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1、2022-6-6有色金属的综合利用1有色金属综合利用2022-6-6有色金属的综合利用2有色金属的分类有色金属的分类 n1 轻有色金属材料 n指密度小于 4.5g/cm3 的有色金属材料，包括铝、镁、钠钾钙锶钡等纯金属及其台金。这类金属的共同特点是：密度小 (0.534.5 g/cm3) ，化学活性大，与氧、硫、碳和卤素的化合物都相当稳定。其中在工业上应用最为广泛的是铝及铝合金，目前它的产量已超过有色金属材料总产量的 1/3 。 2022-6-6有色金属的综合利用3n 2 重有色金属材料 n指密度大于 4.5g/cm3 的有色金属材料，包括铜、镍、铅、锌、锡、锑、钴、汞、镉、铋等纯金属及其合金
2、。其中，最常用的是铜及其合金，它包括纯铜 ( 紫铜 ) 、铜锌合金 ( 黄铜 ) 、铜锡台金 ( 锡青铜 ) 、无锡青铜 ( 如铝青铜、锰青铜、铅青铜等 ) 、铜镍合金 ( 白铜 ) 等产品，是机械制造和电气设备的基本材料；其他如铅、锡、镍、锌、钻等及其合金，在工业上也是用量较大的有色金属材料。2022-6-6有色金属的综合利用4n3 .贵有色金属材料 n这类金属材料包括金银和铂族元素 ( 铂、铱、钯、钌、铑、锇 ) 及其合金，由于它们对氧和其他试剂的稳定性，而且在地壳中含量少，开采与提取比较困难，价格较一般金属贵，因而得名。它们的特点是：密度大 (10.4 22.45g/cm3) ，熔点高
3、(9163000) ，化学性质稳定，能抵抗酸碱，难于腐蚀 ( 除银和钯外 ) 。贵金属在工业上广泛应用于电气，电子工业、宇宙航空工业以及高温仪表和接触剂等。2022-6-6有色金属的综合利用5n4 稀有金属材料 n稀有金属通常是指那些在自然界中含量很少、分布稀散或难以从原料中提取的金属。n(1) 稀有轻金属材料 稀有轻金属一般包括钛、镀、锂、铷、铯等 5 种金属及其合金，它们的共同特点是密度小、化学活性强。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。2022-6-6有色金属的综合利用6n(2) 稀有高熔点金属材料 又称稀有难熔金属材料，它包括钨、铝、钽、铌、钴、铪、钒、铼等8种金
4、属及其合金，其共同特点是熔点高 ( 均在 1700以上，最高的为钨达3400) 、硬度大、抗腐蚀性强，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台金的重要材料。2022-6-6有色金属的综合利用7n(3) 稀有分散金属材料 也叫稀散金属材料，它包括镓、铟、铊、绪等4种金属，其特点是在地壳中很分散，没有单独开采价值。 n(4) 稀土金属材料 稀土金属包括镧系元素以及与镧系元素性质很接近的钪、钇，共 17 种元素。这类金属的原子结构相同，理化性质相似，在矿石中总是伴生在一起。其特点是：化学性质活泼，与氧、硫、氢、氮等有强烈的亲和力，在冶炼
5、中有脱硫、脱氧作用，能纯净金属且能减少或消除钢的枝晶结构，细化晶粒，并能使铸铁中的石墨球化，故在冶金工业和球墨铸铁生产中获得广泛的应用。2022-6-6有色金属的综合利用8n(5) 稀有放射性金属材料 属于这一类的是各种天然放射性元素，包括钚、镭、锕、钍、镤和铀等 6 种元素，它们常常与稀土元素金属矿伴生。这类金属主要用于原子能工业。2022-6-6有色金属的综合利用9有色金属的分类n按照生产及应用方式，有色金属可以做如下分类。 有色冶炼产品：指以冶炼方法得到的各种纯有色金属或合金产品。 有色加工产品（或称变形合金）：指以机械加工方法生产出来的各种管、捧、线、型、板、箔、条、带等有色半成品材料
