工业中金属的来源有两个:一是金属矿石,二是废金属。前者是天然资源,后者是回收的再生资源。如果工业中多用废金属,少用金属矿石,那么,将不仅有利于保存金属矿产资源,而且还有利于减少废金属的环境排放,起到改善环境的作用 。
近些年来,在欧洲各国,掀起了废金属资源利用的热潮 ,并收到了很好的环境效益、社会效益和经济效益。在中国,伴随循环经济战略的实施 ,废金属物质的循环利用也将成为工业发展的重要内容。但是,要做到这一点,首先需要有充足的废金属资源。
目前,世界各国的废金属资源的实际情况差别很大,有的国家,比如美国,废金属资源较充足,可以大力发展再生金属业;而有的国家,比如中国,废金属资源不足,再生金属业难以为继。由此可见,废金属资源还决定着一个国家冶炼业的总体结构 。
化学性质
铁是工业部门不可缺少的一种金属。铁与少量的碳制成合金——钢,磁化之后不易去磁,是优良的硬磁材料,同时也是重要的工业材料,并且也作为人造磁的主要原料。铁有多种同素异形体。
铁是比较活泼的金属,在金属活动顺序表里排在氢的前面,化学性质比较活泼,是一种良好的还原剂。铁在空气中不能燃烧,在氧气中却可以剧烈燃烧。
铁是变价元素,0价只有还原性,+6价只有氧化性,+2,+3价既有还原性又有氧化性。在置换反应中一般显+2价,但有少数显+3价,如溴化亚铁和过量氯气反应:
常温时,铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应,若有杂质,在潮湿的空气中易锈蚀;在有酸、碱或盐的溶液存在的湿空气中生锈更快。在高温时,则剧烈反应,如铁在氧气中燃烧,生成Fe3O4,赤热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4。加热时均能同卤素、硫、硅、碳、磷等化合。除生成+2和+3价氧化物外,还有复合氧化物Fe3O4(磁铁的主要成分)生成。
高速钢(HSS)是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢,又称高速工具钢或锋钢,俗称白钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。
高速钢的工艺性能好,强度和韧性配合好,因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具,也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外,20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢,它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。
稀有金属主要用于制造特种钢、超硬质合金和耐高温合金,在电气工业、化学工业、陶瓷工业、原子能工业及火箭技术等方面。
稀有金属的名称具有一定的相对性,随着人们对稀有金属的广泛研究,新产源及新提炼方法的发现以及它们应用范围的扩大,稀有金属和其它金属的界限将逐渐消失,如有的稀有金属在地壳中的含量比铜、汞、镉等金属还要多。
有的稀有金属在物理-化学性质上近似而不容易分离成单一金属。过去制取和使用得很少,因此得名为稀有金属。19世纪即有稀有元素(rare elements)一词,20世纪20年代在此基础上定名为稀有金属。稀有金属开发较晚,所以有时还称为新金属(new metals)。第二次世界大战以来,由于新技术的发展,需求量的增大,稀有金属研究和应用迅速发展,冶金新工艺不断出现,这些金属的生产量也逐渐增多。稀有金属已经不稀。稀有金属所包括的金属也在变化,如钛在现代技术中应用日益广泛,产量增多,所以有时也被列入轻金属。