书城童书地球有话说
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第13章 丰富的资源(4)

稀土由于提炼比较困难,应用一般较晚。从发现到应用经历了一个很长的时期。钇、铈、镧等少数几种稀土金属到20世纪50年代,其余多数稀土金属到20世纪60年代,才开始工业性生产。也就是说,稀土从被人类发现到应用的经历,真有点“玉在璞中人不识,剖出方知世上珍”的味道。稀土一旦被人们认识以后,便立即以其神奇的妙用,赢得人们深深的喜爱。

由于稀土金属化学性质活泼,能与不少元素发生作用,形成理想的合成材料,所以在铸铁、炼钢和有色金属冶炼中,只要加入万分之几或千分之几的稀土,就既可清除金属中的有害杂质,又能使金属的内部结构更加致密,从而大大改善金属材料的性能,使它们耐腐蚀,耐氧化,耐高温,经久耐用。因而被称作冶金工业的“维生素”。

稀土金属被应用到石油工业部门里,它又成了一种“神通广大”的催化剂。它用于石油的催化裂化,可以使汽油的产量、质量双倍提高。作为催化剂,它可以加速化学反应过程,使石油的处理能力提高30%。

当玻璃和陶瓷中加入了稀土金属之后,便以其特有的魅力,绝妙的性能征服了人们。例如当它作为脱色剂给玻璃脱色后,能叫玻璃变得更加透光明亮、晶莹洁白,而且还可以提高玻璃的强度和耐热性能,使玻璃即使在烈日下长期暴晒,也“面不改色”。

它作为着色剂,可以生产出色彩缤纷的彩色玻璃。加入铈的玻璃可以用来防护原子能反应堆发出的放射线,钐、钇的氧化物加到玻璃里,可以用于防护中子辐射。用稀土还可以制造出多种多样的光学玻璃、特种玻璃,用于生活、国防和科研。

用稀土抛光粉抛光的精密光学玻璃,不仅光洁度好,而且寿命长。

加入稀土或经稀土处理过的瓷器,色彩异常精美华贵,而且具有经受高温而不裂,消音、电学性能更佳的特性。

稀土荧光粉具有光度高,显色性能好,发射光谱可根据需要进行调节等优点,是其他类型的荧光粉无法与之相比的。彩色电视机的荧光屏上,正是由于涂上一层薄薄的稀土荧光粉,才能色彩逼真地把大千世界展现在我们面前。

把稀土荧光粉涂在灯管内壁上,不仅比普通卤灯亮度大,色彩柔和,而且还可以节电80%。

稀土作为一种新型优质的永磁材料,被誉为“永磁之王”。它的性能比目前任何一种常见磁体都优越,用于电机、电声器件和电子仪表等,可以大大缩小体积,减轻重量。在航空、宇航、无摩擦轴承等方面都得到广泛应用。

稀土在医疗卫生方面,也显示出它神奇的效用,如用稀土材料制作的新型X增感屏,使清晰度大为提高,不少原来很难诊断的病变,现在可准确地诊断出来。形形色色的稀土磁疗器,更可以消炎、止痛、舒筋活血等,从而增强人的免疫能力、增进健康。

特别是用稀土超导材料制作的元件,用于电子计算机,可以使计算速度提高100倍,耗电减少90%,1987年,稀土在超导材料应用技术上取得历史性突破,立即使全世界掀起一股“超导热”。

用稀土材料制作的激光器,具有体积小、效率高、工作性能稳定,可在室温下连续操作等优点。

在原子能工业里,稀土金属钇和钐、铕、钆、镝都是制作原子能反应堆的优良材料。

稀土来到了农业这个大舞台,作为营养素施在了作物上,可使粮、菜、果增产;用于饲养家禽,可使鸡、鸭、鹅产蛋率提高;用于饲养家畜,可使羊毛质量提高,可使生猪长得快,瘦肉率提高。

说到这里,你一定会说:“真神呀,稀土原来有这么多用途啊!”不错,稀土性能优异,用途极广。但我们还只能说,稀土的应用目前还仅仅是刚刚开始,更加光辉灿烂的成就还在将来。

稀土虽然在地球上并不稀有,但稀土资源在全世界的分布却是极不均衡的。就目前来看,我国是世界上稀土资源最丰富的国家。已探明的工业储量以氧化物计为3600万吨左右,占世界探明储量的7606%,已知的17种稀土元素,我国应有尽有。

稀土在我国的分布也是极不均衡的。位于内蒙古乌兰察布盟西部的白云鄂博,是我国稀土资源最为富集的地区,这里的稀土资源不仅储量大,而且品种全、质量好。现已探明的稀土储量,约占全国总储量的98%,相当于世界各国稀土总储量的4倍,有“世界稀土宝库”的美誉。