6、。 铸造有色合金：指以铸造方法，用有色金属材料直接浇铸形成的各种形状的机械零件。 1.轴承合金：专指制作滑动轴承轴瓦的有色金属材料。2022-6-6有色金属的综合利用10硬质台金：指以难熔硬质金属化合物 ( 如碳化钨、碳化钛 ) 作基体，以钻、铁或镍作黏结剂，采用粉末冶金法 ( 也有铸造的 ) 制作而成的一种硬质工具材料。其特点是具有比高速工具钢更好的红硬性和耐磨性，如钨钴合金、钨钻钍台金和通用硬质合金等。 焊料：焊料是指焊接金属制件时所用的有色合金。 金属粉末：指粉状的有色金属材料，如镁粉、铝粉、铜粉等。 2022-6-6有色金属的综合利用11废有色金属分类n纯有色金属； n有色金属合金；
7、n有色金属化合物； n附着有色金属； n混杂有色金属； n嵌入和包覆有色金属等。 2022-6-6有色金属的综合利用12铝的应用n铝广泛用於各种建筑中，如挢梁、塔楼和储罐等。虽然结构钢型材与板材的基建投资费用较低，但当人们考虑到工程的结构特点、独特的建筑设计、质轻和(或)抗腐蚀性时，就采用了铝。 铝可用於挢梁与公路的辅助结构上，如挢梁栏杆、公路护栏、照明标准件、交通指挥塔、交通标志和连接围栏等。铝也普遍用於挢梁结构上，特别是长墩距挢梁或活动挢梁的平衡装置和嶺升挢的施工中。 2022-6-6有色金属的综合利用13铝的应用n脚手架、爬梯、变电所构筑物及其他公用工程构筑物，常使用的铝材形式主要是结构
8、型材和特殊挤压型材。吊车、输送机和重载装卸系统包含了大量的铝材。储水大罐常用铝合金建造，以增强抗腐蚀性并形成引人注意的外观。 2022-6-6有色金属的综合利用14铝的应用n包装业一直是用铝的市场之一，且发展最快。包装业产品包括家用包装材料、软包装和食品容器、瓶盖、软管、饮料罐与食品罐。铝箔颇适用於包装，箔制盒，包用於盛食品与药剂，并可作家用。 2022-6-6有色金属的综合利用15铝的应用n变形铝制品和铸造铝制品在汽车结构中应用颇广。每台汽车的典型铝用量约70kg(150lb)，此数可望急剧增加，因为普遍的节省燃料的要求迫使如此，而且人们还不断强调回收铝的重要性。 2022-6-6有色金属的
9、综合利用16铝的应用n卡车 由于重量的限制及人们想增加有效载重量的愿望，制造商已增加铝在驾驶室、拖车和卡车设计中的应用。由于使用挤压的车身纵梁、车架下梁和横梁，卡车自重已减小。挤压的或模板及锻造的驾驶盘已常见。 铁路车辆 铝用於制造铁路底卸年、冷冻车和槽车。铝亦广泛用於铁路客车，特别是那些公共交通系统的车辆。2022-6-6有色金属的综合利用17铝的应用n海上应用 铝普及于各种各样的海上应用中，包括船舶的主要受力构件如船体与舱面室，以及其他应用如烟囱外壳、舱盖、窗框、空气出口、舷梯、通道、船尾、甲板、通风设备、船用家具、以铝代用的五金器材、燃料罐及面表光亮的平整件。n航空航天 铝实际上用于飞机
10、、导弹和宇宙飞船工业的所有部分制造机身、引擎、附件、液体燃料和氧化剂的容器设备。铝因其高强度/密度之比率、抗腐蚀性和重量功效而得到广泛应用，特别是用在压缩的设计中。2022-6-6有色金属的综合利用18铝的应用n家具：质轻、低维护费用、抗蚀、经久耐用和美丽的外观是铝制家具的主要优点。n机械与设备: 铝材也被广泛地应用在: 加工设备 纺织设备 煤矿机械 移动式灌溉管与工具 2022-6-6有色金属的综合利用19镁的生产方法n根据资源和种类不同，生产镁的种类有两大类，即氯化熔盐电解法和热还原法。一、电解法氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解制镁两大过程。该方法又可分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解
