有色金属的基本知识

有色金属的基本知识(2011-01-1210:43:59)转载▼标签：转载原文地址：有色金属的基本知识作者：起水在今朝锌的性质及用途锌的性质锌是一种蓝白色金属。密度为7.14克/厘米3，熔点为419.5℃。在室温下，性较脆；100-150℃时，变软，超过200℃后，又变脆。锌的化学性质活泼。在常温下的空气中，表面生民一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化。当温度达到225℃，锌氧化激烈。燃烧时，发出蓝绿色火焰。锌易溶于酸，也易从溶液中置换金、银、铜等。锌在自然界中，多以硫化物状态存在。主要含锌矿物是闪锌矿。也有少量氧化矿，如菱锌矿和异极矿。锌的用途由于锌在常温下表面易生成一层保护膜，所以锌最大的用途是用于镀锌工业。锌能和许多有色金属形成合金，其中锌与铝、铜等组成的合金，广泛用于压铸件。锌与铜、锡、铅组成的黄铜，用于机械制造业。含少量铅镉等元素的锌板可制成锌锰干电池负极、印花锌板、有粉腐蚀照像制板和胶印印刷板等。锌与酸或强碱都能发生反应，放出氢气。锌肥（硫酸锌、氯化锌）有促进植物细胞呼吸、碳水化合物的代谢等作用。锌粉、锌钡白、锌铬黄可作颜料。氧化锌还可用于医药、橡胶、油漆等工业。生命元素——锌经研究证明，锌对人体蛋白质的合成、物质代谢、生长发育、免疫功能和智力健美有重要作用，被荣为“生命元素”。锌可促进血液中淋巴细胞数量的增加，增强免疫功能，成为炎症和癌症的克星。锌具有抗氧化功能，能保护生物膜的结构和功能，推迟细胞衰老延长细胞寿命，锌还是人体必需的酶的激活剂，对人体胰岛素的正常功能和储存有影响。据报导，我国有2/3的儿童缺锌，严重影响生长发育和多种生理功能。人们从食物中摄取锌，维持生命需要，对于缺乏锌的人来说，除从谷物中吸收锌外，还应多吃鱼、瘦肉、蛋、核桃、花生、牡蛎、大豆、萝卜等富锌食品。但是锌在人体积累过多要引起中毒，重者出现寒颤、高热、呕吐、腹痛、肝大痉挛等，轻者得皮炎。云南铅锌资源丰富云南素有“有色金属王国”，有色金属矿产资源十分丰富，目前已探明的有色金属储量，约占全国总储量的18%，而且多为金属共生矿，具有较高的综合利用价值。其中铅锌的储量均居全国首位。特别是怒江僳族自治州铅锌矿资源非常丰富，除已探明的全国最大的兰坪金顶铅锌矿外，还有大小矿点47个。兰坪县下甸铅锌矿，估计金属远景储量在100万吨以上，富矿品位高达20%；贡山县木坡箐铅银矿，那里的矿化带长达13公里，含锌、铅、银都比较高。锌储量最多的国家——加拿大加拿大有色金属、稀有金属储量极为丰富，除镍、钾、铅、铜、钛、钼、锡、铋、钍、银等均居世界前列外，锌的储量2100万吨占世界的15%居世界首位，大部分在安大略省和不列颠哥伦比亚省。由于加拿大采矿业和冶炼业发达，又有丰富的水力资源可供发电，给发展有色金属、稀有金属工业创造了良好条件，所以锌的开采量居世界第一位，锌的冶炼也居世界前列。除满足本国需要外，还大量出口，成为世界上主要的锌出口国之一。---------------------------------------------------------------------------------------------铝的性质及用途百科名片铝，是一种化学元素。它的化学符号是Al，它的原子序数是13。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。至19世纪末，铝才崭露头角，成为在工程应用中具有竞争力的金属，且风行一时。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。铝的应用极为广泛。性质用途物质的用途在很大程度上取决于物质的性质。因为铝有多种优良性能，所以铝有着极为广泛的用途。(1)铝的密度很小，仅为2.7g/cm，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外，宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其铝合金。例如，一架超音速飞机约由70%的铝及其铝合金构成。船舶建造中也大量使用铝，一艘大型客船的用铝量常达几千吨。(2)铝的导电性仅次于银、铜，虽然它的导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。(3)铝是热的良导体，它的导热能力比铁大3倍，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。(4)铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银)，在100℃～150℃时可制成薄于0.01mm的铝箔。这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等，还可制成铝丝、铝条，并能轧制各种铝制品。(5)铝的表面因有致密的氧化物保护膜，不易受到腐蚀，常被用来制造化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。(6)铝粉具有银白色光泽(一般金属在粉末状时的颜色多为黑色)，常用来做涂料，俗称银粉、银漆，以保护铁制品不被腐蚀，而且美观。(7)铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如铵铝炸药(由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其他可燃性有机物混合而成)、燃烧混合物(如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸钡68%、铝粉28%、虫胶4%)。(8)铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用做炼钢过程中的脱氧剂。铝粉和石墨、二氧化钛(或其他高熔点金属的氧化物)按一定比率均匀混合后，涂在金属上，经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷，它在火箭及导弹技术上有重要应用。(9)铝板对光的反射性能也很好，反射紫外线比银强，铝越纯，其反射能力越好，因此常用来制造高质量的反射镜，如太阳灶反射镜等。(10)铝具有吸音性能，音响效果也较好，所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝。（11）耐低温，铝在温度低时，它的强度反而增加而无脆性，因此它是理想的用于低温装置材料，如冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、氧化氢的生产装置。(12）是两性氧化物---------------------------------------------------------------------------------------------铜的性质及用途A．