稀缺貴金屬

稀缺貴金屬

稀缺貴金屬又叫稀有金屬,也就是稀有元素金屬。常用的稀有金屬有鋰、鈦、鐳等。 稀有元素是自然界中儲量、分布稀少(一般地殼豐度為100ppm以下)且人類套用較少的元素總稱。稀有元素常用來製造特種金屬材料,如特種鋼、合金等,在飛機、火箭、原子能等工業領域屬於關鍵性材料。

定義

稀有金屬通常指在自然界中含量較少或分布稀散的金屬。

它們難於從原料中提取,在工業上製備和套用較晚。但在現代工業中有廣泛的用途,如用於製造特種鋼、超硬質合金和耐高溫合金,在電氣工業、化學工業、陶瓷工業、原子能工業及火箭技術等方面。

稀有金屬的名稱具有一定的相對性,隨著人們對稀有金屬的廣泛研究,新產源及新提煉方法的發現以及它們套用範圍的擴大,稀有金屬和其它金屬的界限將逐漸消失,如有的稀有金屬在地殼中的含量比銅、汞、鎘等金屬還要多。

分類

分類稀有金屬根據各種元素的物理和化學性質,賦存狀態,生產工藝以及其他一些特徵,一般從技術上分為以下五類:

稀有輕金屬 包括鋰、銣、銫、鈹。比重較小,化學活性強。

稀有難熔金屬 包括鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉬、鎢。熔點較高,與碳、氮、矽、硼等生成的化合物熔點也較高。

稀有分散金屬 簡稱稀散金屬,包括鎵、銦、鉈、鍺、錸以及硒、碲。大部分賦存於其他元素的礦物中。

稀有稀土金屬 簡稱稀土金屬,包括鈧、釔及鑭系元素。它們的化學性質非常相似,在礦物中相互伴生。

稀有放射性金屬 包括天然存在的鍅、鐳、釙和錒系金屬中的錒、釷、鏷、鈾,以及人工製造的鎝、鉕、錒系其他元素和104至107號元素。

上述分類是不十分嚴格的。有些稀有金屬既可以列入這一類,又可列入另一類。例如錸可列入稀散金屬,也可列入稀有難熔金屬。

用途銦:我國儲量居世界第一。占全球供應量的80%。主要用於平板顯示器、合金、半導體數據傳輸、航天產品的製造。主要伴生在鉛鋅礦中,2005年我國原生銦產量也只有410噸。銦它是一種伴生的金屬,它只是鋅精礦裡面的含量都是用PPM(百萬之)計算的,非常的少,不能再生。

鎢:我國世界儲量第一。占全球供應量的為85%。主要用於硬質合金、特種鋼等產品,並被廣泛用於國防工業、航空航天、信息產業,被稱為“工業的牙齒”。鎢能耐高溫,所以鎢合金被大量用在機械、武器工業中。比如槍、炮的發射管中都會用到鎢的合金。軍事方面用做穿甲彈的彈丸,都是用比坦克裝甲硬得多的高密度合金鋼、碳化鎢等材料製成的。鎢合金的機械性能與貧鈾相差無幾,而且貧鈾的缺點反而是它的優點。鎢沒有放射性,化學性能也非常穩定,甚至在1000℃以上的高溫下也不會氧化,而且硬度也不會明顯下降。這點對防破甲彈的高溫金屬射流十分有利。鎢的硬度極高,主要用於鋼鐵金屬的合金,加入鎢後鋼的硬度會有極大的提高,在金屬加工領域的刀具材料高速鋼就是含鎢的合金。如果一個國家沒有鎢的話,在目前技術條件下的金屬加工能力就會出現極大的缺失,直接導致機械行業的癱瘓,所以稱之為戰略金屬。此外在照明領域也必須使用鎢做為燈絲。

鉬:我國儲量居世界第二。占全球供應量的24%。用於煉製各類合金鋼、不鏽鋼、耐熱鋼、超級合金,在軍事工業中套用廣泛,被稱作“戰爭金屬”。

稀土:我國儲量居世界第一。供應量占全球總量的80%以上。用於製造複合材料,鎂、鋁、鈦等合金材料,被形象地比喻為“工業味素。

鍺:儲量居世界第一。產量占全球的50%。主要用於夜視儀、熱成像儀、石油產品催化劑、太陽能電池等生產,並被廣泛用於光纖通訊領域。

此外鉭、鍶、銻、鎘、銥、鉍、銠、鈦、鎳、鋯、鉻、鈷等等及鎳鉻、鎳鉻矽、鎳鋁、鈦鋁、鐵鎳等等,在歐洲這些很多都是戰略金屬在國防建設中也有廣泛的用途.有些已經用於宇宙飛船的製造及軍事套用。如金屬鉭不僅在火炮上有大用處,而且是以後宇宙空間探索必要的材料,其奇特的物理化學性能至今科學家還在研究,鉭合金的特殊用途目前仍在研究、開發。

冶煉工藝技術稀有金屬在地殼中的含量並不都是很少的。例如鈦、鋯、釩在地殼中的含量大於常見的有色金屬鎳、銅、鋅、鈷、鉛、錫。稀有金屬由於賦存分散,並且常與其他金屬伴生,一些物理化學性質特殊,因而往往要採取特殊的生產工藝。如用有機溶劑萃取法及離子交換法分離提取鋰、銣、銫、鈹、鋯、鉿、鉭、鈮、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸以及鑭系金屬、錒系金屬等;用金屬熱還原法、熔鹽電解法製取鋰、鈹、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭及稀土金屬等;用氯化冶金法提取分離或還原製取鈦、鋯、鉿、鉭、鈮和稀土金屬等;用碘化物熱分解法製取高純鈦、鋯、鉿、釩、鈾、釷等。真空燒結、電弧熔煉、電子束熔煉、等離子熔煉等一系列冶金技術已經大量用於提煉稀有金屬,特別是稀有難熔金屬。區域熔煉技術已是製取高純度稀散金屬和稀有難熔金屬的有效手段。

隨著科學技術的進步與冶金工藝、設備和分析檢測技術的發展和稀有金屬生產規模的擴大,稀有金屬的純度也就不斷提高,性能不斷改進,品種不斷增多,從而推動了稀有金屬的套用領域的擴大。稀有金屬的一些冶金工藝如有機溶劑萃取技術,氯化技術等也逐步推廣到整個有色金屬的冶金領域。中國稀有金屬資源豐富,如鎢、鈦、稀土、釩、鋯、鉭、鈮、鋰、鈹等已探明的儲量,都居於世界前列。中國正在逐步建立稀有金屬工業體系。

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