有色金属（英文名non-ferrous metal），又称非铁金属，是指除黑色金属材料以外的各种金属材料。有色金属及其合金因其具有高强度、良好的导电性或导热性、耐蚀性和耐热性等特点而备受关注。相较于钢铁材料，有色金属的性能无法被替代。因此，在机械、仪表以及航海、航空航天等领域，有色金属及其合金发挥着重要的作用。 在有色金属中，金为黄色，铜为赤红色，其余大多数金属都为银白色。根据物理特性、定价和资源量等因素，有色金属可以被分为五类：重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属。
发展历史
有色金属是人类最早使用的金属材料之一，其历史可以追溯到比黑色金属如碳钢和生铁更早的时期。考古学资料表明，早在一万年前的西亚地区，人们就开始使用铜来制作装饰品。随着铜的生产和应用范围的扩大，人类文明从石器时代进入了青铜器时代。中国夏和商朝开始使用的青铜材质就是一种含铜和锡的有色金属，它比纯铜更坚硬、更耐用。
直到17世纪末，人类才明确认识和使用了8种有色金属。尽管有色金属的用量远不如黑色金属多，但其具有的许多优良特性，如高比强度、优良的铸造性能和加工性能等，使之成为重要的结构材料。同时，有色金属也展现了许多特殊的电、磁、热性能，是现代社会生产生活中重要的功能材料。例如，纯铜的优良导电性可以制成电导线，钛合金的优良生物相容性可以制成骨植入器件等。随着现代科学技术的发展，有色金属的地位越来越重要，是世界上重要的战略物资和生产资料。
分类
通常情况下，有色金属被归为五类，其中包括重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属。这些分类是基于这些金属的物理和化学性质以及它们在工业和商业应用中的特定用途而确定的。
重金属
重金属指密度大于5g/cm3的有色金属。重金属通常具有高密度（通常密度在4.5g/cm3以上）、高熔点和高硬度，元素周期表中的大多数过渡元素如铜 、锌 、、钴 、钨 、、镉 及汞 等都属于重金属，此外锑 、铋 、铅及锡等也属于重金属。
轻金属
轻金属指密度小于5g/cm3的有色金属，如锂 、钠 、钾 、 、、铝、镁 及钙等，通常具有低密度、低熔点和良好的导电性和导热性。
贵金属
在矿物学和冶金学领域，贵金属是指那些具有物化性质稳定、地壳中资源量稀少、价格昂贵的金属。目前，被认为是贵金属的金属共有八种，分别是金、银 、铂、 、钯 、 、钌 (Ru) 和 。这些金属通常具有高的化学稳定性和抗腐蚀性，因此在珠宝、硬币、电子、医疗和化工等领域有广泛的应用。
半金属
性质介于金属和非金属之间的材料常被视为半金属或准金属，如锑、、硅、硅、等。半金属具有金属特征的物理性质，而化学性质却类似于典型的非金属元素。其电负性大于金属，小于非金属。半金属元素大都是半导体，它们的电阻率介于金属和非金属之间。半金属元素用途广泛，尤其在半导体材料中有着举足轻重的作用。
稀有金属
稀有金属指在自然界资源量少、分布不集中且研究应用较少的金属，有锂、铍、铷、铯、钨、钼、钒、钵、铜、、锆、铪、镍、、铊、锗等和系系稀土金属17种（镧、、、、、钐、、、、镝、、铒、、、、、）以及放射性金属（镭、、、钋等）。
分布情况
有色金属矿通常分布于早白垩世花岗石类侵入体的内部以及内外接触带中。这些矿床的形成与早白垩世壳、幔混合源花岗岩的侵位有关。在这个过程中，熔体和流体通过地壳的裂隙和断层进入地下，并与周围的岩石相互作用，从而形成了有色金属矿床。这些矿床通常富含铜、铅、锌、镍、铬等金属元素。
