我國礦產(chǎn)資源供需狀況

1、我國礦產(chǎn)資源供需狀況當(dāng)今世界上的國家很少有僅靠自身的礦產(chǎn)資源來發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的，但是擁有豐富的礦產(chǎn)資源無疑是本國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的優(yōu)勢。由于多種因素的影響，我國主要礦產(chǎn)品進(jìn)口量逐年上升。1987年我國礦產(chǎn)品及初級(jí)加工制品出口創(chuàng)匯62億美元，而進(jìn)口則達(dá)98億美元；1988年出口85.75億美元，進(jìn)口116.8億美元，逆差達(dá)31.1億美元?？梢哉f我國已逐漸成為礦 產(chǎn)資源進(jìn)口大國。 隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源需求增長很快，主要礦產(chǎn)資源短缺的態(tài)勢日益明顯。1989年我國鐵礦石原礦的產(chǎn)量為1.714 5億噸，進(jìn)口鐵礦砂1 259萬噸。2000年現(xiàn)有鐵礦的生產(chǎn)能力將減少10%20%，因而2000年我國鐵礦

2、石產(chǎn)量基本穩(wěn)定在目前水平。資源缺口增加，每年需進(jìn)口鐵礦砂2 000萬噸3 000萬噸。預(yù)計(jì)2020年鐵礦石產(chǎn)量可達(dá)2.8 億噸3.0億噸，每年需進(jìn)口4 500萬噸5 000萬噸鐵礦砂。 現(xiàn)有銅、鉛、鋅生產(chǎn)能力2000年減少30%40%，三分之二有色金屬統(tǒng)配礦山主要金屬生產(chǎn)也到了中晚期。如果地質(zhì)勘探無重大突破，21世紀(jì)初，我國金屬礦產(chǎn)資源將出現(xiàn)全面 緊缺的局面。 2. 金屬的存在和冶煉 地球上的金屬資源十分豐富，除蘊(yùn)藏在地殼中的外，還有數(shù)量很大的海濱沙礦和海底金屬礦藏(如錳結(jié)核和重金屬礦床等)，它們?yōu)槿祟惖纳詈蜕a(chǎn)提供了豐厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。陸地上可用來制取金屬的礦石大約有以下八大類： (1) 天然

3、金屬礦，如金、銀、鉑、汞等貴金屬，常以單質(zhì)形式存在； (2)氧化物礦，如鋁礬土Al2O3nH2O、赤鐵礦Fe2O3和錫石SnO2等； (3)碳酸鹽礦，如石灰石CaCO3、孔雀石Cu2(OH)2CO3等；(4)硅酸鹽礦，如綠柱石Be3Al2Si6O18、高嶺石(Al2Si2O72H2O)等； (5)硫酸鹽礦，如重晶石BaSO4、石膏CaSO42H2O等； (6)磷酸鹽礦，如磷酸鈣Ca3(PO4)2和磷酸稀土礦等； (7)鹵化物礦，如巖鹽NaCl、光鹵石KClMgCl26H2O等； (8)硫化物礦，如閃銀礦Ag2S、硫鐵礦FeS2、輝鉬礦MoS2等。從礦石中制取金屬單質(zhì)的過程叫做冶金。金屬作為材料

4、，其價(jià)值不僅取決于它在地殼中的含量和獨(dú)特的性能，在很大程度上還取決于其冶煉的難易程度。例如，鋁已是人們熟悉的工業(yè)金屬，其蘊(yùn)藏量居金屬的首位，應(yīng)用也很廣，但在1886年以前，它比黃金還貴重。因?yàn)槟菚r(shí)的鋁是用金屬鈉還原氧化鋁來制取的，成本極高。直到電解鋁法實(shí)際用于生產(chǎn)后， 鋁才得以廣泛使用。 2. 鐵礦石的種類和特征 鐵礦石的種類很多，最重要的鐵礦石有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。鐵礦石常按其含鐵量的高低分為富礦(含鐵量高于50%以上)和貧礦(含鐵量在45%50%以下)。在評(píng)定鐵礦石的品位和質(zhì)量時(shí)，除看這種鐵礦石里的含鐵量以外，還要看它的脈石的成分和有害 雜質(zhì)(硫、磷)的含量的多少。 我們可以

