黑色金屬（二價鐵 Metal）是鐵、錳、鉻三種金屬的統(tǒng)稱，金屬是具有光澤、有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與機械性能，并具有正的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。從礦產(chǎn)資源的角度，黑色金屬礦產(chǎn)資源包括鐵礦、錳礦石、鉻礦，其中鐵礦產(chǎn)量和產(chǎn)值占黑色金屬礦產(chǎn)資源的90%以上。
黑色金屬礦產(chǎn)資源是鋼鐵行業(yè)的主要原料，鐵礦是影響鋼鐵工業(yè)發(fā)展最重要的鐵素資源，黑色金屬的產(chǎn)量約占世界金屬總產(chǎn)量的95%。錳在汽車電池、高端裝備制造、新材料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。鉻礦主要用于生產(chǎn)鉻鐵、鉻鹽、鉻磚、鉻鎂磚等材料。
定義
黑色金屬材料乃工業(yè)上對鐵、鉻和錳的統(tǒng)稱。亦包括這三種金屬的合金，尤其是合金黑色金屬鋼及鋼鐵。與黑色金屬相對的是有色金屬。事實上純凈的鐵及鉻是銀白色的，而錳是銀灰色。由于鋼鐵表面通常覆蓋一層黑色的四氧化三鐵，而錳及鉻主要應(yīng)用于冶煉黑色的合金鋼。所以才會被“錯誤分類”為黑色金屬。
黑色金屬的分類也有其意義，因為這三種金屬都是冶煉鋼鐵的主要原料，而鋼鐵在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位，亦是衡量一國家國力的重要標志。黑色金屬的產(chǎn)量約占世界金屬總產(chǎn)量的95%。
礦業(yè)術(shù)語
黑色金屬和有色金屬這名字，常常使人誤會，以為黑色金屬一定是黑的，其實不然。黑色金屬有三種：鐵、錳、鉻。純鐵是銀白色的；鉻是銀白色的；錳是灰白色的。因為鐵的表面常常生銹，蓋著一層黑色的四氧化三鐵與棕褐色的氧化鐵的混合物，看去就是黑色的。所以人們稱之為“黑色金屬”。常說的“黑色冶金工業(yè)”，主要是指鋼鐵工業(yè)。因為最常見的合金鋼是錳鋼與鉻鋼，這樣，人們把錳與鉻也算成是“黑色金屬”了。
除了鐵、錳、鉻、釩、鈦以外，其他的金屬，都算是有色金屬。
在有色金屬中，還有各種各樣的分類方法。比如，按照比重來分，鋁、鎂、鋰、鈉、鉀等的比重小于4.5，叫做“輕金屬”，而銅、鋅、鎳[niè]、汞、錫、鉛等的比重大于4.5，叫做“重金屬”。像金、銀、鉑、鋨[é]、銥[yī]等比較貴，叫做“貴金屬”，鐳、鈾[yóu]、釷[tǔ]、釙、锝[dé]等具有放射性，叫做“放射性金屬”，還有像鈮[ní]、鉭[tǎn]、鋯、镥[lǔ]、金、鐳、鉿、鈾等因為地殼中含量較少，或者比較分散，人們又稱之為“稀有金屬”。
分析
黑色金屬只有三種：鐵、錳與鉻。國土資源調(diào)查及地質(zhì)礦產(chǎn)勘查新發(fā)現(xiàn)大中型礦產(chǎn)地157處，黑色金屬礦產(chǎn)4處，有色金屬礦產(chǎn)73處，貴金屬礦產(chǎn)34處。
2004年黑色金屬開采和冶煉及壓延加工業(yè)投資1546億元，增長40.5%。2005年黑色金屬行業(yè)增速明顯加快，增加值同比增長35.5%。生鐵、粗鋼和鋼材產(chǎn)量分別為2770萬噸、2973萬噸和3110.6萬噸。