在我国,除了白云鄂博以外,江西的重稀土储量占全国首位,轻稀土储量仅次于内蒙古和贵州,此外,湖南的稀土也比较多。

总之,我国是世界上已知稀土储量最多的国家。特别是用于高技术材料中的中、重稀土元素尤为丰富。因而,充分发挥资源优势,建立我国的稀土工业体系,是时代的召唤,是加速实现我国社会主义现代化的战略需要。

我国稀土金属工业诞生于50年代末期,那时只能生产两三种稀土金属产品。一直到1978年,我国的稀土产量仅有1000多吨,1978年后,我国的稀土工业发展极为迅速,1987年稀土产量已达15100吨,跃居世界第一位;产品质量也显著提高,目前已能生产100多种品种,200多个规格,国外能生产的各种稀土产品,我国都能自己制造。

从1978年开始,我国稀土产品开始进入国际市场,这标志我国稀土工业已进入一个崭新的发展时期。美国每年向我国购买氯化烯几千吨;日本1986年进口的55417吨稀土中有4103%来自我国。

为了充分发挥我国稀土的优势,我国先后在包头、上海、兰州、江西、广东建立了五大稀土生产基地,其中,包头是我国最大的稀土工业基地。我国目前已经形成具有我国特色的稀土科研、生产和供应的工业体系。这为我国稀土工业的腾飞打下了坚实的基础。正如有关专家所说的那样:“稀土与新产业革命结合十分紧密,中国拥有世界最丰富的稀土资源。到下个世纪,稀土对中国经济发展的战略意义,犹如石油对阿拉伯国家。”我们作为中华民族的子孙,一定要从小就学科学、爱科学,时刻准备着,为我国的稀土工业开创更辉煌的未来。

古老的金属——锡

人类发现最早的金属是金,但没有得到广泛的应用。而最早发现并得到广泛应用的金属却是铜和锡。锡和铜的合金就是青铜,它的熔点比纯铜低,铸造性能比纯铜好,硬度也比纯铜大。所以它们一被人类发现,便很快得到了广泛的应用,并在人类文明史上写下了极为辉煌的一页,这便是“青铜器时代”。后来,由于铁的发现和使用,青铜在我们祖先的生产和生活中才逐渐退居次要地位。但这并没有使锡在人类发展史上变得无足轻重,相反,随着现代科技的飞速发展,它在工农业生产中,以及尖端科技部门中,有了愈来愈广泛的应用,古老的金属正日益重新焕发它的青春!

在地壳中,锡的含量是较少的,平均含量只有6%,所以锡是一种比较稀贵的金属。经过多年的研究证明,锡矿床的形成和地壳深处的岩浆活动密切相关。

大约距今7千万年到1亿年前,地球上岩浆活动剧烈。岩浆由地下深处上升时,由于温度、压力等的改变,岩浆中一些易凝固的矿物首先结晶出来,剩下的残余岩浆的一部分侵入岩石空隙中,其中的锡的化合物发生水解生成含锡的锡石。一部分继续向上运动,特别是其中含有大量挥发性物质的岩浆,活动能力特别强,它们就像是锅炉里的高压蒸汽一样,见缝就钻,无孔不入。而锡元素却有个“怪癖”,就是最喜欢和氟氯等挥发性物质“交朋友”,它们结合生成挥发性化合物。当这些气液状态的物质沿着裂隙侵入周围的岩石中时,在高温高压下由于物质的置换反应而使一部分锡元素结晶出来形成锡矿床;这时,剩下的最后一部分含挥发性物质的气液继续前进,一直冲到凝固着花岗岩的顶部或花岗岩体以外的地方,逐渐变为热水溶液。这时,由于环境的改变,锡的氟化物和氯化物同时发生水解,也形成了锡矿床。当然,上面所说的并不是锡矿的全部成因,有的时候,在靠近地表的地方,由于长期受地下水中的氧和二氧化碳的作用,还会使与锡共生的硫化矿物变成氧化矿物,从而变成锡石——氧化物矿床。

上面给大家介绍的仅是原生锡矿床的一般成因。但是,锡矿床的演变并未在此停止,特别是那些靠近地表的锡矿床,经过外力的风化、侵蚀、搬运、堆积作用会进一步演变成“次生锡矿床”。

此外,锡还会和好多种矿物结合在一起,形成锡的共生矿床。

现在,已经发现的锡矿物有18种左右。其中最主要的一种叫做锡石,是目前炼锡的主要原料。在自然界里,纯净的锡石是很少的,常见的锡石大多数都是深棕黑色或褐色,这是因为它们含有铁、锰等元素之故。锡石的硬度较大,用小刀也刻不动;此外,锡石的化学性质很稳定,在常温常压下,几乎不溶解于任何化学溶剂。所以锡石任凭风刀霜剑和日晒雨淋的破坏。容颜仍旧不改。

