什麼是黑色金屬和有色金屬

一、黑色金屬

是指鐵和碳的合金。如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。鋼和生鐵都是以鐵為基礎，以碳為主要添加元素的合金，統稱為鐵碳合金。

黑色金屬包括鐵（Fe）、錳（Mn）、鉻（Cr）3種金屬及它們的合金。

1、生鐵：是指把鐵礦石放到高爐中冶煉而成的産品，主要用來煉鋼和制造鑄件。

2、鑄鐵：把鑄造生鐵放在熔鐵爐中熔煉，即得到鑄鐵（液狀,含碳量大于2.11%的鐵碳合金），把液狀鑄鐵澆鑄成鑄件，這種鑄鐵叫鑄鐵件。

3、鐵合金：是由鐵與矽、錳、鉻、钛等元素組成的合金，鐵合金是煉鋼的原料之一，在煉鋼時做鋼的脫氧劑和合金元素添加劑用。

4、鋼：含碳量低于2.11%的鐵碳合金稱為鋼，把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐内按一定工藝熔煉，即得到鋼。鋼的産品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼，一般是指軋制成各種鋼材的鋼。

二、有色金屬

人類在自然界至今已發現86種金屬元素，除前已述及的鐵、錳和鉻3種黑色金屬以外的83種金屬都叫作有色金屬。

有色金屬的分類，各個國家并不完全統一，大緻按其密度、價格、在地殼中的儲量及分布情況、被人們發現和使用的早晚等分為5大類：輕有色金屬、重有色金屬、貴金屬、稀有金屬、半金屬。

（一）輕有色金屬

輕有色金屬一般指密度在4.5以下的有色金屬，包括鋁（Al）、鎂（Mg）、鈉（Na）、鉀（K）、鈣（Ca）、锶（Sr）和鋇（Ba）。這類金屬的共同特點是：密度在0.53～4.5，化學活性大、與氧、硫、碳和鹵素的化合物都相當穩定。所以這類金屬多采用熔鹽電解法及金屬熱還原法提取。

輕金屬鋁在自然界中占地殼重量的8％（鐵為5％）。随着近代煉鋁技術的發展及鋁在國民經濟各個部門的廣泛應用，目前鋁已成為有色金屬中生産量最大的金屬。

（二）重有色金屬

重有色金屬一般指密度在4.5以上的有色金屬，其中有銅（Cu）、鎳（Ni）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、钴（Co）、錫（Sn）、銻（Sb）、汞（Hg）、镉（Cd）和铋（Bi）。

每種重有色金屬根據其特性，在國民經濟各部門中都具有其特殊的應用範圍和用途。例如銅是軍工及電氣設備的基本材料；鉛在化工方面制耐酸管道、蓄電池等有着廣泛應用；鍍鋅的鋼材廣泛應用于工業和生活方面；而鎳、钴則是制造高溫合金及不鏽鋼的合金元素。

重有色金屬的生産一般分為火法冶煉和濕法冶煉。

（三）貴金屬

這類金屬包括金（Au）、銀（Ag）和鉑（Pt）族元素 [ 鉑（Pt）、銥（Ir）、锇（Os）、钌（Ru）、钯（Pd）、铑（Rh）] 。由于它們對氧和其他試劑的穩定性，而且在地殼中含量少，開采和提取比較困難，故價格比一般金屬貴，因而得名貴金屬。

這類金屬除金、銀、鉑有單獨礦物，從礦石中生産一部分外，大部分要從銅、鉛、鋅、鎳等冶煉廠的副産品（陽極泥）中回收。

它們的特點是密度大（0.4～22.4），其中鉑、銥、锇是金屬元素中最重的幾種金屬；熔點高（916～3000℃）；化學性質穩定，能抵抗酸、堿，難于腐蝕（除銀和钯外）。另外，金和銀具有高度的可鍛性和可塑性，钯和鉑也有良好的可塑性，其它均為脆性金屬。金屬一般都有良好的導電性和導熱性，鉑族元素卻很低。

在西方發達國家裡，甚至在一些發展中國家裡，金和銀一直是作為貨币儲備的，或者用作裝飾品。貴金屬在工業上則廣泛應用于電氣、電子工業、宇宙航空工業，以及高溫儀表和接觸劑等，貴金屬在工業上特别是原子能工業上的應用，已徑越來越廣泛。

（四）稀有金屬

稀有金屬通常是指那些在自然界中含量很少，分布稀散或難從原料中提取的金屬。下面一些金屬一般被認為是稀有金屬：锂、铷、铯、铍、鎢、钼、钽、铌、钛、锆、鉻、釩、铼、镓、铟、铊、鍺、钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钋、鐳、锕、钍、镤和鈾以及人造趨鈾元素等。