5、根據(jù)鐵礦石的顏色、光澤、密度、磁性、條痕等性質(zhì)來識(shí)別它們。 (1)磁鐵礦主要成分是Fe3O4，鐵黑色，有時(shí)晶體帶淺藍(lán)色，具有金屬光澤或無光澤，不透明，在粗瓷器上刻劃，它的條痕為黑色，硬度5.56.5，密度4.9 g/cm3 5.2 g/cm3 ， 具有強(qiáng)磁性，能吸引小鐵釘，是良好的導(dǎo)電體。 (2)赤鐵礦主要成分是Fe2O3，顏色暗紅，含鐵量越高的顏色就越深，甚至接近黑色，但是它的條痕仍然是紅色。它的硬度介于56之間，密度5.0 g/cm3 5.3 g/cm3 ，不具有磁性，通常成致密塊狀產(chǎn)出，表面呈魚子狀或腎狀；有時(shí)也成結(jié)晶的塊狀(稱為鏡鐵礦)或土 狀產(chǎn)出。 (3)褐鐵礦主要成分為含水氧化鐵(

6、mFe2O3nH2O)，隨所含雜質(zhì)的不同，礦石的顏色呈黃褐色、褐色或黑褐色，條痕都為黃褐色。它的硬度55.5，可用小刀劃動(dòng)，密度3.3 g/cm3 4.0 g/cm3 ，無磁性。 (4)菱鐵礦主要成分為FeCO3，有黃白色、淺褐色或深褐色，條痕是白色或淺黃色。它的硬度3.54.5，小刀易劃動(dòng)，密度3.8 g/cm3 3.9 g/cm3 ，性脆，無磁性。遇熱濃鹽酸能 溶解，同時(shí)產(chǎn)生二氧化碳。 4.金屬的腐蝕與防護(hù) 當(dāng)金屬和周圍介質(zhì)接觸時(shí)，由于發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的破壞叫做金屬的腐蝕。從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，除少數(shù)貴金屬(如Au、Pt)外，各種金屬都有轉(zhuǎn)變成離子的趨勢，就是說金屬腐蝕是自發(fā)的普遍存在

7、的現(xiàn)象。金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機(jī)械性能方面都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)，使國民經(jīng)濟(jì)受到巨大的損失。據(jù)估計(jì)，世界各發(fā)達(dá)國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失約占其國民生產(chǎn)總值3.5%4.2%，超過每年各項(xiàng)天災(zāi)(火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)及地震等)損失的總和。有人甚至估計(jì)每年全世界腐蝕報(bào)廢和損耗的金屬約為1億噸!因此，研究腐蝕機(jī)理，采取防護(hù)措施，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著十分重大的意義。 金屬防腐蝕的方法很多，主要有改善金屬的本質(zhì)，把被保護(hù)金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，或?qū)饘龠M(jìn)行表面處理，改善腐蝕環(huán)境以及電化學(xué)保護(hù)等。 (1)改善金屬的本質(zhì) 根據(jù)不同的用途選擇不

8、同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強(qiáng)防腐蝕能力。 (2)形成保護(hù)層 在金屬表面覆蓋各種保護(hù)層，把被保護(hù)金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普遍使用的保護(hù)層有非金屬保護(hù)層和金屬保護(hù)層兩大類。它們是用化學(xué)方法，物理方法和電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的。 金屬的磷化處理 鋼鐵制品去油、除銹后，放入特定組成的磷酸鹽溶液中浸泡，即可在金屬表面形成一層不溶于水的磷酸鹽薄膜，這種過程叫做磷化處理。 磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般為5m20m，在大氣中有較好的耐蝕性。膜是微孔結(jié)構(gòu)，對(duì)油漆等的吸附能力強(qiáng)，如用作油漆底層，

9、耐腐蝕性可進(jìn)一步提高。 金屬的氧化處理 將鋼鐵制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加熱處理，其表面即可形成一層厚度約為0.5m1.5m的藍(lán)色氧化膜(主要成分為Fe3O4)，以達(dá)到鋼鐵防腐蝕的目的，此過程稱為發(fā)藍(lán)處理，簡稱發(fā)藍(lán)。這種氧化膜具有較大的彈性和潤滑性，不影響零件的精度。故精密儀器和光學(xué)儀器的部件，彈簧鋼、薄鋼片、細(xì)鋼絲等常用發(fā)藍(lán)處理。 非金屬涂層 用非金屬物質(zhì)如油漆、塑料、搪瓷、礦物性油脂等涂覆在金屬表面上形成保護(hù)層，稱為非金屬涂層，也可達(dá)到防腐蝕的目的。例如，船身、車廂、水桶等常涂油漆，汽車外殼常噴漆，槍炮、機(jī)器常涂礦物性油脂等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)噴涂金屬表

