有色金屬（英文名non-ferrous metal），又稱非鐵金屬，是指除黑色金屬材料以外的各種金屬材料。有色金屬及其合金因其具有高強度、良好的導電性或?qū)嵝浴⒛臀g性和耐熱性等特點而備受關(guān)注。相較于鋼鐵材料，有色金屬的性能無法被替代。因此，在機械、儀表以及航海、航空航天等領(lǐng)域，有色金屬及其合金發(fā)揮著重要的作用。 在有色金屬中，金為黃色，銅為赤紅色，其余大多數(shù)金屬都為銀白色。有色金屬（Nonferrous Metals），通常指元素周期表中除鐵、鉻、錳三種金屬以外的所有金屬元素的統(tǒng)稱。其分類一般包括重金屬、輕金屬、貴金屬、半金屬和稀有金屬五類，分類依據(jù)為金屬的物理化學性質(zhì)及工業(yè)與商業(yè)應(yīng)用的特定需求。
發(fā)展歷史
有色金屬是人類最早使用的金屬材料之一，其歷史可以追溯到比黑色金屬如碳鋼和生鐵更早的時期。考古學資料表明，早在一萬年前的西亞地區(qū)，人們就開始使用銅來制作裝飾品。隨著銅的生產(chǎn)和應(yīng)用范圍的擴大，人類文明從石器時代進入了青銅器時代。中國夏和商朝開始使用的青銅材質(zhì)就是一種含銅和錫的有色金屬，它比純銅更堅硬、更耐用。
直到17世紀末，人類才明確認識和使用了8種有色金屬。盡管有色金屬的用量遠不如黑色金屬多，但其具有的許多優(yōu)良特性，如高比強度、優(yōu)良的鑄造性能和加工性能等，使之成為重要的結(jié)構(gòu)材料。同時，有色金屬也展現(xiàn)了許多特殊的電、磁、熱性能，是現(xiàn)代社會生產(chǎn)生活中重要的功能材料。例如，純銅的優(yōu)良導電性可以制成電導線，鈦合金的優(yōu)良生物相容性可以制成骨植入器件等。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，有色金屬的地位越來越重要，是世界上重要的戰(zhàn)略物資和生產(chǎn)資料。
分類
有色金屬一般分為五類，包括重金屬、輕金屬、貴金屬、半金屬和稀有金屬，其分類依據(jù)為金屬的物理化學性質(zhì)及工業(yè)、商業(yè)應(yīng)用的特定需求。此外，基于現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求，有色金屬可進一步細分為能源金屬和小金屬兩類。能源金屬作為新能源革命（如電動汽車、儲能等領(lǐng)域）的關(guān)鍵資源，主要包含鋰、鈷、鎳等金屬；小金屬涵蓋稀土、鎢、鉬、銻、錫、鍺等稀有金屬品種，在高科技和軍工領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。此外，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，有色金屬通常還可劃分為工業(yè)金屬（如銅、鋁、鉛、鋅等）和金屬新材料（如磁性材料等）。
重金屬
重金屬指密度大于5g/cm3的有色金屬。重金屬通常具有高密度（通常密度在4.5g/cm3以上）、高熔點和高硬度，元素周期表中的大多數(shù)過渡元素如銅 、鋅 、、鈷 、鎢 、、鎘 及汞 等都屬于重金屬，此外銻 、鉍 、鉛及錫等也屬于重金屬。
輕金屬
輕金屬指密度小于5g/cm3的有色金屬，如鋰 、鈉 、鉀 、 、、鋁、鎂 及鈣等，通常具有低密度、低熔點和良好的導電性和導熱性。
貴金屬
在礦物學和冶金學領(lǐng)域，貴金屬是指那些具有物化性質(zhì)穩(wěn)定、地殼中資源量稀少、價格昂貴的金屬。目前，被認為是貴金屬的金屬共有八種，分別是金、銀 、鉑、 、鈀 、 、釕 (Ru) 和 。這些金屬通常具有高的化學穩(wěn)定性和抗腐蝕性，因此在珠寶、硬幣、電子、醫(yī)療和化工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
半金屬
