稀有金属有哪些品种(地球上的那些稀有金属)

金属是具有光泽和延展性,能够导电、导热的物质,分为黑色金属和有色金属两大类。其中,有色金属中的金、银和铂族金属(铂、钌、铑、钯、锇和铱)元素,被称作贵金属。因在地壳中储量很少、价格比一般金属昂贵而得名。

奇特的金属特性

盘点地球上的那些稀有的金属,这些“贵族”金属都有什么特性呢?

金为黄色贵金属。熔点1063℃,密度为每立方厘米19.30克,导电性仅次于银。其化学性质极为稳定,不与氧作用,也不溶于酸和碱,但溶于王水(硝酸与盐酸1:3的混合液)及氰化钠或氰化钾溶液。金的延展性极好,可轧成0.00001毫米的金箔或拉成每米重量只有0.5毫克的细金丝。俗话说“真金不怕火炼”,若放在火中烧,表面仍然光彩夺目便是金,而表面因氧化而失去光彩则是别的金属。

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银是一种白色贵金属,熔点为960.8℃,密度为每立方厘米10.5克。其最突出的特点是具有极好导热性、导电性、对光的反射性和很好的延展性。1克银可拉成1800米长的细丝或轧成厚度为十万分之一毫米的银箔。银是一种低毒金属,在劳动场所,银的允许浓度为每立方米0.01mg。过多摄入银对肝有害,而且会使眼膜患银皮症。

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铂族金属中的铂与锇、铱、钯、铑、钌性质相近,人们习惯以铂作为主要代表。这种贵金属色银白,俗称“白金”。熔点为1769℃,密度为每立方厘米21.45克。质软,可锻造、轧制和拉拔成棒、片和线。化学性质稳定,在高温下,直至熔点也不易被氧化;室温下,除王水外,几乎不与所有化学试剂起反应。在所有易加工的材料中,铂及其合金是最耐腐蚀的。铂还有稳定的电阻、电阻温度系数和良好的热电性能。在所有的矿石中,铂族金属总是共生,以铂、钯的量最大,约占总量的90%。

颇高的应用价值

贵金属的应用价值很高,在人类历史的发展过程中不断作出贡献。金主要用于作首饰和货币储备,在工业和医学上也有应用。它可以用来制作反射红外线的特殊滤光器、陶瓷和玻璃的着色剂。在电子、航空工业中作表面涂层、焊料、镀层和重要零件。在宇宙航空工业中作热控仪表、滑动和滚动元件。在人造纤维工业中用金铂合金做喷丝头。金还是上等的牙科材料,用来镶补损害的牙齿。此外,金的同位素常在医疗上用作示踪原子。

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银自古至今都和人们紧密相伴。古时候,银及其合金大量用于制造货币和装饰品。近代主要用作感光材料和电工材料,可制造各种接触点,真空管及X射线管零件,也可作焊接电阻、永磁、测温仪表材料及轴承材料。银基焊料有银—铜和银—铜—锌等合金:银—铟—镉合金用于反应堆控制材料,银—锰—铝永磁合金可作为小型测量仪表的磁簧等,银的卤化物(溴化银、氯化银及碘化银)是好的感光器材用料。银还可以用作电镀,保险丝、聚光器和荧光屏等方面。银是细菌的天然杀手,2000多年前,人们就发现了银有灭细菌的功能。实验证实,在1吨水中只要有半粒米大小的银盐,经30分钟后,对痢疾、伤寒、沙门氏、霍乱等各种病菌都有杀灭能力。所以,宇航、舰艇上的净水装置首选银剂。近一个时期,抗菌商品很多,从床单、内衣、袜子、地毯到电冰箱、洗衣机、电话机、厨具等等,大都选用银来做抗菌剂。

铂及其合金化学稳定性很高,在石油化学工业中可以用作催化剂。另外还可用来做耐腐蚀的仪表、仪器的零部件,如铂器皿、铂电极、

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电阻温度计、铂铱合金陀螺仪导电环、笔尖、钟表仪器、轴承等。在电子工业中,铂可以用作电阻、继电器、火花塞电极、电触头、热电偶及印刷线路。铂—铁和铂—钴合金具有高磁性,可作永久磁体。铂铑合金可作高温发热元件,同时还是生产玻璃纤维的喷嘴和拉模的良好材料。在生产优质光学玻璃和化合物单晶拉制时,必须用铂作容器内衬或高温反应坩埚,才能保证质量。铂在人体溶液的作用下,通过化学反应生成的“顺氯氨铂”化合物,习惯称之为“顺铂”。试验证明,顺铂具有很强的抗癌能力,对于抑制癌症发展和缓解癌情有良好效果。