锡石还不是锡。锡石要经过矿工的辛勤劳动,从地下开采出来,并用各种方法去掉它所含的杂质,然后把锡石和焦炭、石英或石灰石放在一起燃烧,最后得到的才是金属锡。

金属锡很柔软,用小刀就能切开它;具有银白色的光泽,它的展性很好,能展成极薄的锡箔,厚度可以薄到0004毫米以下。不过,它的延性比较差,一拉就断,不能拉成细丝。它的熔点很低,只有232摄氏度,因此,只要用酒精灯或蜡烛火焰就能使它熔化成像水银一样的流动性的液体。

此外,锡既怕冷也怕热。这是怎么回事呢?原来锡在不同的温度下,有3种性质大不相同的形态。在1302~161摄氏度的温度范围内,锡的性质最稳定,叫做“白锡”。如果温度升高到160摄氏度以上,白锡就会变成一碰就碎的“脆锡”。锡对于寒冷的感觉十分敏锐,每当温度低到1302摄氏度以下时,它就会由银白色逐渐地转变成一种煤灰状的粉,这叫做“灰锡”。另外,从白锡到灰锡在转变还有一个有趣的现象,这就是灰锡有“传染性”,白锡只要一碰上灰锡,哪怕是碰上一小点,白锡马上就会向灰锡转变,直到把整块白锡毁坏掉为止。人们把这种现象叫作“锡疫”。幸好这种病是可以治疗的,把有病的锡再熔化一次,它就会复原。

历史上就曾发生过这样一件事:1912年,有一支探险队登上冰天雪地的南极洲探险,他们带去的汽油全部奇迹般地漏光了,致使飞机坠落失事,探险队遭到了全军覆没的灭顶之灾。原来飞机的汽油桶是用锡焊接的,一场锡疫使汽油漏得无影无踪,造成这样一场惨祸。

那么,既怕热又怕冷的锡究竟有什么用处呢?

金属锡可以用来制成各种各样的锡器和美术品,如锡壶、锡杯、锡餐具等,我国制作的很多锡器和锡美术品自古以来就畅销世界许多国家,深受这些国家人民的喜爱。

金属锡还可以做成锡管和锡箔,用在食品工业上,可以保证清洁无毒。如包装糖果和香烟的锡箔,既防潮又好看。

金属锡的一个重要用途是用来制造镀锡铁皮。一张铁皮一旦穿上锡的“外衣”之后,既能抗腐蚀,又能防毒。这是由于锡的化学性质十分稳定,不和水、各种酸类和碱类发生化学反应的缘故。目前,镀锡铁皮不仅广泛用于食品工业上,如罐头工业,而且在军工、仪表、电器以及轻工业的许多部门都有它的身影。

在工业上,还常把锡镀到铜线或其他金属上,以防止这些金属被酸碱等腐蚀。

锡还有许许多多的亲朋好友。锡和它们混合在一起,可以合成许多种性质各异用途广泛的合金。最常见的有锡和锑、铜合成的锡基轴承合金,铅、锡、锑合成的铅基轴承合金,它们可以用来制造汽轮机、发电机、飞机等承受高速高压机械设备的轴承。

青铜,这一古老的合金,它目前主要用来制造耐磨零件和耐腐蚀的设备。

如果在黄铜中加入锡,就成了锡黄铜,它多用于制造船舶零件和船舶焊接条等。素有“海军黄铜”之称。

至于锡和铅的合金,那是大家最熟悉不过的了,它就是通常的焊锡,在焊接金属材料时是很有用的。

在印刷工厂里,所用的铅字,也就是锡的合金。不过由于激光印刷技术的推广,铅字将被逐渐淘汰掉。

锡不仅能和许多金属结合成各种合金,而且还能和许多非金属结合在一起,组成各种化合物,在化学工业上,在染料工业上,在橡胶工业上,在搪瓷、玻璃、塑料、油漆、农药等工业上,它们都做出了应有的贡献。

随着现代科技的发展,人们还用锡制造了许多特种锡合金,应用于原子能工业、电子工业、半导体器件、超导材料,以及宇宙飞船制造业等尖端技术部门,这里就不一一细说了。

我国锡矿资源十分丰富,锡矿的探明储量为2600万吨,占世界探明储量的1/4,是世界上锡矿探明储量最多的国家。

我国的锡矿在地区分布上极不均衡,主要集中分布在云南南部、广西东北部和西北部。其次是广东、湖南和江西等省。尤其是位于云南哀牢山区的个旧市,是世界已知最大的锡矿藏之一,锡产量居全国第一,约占全国锡产量的70%,素有“锡都”之称。

总之,锡这种古老的金属,在现代科技飞速发展的今天,用途将越来越广泛,前景将更加广阔。

地壳中最多的金属——铝

什么是地壳中最多的金属?如果我问你的话,我想你是不一定知道的。