世界有色金属资源分布很不均衡。大约60%的储量集中在亚洲、非洲和拉丁美洲等一些发展中国家，40%的储量分布于工业发达国家，这部分储量的4/5又集中在俄罗斯、美国、加拿大和澳大利亚。国外铝资源主要分布在几内亚（占世界总储量的33.9%）、澳大利亚（占18.6%）和巴西（占10.3%）；铜资源主要分布在美国（占18.5%）和智利（占18.5%）；铅资源主要分布在美国（占20.8%）、澳大利亚（占13.8%）和俄罗斯（占13.2%）；锌资源主要分布在加拿大（占18.7%）、美国（占14.5%）和澳大利亚（占12.6%）；锡资源主要分布在印度尼西亚（占23.6%）和泰国（占11.8%）；镍资源主要分布在新喀里多尼亚（占25%）和加拿大（占16%）；钛资源主要分布在巴西（占26.3%）、印度（占17.5%）和加拿大（占15.2%）。
中国的有色金属采选企业用地主要分布在长江以南地区，尤其是云贵川、湖广、赣州市等有色金属产区。其中，滇东和湘赣交界区是地块高密度分布的地区，最高达到 256.85 块/万km²。这种分布模式最终形成了“四核多副”的集聚格局。主要核心区包括滇东、湘赣粤结合区、皖南和豫西等地，而桂西北、川南、陕甘、天山—阿尔泰沿线以及松辽—大兴安岭一带等多个地区则是副核心区。
常见有色金属
有色金属及其合金的很多特殊化学性能是钢铁材料没有的，所以它在机械、仪器仪表中广泛应用。其中，铝、铜、钛、镁、镍及其合金是最为常见的有色金属。这些金属及其合金通常具有较低的密度、较高的强度和硬度、良好的导电性和导热性、良好的耐腐蚀性和耐磨性等特点。此外，这些金属及其合金还具有良好的可塑性和可加工性，可以通过各种加工方法制成各种形状和尺寸的零部件和构件。
铝和铝合金
工业纯铝比重小、比强度高，铝的密度（比重）27g/cm3，仅为钢的1/3。铝是一种具有良好导电性和导热性的轻质金属。相比之下，铝的单位质量导电能力比铜高出两倍。铝表面生成的致密的氧化膜可以有效地抵抗大气腐蚀，但不耐酸、碱、盐液腐蚀。铝的强度相对较低，但具有很好的塑性和较低的熔点，可以通过加工方法改变其形状和尺寸。铝主要用于制作电线、电缆，配制各种铝合金。铝这种质地较轻的金属，具有可铸造成多种形状的能力，因此也是飞机结构的理想材料。此外，铝还可以模塑成型并以薄板形式用作蒙皮或志成蜂窝板形式，常用于构成舱壁和地板部件。然而，使用铝作为飞机结构材料的一个缺点是它的耐热能力不佳，在相对较低的温度下（约650℃）即会熔化。
铝合金可以分为铸造铝合金和形变铝合金两种类型。铸造铝合金是通过将熔融金属充填到铸型中，获得各种形状的铝合金毛坯。这种铝合金具有低密度、高比强度、良好的耐蚀性和铸造工艺性，以及较小的零件结构设计限制等优点。形变铝合金则通常通过塑性变形轧制成板、带、棒、线材等半成品，然后再进行加工使用。形变铝合金具有高强度、良好的可塑性和可焊性等优点，因此在航空、汽车、建筑等领域得到广泛应用。铸造铝合金和形变铝合金各有其独特的特点和应用领域，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。铝铍合金和铝锂合金是飞机结构中最常见的合金。然而，随着时间的推移，铝在飞机结构中的应用比例正在持续下降。新型材料和复合材料的发展正在逐渐取代铝，成为更为广泛使用的材料。
铜和铜合金
纯铜，别名紫铜、红铜，良好的导电和导热性能使其在电器原件、冷凝器、散热器和换热器等零件中得到广泛应用。而且纯铜良好的塑性使其可以通过冷、热态塑性变形制成板材、带材和线材等半成品材料。纯铜的耐蚀性也很好，可以在大气中长期使用而不易受到腐蚀。然而，纯铜的强度较低，容易软化和变形，因此在实际应用中需要注意其强度和稳定性问题。
黄铜是一种以锌作为主要添加元素的铜合金，其外表呈黄色，因此得名。以镍作为主要添加元素的铜合金因外表呈白色，因此统称白铜。除黄铜、白铜以外的铜合金均称青铜。黄铜是一种重要的合金材料，通过添加不同的元素可以改变其性质。例如，锡能提高黄铜对海水的耐腐蚀性，适用于船舶热工设备和螺旋桨等；铅能改善黄铜的切削性能，常用于钟表零件。通过调整黄铜中铜和锌的比例，也可以改变其性质。例如，高锌黄铜适用于制作管道、电气接线和卫生器具等，而高铜黄铜适用于制作电线、电缆和电器零件等。此外，热处理、冷加工等方法也可以改变黄铜的性质。例如，通过热处理可以提高黄铜的强度和硬度，而通过冷加工可以提高黄铜的强度和塑性。因此，在实际应用中需要根据具体情况选择不同的元素和加工方法，以满足不同的需求。
