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有色金属原来不止64种?——关于有色金属划分方式的再清晰
2021-02-04 07:39:18   来源:中国有色金属报    点击:

 
责编·作者:马骏
有色金属划分表
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  有色金属及其合金,作为现代材料的重要组成部分,在国民经济、人民日常生活及国防工业、科学技术发展等领域,均发挥着基础材料和战略物资的重要作用。
 
  人类对有色金属的研究与探索,同对自然的认识一样,是一个从宏观到微观不断深入的过程。随着研究的不断完善,化学元素周期表中的元素,也一直在经历不断测定、不断准确、不断增加的过程。
 
  目前,元素周期表中的118个元素,有超过80%为金属元素。这些金属是否都属于有色金属,有色金属应该如何划分,是一个值得再清晰的问题。
 
 
 
  什么是有色金属
 
 
 
  “有色金属”英文翻译为“Nonferrous Metals”,与“黑色金属”的英文翻译“Ferrous Metals”相对应。
 
  英文“Ferrous Metals”直译为铁类金属,是指铁、锰、铬三种金属的统称。“Nonferrous Metals”直译为非铁类金属,即指除铁、锰、铬以外的金属的统称。
  据一位长期从事有色金属行业工作的老先生讲,当初将“Ferrous Metals”和“Nonferrous Metals”翻译为“黑色金属”和“有色金属”的过程,也是一个体现翻译艺术的有趣故事。
 
  最早翻译“Ferrous Metals”和“Nonferrous Metals”的学者,觉得如果直接翻译为“铁的金属”和“非铁的金属”,或“含铁的金属”和“不含铁的金属”,虽然考虑到了翻译的准确性,但并不简洁,在使用上也十分拗口。于是这位学者跳出惯性思维,从金属的光学性质出发,进行了翻译中的再创造。
 
  纯净的铁虽然是银白色,但在人们日常工作、生活中常常见到的铁,却是黑色。这是因为铁的表面覆盖了一层黑色的氧化膜:四氧化三铁。也正是由于这层氧化膜,使铁给人以黑色的印象,于是从这个角度出发,将“Ferrous Metals”再创造地翻译为“黑色金属”。
 
  有了“黑色金属”,考虑到银是白色、金是金色、铜是黄色、铅是灰色,“非铁的金属”呈现多彩的光学特性,于是将“Nonferrous Metals”翻译为“有色金属”。
 
  从此,“黑色金属”和“有色金属”便成为汉语中的“Ferrous Metals”和“Nonferrous Metals”在行业中传播开来。
 
  《大辞海(材料科学卷)》金属材料-有色金属材料一节中对“有色金属”的定义为:“元素周期表中除铁、铬、锰三种金属以外的所有金属元素的统称。可分四类:(1)重金属,包括铜、铅、锌、镍等;(2)轻金属,包括铝、镁、钛等;(3)贵金属,包括金、银、铂等;(4)稀有金属,包括钨、钼、钽、铌、钍、铍、铟、锗、稀土金属等。由于稀有金属在现代工业中具有重要地位,故常从有色金属中划出来单独成为一类。”
 
  “稀有金属”的定义为:“亦称‘新金属’。在地壳中含量较少、分布稀散、提炼困难和应用较晚的金属。迄今国际上还没有统一划分标准。按中国惯例,一般将稀有金属分为稀有轻金属、稀有高熔点金属、稀土金属、稀有分散金属、放射性金属五类。稀有金属是具有优异性能和特殊功能的新型材料,其应用大体包括军事技术应用、工业应用、农业应用、第三产业应用和高技术应用五个方面。”
 
  “稀有放射性金属”定义为:“亦称‘放射性稀有金属’。稀有金属的一类。包括天然放射性金属……和人造放射性元素……”
 
  按照《大辞海》中“有色金属”的定义,则元素周期表中除非金属元素和“铁、铬、锰”3种黑色金属以外的所有金属,均为有色金属。
 
  “有色金属”的英文翻译“Nonferrous Metals”,也与《大辞海》中的定义相一致。
 
  因此,“有色金属”的准确定义应为:元素周期表中除铁、铬、锰三种金属以外的所有金属元素的统称。
 
 
  现有64种有色金属划分的由来
 
 
  关于64种有色金属具体品种的划分,最广泛、最普遍的说法是:1958年,我国将铁、铬、锰三种金属列为黑色金属;并将铁、铬、锰以外的64种金属列为有色金属。
 
  根据1997年,中南工业大学出版社出版的,由汪贻水、王志雄、沈建忠编著的《六十四种有色金属》一书,64种有色金属具体包括:铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、硅、硼、硒、碲、砷、钍。此划分方法,也是最广为传播的64种有色金属划分方法。
 