2004年世界鋼產(chǎn)量達到10.548億噸，產(chǎn)量增長了大約1.1億噸，其中中國的鋼產(chǎn)量增長為5234萬噸，占世界鋼產(chǎn)量增長量的47.73%。2004年中國鋼產(chǎn)量達到2.72億噸，已連續(xù)9年居世界一位，是排名第2至4位的日本、美國和俄羅斯三國鋼產(chǎn)量的總和。我國已是世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)和消費國，成為鋼鐵投資最集中的地區(qū)。
2005年是鋼鐵行業(yè)開始注重鋼鐵企業(yè)合并重組的一年。唐山鋼鐵集團、武鋼集團、攀鋼集團相繼分別進行了合并重組，統(tǒng)計報表的合并使其排名靠前，同時也加速了企業(yè)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高了企業(yè)整體競爭力。
《鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》的出臺，是我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一件大事，將對我國鋼鐵工業(yè)今后的發(fā)展起到重要的指導(dǎo)作用，是促進鋼鐵工業(yè)健康發(fā)展的重要基石。
鐵
簡介
鐵是一種化學元素，是最常用的金屬。它是過渡金屬的一種。鐵活潑，為強還原劑，化合價有0、+2、+3、+6，最重要的價態(tài)是+2和+3。在室溫下，鐵可緩慢地從水中置換出氫，在500℃以上反應(yīng)速度增大：鐵在干燥空氣中很難跟氧氣反應(yīng)，但在潮濕空氣中很容易腐蝕，若在酸性氣體或鹵族元素蒸氣氛圍中腐蝕更快。鐵可以從溶液中還原金、鉑、銀、汞、銅或錫等離子。
鑄鐵分類
1、鑄鐵按斷口顏色可分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵和麻口鑄鐵。
2、鑄鐵按化學成分可分為普通鑄鐵和合金鑄鐵。
3、鑄鐵按生產(chǎn)方法和組織性能可分為普通灰鑄鐵、孕育灰鑄鐵、可鍛灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和特殊性能鑄鐵。
鐵的發(fā)現(xiàn)簡史
鐵是古代就已知的金屬之一。鐵礦石是地殼主要組成成分之一，鐵在自然界中分布極為廣泛，但人類發(fā)現(xiàn)和利用鐵卻比黃金和銅要遲。首先是由于天然的單質(zhì)狀態(tài)的鐵在地球上非常稀少，而且它容易氧化生銹，加上它的熔點（1812K）又比銅（1356K）高得多，就使得它比銅難于熔煉。人類最早發(fā)現(xiàn)的鐵是從天空落下來的石隕石，隕石中含鐵的百分比很高，是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物，在融化鐵礦石的方法尚未問世，人類不可能大量獲得生鐵的時候，鐵一直被視為一種帶有神秘性的最珍貴的金屬。
西亞赫梯人是最早發(fā)現(xiàn)和掌握煉鐵技術(shù)的。中國從東周時就有煉鐵，至春秋戰(zhàn)國時代普及，是較早掌握冶鐵技術(shù)的國家之一。1973年在中國河北省出土了一件商代鐵刃青銅，表明我國勞動人民早在3300多年以前就認識了鐵，熟悉了鐵的鍛造性能，識別了鐵與青銅在性質(zhì)上的差別，把鐵鑄在銅兵器的刃部，加強銅的堅韌性。經(jīng)科學鑒定，證明鐵刃是用隕鐵鍛成的。隨著青銅熔煉技術(shù)的成熟，逐漸為鐵的冶煉技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。我國最早人工冶煉的鐵是在春秋戰(zhàn)國之交的時期出現(xiàn)的。這從江蘇六合縣春秋墓出土的鐵條、鐵丸，和河南洛陽戰(zhàn)國早期灰坑出土的鐵錛均能確定是迄今為止的我國最早的生鐵工具。生鐵冶煉技術(shù)的出現(xiàn)，它對封建社會的作用與蒸汽機對資本主義社會的作用可以媲美。鐵的發(fā)現(xiàn)和大規(guī)模使用，是人類發(fā)展史上的一個光輝里程碑，它把人類從石器時代、銅器時代帶到了鐵器時代，推動了人類文明的發(fā)展。至今鐵仍然是現(xiàn)代化學工業(yè)的基礎(chǔ)，人類進步所必不可少的金屬材料。