11、法和以海水为原料制取无水氯化镁的电解法。其中后者以最大的难点是如何去除MgCl2.6H2O中的结晶水，生成MgCl2.3/2H2O。但MgCl2.3/2H2O在空气中加热时很容易发生水解反应，生成不利于电解过程的杂质，如Mg(OH)2。电解法生产镁的工艺很多，但基本原理相同，其中最有代表性的有DOW工艺、I.G.Farben工艺、Magnola工艺等。2022-6-6有色金属的综合利用20n二、热还原法根据还原剂不同，又分为硅热法、碳化物热还原法和炭热法，其中后两种在工业上较少采用。硅热法又分为外热法和内热法。采用硅铁还原氧化镁生产金属镁的工艺有Pidgeon工艺(皮江法)和Magnether
12、m工艺。皮江法工艺属于外热法，马格内姆工艺属于内热法，根据生产的连续性又分为间歇式和半连式。皮江法工艺和马格内姆工艺应用极为广泛。2022-6-6有色金属的综合利用21镁的应用n由于镁的密度小，比强度高，并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金，因此，镁是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是作铝合金添加元素。2019年世界主要地区原镁消费中，共用了14.56万吨镁生产铝合金，占原镁消费总量的40%；我国2019年共用2.1万吨镁作为铝合金添加元素，占消费总量的41%。一般来说，镁与原铝的消费比率约为0.4%。2022-6-6有色金属的综合利用22镁的应用n2019年世界主要地区原镁消费中，压铸
13、占35%。在镁压铸生产行业中，北美、拉美、西欧用量最多，因为汽车制造业促进了市场对镁需求量的增长。有关统计数字表明，在过去10年里，镁合金压铸件在汽车上的使用量上升了15%左右，而且这种发展趋势还会继续。2022-6-6有色金属的综合利用23镁的应用n欧美、俄罗斯等地区和国家的不少钢厂都采用镁脱硫。2019年世界主要地区原镁消费中，5.73万吨用于炼钢脱硫，占总量的15.70%。我国2019年钢铁脱硫用镁8000吨，占总消费量的15.62%。使用镁粒的脱硫效果比碳化钙好，虽然镁的价格比碳化钙高，但其用量仅为碳化钙的1/61/7，镁脱硫总费用较碳化钙经济。一般来说，吨钢消耗镁粒0.40.5公斤，
14、脱硫后含硫量0.0010.005%。2022-6-6有色金属的综合利用24镁的应用n使用镁牺牲阳极进行阴极保护，是一种有效的防止金属腐蚀的方法，镁牺牲阳极具有以下特点：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。镁牺牲阳极广泛用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。 2022-6-6有色金属的综合利用25镁的应用n在人体细胞内，镁是第二重要的阳离子，它能激活体内多种酶抑制神经异常兴奋
15、性，维持核酸结构的稳定性，参与体内蛋白质的合成、肌肉收缩及体温调节。近代研究证实，动脉硬化、心脑血管病、高血压、糖尿病、白内障、妇女痛经、骨质疏松、抑郁症均与缺镁有关。镁在医药领域的应用越来越受重视。 2022-6-6有色金属的综合利用26镁合金的应用领域n镁合金作为目前密度最小的金属结构材料之一,广泛应用于航空航天工业、军工领域、交通领域（包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等）、3C领域等。 n镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。从20世纪40年代开始，镁合金首先在航空航天部门得到了优先应
