（除银和钯外）。另外，金和银具有高度的可锻性和可塑性，钯和铂也有良好的可塑性，其它均为脆性金属。金属一般都有良好的导电性和导热性，铂族元素却很低。 在西方发达国家里，甚至在一些发展中国家里，金和银一直是作为货币储备的，或者用作装饰品。贵金属在工业上则广泛应用于电气、电子工业、宇宙航空工业，以及高温仪表和接触剂等，贵金属在工业上特别是原子能工业上的应用，已径越来越广泛。 （四）稀有金属 稀有金属通常是指那些在自然界中含量很少，分布稀散或难从原料中提取的金属。下面一些金属一般被认为是稀有金属：锂、铷、铯、铍、钨、钼、钽、铌、钛、锆、铬、钒、铼、镓、铟、铊、锗、钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钋、镭、锕、钍、镤和铀以及人造趋铀元素等。 稀有金属的制取较为繁杂，一般不能从矿石中直接冶炼成金属，而要经过制取化合物的中间阶段。即有些制成金属以后，还须经过处理成超纯金属，才能满足工业上的要求。稀有金属常用于黑色和有色金属工业以制取特种钢，超硬合金和耐高温合金等。在原子能工业、化学工业、电气工业、电子管、半导体、超音速飞机、火箭技术方面都占有重要的地位，因而把稀有金属的应用看作是科学技术迅速发展的因素之一。稀有金属的名称也具有一定的相对性，稀有金属并不全都稀少，许多稀有金属在地壳中的含量比常用金属大得多，如锆、钒、锂、铍的含量比铅、锌、汞、锡的含量均大。 为了便于研究起见，根据各种稀有金属的某些共同点（如金属的物理化学性质、原料的共生关系、生产流程等）划分为：稀有轻金属、稀有高熔点金属、稀有分散金属、稀土金属、稀有放射性金属。 1、稀有轻金属 稀有轻金属包括下面5个金属：锂（Li）、铍（Be）、铷（Rb）、铯（Cs）和钛（Ti）。它们的共同特点是密度小（锂－0.53；铍－1.85；铷－1.55；铯－1.87；钛－4.5），化学活性很强。这类金属的氧化物和氯化物都具有很高的化学稳定性，很难还原，常用熔盐电解法生产。 2、稀有高熔点金属 稀有高熔点金属包括以下8个金属：钨（W）、钼（Mo）、钽（Ta）、铌（Nb）、锆（Zr）、铪（Hf）、钒（V）和铼（Rt）。他们的共同点是熔点高，自1830℃（锆）至3400℃（钨），硬度大，抗腐蚀性强以及可与一些非金属生成非常硬和非常难熔的稳定化合物，如碳化物、氮化物、硅化物和硼化物。这些化合物是生产硬质合金的重要材料。这些金属熔点高，由化合物还原时获得金属粉末或海绵体，然后采用粉末冶金法或电弧熔炼法制成致密合金。 3、稀有分散金属 稀有分散金属也叫做稀散金属，包括以下4个金属：镓（Ga）、铟（In）、铊（Te）、锗（Ge）。除铊外都是半导体材料。大多数稀散金属在自然界中没有单独矿物存在，个别即使有单独矿物，但其产量极少没有工业价值。它们在地壳中很分散，因此都是从各种冶金工厂或化工厂的废料中提取的。例如电解铜厂的阳极泥，冶炼铅、锌和铝的炉渣和烟尘、火力发电厂的烟灰、硫酸厂的废渣都是提取这类金属的原料。 4、稀土金属 18世纪时，只能获得外观似碱土（如氧化钙）的稀土氧化物，故起名“稀土”，并沿用至今。这些金属的原子结构相同，固而其物理化学性质很近似。在矿石中它们总是伴生在一起的，在提取过程中，需经繁杂作业才能逐个分离出来。通常首先是以氧化物的混合物或其它化合物的混合物析出，然后用物理化学方法再进行分离。 稀土金属包括镧系元素以及和镧系元素性质很相近的钪和钇，共17个。进一步，又可将稀土金属划分为两大类，轻稀土和重稀土元素。 （1）轻稀土原素 共7个，具体元素为：镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）和铕（En）； （2）重稀土元素 共10个，具体元素为：钆（Gd）、锝（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），及钪（Sc）和钇（Y）。 5、稀有放射性金属 属于这一类的元素有两大类，即天然放射性元素和人造超铀元素。 （1）天然放射性元素 有7个，它们是：钋（Po）、镭（Ra）、锕（Ac）、钍（Th）、镤（Pa）和铀（U）； （2）人造超铀元素 有13个，它们是：钫（Fr）、锝（Tc）、镎（Np）、钚（Pu）、镅（Am）、锔（Cm）、锫（Bk）、锎（Cf）、锿（Es）、镄（Fm）、钔（Md）、锘（No）和铹（Ln）。 天然放射性元素在矿石中往往是共同存在的。它们常常与稀土金属矿伴生。这类金属在原子能工业方面起着极其重要的作用。 （五）半金属 半金属一般是指硅（Si）、硒（Se）、碲（Te）、砷（As）和硼（B）。其物理化学性质介于金属与非金属之间，如砷是非金属，但又能传热导电。此类金属根据各自特性，具有不同用途。硅是半导体主要材料之一；高纯碲、硒、砷是制造化合物半导体的原料；硼是合金的添加元素等。 又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。以上这些有色金属都称为工业用金属，此外还有贵重金属：铂、金、银等和稀有金属，包括放射性的铀、镭等。 |
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