鐵的性質(zhì)
是一種光亮的銀白色金屬。密度7.86克/厘米3。熔點1535℃，沸點2750℃。常見化合價+2和+3，有好的延展性和導(dǎo)熱性。也能導(dǎo)電。純鐵既能磁化，又可去磁，且均很迅速。電離能為7.870電子伏特。化學性質(zhì)比較活潑，是一種良好的還原劑。若有雜質(zhì)，在潮濕的空氣中易銹蝕；在有酸氣或鹵族元素蒸氣存在的濕空氣中生銹更快。易溶于稀酸。在硝酸中能被鈍化。加熱時均能同鹵素、硫、硅、碳、磷等化合。除生成+2和+3價氧化物外，還有復(fù)合氧化物四氧化三鐵（是磁性氧化物）生成。鐵是工業(yè)部門不可缺少的一種金屬。
鐵的化學性質(zhì)
鐵Fe，原子序數(shù)26，相對原子質(zhì)量55.847。鐵有多種同素異形體，如α鐵、β鐵、γ鐵、б鐵等。鐵是比較活潑的金屬，在金屬活動順序表里排在氫的前面。常溫時，鐵在干燥的空氣里不易與氧、硫、氯等非金屬單質(zhì)起反應(yīng)，在高溫時，則劇烈反應(yīng)。鐵在氧氣中燃燒，生成Fe3O4，赤熱的鐵和水蒸氣起反應(yīng)也生成Fe3O4。鐵易溶于稀的無機酸和濃鹽酸中，生成二價鐵鹽，并放出氫氣。在常溫下遇硫酸或硝酸時，表面生成一層氧化物保護膜，使鐵“鈍化”，故可用鐵制品盛裝濃硫酸或濃硝酸。鐵是一變價元素，常見價態(tài)為+2和+3。鐵與硫、硫酸銅溶液、鹽酸、稀硫酸等反應(yīng)時失去兩個電子，成為+2價。與Cl2、Br2、硝酸及熱濃硫酸反應(yīng)，則被氧化成Fe3+。鐵與氧氣或水蒸氣反應(yīng)生成的四氧化三鐵，可以看成是FeO·氧化鐵，其中有1/3的Fe為+2價，另2/3為+3價。鐵的+3價化合物較為穩(wěn)定。
鉻
簡介
銀白色金屬，質(zhì)硬而脆。密度7.20克/厘米3。熔點1857±20℃，沸點2672℃。化合價+2、+3和+6。電離能為6.766電子伏特。鉻在酸中一般以表面鈍化為其特征。一旦去鈍化后，即易溶解于幾乎所有的無機酸中，但不溶于硝酸。鉻在硫酸中是可溶的，而在硝酸中則不易溶。在高溫下被水蒸氣所氧化，在1000℃下被一氧化碳所氧化。在高溫下，鉻與氮起反應(yīng)并為熔融的堿金屬所侵蝕。可溶于強堿溶液。鉻具有很高的耐腐蝕性，在空氣中，即便是在赤熱的狀態(tài)下，氧化也很慢。不溶于水。
自然界中主要以鉻鐵礦FeCr2O4形式存在。由三氧化二鉻用鋁還原，或由鉻氨礬或鉻酸經(jīng)電解制得。按照在地殼中的含量，鉻屬于分布較廣的元素之一。它比在它以前發(fā)現(xiàn)的鈷、鎳、鉬[mù]、鎢都多。這可能是由于鉻的天然化合物很穩(wěn)定，不易溶于水，還原比較困難。有人認為沃克蘭取得的鉻可能是鉻的碳化物。
鉻用于制不銹鋼，汽車零件，工具，盒式錄音磁帶和錄像帶等。鉻鍍在金屬上可以防銹，也叫可多米，堅固美觀。鉻可用于制不銹鋼。紅、綠柱石的色彩也來自于鉻。作為現(xiàn)代科技中最重要的金屬，以不同百分比熔合的鉻鎳鋼千變?nèi)f化，種類繁多，令人難以置信。鉻的毒性與其存在的價態(tài)有關(guān)，六價鉻比三價鉻毒性高100倍，并易被人體吸收且在體內(nèi)蓄積，三價鉻和六價鉻可以相互轉(zhuǎn)化。天然水不含鉻；海水中鉻的平均濃度為0.05ug/l；飲用水中更低。鉻的污染源有含鉻礦石的加工、金屬表面處理、皮革鞣制、印染等排放的污水。
