书城童书地球有话说
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第15章 丰富的资源(6)

钛的老家在陆地上的岩浆岩中,岩浆岩被外力破坏后,被河流搬运到海边沉积下来,形成含有钛的钛铁矿和金红石,它们是钛的重要来源。此外,主要的含钛矿物还有钛磁铁矿、钙钛矿等,它们大都分布在地质历史时期岩浆活动剧烈的地方。

我国是世界上钛储量最多的国家。我国钛的探明储量占世界探明总量的72%,这是高速发展我国钛工业极为有利的条件。

说到这里,我们还需要说一说和钛像孪生姐妹一样,形影不离地住在一起的钒。纯净的钒是没有什么用处的,但钒合金却有广泛的用途。如钒铁合金是制造船舶、钢轨等的好材料;钒铝合金由于有轻、硬、耐腐蚀等特点,更是制造水上飞机、汽艇等的专用材料。此外钒合金还广泛用于其他机器制造方面。我国也是世界上钒最多的国家,我国钒的储量占世界总储量的68%以上。

我国最大的钒钛蕴藏地和生产基地,是位于四川和云南交界处崇山峻岭中的攀枝花。

攀枝花正好位于攀枝花-西昌大裂谷上,地质历史上多次剧烈的岩浆活动,使这里蕴藏了我国20%的铁、87%的钒、93%的钛,还有数量惊人的镓、钪、钴等稀有金属。此外,还有丰富的水力、木材和煤炭。

攀枝花之所以闻名世界,就是因为它有世界一半以上的钒和钛。神奇的土地哺育了一代又一代不断创造奇迹的人。现在这里不仅已成为我国十大钢铁企业之一,更重要的是已成为世界闻名的钒钛生产基地。特别是攀钢人创造的用普通大型高炉一次性炼钢提钒钛新工艺,这在世界上是独一无二的。攀钢的崛起,不仅使得我国成为世界上最主要的钒钛生产国,也为我国实现工业现代化奠定了基础。

工业的黄金——铜

铜是人类普遍使用最早的金属。人类在经过漫长的石器时代之后,在劳动中最早发现并使用的金属就是铜。人类也就是从这时起,开始用金属来制造自己必需的武器和生产工具。由于这一时期人类使用的武器和工具主要是用铜制造的,故而我们把这一时期叫做“铜器时代”。据考古研究证明,埃及人早在公元前就已认识铜了。我国劳动人民也早在4000年前就已开始使用铜,是世界上最早使用铜的国家之一。由于铜器比石器好用得多,而且损坏了可以再冶炼重新制造,因而,铜器的使用标志着人类发展上的一个重大进步。

我们的祖先一开始使用的是纯铜,即红铜。红铜之后,发展到使用铜锡合金的青铜。青铜熔点比红铜低,硬度大,而且又比较耐腐蚀,因此得到广泛的应用。距今两三千年前的商、周时代,我国当时已有世界上规模很大,发达的青铜器制造业。当时已不止能制造小型的器物,还能制造大型的食具、酒器和武器。如著名的司母戊鼎,高133厘米,长110厘米,宽78厘米,重875千克,造于商代后期,是我国青铜时代杰出的代表作。

据研究,商代冶炼青铜的铜矿物主要是孔雀石。这是因为孔雀石是含铜的硫化矿物在地表氧化,然后与矿物发生化学反应而形成的,它常呈美丽的绿色和翠绿色,十分引人注目,同时孔雀石的熔点比较低,容易从中炼出铜,因此被利用得最早。

铜之所以最先被我们的祖先发现并使用,不外乎有这样几点原因:一是铜经常以自然铜状态出现。而自然铜不需冶炼就能使用,这对人类来说是很省事的;同时它的美丽的红色的灿烂的金属光泽很引人注目。二是即使不是自然铜,铜的一些氧化物也是比较容易冶炼的,而且冶炼的方法很容易发明。三是铜的硬度不大,便于加工。

在自然界中,含铜的矿物约有170种,但现代工业用来冶炼的矿物仅12种。由于铜和硫是一对很好的朋友,常常形影不离地待在一起,因此,在自然界里,铜主要是呈硫化物产出。含铜矿物中最主要的是黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿三种,它们的含铜量通常在35%~80%之间。

这些形形色色的铜矿物的形成,最初均与岩浆活动有关。当岩浆侵入地壳中的时候,由于温度、压力的改变,其中的铜元素结晶形成含铜的矿床;如果岩浆侵入石灰岩或白云岩中时,炽热的岩浆往往在与石灰岩、白云岩的接触地带发生化学反应(置换反应)而生成铜矿床;有时岩浆侵入其他岩石的裂隙、孔隙或空洞中时,岩浆中的铜元素在这些裂隙、孔隙或空洞中沉淀出来也可以形成铜矿床。此外,在火山爆发时,温度极高,压力很大的岩浆也侵入地壳或喷出地表的时候,也可以形成很大的铜矿床。和其他许多矿床的形成一样,原来铜矿床如果露在地表时,在外力的作用下,也可以形成沉积铜矿床。