铜矿石的加工工业上使用的铜有电解铜（含铜99.9％～99.95％）和精铜（含铜99.0％～99.7％）两种。前者用于电器工业上，用于制造特种合金、金属丝及电线。后者用于制造其他合金、铜管、铜板、轴等。a.铜矿石的分类及属性：炼铜的原料是铜矿石。铜矿石可分为三类：（1）硫化矿，如黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)和辉铜矿(Cu2S)等。（2）氧化矿，如赤铜矿(Cu2O)、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]、蓝铜矿[2CuCO3·Cu(OH)2]、硅孔雀石(CuSiO3·2H2O)等。（3）自然铜。铜矿石中铜的含量在1％左右（0.5％～3％）的便有开采价值，因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量较高（8％～35％）的精矿砂。a.火法炼铜:通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20－30％，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9％的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95％，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。近年来出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。生产过程大致如图：除了铜精矿之外,废铜做为精炼铜的主要原料之一，包括旧废铜和新废铜，旧废铜来自旧设备和旧机器，废弃的楼房和地下管道；新废铜来自加工厂弃掉的铜屑(铜材的产出比为50％左右),一般废铜供应较稳定，废铜可以分为：裸杂铜:品位在90％以上；黄杂铜（电线）:含铜物料（旧马达、电路板）；由废铜和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。b.湿法炼铜:一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。湿法冶炼过程为：c.火法和湿法两种工艺的特点比较火法和湿法两种铜的生产工艺，有如下特点：（1）后者的冶炼设备更简单，但杂质含量较高，是前者的有益补充。（2）后者有局限性，受制于矿石的品位及类型。（3）前者的成本要比后者高。电气工业※电力输送电力输送中需要大量消耗高导电性的铜，主要用于动力申．线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。我国在过去一段时间内，由于铜供不应求，考虑到铝的比重只有铜的30％，在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑，空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下，铝与铜相比，存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点，而相形见绌。同样的原因，以节能高效的铜绕组变压器，取代铝绕组变压器，也是明智的选择。※电机制造在电机制造中，广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中，绕组要用水或氢气冷却，称为双水内冷或氢气冷却电机，这就需要大长度的中空导线。电机是使用电能的大户，约占全部电能供应的60%。一台电机运转累计电费很高，一般在最初工作500小时内就达到电机本易的成本，一年内相当于成本的4～16倍，在整个工作寿命期间可以达到成本的200倍。电机效率的少量提高，不但可以节能；而且可以获得显著的经济效益。开发和应用高效电机，是当前世界上的一个热门课题。由于电机内部的能量消耗，主要来源于绕组的电阻损耗；因此，增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比，铜绕组的使用量增加25～100%。目前，美国能源部正在资助一个开发项目，拟采用铸入铜的技术生产电机转子。※通讯电缆80年代以来，由于光纤电缆载流容量大等优点，在通讯干线上不断取代铜电缆，而迅速推广应用。但是，把电能转化为光能，以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展，人们对通讯的依赖越来越大，对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。※住宅电气线路近年来，随着我国人民生活水平提高，家电迅速普及，住宅用电负荷增长很快。1987年居民用电量为269.6亿度（l度=1千瓦·小时），10后年的1996年猛升到1131亿度，增加3.2倍。尽管如此，与发达国家相比仍有很大差距。例如，1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍，日本是我国的8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大发展。预计从1996年到2005年，还要增长1.4倍。电子工业电子工业是新兴产业，在它蒸蒸日上的发展过程中，不断开发出铜的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路，发展到微电子和半导体集成电路中。※电真空器件电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等，它们需要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。※印刷电路铜印刷电路，是把铜箔作为表面，粘贴在作为支撑的塑料板上；用照相的办法把电路布线图印制在铜版上；通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后，在印刷线路板上与外部的连接处冲孔，把分立元件的接头或其它部分的终端插入，焊接在这个口路上，这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法，所有接头的焊接可以一次完成。这样，对于那些需要精细布置电路的场合，如无线电、电视机，计算机等，采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动；因而得到广泛应用，需要消费大量的铜箔。此外，在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。