鉻是人體必需的微量元素，在肌體的糖代謝和脂代謝中發(fā)揮特殊用。三價的鉻是對人體有益的元素，而六價鉻是有毒的。人體對無機化合物鉻的吸收利用率極低，不到1%；人體對有機鉻的利用率可達10-25%。鉻在天然食品中的含量較低、均以三價的形式存在。
確切地說，鉻的生理功能是與其它控制代謝的物質(zhì)一起配合起作用，如激素、胰島素、各種酶類、細胞的基因物質(zhì)（脫氧核糖核酸和核糖核酸）等。
生理功能
1.體內(nèi)葡萄糖耐量因子（glucose tolerance factor,GTF）的重要組成成分：GTF是由三價鉻、煙酸、谷氨酸、甘氨酸和甲硫氨酸組成的活性化合物，它能增強胰島素的生物學作用，可通過活化葡萄糖磷酸變位酶而加快體內(nèi)葡萄糖的利用，并促使葡萄糖轉(zhuǎn)化為脂肪。
2.影響脂類代謝：鉻能抑制膽固醇的生物合成，降低血清總膽固醇和三酰甘油含量以及升高高密度脂蛋白膽固醇含量。老年人缺鉻時易患糖尿病和動脈粥樣硬化。
3.促進蛋白質(zhì)代謝和生長發(fā)育：鉻在核蛋白中含量較高，研究發(fā)現(xiàn)它能促進核糖核酸的合成，鉻還影響氨基酸在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運。鉻攝入不足時，實驗動物可出現(xiàn)生長遲緩。
正常健康成人每天尿里流失約1微克鉻。釀酒酵母、廢糖蜜、干酪、蛋、肝、蘋果皮、香蕉、牛肉、面粉、雞以及馬鈴薯等為鉻的主要來源。鉻為皮膚變態(tài)反應(yīng)原，可引起過敏性皮炎或濕疹，病程長，久而不愈。釹[nǚ]對眼睛和黏膜有很強的刺激性，對皮膚有中度刺激性，吸入還可導(dǎo)致肺栓塞和肝損害。中國和歐盟等有關(guān)國家的相關(guān)規(guī)定中均把鉻列為化妝品禁用物質(zhì)。
鋼
簡介
鋼材是鋼錠、鋼坯等通過壓力加工制成日常所需的各種形狀、尺寸和性能的材料。
鋼是含碳量在0.04%~2.3%之間的鐵碳合金。（理論上一般把碳含量小于2.11%的稱為鋼）為了保證其韌性和塑性，含碳量一般不超過1.7%。鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、錳、硫、磷等。
按品質(zhì)分類
（1） 普通鋼（ P≤0.045% ， S≤0.050% ）
（2） 優(yōu)質(zhì)鋼（ P 、 S 均 ≤0.035% ）
（3） 高級優(yōu)質(zhì)鋼（ P≤0.035% ， S≤0.030%
按化學成分分類
（1）碳素鋼：a.低碳鋼（C≤0.25%）；b.中碳鋼（C≤0.25~0.60%）；c.高碳鋼（0.60%≤C≤2.11%）。
（2）合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）；b.中合金鋼（合金元素總含量為5~10%）；c.高合金鋼（合金元素總含量>10%）。
參考資料 >
“黑色金屬”真的都是黑色的嗎？.澎湃新聞.2024-01-05
地勘專號|黑色金屬詠嘆調(diào)(焦淑梅).映像PICS.2024-01-05
我國黑色金屬資源發(fā)展形勢研判.人民資訊.2024-01-05
貴州錳礦資源儲量居亞洲第一.中華人民共和國自然資源部.2024-01-03
全國年消耗量超兩千萬噸，這么多鉻礦都被用來干什么了?. 中國冶金地質(zhì)總局西北地質(zhì)勘查院 .2024-01-05