稀有金屬的制取較為繁雜，一般不能從礦石中直接冶煉成金屬，而要經過制取化合物的中間階段。即有些制成金屬以後，還須經過處理成超純金屬，才能滿足工業上的要求。稀有金屬常用于黑色和有色金屬工業以制取特種鋼，超硬合金和耐高溫合金等。在原子能工業、化學工業、電氣工業、電子管、半導體、超音速飛機、火箭技術方面都占有重要的地位，因而把稀有金屬的應用看作是科學技術迅速發展的因素之一。稀有金屬的名稱也具有一定的相對性，稀有金屬并不全都稀少，許多稀有金屬在地殼中的含量比常用金屬大得多，如锆、釩、锂、铍的含量比鉛、鋅、汞、錫的含量均大。

為了便于研究起見，根據各種稀有金屬的某些共同點（如金屬的物理化學性質、原料的共生關系、生産流程等）劃分為：稀有輕金屬、稀有高熔點金屬、稀有分散金屬、稀土金屬、稀有放射性金屬。

1、稀有輕金屬

稀有輕金屬包括下面5個金屬：锂（Li）、铍（Be）、铷（Rb）、铯（Cs）和钛（Ti）。它們的共同特點是密度小（锂－0.53；铍－1.85；铷－1.55；铯－1.87；钛－4.5），化學活性很強。這類金屬的氧化物和氯化物都具有很高的化學穩定性，很難還原，常用熔鹽電解法生産。

2、稀有高熔點金屬

稀有高熔點金屬包括以下8個金屬：鎢（W）、钼（Mo）、钽（Ta）、铌（Nb）、锆（Zr）、铪（Hf）、釩（V）和铼（Rt）。他們的共同點是熔點高，自1830℃（锆）至3400℃（鎢），硬度大，抗腐蝕性強以及可與一些非金屬生成非常硬和非常難熔的穩定化合物，如碳化物、氮化物、矽化物和硼化物。這些化合物是生産硬質合金的重要材料。這些金屬熔點高，由化合物還原時獲得金屬粉末或海綿體，然後采用粉末冶金法或電弧熔煉法制成緻密合金。

3、稀有分散金屬

稀有分散金屬也叫做稀散金屬，包括以下4個金屬：镓（Ga）、铟（In）、铊（Te）、鍺（Ge）。除铊外都是半導體材料。大多數稀散金屬在自然界中沒有單獨礦物存在，個别即使有單獨礦物，但其産量極少沒有工業價值。它們在地殼中很分散，因此都是從各種冶金工廠或化工廠的廢料中提取的。例如電解銅廠的陽極泥，冶煉鉛、鋅和鋁的爐渣和煙塵、火力發電廠的煙灰、硫酸廠的廢渣都是提取這類金屬的原料。

4、稀土金屬

18世紀時，隻能獲得外觀似堿土（如氧化鈣）的稀土氧化物，故起名"稀土"，并沿用至今。這些金屬的原子結構相同，固而其物理化學性質很近似。在礦石中它們總是伴生在一起的，在提取過程中，需經繁雜作業才能逐個分離出來。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，然後用物理化學方法再進行分離。

稀土金屬包括镧系元素以及和镧系元素性質很相近的钪和钇，共17個。進一步，又可将稀土金屬劃分為兩大類，輕稀土和重稀土元素。

（1）輕稀土原素

共7個，具體元素為：镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）和铕（En）；

（2）重稀土元素

共10個，具體元素為：钆（Gd）、锝（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），及钪（Sc）和钇（Y）。

5、稀有放射性金屬

屬于這一類的元素有兩大類，即天然放射性元素和人造超鈾元素。

（1）天然放射性元素

有7個，它們是：钋（Po）、鐳（Ra）、锕（Ac）、钍（Th）、镤（Pa）和鈾（U）；

（2）人造超鈾元素

有13個，它們是：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）。

天然放射性元素在礦石中往往是共同存在的。它們常常與稀土金屬礦伴生。這類金屬在原子能工業方面起着極其重要的作用。

（五）半金屬

半金屬一般是指矽（Si）、硒（Se）、碲（Te）、砷（As）和硼（B）。其物理化學性質介于金屬與非金屬之間，如砷是非金屬，但又能傳熱導電。此類金屬根據各自特性，具有不同用途。矽是半導體主要材料之一；高純碲、硒、砷是制造化合物半導體的原料；硼是合金的添加元素等。

又稱非鐵金屬，指除黑色金屬外的金屬和合金，如銅、錫、鉛、鋅、鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等。另外在工業上還采用鉻、鎳、錳、钼、钴、釩、鎢、钛等，這些金屬主要用作合金附加物，以改善金屬的性能，其中鎢、钛、钼等多用以生産刀具用的硬質合金。以上這些有色金屬都稱為工業用金屬，此外還有貴重金屬：鉑、金、銀等和稀有金屬，包括放射性的鈾、鐳等。

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