16、用。2022-6-6有色金属的综合利用27镁合金的应用领域n在国外，B-36重型轰炸机每架用4086kg镁合金簿板；喷气式歼击机“洛克希德F-80”的机翼用镁板，使结构零件的数量从47758个减少到16050个；“德热来奈”飞船的起动火箭“大力神”曾使用了600kg的变形镁合金；“季斯卡维列尔”卫星中使用了675kg的变形镁合金；直径约1米的“维热尔”火箭壳体是用镁合金挤压管材制造的。2022-6-6有色金属的综合利用28镁合金的应用领域n我国的歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星、飞船上均选用了镁合金构件：一个型号的飞机最多选用了300-400项镁合
17、金构件；一个零件的重量最重近300kg；一个构件的最大尺寸达2m多。n在军工方面需要镁合金板材以提高结构件强度,减轻装备重量,提高武器命中率。目前国内需要的板带材不得不从国外进口。2022-6-6有色金属的综合利用29镁合金在汽车工业的应用n近二十年来，世界汽车产量持续增长，年均增长率为2.5%。汽车工业发展程度是一个国家发达程度的重要标志之一，而金属材料是汽车工业发展的重要基础。出于节能与环保的要求，汽车设计专家们想方设法减轻汽车体重，以达到减少汽油消耗和废气排放量的双重效果。镁合金作为最轻的结构材料，能满足日益严格的节能的尾气排放的要求；可生产出重量轻、耗油少、环保型的新型汽车。2022-
18、6-6有色金属的综合利用30镁合金汽车零件的优点密度小，可减轻整车重量，间接减少燃油消耗量； 镁的比强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷； 镁具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低镁具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，用于壳体可降低噪声，用于座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车的安全性和舒适性。 2022-6-6有色金属的综合利用31镁合金在汽车工业的应用n镁合金在汽车上用作零部件的历史约有70年。早在1930年就用于一辆赛车上的活塞和欧宝汽车上的油泵箱，之后用量和应用部位逐渐增加。六十年代在有的车种上用量达到23千克，主要用作阀门壳、空气清洁箱、制动器、
19、离合器、踏板架等。八十年代初，由于采用新工艺，严格限制了铁、铜、镍等杂质元素的含量，镁合金的耐蚀性得到了解决，同时，成本下降又大大促进了镁合金在汽车上的应用。从九十年代开始，欧美、日本、韩国的汽车商都逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。 2022-6-6有色金属的综合利用32镁合金在汽车工业的应用n镁合金压铸件在汽车上的应用已经显示出长期的增长态势。在过去十年里，其年增长速度超过15%。在欧洲，已经有300种不同的镁制部件用于组装汽车，每辆欧洲生产的汽车上平均使用2.5kg镁。乐观的估计认为，出于减重的需求，每辆汽车对镁的需求将提高至70120kg。n目前，汽车仪表、座位架、方向操纵系统部件、