性質(zhì)介于金屬和非金屬之間的材料常被視為半金屬或準金屬，如銻、、硅、硅、等。半金屬具有金屬特征的物理性質(zhì)，而化學性質(zhì)卻類似于典型的非金屬元素。其電負性大于金屬，小于非金屬。半金屬元素大都是半導體，它們的電阻率介于金屬和非金屬之間。半金屬元素用途廣泛，尤其在半導體材料中有著舉足輕重的作用。
稀有金屬
稀有金屬指在自然界資源量少、分布不集中且研究應(yīng)用較少的金屬，有鋰、鈹、銣、銫、鎢、鉬、釩、缽、銅、、鋯、鉿、鎳、、鉈、鍺等和系系稀土金屬17種（鑭、、、、、釤、、、、鏑、、鉺、、、、、）以及放射性金屬（鐳、、、釙等）。
分布情況
有色金屬礦通常分布于早白堊世花崗石類侵入體的內(nèi)部以及內(nèi)外接觸帶中。這些礦床的形成與早白堊世殼、幔混合源花崗巖的侵位有關(guān)。在這個過程中，熔體和流體通過地殼的裂隙和斷層進入地下，并與周圍的巖石相互作用，從而形成了有色金屬礦床。這些礦床通常富含銅、鉛、鋅、鎳、鉻等金屬元素。
世界有色金屬資源分布很不均衡。大約60%的儲量集中在亞洲、非洲和拉丁美洲等一些發(fā)展中國家，40%的儲量分布于工業(yè)發(fā)達國家，這部分儲量的4/5又集中在俄羅斯、美國、加拿大和澳大利亞。國外鋁資源主要分布在幾內(nèi)亞（占世界總儲量的33.9%）、澳大利亞（占18.6%）和巴西（占10.3%）；銅資源主要分布在美國（占18.5%）和智利（占18.5%）；鉛資源主要分布在美國（占20.8%）、澳大利亞（占13.8%）和俄羅斯（占13.2%）；鋅資源主要分布在加拿大（占18.7%）、美國（占14.5%）和澳大利亞（占12.6%）；錫資源主要分布在印度尼西亞（占23.6%）和泰國（占11.8%）；鎳資源主要分布在新喀里多尼亞（占25%）和加拿大（占16%）；鈦資源主要分布在巴西（占26.3%）、印度（占17.5%）和加拿大（占15.2%）。
中國的有色金屬采選企業(yè)用地主要分布在長江以南地區(qū)，尤其是云貴川、湖廣、贛州市等有色金屬產(chǎn)區(qū)。其中，滇東和湘贛交界區(qū)是地塊高密度分布的地區(qū)，最高達到 256.85 塊/萬km2。這種分布模式最終形成了“四核多副”的集聚格局。主要核心區(qū)包括滇東、湘贛粵結(jié)合區(qū)、皖南和豫西等地，而桂西北、川南、陜甘、天山—阿爾泰沿線以及松遼—大興安嶺一帶等多個地區(qū)則是副核心區(qū)。
常見有色金屬
有色金屬及其合金的很多特殊化學性能是鋼鐵材料沒有的，所以它在機械、儀器儀表中廣泛應(yīng)用。其中，鋁、銅、鈦、鎂、鎳及其合金是最為常見的有色金屬。這些金屬及其合金通常具有較低的密度、較高的強度和硬度、良好的導電性和導熱性、良好的耐腐蝕性和耐磨性等特點。此外，這些金屬及其合金還具有良好的可塑性和可加工性，可以通過各種加工方法制成各種形狀和尺寸的零部件和構(gòu)件。
鋁和鋁合金
工業(yè)純鋁比重小、比強度高，鋁的密度（比重）27g/cm3，僅為鋼的1/3。鋁是一種具有良好導電性和導熱性的輕質(zhì)金屬。相比之下，鋁的單位質(zhì)量導電能力比銅高出兩倍。鋁表面生成的致密的氧化膜可以有效地抵抗大氣腐蝕，但不耐酸、堿、鹽液腐蝕。鋁的強度相對較低，但具有很好的塑性和較低的熔點，可以通過加工方法改變其形狀和尺寸。鋁主要用于制作電線、電纜，配制各種鋁合金。鋁這種質(zhì)地較輕的金屬，具有可鑄造成多種形狀的能力，因此也是飛機結(jié)構(gòu)的理想材料。此外，鋁還可以模塑成型并以薄板形式用作蒙皮或志成蜂窩板形式，常用于構(gòu)成艙壁和地板部件。然而，使用鋁作為飛機結(jié)構(gòu)材料的一個缺點是它的耐熱能力不佳，在相對較低的溫度下（約650℃）即會熔化。
