鋼鐵工業的親密夥伴??錳
鋼鐵工業的發展與許多金屬密切相關,錳就是其中之—。
錳是1770年由維也納人考恩從含水軟錳礦中發現的。
1771年,瑞典化學家舍勒也在軟錳礦中證實了這種元素的存在。但直到1834年,瑞典科學家甘恩、伯格曼才分別用碳還原法從軟錳礦中獲得了金屬錳。
1864年平爐煉銅法出現後,錳在鋼鐵工業中的作用才嶄露頭角,引起人們的注意。在煉鋼以及各類鋼材的生產中,錳具有脫硫、脫氧、調質的特殊性能。幾乎所有的鋼都必須用錳脫氧。錳還是很好的合金元素之一,鋼中加入一定數的錳,能增加鋼材的強度、韌性和可淬性。加入錳的數量不同,就能得到不同性能的鋼種,這些鋼廣泛用於橋梁、鐵道、建築、艦船等方麵。例如:著名的南京長江大橋就使用了錳鋼,它比普通鋼強度大、壽命長,而且節約銅材15%。
用19錳鋼代替普通鋼生產的自行車架,能減輕車重16%,節約鋼材20%。據統計,錳幾乎用於所有鋼和鐵的生產中,已經成為銅鐵工業中不可缺少的原料。可以說,錳和鐵是形影不離的親密夥伴。在鋼鐵工業中,目前還沒有找到比錳更合適的代用品,把這對夥伴分離開。
在輕工和化工工業上,錳可以用來製造電池,錳的金屬粉末,錳的化合物常用於製造焊條的塗層和焊劑。在玻璃和陶器製品的著色和褪色方麵,錳好像是一個魔術師,如果玻璃熔融體中含有硒、鈷等雜質,加入二氧化錳後,就可以除去雜色,使之變為白色。玻璃中加入適量錳又可變成茶色,製成貯存藥品的避光玻璃瓶。
隨著科學技術的發展,錳的應用領域正在不斷開拓。據國外報道,錳作為汽油防爆的添加劑效果很好。錳在國民經濟中的地位和作用愈來愈重要,其消耗量也與日俱增,近一個世紀以來,世界錳礦產量從年產5000噸遞增到年產2500萬噸以上,特別是工業發達國家,錳的消耗量更多,主要用於冶金工業生產。
錳以化合物的形式廣泛分布於自然界中,已知自然界中的含錳礦物約有150多種,能被工業所利用的有軟錳礦、褐錳礦、黑錳礦、水錳礦、菱錳礦等10多種,其它絕大多數錳礦物由於含錳很低,往往隻能加以綜合回收。
根據礦物的化學成份,錳礦石可以分為氧化錳礦石、碳酸錳礦石和矽酸錳礦石。通常,氧化錳礦石和碳酸錳礦石含錳較高,而矽酸錳礦石含錳較低。按工業要求,錳礦石可以分為冶金礦石和化學礦石兩類,冶金礦石要求含錳不低於48%,主要用於鋼鐵工業。化學礦石含錳較低,多用於化學工業,製取電池和高錳酸鉀等化學用品。
世界上可采的陸地錳礦石量約為150億噸。南非和蘇聯是世界上錳儲量最多的國家,占全世界儲量的90%以上,其餘分布在澳大利亞、加蓬和巴西等國家。美國,日本沒有自己的錳礦開采工業,所需的錳礦大部分從加蓬、巴西等國進口。
我國的錳礦資源很豐富,湖南、廣西、貴州、福建、雲南都已發現了規模巨大的錳礦床,為我國的銅鐵工業的發展創進了良好條件。
大有作為的有色金屬長老??鋅
鋅是十大有色金屬之一。在我國的有色金屬家族中,鋅的曆史悠久。據史書記載,在唐代初期,已用“輸石”做官服的帶飾了。輸石就是銅鋅合金,現在叫做黃銅。大約在我國的唐初或更早,西亞一些國家也出現了鏑石製造的佛像。在明朗末年,宋應星的《天工開物》中關於熔煉“倭鉛”(即金屬鋅)的方法,是曆史上最早記栽的橫罐煉鋅法。
鋅是銀灰色金屬,比重7。14,熔點419。5°,在高溫下與空氣中的氧接觸易發生氧化,這給金屬鋅的生產帶來一定困難。鋅在自然界中最常見的是以硫化鋅礦物形態存在,也有少最的氧化礦,原礦品位含鋅僅1~3%,經選礦富集的鋅精礦含鋅可達50%左右。目前世界90%以上的鋅都是由硫化鋅精礦生產出來的。在雲南蘭坪探明的特大混合型礦體,已被國家列入重點開發規劃。