铜有美丽的红棕色光泽,性柔软,用小刀也能刻动它,相对密度很大,比同体积的水约重8~9倍。它的展性和延性都很好,能压成很薄的铜片和抽成很细的铜丝。铜的导电性仅次于银,比其他任何金属都好,因而在电机机械、电力传输线、通讯电缆等的制造业中占有重要的地位,也就成为电器工业铜的最大用户了。也就是说,它是实现电气化必需的物质基础。此外,铜还有很强的传热性和化学稳定性,在有机化学工业中有广泛的用途。如制糖工业的真空器、制酒用的蒸馏锅、酿造锅、冷藏器、加热器等都是用铜制造的。

铜还有一个重要的性质,就是它可以和许多金属熔合成具有不同用途的合金。铜的合金在机械工业等方面,也有较多的用途。

铜的硫酸盐还可以做果树的杀虫剂和木材防腐剂。

铜在地壳中的含量算不上很丰富,它只占地壳总量的0001%。就目前全世界铜的探明储量而言,约合金属铜3亿多吨,看来这种资源还是比较紧张的,不过由于每年都不断地发现许多新的铜矿,这又给我们增添了信心和希望。

我国的铜矿资源在全世界来看,还是比较丰富的。目前的探明储量已达5000多万吨,约占全13015%,仅次于世界著名的产铜国智利、美国,居世界第三位。

新中国成立以来,由于广大地质勘探人员的辛勤劳动,在我国辽阔的大地上,发现了多处储量巨大的铜矿。例如江西的德兴,云南的东川,安徽的铜陵,湖北的大冶,甘肃的白银、金昌,西藏的昌都地区以及横断山区等地都是我国著名的铜矿基地。尤其是江西的德兴,已探明储量达900万吨,远景储量还可能进一步扩大,是世界少有的特大铜矿之一。此外,横断山区金属成矿带上,探明储量也不少,达700多万吨。西藏的昌都地区发现的特大铜矿,其探明储量也达600多万吨。所有这些铜矿床的发现和开发,将会对我国的电气化的实现做出重要的贡献。

又轻又软的金属——锂

如果我说,有一种金属轻得出奇,它可以浮在汽油上,你听后大概是不会相信的;如果我说,有一种金属十分软,用小刀毫不费劲就可以把它切成片,你听后也许还不会相信。但是,这种金属确实是有的,它就是金属锂。锂是自然界最轻的金属,它的密度只有00543,也就是说,锂比水、柴油、煤油、酒精、汽油,甚至水蒸气都要轻。如果我们用锂做一架小型飞机,只要两个人就可以把它抬走。

锂除了体重特轻和非常软之外,还富有延展性,可以打成薄片,也可以拉成丝,加工起来是很方便的。

锂的外表十分漂亮,它能发出极为耀眼的银白色光辉。它性情活泼而好动,有很强的化学反应能力,一接触潮湿空气,马上就会黯然失色,成为又黄又黑的“丑小鸭”。如果把锂放到水里,它会和水发生剧烈反应,夺取水中的氧而把氢放出来。因此,为了不发生意外,我们只好把它放在煤油或石蜡中贮存。

那么,像锂这样一种既轻又软,怕水又怕空气的金属,究竟有些什么用处呢?

现在许多家庭都有了电视机。电视机的荧光屏是把荧光物质涂在玻璃上做成的,不过这可不是一般的玻璃,它是一种加了锂的锂玻璃。加了锂制成的特种玻璃,由于不怕酸碱腐蚀,受热膨胀也不厉害,常常被用到化工、电子和光学仪器上。

加了锂的陶瓷,耐腐蚀、耐磨,坚固耐用,温度剧烈变化也不会变形或破碎。把含锂的陶瓷涂料涂到钢铁或者铝、镁金属的表面上,形成一层薄而轻,光亮而耐热的涂层,可以用作喷气发动机燃烧室和火箭、导弹外壳的保护层。

大家知道,机器要用润滑剂来润滑,而加了锂化合物的特种润滑材料有很大而不寻常的功能。它在滴水成冰的寒冬不会凝固,在200摄氏度的高温下也不会变成气体。目前这种润滑剂已被广泛地用到航空、动力、冶金部门的各种机械装置和仪器仪表中。

锂还十分喜欢和多种气体交朋友,由此被称作“制造氢气的工厂”和“贮存氧气的仓库”。

锂和镁、铝、铍等合作组成的合金,既轻又强韧,被大量地用于导弹、火箭、飞机等的制造上。

你听说过威力强大的氢弹吧!可氢弹里的氢不是普通的氢。它是用锂生产出来的重氢,即氘氚。用锂还能制造氢化锂、氘化锂和氚化锂。氚化锂即氢弹的“炸药”。1千克氘化锂的爆炸力相当于5万吨烈性梯恩梯炸药。怪不得锂还有“高能金属”的光荣称号哩!