20、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂、发动机和安全部件上都有镁合金压铸产品的应用。2022-6-6有色金属的综合利用33锌的应用 n锌合金产品锌合金产品n锌基合金ZA27和ZA303是80年代宇航金属材料研究开发成功并业已获得广泛应用的新型有色金属耐磨材料，用于替代传统的铜合金制造轴瓦、轴套、蜗轮、丝母、轧机、滑块、滑板等减摩材料。近几年来，后在锻压机床、水泵、橡胶塑料、造纸、轧钢、石油、矿山、水泥、起重、阀门等行业应用，均取得成功并得到人们的充分肯定，而且具有明显的经济效益，将对改善我国目前不合理的轴承合金用材结构，发挥巨大作用。2022-6-6有色金属的综合利用34锌在医学上的应用n 治疗下肢溃
21、疡 有人发现慢性静脉性下肢溃疡病人血浆锌浓度显著低于正常，经采用口服锌补充后取得良好反应。n 治疗类风湿性关节炎。补充锌能提高局部组织的含锌量，可能促进机体对疾病的抵抗能力。补充锌可抑制炎症过程，从而改善疾病。n 治疗肠病性肢端皮炎。n 治疗痤疮。2022-6-6有色金属的综合利用35锌在医学上的应用n 治疗小人症。n 治疗异食癖。n 治疗肢体动脉硬化性跛行。n 治疗小儿厌食症。n 治疗干槽症n 治疗性机能障碍等。2022-6-6有色金属的综合利用36有机锌的应用n有机锌分为络合锌、螯合锌、蛋白质锌盐和多糖锌复合体等几种。它们在瘤胃和真胃环境中保持稳定，可防止形成络合物，到达小肠后更易吸收。蛋
22、氨酸锌 提高生产性能；在放牧情况下，蛋氨酸锌还可预防腐蹄病等。氨基酸锌螯合物，牛的氨基酸锌螯合物是多种微量元素或常量元素螯合物的复合体，而不是单一金属的螯合物所以，在一定条件下，牛对一定的锌的络合或螯合物有反应，如增加生长、产奶量、繁殖和免疫反应等。2022-6-6有色金属的综合利用37锌在电池上的应用n关于锌的电池有很多种，我们将着重介绍其中的一种锌空气燃料电池。DQFC系列超级锌空气燃料电池，是以锌为阳极，空气为阴极。空气中的氧通过电解液与锌板起化学反应产生电流。它与铅蓄电池相比，具有锌燃料可再生使用、体积小、重量轻、能量大、成本低、功率大及无二次污染等特点。目前，锌空气燃料电池已用于助动
23、车、轿车及大巴上。另外，将这种新型的电池作为游艇的动力源是完全可行的，尤其对拥有较多数量游船的俱乐部则更为实用，只要在岸边建一个小型充电站就可以解决充电问题。2022-6-6有色金属的综合利用38铜的应用n铜是人类应用最古老的金属之一，考古证明，早在一万年前，西亚人已用铜制作装饰品之类的物件。考古还发现，早在公元前约3000年，用铜和锡制成的青铜合金，使人类进入了青铜时代。2022-6-6有色金属的综合利用39铜n铜可锻、耐蚀、有韧性，而且是电和热的优良导体；铜和其它金属如锌、铝、锡、镍等形成的合金，具有新的特性，有许多特殊用途。今天铜已经广泛的应用于家庭、工业、高技术等场合。铜还是所有金属中
24、最易再生的金属之一，目前，再生铜约占世界铜总供应量的40 2022-6-6有色金属的综合利用40铜的应用n在各种家庭设备和器具中，为了导电导热，都要用铜，在通讯、水和气输送、屋顶建造中也要用铜。铜还可作为保护植物和农作物的杀菌剂。铜的合金，如青铜，可用于艺术品如铸像的铸造。铜广泛用于电气系统，它的强度、延展性和耐蚀性使它成为建筑物电路的优良导体，它也用作高、中、低电压的动力电缆，还是制造电动机和变压器的材料。2022-6-6有色金属的综合利用41铜的应用n国际铜研究组指出，在部分通讯系统中，光导纤维虽已取代铜，但在“最后1英里”或区段，铜仍是优先选用的材料。在个人计算机和硬件中，广泛使用铜接线