鋁合金可以分為鑄造鋁合金和形變鋁合金兩種類型。鑄造鋁合金是通過將熔融金屬充填到鑄型中，獲得各種形狀的鋁合金毛坯。這種鋁合金具有低密度、高比強度、良好的耐蝕性和鑄造工藝性，以及較小的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計限制等優(yōu)點。形變鋁合金則通常通過塑性變形軋制成板、帶、棒、線材等半成品，然后再進行加工使用。形變鋁合金具有高強度、良好的可塑性和可焊性等優(yōu)點，因此在航空、汽車、建筑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。鑄造鋁合金和形變鋁合金各有其獨特的特點和應(yīng)用領(lǐng)域，因此在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況進行選擇。鋁鈹合金和鋁鋰合金是飛機結(jié)構(gòu)中最常見的合金。然而，隨著時間的推移，鋁在飛機結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用比例正在持續(xù)下降。新型材料和復合材料的發(fā)展正在逐漸取代鋁，成為更為廣泛使用的材料。
銅和銅合金
純銅，別名紫銅、紅銅，良好的導電和導熱性能使其在電器原件、冷凝器、散熱器和換熱器等零件中得到廣泛應(yīng)用。而且純銅良好的塑性使其可以通過冷、熱態(tài)塑性變形制成板材、帶材和線材等半成品材料。純銅的耐蝕性也很好，可以在大氣中長期使用而不易受到腐蝕。然而，純銅的強度較低，容易軟化和變形，因此在實際應(yīng)用中需要注意其強度和穩(wěn)定性問題。
黃銅是一種以鋅作為主要添加元素的銅合金，其外表呈黃色，因此得名。以鎳作為主要添加元素的銅合金因外表呈白色，因此統(tǒng)稱白銅。除黃銅、白銅以外的銅合金均稱青銅。黃銅是一種重要的合金材料，通過添加不同的元素可以改變其性質(zhì)。例如，錫能提高黃銅對海水的耐腐蝕性，適用于船舶熱工設(shè)備和螺旋槳等；鉛能改善黃銅的切削性能，常用于鐘表零件。通過調(diào)整黃銅中銅和鋅的比例，也可以改變其性質(zhì)。例如，高鋅黃銅適用于制作管道、電氣接線和衛(wèi)生器具等，而高銅黃銅適用于制作電線、電纜和電器零件等。此外，熱處理、冷加工等方法也可以改變黃銅的性質(zhì)。例如，通過熱處理可以提高黃銅的強度和硬度，而通過冷加工可以提高黃銅的強度和塑性。因此，在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇不同的元素和加工方法，以滿足不同的需求。
鈦和鈦合金
鈦和鈦合金具有質(zhì)量輕、比強度高、耐蝕、耐熱的特點，在工業(yè)中應(yīng)用的熱強鈦合金溫度可達400~500℃。鈦和鈦合金已成為航空、航天、機械工程、化工、冶金工業(yè)中不可缺少的材料。盡管鈦具有許多優(yōu)異的物理和化學性質(zhì)，但在高溫環(huán)境下，其活性異常活潑，這使得其在熔點和熔煉、澆注工藝方面面臨著一定的挑戰(zhàn)，因此在應(yīng)用中受到一定限制。
鎂和鎂合金
鎂是地球上儲量豐富的一種輕金屬元，其密度小、比強度和比模量高、抗震能力強、可承受較大的沖擊載荷，切削加工和拋光性能優(yōu)良，在飛機、導彈、儀表和無線電等制造工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，與鋁合金和TC4相比，鎂合金的應(yīng)用受到一定限制。主要原因是鎂合金的耐蝕性差、熱強度低，限制了其在高溫場合的應(yīng)用。此外，鎂合金的加工難度較大，需要采用特殊的加工工藝和設(shè)備。因此，在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇不同的材料，以滿足不同的需求。
鎳和鎳合金
鎳是一種具有硬度、延展性和鐵磁性的金屬，其外觀近似于銀白色。由于其良好的機械性能和抗腐蝕性，鎳常被用于電鍍等工業(yè)應(yīng)用。電解鎳是工業(yè)生產(chǎn)中的主要材料之一，它可制造不銹鋼和各種合金鋼，被廣泛用于飛機、坦克、艦艇、雷達、導彈、載人飛船以及民用工業(yè)中的零部件制造、陶瓷釉料和無線控制等領(lǐng)域。鎳合金是一種以鎳為基體，加入其他元素組成的合金，其具有許多出色的性質(zhì)，如抗氧化性、耐蝕性和高溫強度等。這些性質(zhì)使得鎳合金在許多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在能源開發(fā)方面，鎳合金被用于制造石油和天然氣開采設(shè)備、核反應(yīng)堆和燃氣輪機等。在化工領(lǐng)域，鎳合金被用于制造化工反應(yīng)器、催化劑和閥門等。在電子領(lǐng)域，鎳合金被用于制造電子管用材料和精密合金等。在航海、航空和航天領(lǐng)域，鎳合金被用于制造船舶、飛機和火箭等。此外，鎳合金還被用于制造記憶金屬和醫(yī)療器械等鎳合金具有廣泛的應(yīng)用前景，其在各個領(lǐng)域中都發(fā)揮著重要的作用。