10、面，比噴漆效果更佳。塑料這種覆蓋層致密光潔、色澤艷麗，兼具防蝕與裝飾的雙重功能。搪瓷是含SiO2量較高的玻璃瓷釉，有極好的耐腐蝕性能，因此作為耐腐蝕非金屬涂層，廣泛用于石油化工、醫(yī)藥、儀器等工業(yè)部門和日常生活用品中。 金屬保護(hù)層.它是以一種金屬鍍在被保護(hù)的另一種金屬制品表面上所形成的保護(hù)鍍層。前一金屬常稱為鍍層金屬。金屬鍍層的形成，除電鍍、化學(xué)鍍外，還有熱浸鍍、熱噴鍍、滲鍍、真空鍍等方法。 熱浸鍍是將金屬制件浸入熔融的金屬中以獲得金屬涂層的方法，作為浸涂層的金屬是低熔點(diǎn)金屬，如Zn、Sn、Pb和Al等。熱鍍鋅主要用于鋼管、鋼板、鋼帶和鋼絲，應(yīng)用最廣；熱鍍錫用于薄鋼板和食品加工等的貯存容器；熱鍍

11、鉛主要用于化工防蝕和包覆電纜；熱鍍鋁則主要用于鋼鐵零件的抗高溫氧化等。 (3)改善腐蝕環(huán)境 改善環(huán)境對(duì)減少和防止腐蝕有重要意義。例如，減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)(稱緩蝕劑)來減少和防止金屬腐蝕。 (4)電化學(xué)保護(hù)法 電化學(xué)保護(hù)法是根據(jù)電化學(xué)原理在金屬設(shè)備上采取措施，使之成為腐蝕電池中的陰極，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法。 犧牲陽極保護(hù)法 犧牲陽極保護(hù)法是用電極電勢比被保護(hù)金屬更低的金屬或合金做陽極，固定在被保護(hù)金屬上，形成腐蝕電池，被保護(hù)金屬作為陰極而得到保護(hù)。犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及

12、其合金。此法常用于保護(hù)海輪外殼，海水中的各種金屬設(shè)備、構(gòu)件和防止巨型設(shè)備(如貯油罐)以及石油管路的腐蝕。 外加電流法 將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金屬設(shè)備的腐蝕。金屬的腐蝕雖然對(duì)生產(chǎn)帶來很大危害，但也可以利用腐蝕的原理為生產(chǎn)服務(wù)，發(fā)展為腐蝕加工技術(shù)。例如，在電子工業(yè)上，廣泛采用印刷電路。其制作方法及原理是用照相復(fù)印的方法將線路印在銅箔上，然后將圖形以外不受感光膠保護(hù)的銅用三氯化鐵溶液腐蝕，就可以得到線條清晰的印刷電路板。三氯化鐵腐蝕銅的反應(yīng)如下： 2FeCl3+Cu=2FeCl2+C

13、uCl2 此外，還有電化學(xué)刻蝕、等離子體刻蝕新技術(shù)，比用三氯化鐵腐蝕銅的濕化學(xué)刻蝕的方法更好，分辨率更高。5、 資料 1.分散體系一種物質(zhì)(稱為分散相)的粒子分散到另一種物質(zhì)(稱為分散介質(zhì))中所形成的體系叫做分散體系。按照分散相和分散介質(zhì)的存在狀態(tài)不同，分散系可分成九種類型。分散相 分散介質(zhì) 實(shí)例 氣 液 泡沫 液 液 酒、醋、煤油在水中形成的乳濁液 固 液 糖水，粘土在水中形成懸濁液 氣 固 木炭、磚塊 液 固 濕磚塊、珍珠 固 固 合金、有色玻璃 氣 氣 空氣、爆鳴氣 液 氣 云、霧 固 氣 煙、塵如果分散介質(zhì)是液態(tài)的，叫液態(tài)分散體系，在化學(xué)反應(yīng)中此類分散體系最為常見和重要，水溶液、懸濁液

14、和乳濁液都屬液態(tài)分散體系。溶液、懸濁液和乳濁液中分散相粒子的線性大小(近似其直徑大小)沒有絕對(duì)的界限。一般地說，分散相的粒子的線性大小小于10-9m時(shí)是溶液，溶液里的粒子實(shí)際上處于分子、離子或水合分子、水合離子的狀態(tài)。分散相的粒子的線性大小在10-9m10-7m之間的是膠體。分散相的粒子的線性大小在10-7m10-3m之間的是懸濁液或乳濁液。 在分散體系中，分散相的顆粒大小有所不同，分散體系的性質(zhì)也隨之改變，溶液、膠體和濁液各具有不同的特性。 2.可濕性粉劑 可濕性粉劑是農(nóng)藥的一種劑型，可制成懸濁液，進(jìn)行噴霧。它是用農(nóng)藥原粉加入一定量的潤濕劑和填充料，通過機(jī)械碾磨、過篩制成。其規(guī)格要求99.5