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贫乏的蕴藏储量

黄金在地球上的储量极少,其含量只占地壳的十亿分之五左右。主要以游离状态存在。按目前的年产量计算,过不了50年就会被采光。科学家们研究表明,浩瀚的大海里面黄金储量相当丰富,全部海水中约有黄金千万吨左右。在太空中有一个叫“巨蟹座K星”的恒星,它的黄金含量,据说是该星质量的十万分之一,估计约有1000亿吨,数字非常惊人。不过,就当前的情况来看,开采海洋和太空中的黄金还有许多问题需要解决,只能作为未来的课题来考虑。目前,南非黄金产量居世界第一,最高年产黄金曾突破1000吨大关。南非有着世界最大的黄金矿,在奥兰治河的支流瓦尔河流域,金矿区连续排列成一个半圆形,人们把它叫做“金弧带”。

世界上银的储量也不多,且集中在少数一些地区。其中,墨西哥银矿资源丰富,储量居世界前列,是世界首位银生产国。至于铂族金属在世界上的储量则更为稀少。早期,铂矿来源于哥伦比亚。现已探明储量较大的国家有:’南非储量4500吨,俄罗斯储量5900吨,加拿大储量250吨:美国储量250吨。由于把铂族金属从矿石中提取出来相当困难,因此,铂族金属的产量不大,通常以盎司计量(1盎司=28.3495克)。据统计,每年要是有1万吨白银和1千吨黄金进入国际市场,而铂族金属只有70多吨。相比之下,差距很大。

多样的回收方法

为了尽最大可能减少对金、银和铂族贵金属的消耗,科研人员采取了很多切实有效的方法,来进行加工和回收。

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银矿产出的银较少,所以,从工业废料(如感光材料和镀银器件等)中回收是银的重要来源之一。在餐具和装饰品中获得的银废残料中,一般含有80%或92.5%的银。照相工业使用的银,大约有50%残留在定影液中。电工部门在制造电触点的各个工艺程序中会产生一定数量的废银屑。电子工业镀银开关元件、化学工业使用的含银催化剂、银质设备、镀银器皿或管路,都有大量的银可以回收。存档的x射线底片和电影胶卷,其存储期超过限定的周期后,则成为再生银延续不断的来源。科学家实验发现,对含银定影液,采用电解法可以产生纯度很高的致密粗银,或是用化学还原法获取含银10%~60%的泥浆状富集物。

英国一家公司发明了一种从铅中提取白银的“下部吹氧法”。采用这种方法,可以节省能源消耗成本60%以上,还可实现工艺过程的高速化。传统方式采用的“吹灰法”,是往熔融金属的表面吹入空气流,使铅氧化。由于银不会被氧化,因而可去除铅渣层,得到纯度99%以上的白银。但这种方法耗能大,需时较长。英国发明的新方法,不是向金属表面吹空气,而是使用特制的倾斜炉,从吹灰容器的下部向液体金属吹入纯氧。使用这种方法,银的纯度不会降低,但氧化处理时间比传统方法大大缩短,耗能成本大幅度降低。据报道,这种方法虽然是以从铅中提取银为目的而研究的,但也适用于提取其他贵金属。

日本横滨金属公司把报废手机视为“宝贵的矿物资源”,积极采取措施从中获取多种贵金属。调查显示,日本一年间报废的手机可多达4000万部以上,除40%被回收重新使用外,报废手机大多被作为一般垃圾扔掉。因此,怎样处理这些废弃物,已成为涉及民生的环保问题。科技人员对报废手机成分进行分析后发现,手机中的贵重金属含量相当丰富。平均每100克手机机身中,含有14克铜、0.19克银、0.03克金和0.01克钯。另外,从手机锂电池中还能回收锂。于是,他们应用熔炼、电解及化学提取等金属冶炼技术,在七年时间里,处理了大约900吨报废手机,从中回收了金、银、钯等多种贵重金属,获得相当可观的经济效益。

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