25、电缆。在屋顶建造中，为了抵抗极端气候，用铜是值得的。暴露于这种气候环境中的铜，表面形成铜绿（碱式碳酸铜），这是铜的这种应用的特点。2022-6-6有色金属的综合利用42铜的应用n铜和黄铜广泛用于自来水管道系统，使该系统提高抗细菌能力。n运输业的主要部门用铜，包括船舶、汽车和飞机。船身用铜镍合金可防止生物污垢的形成，减低阻力。据国际铜研究组的数据，每辆汽车的平均含铜量为27.6kg，每架波音747飞机的含铜量为4000kg。铜的导热性，强度和耐蚀性使它能用作汽车散热器。2022-6-6有色金属的综合利用43铜的应用n在重型机械中，铜合金用于制造齿轮、轴承和涡轮机叶片。在其他方面，铜可用于压力容器
26、和大槽。铜合金能抗盐的腐蚀，因而用于海运业是有利的，包括海岸装备、海滨发电站和脱盐设备。铜也存在于人体内及动物和植物中，它对保持人的身体健康是不可缺少的。 2022-6-6有色金属的综合利用44铅的应用与毒性n铅主要用于制造蓄电池中多孔极板和合金。铅、锡和锑合金可铸铅字，利用锑有热缩冷胀的特点，铸出的铅字特别清晰。铅、锡合金可做焊锡，在电子、电器等行业大显身手。铅还是放射性的防护材料，X射线、射线等都不能穿透它，所有在使用X射线、射线的领域以及原子能工业中都离不开铅。n铅在为人类服务的同时，也给人类带来许多麻烦，它污染人类的生活环境，危害人们的健康。2022-6-6有色金属的综合利用45铅的应
27、用与毒性n铅是一种积累性毒物，很容易被胃肠吸收，其中一部分破坏血液使红血球分解，一部分通过血液扩散到全身器官和组织，并进入骨骼。沉积在内脏器官及骨髓中的铅化合物从体内排除的速度极慢，逐渐形成慢性中毒。慢性铅中毒最初知识疲倦，食欲不振，体重减轻；严重时呕吐、腹泻，并出现末梢神经障碍，造成桡骨神经麻痹及手指震颤症；再严重时导致铅毒性脑病，有机铅急性中毒会造成神经错乱，因急性脑病而死亡。2022-6-6有色金属的综合利用46铅的应用与毒性n自从1922年美国发明了四乙基铅作为汽车用汽油的防震剂以来，铅成为大气污染的罪魁祸首，其危害的广泛程度比任何其他有毒金属元素都大。人们每消耗一加仑汽油就会有0.5
28、3g的铅进入水体，因此，空气、水源、食物都有铅的污染。在城市中，污染空气的铅与汽油的消耗量成正比。人类每时每刻都要进行呼吸，吸入的空气中所含的铅会有一半残留在人体内，这对人类健康是一个潜在的巨大威胁。现在，人们正在用无铅汽油代替含铅汽油，并且研究开发新的能源来减少乃至消除铅对环境的污染。2022-6-6有色金属的综合利用47化学镀镍的应用 n化学镀层以其优异的性能，越来越多地赢得了人们的信任，它的应用范围也覆盖了工业生产的各个领域，虽然它在国内从早期的研究到工业化应用只走了十几年的路程，但是发展速度是惊人的，其潜在的发展空间也是巨大的，随着工业的发展、各项工业基础的健全，人们对化学镀镍更加全面
29、的认识以及全民环保意识的加强，未来几年，化学镀必然迎来其高速发展的又一个春天。 2022-6-6有色金属的综合利用48化学镀镍的特点n 均镀、深镀能力（也就是对各种几何形状，尤其是深孔、盲孔工件的表面镀覆，主要针对其无孔不入的特点）； n 优异的防腐性能（也就是化学镀层非晶态的特点，特别是在油田化工设备、海洋、岸基设备等上的镀覆）； n 良好的可焊性（尤其是对在镀层表面进行锡焊的工件的镀覆）； 2022-6-6有色金属的综合利用49n高硬度与高耐磨性能（主要是对汽配、摩配、各种轴类、钢套、模具的表面镀覆）； n 电磁屏蔽性能（主要对计算机硬盘、飞机接插件等电子元器件的表面镀覆）； n 适应绝大多数金属基体表面处理的特性（主要对铝及铝合金、铁氧体、钕铁硼、钨镍钴等特殊材料的表面镀覆）；2022-6-6有色金属的综合利用50化学镀镍的应用n化学镀镍在电子工业中的应用n化学镀镍在纺织、针织机械工业中的应用n化学镀镍在化学工业中的应用n化学镀镍在其它工业（军工）行业的应用n化学镀镍在铝及铝合金工件上的应用n化学镀镍在模具行业中的应用n化学镀镍在汽配、摩配中的应用n化学镀镍在力传感器上的应用