鋅和鋅合金
鋅常溫下表面易生成保護膜，主要用于鍍鋅工業(yè)（約占總消費47%）；壓鑄是其重要應(yīng)用領(lǐng)域，用于汽車、建筑、家用電器、玩具等零部件；常與鋁制成合金以提高強度和延展性，與銅、錫、鉛組成黃銅用于機械制造業(yè)；還可用于生產(chǎn)鋅肥（硫酸鋅、氯化鋅）、顏料（鋅粉、鋅鋇白、鋅鉻黃）及醫(yī)藥、橡膠、油漆等工業(yè)（約占總消費9%）。
行業(yè)現(xiàn)狀
有色金屬作為一種不可再生的重要戰(zhàn)略資源，與經(jīng)濟和日常生活密切相關(guān)。其在保障國防和經(jīng)濟安全方面發(fā)揮著不可替代的作用。有色金屬行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展對于一個國家的經(jīng)濟增長速度和質(zhì)量具有重要的影響，同時也對政治、經(jīng)濟和社會產(chǎn)生著重大的影響。
有色金屬行業(yè)中，隨著固定成本不斷增加，有色金屬企業(yè)的產(chǎn)品成本也在不斷提高，這導致了產(chǎn)品的利潤率下降。因此，只有通過不斷擴大銷售額，才能實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營效率的最大化。然而，當前有色金屬行業(yè)的銷售收入增長率減緩，企業(yè)成長能力有待提高，這意味著在應(yīng)用高經(jīng)營杠桿時，如果營業(yè)額減少，企業(yè)的利潤將會大幅度降低，同時企業(yè)的財務(wù)風險也會更大。其次，有色金屬行業(yè)的融資成本是工業(yè)融資的兩倍，承擔的利息費用在總資產(chǎn)中占比超過1.47％，這對企業(yè)的持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了負面影響。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源和環(huán)境日益緊張，全球?qū)饘俚V的需求逐漸增加，導致原料價格暴漲。同時，電力和煤炭價格也在不斷上漲，這使得成本出現(xiàn)不穩(wěn)定性。有色金屬行業(yè)對于經(jīng)濟的發(fā)展非常重要，但同時也存在著一定的風險。
安全環(huán)保
有色金屬行業(yè)的安全生產(chǎn)形式在總體上比較平穩(wěn)，但時有較大及以上事故發(fā)生，存在著安全監(jiān)管工作不重視、監(jiān)管人員不足等問題。在生產(chǎn)中，應(yīng)該注重并加強有色金屬企業(yè)監(jiān)督檢查工作，落實安全生產(chǎn)責任主體，加強員工的安全教育培訓并制訂相關(guān)安全法規(guī)。另外要加大煙氣和工藝廢氣的除塵技術(shù)水平，有色金屬冶煉項目的原料處理、中間物料破碎、熔煉、裝卸等所有產(chǎn)生粉塵部位，均要配備除塵及回收處理裝置進行處理，嚴格控制無組織排放含重金屬粉塵的數(shù)量。加快生產(chǎn)工藝設(shè)備更新改造；加大冶煉煙氣中硫的回收利用率，低濃度煙氣和制酸尾氣排放超標的必須進行脫硫處理。通過節(jié)能推動減排。提高二氧化硫利用率、工業(yè)用水循環(huán)利用率、尾礦及冶煉渣綜合利用率。減少有色金屬外排廢水量，力爭實現(xiàn)含重金屬廢水的零排放。嚴禁有色金屬冶煉廠廢水中重金屬離子、苯和酚等有害物質(zhì)超標排放。
參考資料 >