  1958年,我国划定64种有色金属的具体出处,虽然尚无考证。但费子文先生曾在《人事有代谢 往来成古今——深切悼念邱纯甫同志和原总公司其他老同志》一文中提到:“邱纯甫同志……1956年到1969年任冶金部党组成员兼办公厅主任,分管有色金属日常工作。在这期间,他主持编写了向党中央、毛主席汇报的题为《争取有色金属产量飞跃,占领有色金属全部领域》的报告。毛主席批示:‘64种有色金属没有它不行。’邓小平批示:‘把64种有色金属当64个堡垒,要一个一个地攻下来。’之后,经过孙鸿儒同志组织北京有色金属研究总院等科研单位奋力攻关,我国全部掌握了64种有色金属的提炼技术。”
 
  钟少曦先生在《毛泽东与攀枝花开发建设》一文中也提到:“1958年4月5日,王鹤寿向中共中央提交了题为《争取有色金属产量的飞跃,占领有色金属的全部领域》的报告说:无论重工业或轻工业,对各种有色金属的需要愈来愈大。原子工业、电子工业以及国防工业中的喷气飞机、导弹等,如果没有有色金属(特别是稀有金属),就不可能建立和发展。必须以快于其他部门的速度,提高有色金属的产量。在第二个五年计划中,有色金属增长三倍以上,才能逐渐赶上我国其他工业水平……中共中央批示说:同意冶金工业部党组所提的关于有色金属工业的规划和措施……”
 
  从上述文字中可以洞悉,1958年64种有色金属的划分,或许便源于《争取有色金属产量飞跃,占领有色金属全部领域》这份报告。
 
 
  现有64种有色金属划分中存在的问题
 
 
  在《六十四种有色金属》一书中介绍的,现在广为传播的64种有色金属划分方法,仍存在一些值得讨论的问题。
 
  1.天然放射性元素中,为何只有“钍”属于有色金属?
 
  在《六十四种有色金属》一书前言中,关于64种有色金属划分的介绍,单列“铀、钋、钍、镭、锕、镤”为6种天然放射性金属,属于51种稀有金属,区别于13种普通有色金属,包括在64种有色金属之中。
 
  而前言介绍中的64种有色金属,与该书具体内容中的64种有色金属有所出入,用“铀、钋、镭、锕、镤”5种天然放射性金属,替换了该书具体内容中介绍的“硅、硼、硒、碲、砷”5种准金属。
 
  从“有色金属”的定义看,不仅是“钍”,包括“铀、钋、镭、锕、镤”在内的全部放射性金属均属有色金属。因而,有色金属品种远不止64种。
 
  2.稀土金属中,为何只有“钷”不属于有色金属?
 
  在《六十四种有色金属》一书中,“钷”元素不在64种有色金属之列。但在《大辞海》中,稀土金属的定义为:“钪、钇和镧系金属中镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥17种金属元素的合称……”
 
  既然“稀土金属”属于“稀有金属”,“稀有金属”属于“有色金属”,那么“钷”金属,也应为有色金属。
 
  3.准金属是不是有色金属?
 
  《大辞海》中,“准金属”的定义为:“一类外表呈现金属特性,但却表现金属和非金属两种化学性质的元素。例如硼、硅、锗、砷、锑、碲等。其中一些元素或其化合物具有半导体性质。它们的一些氧化物既溶于酸也溶于碱。”
 
  《大辞海》在“金属”的定义中提到:“……少数金属同非金属之间有时很难加以划分。有些元素按其性质可列为金属,也可列为非金属(如硼、砷、锑、硒、碲等),有时也称为‘准金属’……”
 
  按照上述定义,则“硅、硼、硒、碲、砷”5种准金属元素,可以列为金属,属于有色金属之列。
 
  综上,现有64种有色金属划分方法存在不足之处,并未包括全部有色金属。
 
 
  关于有色金属具体划分的讨论
 
 
  有色金属品种多,各金属性质复杂,在有色金属具体种类划分上,由于定义不同,同一金属品种可以属于不同子类。在国际上,关于稀有金属的划分,迄今也没有统一的标准。
 
  但根据《大辞海》中有关定义,以及我国惯例,结合各金属品种的突出特点,以及行业应用实际,在避免重复划分的基础上,可作如下划分,以供讨论。
 
  1.有色轻金属(8种)
 
  铝、镁、钙、钠、钛、钾、锶、钡。
 
  《大辞海》中,“轻金属”定义为:“一般指相对密度小于5的金属。可分为有色轻金属和稀有轻金属两类。前者有铝、镁、钙、钠、钛、钾、锶等,后者有锂、铍、铷、铯等……”
 
  根据“轻金属”定义及有色金属行业惯例和应用实际,将铝、镁、钙、钠、钛、钾、锶、钡8种金属列为“有色轻金属”。
 
  2.有色重金属(10种)
 
  铜、钴、镍、铅、锌、镉、铋、锡、锑、汞。
 
  《大辞海》中,“重金属”定义为:“一般指相对密度大于5的金属。如铜、钴、镍、铅、锌、镉、铋、锡、锑、汞、铌、钽、钨、钼等……”按照该定义,则所有金属可划分为重金属和轻金属两类。
 
