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稀有金属是在地壳中含量较少,分布稀散或难以从原料中提取的金属。如锂、铍、钛、钒、锗、铌、钼、铯、镧、钨、镭等。按其物理、化学性质及生产方法上的不同可分为:(1)稀有轻金属,如铍、锂、铷、铯等;(2)稀有贵金属,如铂、铱、锇等;(3)稀有分散金属,如镓、锗等;(4)稀土金属,如、钪钇、镧、铈、钕等,(5)难熔稀有金属,如钛、锆、钽等; (6)放射性稀有金属,如钋、镭、锕、铀、钚等。
稀有金属主要用于制造特种钢、超硬质合金和耐高温合金,在电气工业、化学工业、陶瓷工业、原子能工业及火箭技术等方面。
稀有金属的名称具有一定的相对性,随着人们对稀有金属的广泛研究,新产源及新提炼方法的发现以及它们应用范围的扩大,稀有金属和其它金属的界限将逐渐消失,如有的稀有金属在地壳中的含量比铜、汞、镉等金属还要多。
有的稀有金属在物理-化学性质上近似而不容易分离成单一金属。过去制取和使用得很少,因此得名为稀有金属。19世纪即有稀有元素(rare elements)一词,20世纪20年代在此基础上定名为稀有金属。稀有金属开发较晚,所以有时还称为新金属(new metals)。*二次世界大战以来,由于新技术的发展,需求量的增大,稀有金属研究和应用迅速发展,冶金新工艺不断出现,这些金属的生产量也逐渐增多。稀有金属已经不稀。稀有金属所包括的金属也在变化,如钛在现代技术中应用日益广泛,产量增多,所以有时也被列入轻金属。
通常我们将金属分类会分成以下几类:
1.黑色金属:铁、铬、锰三种。
2.有色金属: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、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、钍。
3.常见金属:如铁、铝、铜、锌等。
4.稀有金属:如锆、铪、铌、钽等。
5.轻金属:密度小于4500千克/立方米,如钛、铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。
6.重金属:密度大于4500千克/立方米,如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。
7.贵金属:价格比一般常用金属昂贵,地壳丰度低(又称克拉克值(CLARKE value),一种表示地壳中化学元素平均含量的数值),提纯困难,如金、银及铂族金属。
8.准金属元素:性质价于金属和非金属之间,如硅、硒、碲、砷、硼等。
9.稀有金属:包括稀有轻金属,如锂、铷、铯等;
10.稀有难熔金属:如锆、钼、钨等;
11.稀有分散金属:如镓、铟、锗、等;
12.稀土金属:如钪、钇、镧系金属;
13.放射性金属:如镭、钫、钋及锕系元素中的铀、钍等。
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金属元素是化学元素的主体,是人们生产和生活的主要物质资源。对于金属的用途相比大家都略有了解。
钨(W) 在各种金属元素中,钨是难熔化和难挥发的金属元素。钨主要用于制造合金钢;纯钨则主要用于制造灯炮中的钨丝,也用于电子仪器、光学仪器等。
铬(Cr) 铬是银白色金属,硬度较高,具有抗腐蚀性,用于电镀和制造特殊钢材。本世纪,当人们致力于研究铬的坚硬性质时,无意中发现了它的耐腐蚀性,从而诞生了不锈钢。现在,不锈钢及镀铬制品已在医疗器械、饮具、餐具等领域得到广泛应用。
锰(Mn) 纯净的锰性坚而脆,难以在生产和生活中应用,但锰的合金则有广泛的用途。锰钢既坚硬、又坚韧,是制造铁轨、轴承、装甲板的理想材料。
锂(Li) 锂是轻而比热的金属元素。锂不仅用于制造**轻合金和锂电池,而且是技术的重要材料。锂合金在航天工业上可大大减轻重量而降低能耗,在原子能工业上有重要作用;在冶金工业中,锂常用作脱氧剂和脱气剂,以*金属铸件中的孔隙和气泡。
钛(Ti) 钛的比强度(强度与比重的比值)在所有金属元素中。钛及钛为主体的合金是新型的结构材料,质硬而轻,主要用于制造飞机、潜艇、耐腐蚀化工设备及各种机械零件。钛合金在-253~ 500°C的温度范围内,都可保持高强度,是理想的航天材料。在炼钢中,少量的钛还是良好的脱氧、除氮及脱硫剂。
轻金属是相对密度小于5的金属,其中又分为有色轻金属和稀有轻金属两类。有色轻金属有铝、镁、钙、钛、钾、锶、钡等,**种在工业上多用作还原剂,铝、镁、钛及其合金相对密度较小,强度较高,抗蚀性较强,广泛用于飞机制造和宇航等工业部门。稀有轻金属有锂、铍、铷、铯等,铍主要用于配制铍青铜,由于铍的热中子俘获截面小,又可用作原子核反应堆的结构材料。锂用作金属冶炼时的脱氧剂和除气剂,并作为热核反应材料。
轻金属**,铝、镁的地壳丰度均居**,远**过常用重有色金属。且与重有色金属仅有单一类矿物资源的情况不同,除铝外,其余的轻金属大都拥有矿物和卤水(海水及盐湖卤水、地下卤水等)两类资源。
轻金属工业矿物亦与以硫化矿为主的重有色金属工业矿物不同,前者基本均为氧化矿,主要有硅酸盐(铝土矿、霞石)、碳酸盐(菱镁矿、白云石、石灰石)、硫酸盐(明矾石、芒硝、石膏、天青石、重晶石)和磷酸盐(磷灰石)等,也有部分矿物为氯化物(食盐、钾盐、光卤石)和氟化物 (萤石)。
轻金属矿物中含有的共生有价金属,在铝工业生产中已开展综合利用工作。如铝土矿中的镓、钒,霞石矿中的钠、钾等均已开始作为副产回收。而在卤水资源中,一般均含有钠、钾、钙、镁、硼、锂、铷、铯等多种元素,综合回收这些元素尤为重要。在以卤水为资源的工业生产中,多种轻金属实际上均为综合利用的产物。
高品位轻金属矿物可在经破碎处理后直接用于冶炼,低品位轻金属矿物或者只适用于特定的方法直接进行冶炼,或者需先经选矿富集。
以卤水作为原料时,一般须**行蒸发浓缩,然后分阶段提取各个金属盐类的富集物。如盐湖卤水经日晒蒸发后,顺次结晶析出氯化钠,钾石盐、光卤石及水氯镁石,可分别作为提取钠、钾、镁盐的原料。
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