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中华学生百科全书-第章

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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,

因此利用的最早。

    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,常常形影不离地呆在一起,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;

如果岩浆侵入到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,比重很大,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,它只占地壳总重量的 0.01%。就目前

全世界铜的探明储量而言,约合金属铜 3 亿多吨,看来这项资源还是比较紧

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 13.15%,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,对我国

的电气化的实现将会做出重要的贡献。

    高熔点的钨和钼

    在各种金属中,钨是最难熔化和挥发的金属,它的熔点高达 3380℃,沸

点达 5927℃;钼的熔点也很高,也达 2600℃。从耐高温的本领来看,大家最

熟悉的铁、铜等金属是根本无法与钨、钼相比的。特别是钨,它是真正的“烈

火金刚”。

    钨不仅耐高温,而且硬度在金属里也是数一数二的,可奇怪的是,有着

钢筋铁骨的钨却有少见的可塑性。比如说吧,我们采用特殊的方法,用金刚

石做拉丝模,可以把直径只有 1 毫米的钨丝,拉成比头发丝还细几十倍的细

钨丝。说来你也许不会相信,一根 1 公斤重的钨棒,竟可以拉成长达三四百

公里的细钨丝!

    这种钨丝有许许多多的用途。

    我们常见的白炽灯,灯泡里的灯丝就是钨丝。它比最早的电灯泡里用的

碳丝要结实得多。这主要是由于钨的熔点高,不怕高温。在电照明技术发展

史上,钨在白炽灯里的应用是一个极为重要的里程碑,其意义非常重大。

    钨丝和铜丝,它们不但可以做灯丝,还可以做电阻丝,用钼丝做电阻丝

的高温电炉,可以烧到 1200℃~1700℃的高温。如果是钨丝电炉的话,其工

作温度可高达到 3000 多度。

    用钨丝、钼丝配合制成的热电仪,是测高温的好助手。

    此外,钨和钼还可以用来制造灯丝支架,电流引线以及 X 射线管、高真

空放大器、高压整流器等的电极和有关元件。

    作为一种微量元素,钼还是庄稼所需要的肥料元素之一,施用这种肥料,

能够促进作物的固氮作用,从而大大提高诸如小麦、豆类等农作物的产量。

    钨和钼不仅耐高温,它们的硬度也很大。因而它俩好像使钢铁“强身健

体”的补药一样,用量少,作用大。如果我们用含有钨和钼的合金钢制做工

具的话,比普通钢铁工具的强度要高出好多倍。如我们用含钨 1%~6%的锰

铬钒钢来制造锯片、铣刀、钻头等,其强度、硬度、弹性、耐磨性等都比普

通钢制做的要好得多。有一种含钨 3%~15%的钨铬钴合金,不仅硬度大,

而且有很高的耐高温、抗腐蚀本领,把它覆盖在易磨损的机器零件上,可使

其寿命延长几十倍。再如,含钼的不锈钢,可以做汽车和飞机耐高温、耐高

压、抗腐蚀的零件,破碎机的磨碎设备、大口径抗高压的管道等。

    特别是枪炮、装甲车、坦克等武器,用含钨、钼的含金钢来制造,那真

是如虎添翼,势不可挡。所以钨和钼被世界各国看做是重要的战略物资。

    常言道:“工欲善其事,必先利其器。”目前,高速车床切削金属的刀

具、钻井用的钻头等,通常都是用钨钢和碳化钨合金制造的。用钨钢来做车

床上的车刀,那可真所谓“削铁如泥”。在没有钨钢之前,车床的转速每分

钟只有几米,再快了车刀就要损坏。有了钨钢之后,车床转速即使每分钟达

到几百米甚至更高,温度上升到摄氏五六百度或更多,车刀仍然平安无事。

因而钨钢车刀的出现,大大地提高了机械加工的效率,是金属切削工艺上一

次重大突破。

    此外,用钨和碳化物生产的硬质合金,其性能比钨钢还优良,它的硬度

比金刚石毫不逊色,有着极为广阔的应用前景。

    耐高温、硬度大是钨、钼的特长,为了物尽其用,人们又把它们用到了

火箭、导弹、超音速飞机、宇宙飞船、航天飞机等上面。比如喷气发动机的

进出口导管、涡轮叶片、导流片、燃烧室以及宇宙飞船的头锥等的制造,通

常都用钨、钼合金来制造。

    具有特殊意义的是,我们未来的宇航工具很有可能是离子火箭。而金属

钨则很有可能就是制造离子火箭发动机多孔离化器的待用材料。由于用钨制

作的这种离化器能利用太阳能进行工作,重量轻、效率高、寿命长,因而受

到人们极大的重视。

    钼除了耐高温、硬度大之外,还有很高的抗腐蚀本领,所以,钼合金还

常常被应用到化学、制药等工业上。

    我国有着丰富的钨矿资源。我国的钨矿不仅储量极丰富,而且质地优良。

我国钨矿的探明储量占世界总储量的 50%,是世界上钨矿最多的国家。通

常,能够冶炼金属钨的钨矿主要有黑钨矿和白钨矿两种,它们都是在地质历

史时期岩浆活动过程中形成的。钨矿在我国的分布极不均匀,主要分布在江

西、湖南、广东、广西交界处的南岭山脉。特别是江西南部的大余,是世界

最大的钨产地,有“钨都”之称。但近年来发现的湖南郴县柿竹园矿,其钨

矿储量大大超过了江西的大余,这里钨的储量占世界总储量的 1/4,即使是

美国、加拿大、前苏联 3 个国家的钨矿储量加起来,也没有柿竹园的多。看

来,不久的将来,这里将成为世界新的“钨都”!

    我国不仅钨矿丰富,钼矿的探明储量也居世界第一位。我国的钼矿主要

分布在东北的辽宁、吉林、黑龙江,华北,中南,西北的河北、陕西、河南

等省。其中,辽宁的杨家仗子和陕西的金堆城是世界闻名的钼矿产地。

    又轻又软的金属——锂

    如果说,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 0.543,也就是说,锂比水、柴油、煤油、

酒精、汽油,甚至水蒸汽都要轻。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,象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℃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
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