钛和钛合金
钛和钛合金具有质量轻、比强度高、耐蚀、耐热的特点，在工业中应用的热强钛合金温度可达400~500℃。钛和钛合金已成为航空、航天、机械工程、化工、冶金工业中不可缺少的材料。尽管钛具有许多优异的物理和化学性质，但在高温环境下，其活性异常活泼，这使得其在熔点和熔炼、浇注工艺方面面临着一定的挑战，因此在应用中受到一定限制。
镁和镁合金
镁是地球上储量丰富的一种轻金属元，其密度小、比强度和比模量高、抗震能力强、可承受较大的冲击载荷，切削加工和抛光性能优良，在飞机、导弹、仪表和无线电等制造工业中得到广泛应用。然而，与铝合金和TC4相比，镁合金的应用受到一定限制。主要原因是镁合金的耐蚀性差、热强度低，限制了其在高温场合的应用。此外，镁合金的加工难度较大，需要采用特殊的加工工艺和设备。因此，在实际应用中需要根据具体情况选择不同的材料，以满足不同的需求。
镍和镍合金
镍是一种具有硬度、延展性和铁磁性的金属，其外观近似于银白色。由于其良好的机械性能和抗腐蚀性，镍常被用于电镀等工业应用。电解镍是工业生产中的主要材料之一，它可制造不锈钢和各种合金钢，被广泛用于飞机、坦克、舰艇、雷达、导弹、载人飞船以及民用工业中的零部件制造、陶瓷釉料和无线控制等领域。镍合金是一种以镍为基体，加入其他元素组成的合金，其具有许多出色的性质，如抗氧化性、耐蚀性和高温强度等。这些性质使得镍合金在许多领域中得到了广泛的应用。在能源开发方面，镍合金被用于制造石油和天然气开采设备、核反应堆和燃气轮机等。在化工领域，镍合金被用于制造化工反应器、催化剂和阀门等。在电子领域，镍合金被用于制造电子管用材料和精密合金等。在航海、航空和航天领域，镍合金被用于制造船舶、飞机和火箭等。此外，镍合金还被用于制造记忆金属和医疗器械等镍合金具有广泛的应用前景，其在各个领域中都发挥着重要的作用。
行业现状
有色金属作为一种不可再生的重要战略资源，与经济和日常生活密切相关。其在保障国防和经济安全方面发挥着不可替代的作用。有色金属行业的持续健康发展对于一个国家的经济增长速度和质量具有重要的影响，同时也对政治、经济和社会产生着重大的影响。
有色金属行业中，随着固定成本不断增加，有色金属企业的产品成本也在不断提高，这导致了产品的利润率下降。因此，只有通过不断扩大销售额，才能实现企业经营效率的最大化。然而，当前有色金属行业的销售收入增长率减缓，企业成长能力有待提高，这意味着在应用高经营杠杆时，如果营业额减少，企业的利润将会大幅度降低，同时企业的财务风险也会更大。其次，有色金属行业的融资成本是工业融资的两倍，承担的利息费用在总资产中占比超过1.47％，这对企业的持续发展产生了负面影响。随着经济的发展，能源和环境日益紧张，全球对金属矿的需求逐渐增加，导致原料价格暴涨。同时，电力和煤炭价格也在不断上涨，这使得成本出现不稳定性。有色金属行业对于经济的发展非常重要，但同时也存在着一定的风险。
安全环保
有色金属行业的安全生产形式在总体上比较平稳，但时有较大及以上事故发生，存在着安全监管工作不重视、监管人员不足等问题。在生产中，应该注重并加强有色金属企业监督检查工作，落实安全生产责任主体，加强员工的安全教育培训并制订相关安全法规。另外要加大烟气和工艺废气的除尘技术水平，有色金属冶炼项目的原料处理、中间物料破碎、熔炼、装卸等所有产生粉尘部位，均要配备除尘及回收处理装置进行处理，严格控制无组织排放含重金属粉尘的数量。加快生产工艺设备更新改造；加大冶炼烟气中硫的回收利用率，低浓度烟气和制酸尾气排放超标的必须进行脱硫处理。通过节能推动减排。提高二氧化硫利用率、工业用水循环利用率、尾矿及冶炼渣综合利用率。减少有色金属外排废水量，力争实现含重金属废水的零排放。严禁有色金属冶炼厂废水中重金属离子、苯和酚等有害物质超标排放。
参考资料