难熔金属

钨（Tungsten ）
• • • • • • 原子序数：74 相对原子质量(12C = 12.0000) ：183.84 原子结构： 原子半径/Å: 2.02 原子体积/cm3/mol: 9.53 电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f14 5s2p6d4 6s2 • 离子半径/Å: 0.62 • 共价半径/Å: 1.3 • 氧化态: 6,5,4,3,2
铪（Hafnium )
• • • • • • 原子序数：72 相对原子质量(12C = 12.0000) ：178.49 原子结构： 原子半径/Å: 2.16 原子体积/cm3/mol: 13.6 电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f14 5s2p6d2 6s2 • 离子半径/Å: 0.71 • 共价半径/Å: 1.44 • 氧化态: 4 ,2
难熔金属在地壳中的丰度、矿产储量以及我国的资源状况
名 称 钨 钼 铌 钽 锆 铪 钒 铬 钛 在地壳中的丰度 世界已探明 (质量分数) % 的矿产储量 1.3×10－4 1.0×10－3 3.2×10－5 2.4×10－5 2.5×10－2 4.0×10－4 2.0×10－2 3.0×10－2 6.1×10－1 227万t 1460万t 534万t 29万t 2665万t － － － － 中国已探明 的矿产储量 102.00万t 498.87万t 35.20万t 3.50万t 370.15万t 0.18万t 1150.00万t 1078.00万t － 中国所占 在世界 比例 % 位次 44.93 34.17 6.59 12.00 13.89 － － － 60.00 1 2 3 3 － － 3 － 1
• 制备难熔金属的主要过程： • 一、矿物分解：把想提取的金属与伴生 的其他元素分离开来，并将其富集在溶 液或沉淀中。采用的方法： • 1、火法过程：如烧结、熔融、蒸馏等； • 2、湿法过程：用酸、碱溶液处理等； • 3、联合使用火法和湿法过程；
稀有金属的分类
• 稀有轻金属：锂Li、铷Rb、铯Cs、铍Be； • 稀有高熔点金属：钛Ti、锆Zr、铪Hf、钒V、 铌Nb、钽Ta、铬Cr、钼Mo、钨W； • 稀有分散性金属：镓Ga、銦In、铊Tl、锗Ge、 硒Se、碲Te、铼Re； • 稀有稀土金属：钪Sc、钇Y、镧La系元素； • 稀有放射性金属：锕Ac系元素、钋Po、镭Ra；
• 发现年代： • 1780年, 由 Nicholas Louis Vauquelin (法国,巴黎) 发现 并分离出。 • 物理性质： • 状态：硬质，脆的灰色过渡金属。 • 熔 点(℃): 1857 • 沸 点(℃): 2672 • 密度(g/cm3，300K): 7.19 • 比 热/J/gK : 0.45 • 蒸发热/KJ/mol : 344.3 • 熔化热/KJ/mol: 16.9 • 导电率／106/ Ω · : 0.0774 cm • 导热系数／W/cmK: 0.937
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发现年代： 1802年由 A.G. Ekeberg （瑞典，乌普萨拉）发现。 物理性质： 状态：灰色稀有金属。 熔 点(℃): 2996 沸 点(℃): 5425 密度(g/cm3，300K): 16.65 比 热/J/gK : 0.14 蒸发热/KJ/mol : 743 熔化热/KJ/mol: 31.6 导电率/106/ Ω ·cm : 0.0761 导热系数/W/cmK: 0.575
有色金属冶金
难熔金属
难熔金属定义
(refractory metals)
一般是指熔点高于1650℃并有一定储量的金属。 包括：钛Ti、锆Zr、铪Hf、钒V、铌Nb、钽Ta、铬 Cr、钼Mo、钨W; 也有人将熔点高于Zr（1852℃）的金属定义为 难熔金属。 新技术的发展已使难熔金属的内涵有了进一步 的扩大和延伸：铼Re，钌Ru、銠Rh、鋨Os、铱Ir也 已被列入难熔金属。
• 导热系数/W/cmK: 0.537
钽（Tantalum ）
• • • • • • 原子序数：73 相对原子质量(12C = 12.0000)：180.9479 原子结构： 原子半径/Å: 2.09 原子体积/cm3/mol: 10.9 电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f14 5s2p6d3 6s2 • 离子半径/Å: 0.64 • 共价半径/Å: 1.34 • 氧化态: 5 ,3
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发现年代： 1781年由 P.J. Hjelm（瑞典，乌普萨拉）分离出。 物理性质： 状态：硬的银白色过渡金属。 熔 点(℃): 2617 沸 点(℃): 4612 密度(g/cm3，300K): 10.22 比 热/J/gK : 0.25 蒸发热/KJ/mol : 598 熔化热/KJ/mol: 32 导电率/106/ Ω · : 0.187 cm 导热系数/W/cmK: 1.38
• 发现年代： • 1923年由 D.Coster 和 G.C. von Hevesey （丹麦，哥本 哈根）发现。 • 物理性质： • 状态：银色过渡金属。 • 熔 点(℃): 2227 • 沸 点(℃): 4603 • 密度(g/cm3，300K): 13.31 • 比 热/J/gK : 0.14 • 蒸发热/KJ/mol : 575 • 熔化热/KJ/mol: 24.06 • 导电率/106/ Ω · : 0.0312 cm • 导热系数/W/cmK: 0.23
难熔金属的特点
• 原子半径、原子体积相对较小； • 化合价较多，属于变价元素，形成的化合物种 类繁多； • 属于元素周期表中的d区元素，也即过渡元素； • 硬度较高，抗腐蚀性能优于其他金属； • 熔点、沸点高，形成的化合物稳定性好； • 密度较高； • 导热、导电性能较差；
难熔金属为何难熔
• D亚层中单电子数多； • 在相邻元素过渡中内层电子（d－层）进 行了重新组合； • D亚层单电子参与了成键作用。