15、%的粉粒通過200號(hào)篩目，即粉粒直徑應(yīng)在7.410-5m以下。 3.乳濁液 在自然界、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活里常遇到乳濁液，如牛奶、石油原油、橡膠的乳膠、油漆等都是乳濁液。我們常把乳濁液分為兩種類型，即油水型，以O(shè)/W表示；水油型，以W/O表示(O表示所有不溶于水的液態(tài)物質(zhì)，W表示水)。例如，植物油分散到水里，這個(gè)分散體系是油內(nèi)水外，用O/W表示；由地下開采出來的石油原油里含有少量分散的水，這個(gè)分散體系是水內(nèi)油外，用W/O表示。有的乳濁液比較復(fù)雜，例如，牛奶就是一種復(fù)雜的液態(tài)分散體系。經(jīng)過分析，一般牛奶里平均含有酪素3%，乳蛋白0.53%，脂肪3.64%，乳糖4.88%，其余是水分。脂肪和水形

16、成乳濁液，酪素和乳蛋白均形成膠體，乳糖形成溶液。一般地說，一個(gè)多相液態(tài)體系，其中有一種不溶于水的液體以小液滴(直徑在10-7m10-3m)的形式存在的，就叫乳濁液。因此，牛奶仍可稱乳濁液，屬于O/W型。 4.乳化劑 乳化劑是乳濁液的穩(wěn)定劑，是一類表面活性劑。乳化劑的作用是：當(dāng)它分散在分散質(zhì)的表面時(shí)，形成薄膜或雙電層，可使分散相帶有電荷，這樣就能阻止分散相的小液滴互相凝結(jié)，使形成的乳濁液比較穩(wěn)定。例如，在農(nóng)藥的原藥(固態(tài))或原油(液態(tài))中加入一定量的乳化劑，再把它們?nèi)芙庠谟袡C(jī)溶劑里，混合均勻后可制成透明液體，叫乳油。常用的乳化劑有肥皂、阿拉伯膠、烷基苯磺酸鈉等。 20世紀(jì)60年代以來，人們開始重

17、視表面活性劑使用的安全性，加強(qiáng)了對(duì)無毒、生物降解性好的非離子乳化劑的研究。在食品、化妝品、醫(yī)藥等行業(yè)限制某些乳化劑的使用，開發(fā)出山梨酸醇脂肪酸酯類、磷脂類、糖脂類乳化劑等新型乳化劑。 20世紀(jì)80年代以來，人們對(duì)乳化劑提出多功能、高純度、低刺激、高效率的更高要求，開發(fā)出更多的新型乳化劑。目前乳濁液的種類已從傳統(tǒng)的水包油型和油包水型擴(kuò)大到多重乳濁液、非水乳濁液、液晶乳濁液、發(fā)色乳濁液、凝膠乳濁液、磷脂乳濁液和脂質(zhì)體乳濁液等多種形式。 5.污水的處理 人類在生產(chǎn)和生活中排放的污染物，有些會(huì)進(jìn)入水體，溶入水中或混入水中，會(huì)造成水污染。例如，工業(yè)排放的廢水、生活污水、農(nóng)田排水、降雨淋洗大氣中的污染物以及堆積在大地上的垃圾經(jīng)降雨淋洗流入水體的污染物，都會(huì)造成水污染。污水經(jīng)過處理可以變清，達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以后可以再作為工業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉、漁業(yè)、市政、城市園林澆灌用水，成為城市的二次水源，緩解用水的緊張狀況。這樣做既消除了污染，又節(jié)約了寶貴的水資源。 污水實(shí)際上是一類溶液或懸浮著一些雜質(zhì)的復(fù)雜混合物。污水處理說到底就是除去溶解或混在水中的雜質(zhì)。城市污水處理廠以處理生活污水為主，也接納一部分可處理的工業(yè)廢水。按處理的程度不同，可以分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)處理。 一級(jí)處理叫初級(jí)處理或機(jī)械處理，主要目的是除去污水中的泥塊、菜葉、果皮、碎布、草棍等懸浮固體污染物、油類