鋅的冶煉方法可分為火法和濕法兩大類別。所謂火法就是從精礦到金屬鋅產品都是在高溫爐窯裏進行;而濕法煉鋅的生產工藝,大部分工序是在硫酸熔液體係裏完成。從總的發展趨勢看,隨著耐高溫高壓技術設備的采用,濕法煉鋅的發展占有絕對優勢,全世界有70%以上的鋅是用濕法生產。煉鋅廠除生產鋅之外,還綜合回收伴生的鋁、銅、鎘、鑽、銦、鍺、镓、銀等有價元素。對這些元素的回收利用程度,是評價企業技術發展水平的標誌之一。綜合回收搞得好,產品利潤可占企業總利潤的30%以上,企業把綜合回收稱作搖錢樹是有道理的。
另外,硫化鋅精礦中還含有30%左右的元素?,它是生產硫酸的廉價原料,幾乎世界各地的鋅廠無不附設有生產?酸的車間或工場。這也是增加企業經濟效益的又一門路。
現代,無論是火法還是濕法生產的鋅,其質量都很好,含鋅可達4個“9”以上,能滿足不同用戶的要求。
鋅主要用作鋼鐵製品的保護層一一鍍鋅,以防止鋼鐵在大氣中的腐蝕損失。鋅是比鑄鐵活潑的金屬,當鋼鐵製品表麵的鋅鍍層偶爾碰破,就給大氣的浸蝕打開了窗口,但由於它比鐵活潑,此處的鋅原子就能很快地“遷移”過去,把打開的窗口堵死,仍能起到保護層作用。一般,沒有鍍鋅的鐵皮屋麵使用幾個月或一二年就疏鬆脫落,百孔千瘡了,而鍍鋅屋麵能用幾年,甚至二三十年仍完好無損,延長使用壽命10倍以上。目前,我國用於銅鐵鍍鋅的鋅量約占總耗鋅量的35%以上。
鋅板是製作幹電池外殼的最好材料,至今沒有哪種材料能夠代替它。幹電池的鋅筒,既作殼體又作導電陰極,每隻1號電池的用鋅量約20克,全國每年要生產40億隻電池,其用鋅量也算是一個大戶了。
此外,就是鋅合金的生產。以鋅為主要成分,加入適量的鋁V鎂、稀土等元素生產出的模具合金,壓鑄合金屬記憶合金等,已在很多行業得到廣泛應用。用含鋁鎂的壓鑄合金,製造形狀複雜的小型零件,可以不加工或少切削加工,表麵也光滑好看。
鋅也是動植物正常生長所必需的微量元素之一。鋅可以,促進植物的光合作用和呼吸作用,在缺鋅的土壤中合理地施以鋅肥,能使玉米增產27。6%,水稻增產6。4%。鋅能促進兒童的生長發育,正常情況下人體含鋅約0。001%,牙齒含鋅最豐富,約0。02%,鋅並不像金、銀那樣高貴,也不像銅、鋁那樣為人們所熟悉,但它在我們日常生活舞台上扮演的角色,卻是不可缺少的。
古老而“年輕”的金屬??鎳
在純鎳發現以前,含鎳合金就已得到了應用。中國在史前生產的“鋅白銅”,就是含鎳32%、銅40%、鋅25%的鎳銅鋅合金。公元前235年,巴克特亞人也使用了含鎳20。04%、含銅77%的銅鎳合金鑄製硬幣。但是,鎳礦石的存在卻到1694年才被確認。1751年,瑞典科學家克龍斯捷特首次製出了不純的金屬鎳,之後到1804年才製取出了純金屬鎳,從而揭開了現代鎳冶金學的發展曆史。隨著人們對鎳認識的深化,鎳也逐漸地被用於國民經濟各部門,成為當今不可缺少的戰略物資之一。
鎳是一種銀白色的磁性金屬,鎳具有耐高溫、抗磨損、耐腐蝕等特性,與鉻、鈷、銅、錳、铌等組成的合金或鐵基合金鋼,更具有良好的性能,是一種重要的高級特殊合金股料,已被廣泛地用於運輸、機械製造、石油、化工、冶金、原子能、宇航、火箭、電鍍等民用工業與軍事工業,在錢幣鑄製中應用也極為普遍,至今有100多個國家用鎳或鎳合金鑄製錢幣。
當前,世界鎳的消耗量約為70萬噸左右。從1970年到1980年的10年中,鎳消費量平均增長率為2。4%。
世界鎳的消耗有90%用於生產不鏽鋼和合金鋼,20%用於低鐵或無鐵合金,10%用於電鍍。近10年來,我國鎳的消耗量大幅度增加。