摘自2003年粉末冶金工业 Nhomakorabea提取难熔金属的工艺特点
• 原料特点： • 矿石中金属含量很少（Ti除外），必须进行选 矿，而且矿石成分复杂，没有一种难熔金属能 从矿石中直接还原出来。如钨钼矿、钛－铌－ 钽矿、锆铌矿等伴生金属矿； • 难熔金属的原料来源还有：有色或黑色冶金的 废渣、化学工业的废料等，在提取冶金中属综 合回收处理。 • 在原料中有性质相近的元素存在，分离提纯单 一金属比较困难。如分离锆铪、铌钛等。
• 发现年代： • 1791年由 Rev. W. Gregor (英国,康沃尔)发现, 在1795年, M.H. Klaproth ( 德国,柏林)也发现了该元素。 • 物理性质： • 状态：纯钛为有光泽的白色金属，强度是钢的两倍， 比刚轻45％，比铝重60％。 • 熔 点(℃): 1660 • 沸 点(℃): 3287 • 密度(g/cm3，300K): 4.51 • 比 热/J/gK : 0.52 • 蒸发热/KJ/mol : 421 • 熔化热/KJ/mol: 15.45 • 导电率／106/Ω · : 0.0234 cm • 导热系数／W/cmK: 0.219
钼（Molybdenum ）
• • • • • • • • • 原子序数：42 相对原子质量(12C = 12.0000) ：95.94 原子结构： 原子半径/Å: 2.01 电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d5 5s1 共价半径/Å: 1.3 原子体积/cm3/mol: 9.4 离子半径/Å: 0.65 氧化态: 6,5,4,3,2
铬（Chromium ）
• • • • • • • • • 原子序数：24 相对原子质量(12C = 12.0000)：51.9961 原子结构： 原子半径/Å: 1.85 原子体积/cm3/mol: 7.23 共价半径/Å: 1.18 电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d5 4s1 离子半径/Å: 0.52 氧化态:6,3,2
钒(Vanadium )
• • • • • • • • • 原子序数：23 相对原子质量(12C = 12.0000)：50.9415 原子结构： 原子半径/Å:1.92 原子体积/cm3/mol: 8.78 共价半径/Å: 1.22 电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d3 4s2 离子半径/Å: 0.59 氧化态: 5,3
钛（Titanium）
• • • • • • • • • 原子序数：22； 相对原子质量(12C = 12.0000)：47.867 原子结构： 原子半径/Å: 2 ； 原子体积/cm3/mol: 10.64 ； 共价半径/Å: 1.32 电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d2 4s2 离子半径/Å: 0.605 氧化态:4 ,2
• 发现年代： • 1789年, 由 M.H. Klaproth (德国,柏林大学)发现, 1824 年, 由 J.J. Berzelius (瑞典,斯德哥尔摩)首次分离出。 • 物理性质： • 状态：灰白色金属； • 熔 点(℃): 1852 • 沸 点(℃): 4377 • 密度(g/cm3，300K): 6.51 • 比 热/J/gK : 0.27 • 蒸发热/KJ/mol : 58.2 • 熔化热/KJ/mol: 16.9 • 导电率/106/ Ω · : 0.0236 cm • 导热系数/W/cmK: 0.227
铌（Niobium ）
• • • • • • • • • 原子序数：41 相对原子质量(12C = 12.0000)：92.90638 原子结构： 原子半径/Å: 2.08 原子体积/cm3/mol: 10.87 共价半径/Å: 1.34 电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d4 5s1 离子半径/Å: 0.69 氧化态: 5,3
锆（ Zirconium）
• • • • • • • • • 原子序数：40 相对原子质量(12C = 12.0000)：91.224 原子结构： 原子半径/Å: 2.16 原子体积/cm3/mol: 14.1 共价半径/Å: 1.45 电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d2 5s2 离子半径/Å: 0.72 氧化态: 4 ,2
• 发现年代： • 1801年,由 A.M. del Rio (墨西哥,墨西哥市)发现, 1831年, 由 N.G. Selfströ (Falun, 瑞典)再次发现。 m • 物理性质： • 状态：银白色金属； • 熔 点(℃): 1902 • 沸 点(℃): 3409 • 密度(g/cm3，300K): 6.11 • 比 热/J/gK : 0.49 • 蒸发热/KJ/mol : 0.452 • 熔化热/KJ/mol: 20.9 • 导电率／106/ Ω ·cm :0.0489 • 导热系数／W/cmK: 0.307 。
• 发现年代： • 1783年由 J.J. 和 F. Elhuijar （西班牙，Vergara）发 现。 • 物理性质： • 状态：硬的银白色金属。 • 熔 点(℃): 3407 • 沸 点(℃): 5655 • 密度(g/cm3，300K): 19.35 • 比 热/J/gK : 0.13 • 蒸发热/KJ/mol : 824 • 熔化热/KJ/mol: 35.4 • 导电率/106/ Ω ·cm : 0.189 • 导热系数/W/cmK: 1.74
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发现年代： 1801年, 由 C. Hatchett (英国,伦敦)发现。 物理性质： 状态：软的白色有光泽过渡金属。 熔 点(℃): 2468 沸 点(℃): 4744 密度(g/cm3，300K): 8.57 比 热/J/gK : 0.26 蒸发热/KJ/mol : 682 熔化热/KJ/mol: 26.4 导电率/106/ Ω ·cm : 0.0693