据估计,1千克氘和氚的混合物,有使一列火车从地球开到月球上去的能力。1千克锂通过热核反应放出的能量,可以相当于燃烧2万多吨优质煤。如此说来,假如要是能用氢来做燃料的话,那该多好啊!可是氢弹里发生的爆炸过程是一种人们无法控制的热核反应。因而,受控热核反应就成为世界性的重大科研课题。不过,经过科学工作者们多年的探索和研究,目前人类对受控热核反应这个世界性科技难题,已有所突破。我们相信,在不久的将来,我们一定能攻克这个顽垒。到那时,我们将会有取之不尽,用之不竭的能源,我们将会把海水看得跟石油、煤一样宝贵。

此外,锂还有其他许多重要用途。尤其是尖端科学技术中,用途极为广泛。像宇宙飞船、洲际导弹、火箭、喷气式飞机所用的高温固体燃料里,就都含有锂。

有锂参加制作的锂高能电池,具有质量小、贮电能力大、充电速度快、适用范围广、生产成本低等许多优点,在国防上有重要的作用。如用锂电池来开动汽车,其行车费用只有普通汽车的1/3。锂电池如果用在电车上,工作时不会产生有毒有害气体,有利于减轻大气的污染。

特别是用于心脏起搏器的锂电池,可靠、轻小、寿命长。这种起搏器移入人体后可使用15年,目前,美国每年约有10万个起搏器被植入人体,给患者以第二次生命。

锂,看起来并不怎么样,但用途竟如此广泛,作用竟如此大,我想你原有也没想到这些吧!

锂虽然属于稀有金属,但它在地壳里的含量是怎么也算不上“稀有”的。因为自然界里的大多数岩石中都含有锂。已知含锂的矿物有150多种,其中主要的有锂辉石、锂云母、透锂长石等等。

除含锂的矿物外,海水里锂的含量也不少,总储量达2600多亿吨。只可惜浓度太小了,每立方米海水中仅有0017克锂,这要是提炼出来,实在太困难了。要使广阔无垠的海水成为有用的锂矿,还有待于我们每个人的努力。

不过,大自然的发展变化有时无意中帮了我们的忙。我们知道,“沧海桑田”是地质历史时期常有的事。亿万年来海陆的变迁,使有些过去的海洋和盐湖,后来上升并干涸成为陆地,海水和湖水中的食盐、氯化镁和氯化锂也浓缩为卤水,其中氯化锂的浓度要比原来海水和湖水的浓度要高得多,这样这些湖泊便成为我们今天生产锂的重要基地了。

生产锂通常需要经过一系列复杂的生产工艺,最常见的就是熔盐电解法,每炼1吨锂一般要耗用几万度电。因而被称作“电老虎”工业。

我国的锂矿资源非常丰富,锂的探明储量目前居世界首位,主要分布在西藏、新疆、青海、江西等省区。西藏由于有丰富的湖盐资源,所以它是我国锂矿资源最为丰富的地方。总之,锂是一种极为重要的战略资源,在生产和生活中有着极广泛的用途,我国锂的生产和应用前景十分广阔。

金属之王——黄金

黄金主要以游离态存在于自然界中,它总以自己的光泽吸引着人们,所以,黄金是人类最早发现和利用的金属之一,一向被称为“金属之王”。耀眼的金黄色,使黄金具有美丽的外表;稀少的产量,使黄金成为古今中外引人注目的金属。

黄金的一个突出特点就是相对密度大而硬度小,它的相对密度高达19037,1千克黄金的体积,只相当于每边长3071厘米的立方体。黄金很软,用指甲都可以在它表面划出痕迹。黄金的熔点比较高,达到1064摄氏度,因而有“真金不怕火炼”之说。黄金还不会腐烂,化学性质十分稳定,从低温到高温,从室内到室外,从地下到地上,一般不氧化,也不溶于一般的酸和碱,但王水却是它的“克星”。(注:王水是1份浓硝酸和3份浓盐酸的混合液,腐蚀性极强,能溶解金、铂和某些在一般酸类中不能溶解的金属。)不仅如此,黄金的延展性和可锻性很高。例如用1克黄金可以拉成4千米长的金丝,或者压成厚仅十万分之一毫米的金箔28平方米,也就是说,黄金压成的最薄金箔,十万张才一毫米厚。黄金还具有良好的导热性以及比许多金属都高的导电性。

正因为黄金有这么多与众不同的个性,再加上它在自然界的出产数量很少,所以使其有极高的身价和广泛的用途。