  但在重金属中,虽然铌、钽、钨、钼等金属相对密度也大于5,属于重金属之列,然而考虑到铌、钽、钨、钼等重金属兼具稀有金属和难熔金属的特点,可进一步加以划分。因此,参考“轻金属”定义中的“有色轻金属”和“稀有轻金属”,单独将铜、钴、镍、铅、锌、镉、铋、锡、锑、汞10种金属列为“有色重金属”,以同其他重金属进行区分。
 
  3.贵金属(8种)
 
  金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱。
 
  《大辞海》中,“贵金属”定义为:“有色金属的一类。在地壳中储量很少,曾被认为是最贵重的金属,故名。包括金、银和铂系金属。多数具有很强的化学稳定性和很好的延展性。可作催化剂……”
 
  按照该定义,将金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱8种金属列为“贵金属”。
 
  4.稀有轻金属(4种)
 
  锂、铍、铷、铯。
 
  根据《大辞海》“轻金属”定义中,划分出的“稀有轻金属”,将锂、铍、铷、铯4种金属,归为此类。
 
  5.稀有难熔金属(8种)
 
  钨、钼、钽、铌、钒、锆、铼、铪。
 
  《大辞海》中,“稀有高熔点金属”的定义为:“熔点高于铁的熔点(1535℃)的稀有金属。包括第4-6族(第IVB、VB、VIB族)、金属铼和贵金属中的铂、锇、铱、钌、铑和钯等……”
 
  考虑到铂、锇、铱、钌、铑和钯,已根据其特点,归入“贵金属”一列。又参考“轻金属”“重金属”中,“有色轻金属”“稀有轻金属”“有色重金属”的划分方式,单列钨、钼、钽、铌、钒、锆、铼、铪8种金属为“稀有难熔金属”,作为“稀有高熔点金属”中的细分小类。
 
  6.稀有分散金属(4种)
 
  锗、镓、铟、铊。
 
  《大辞海》中,“稀有分散金属”的定义为:“亦称‘稀散金属’。在自然界中不形成独立矿床而以杂质状态分散在其他矿物之中的金属。是稀有金属的一类。包括锗、镓、铟、铊、铪、铼等金属……”
 
  按照该定义,铪、铼也属“稀有分散金属”。但考虑到铪、铼兼具“稀有难熔金属”的特点,并已据此分类。为避免重复划分,并结合行业实际,只将锗、镓、铟、铊4种金属,列入“稀有分散金属”之列。
 
  7.稀有稀土金属(17种)
 
  镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕;钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
 
  (1)轻稀土金属(7种)
 
  镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕。
 
  (2)重稀土金属(10种)
 
  钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
 
  《大辞海》中,“稀土金属”的定义为:“钪、钇和镧系金属中镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥17种金属元素的合称。从镧至铕称‘轻稀土金属’,从钆至镥包括钪和钇则称‘重稀土金属’……”
 
  根据定义,将镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕;钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇17种金属划为“稀有稀土金属”;并将镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕7种金属划为“轻稀土金属”,钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇10种金属划为“重稀土金属”。
 
  8.准金属(5种)
 
  硼、硅、砷、硒、碲。
 
  划分依据见第三节问题3。
 
  9.稀有放射性金属(32种)
 
  锝、钋、钫、镭、鈩、钅杜、钅喜、钅波、钅黑、钅麦、钅达、钅仑、鎶、鉨、钅夫、鏌、鉝、锕、钍、镤、铀、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹。
 
  《大辞海》中,“稀有放射性金属”的定义为:“亦称‘放射性稀有金属’。稀有金属的一类。包括天然放射性金属……和人造放射性元素……”
 
  根据此定义,则全部放射性金属属于此类。考虑到放射性金属“钷”,已根据其特点,列入“轻稀土金属”,为避免重复,未列入“稀有放射性金属”之列。
 
  按照上述划分方法,则现阶段有色金属包括9大类96种有色金属品种(具体划分方式见下表)。
 
 
  结语
 
 
  元素周期系、元素周期表均处于不断发展和不断完善的过程之中。20世纪20年代末,在第1号到第92号元素组成的元素周期表中,就有43号、61号、85号和87号四个空位。此后的几十年,人们通过不断探索、发现,陆续填补并不断发展了元素周期系、元素周期表。
 
  2018年,在中国化学会根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)译制发布的元素周期表中,已包含118个元素。但在已发现或人工合成的这118个元素中,有些元素的原子量、原子结构尚且没有定论,人类对未知的探索仍在不断进行之中。
 
  上述有色金属品种的划分方法,也是基于现阶段前人研究成果,在综合考虑元素独特性质,以及有色金属行业应用惯例和过往经验的情况下,在便于归类、辨识清晰的原则下,提出的划分方法。划分的准确性和合理性,仍需有色金属行业科研、生产等广大工作者的不断讨论和完善。文章的不当之处,也请广大业内朋友批评指正。
 
  希望通过有色金属行业人的不断努力探索,为祖国有色金属工业的转型发展、提质创新,贡献自己的一份力量。
 
 

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