一、化学化学废料的金属京化处理
不知道是肥料还是废料^^!
都告诉你吧:
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我国城市生活垃圾及工业废碴排放量特别巨大。北京市日排放量达1.5万吨。知识武汉市仅武泰闸垃圾场日处理量达2000吨，点北整个武汉市有类似垃圾场6~7座。收金属全国年产垃圾量达1.5亿t左右，化学且增长率约为9%[10]。金属京化目前我国垃圾及工业废碴的知识主要处理方法是填埋。每年因处理垃圾要占用大量耕地。点北利用地下采空场填埋垃圾，收金属是化学缓解耕地紧缺与填埋大量占用耕地这对矛盾的一种良好办法。
将生活垃圾及工业废碴填埋到离城市近或充填料严重不足的金属京化矿山，既可经济地充填处理采空场，知识又填埋了垃圾，点北是收金属件两全其美的事情。
尽管我国目前正在发展垃圾焚烧技术，但是我国垃圾成份不同于国外，灰、土等不可燃成分占垃圾含量的60%以上。因此，在今后一段时期内垃圾填埋仍将成为我国最主要的垃圾处理方法。为了节省土地，在采空场填埋垃圾具有广阔的前景。尤其埋藏条件较好，节理裂隙不发育或贯通性差的采空场，适当围护、封闭后，将是放射性工业废碴—核废料、化学废料的理想填埋场所之一。
1996年以前俄罗斯曾堆积6.4亿m3核废料，部分处于固态，其中含活性放射性约1.5GCi(1Ci=37G次衰变/s。切尔诺贝利核电站放射的泄漏值才为50~250MCi)。为了修建地下洞穴埋藏核废料，防止放射线泄漏，俄罗斯科学院曾做了大量艰苦研究，耗费了巨额研究、建设资金。当今世界用地下洞穴埋藏核废料的趋势正在上升，如瑞典、德国、美国、英国、西班牙、比利时等国家都建成了一座或多座地下洞穴[3]。
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固体废物处置技术[转帖]
固体废物的处理和利用总的原则是先考虑减量化、资源化，以减少固体废物的产生量与排放量，后考虑适当处理以加速物质循环，不论前面处理的如何完善，总要残留部分物质，因此，最终处置是不可少的。
1、减量化法
据粗略统计，目前我国矿物资源利用率仅50～60％，能源利用率仅为30％，大约有40～50％没有发挥生产效益就变成废物，既污染环境，又浪费大量宝贵资源，其它行业也是如此。因此加强技术改造，提高资源的利用率，减少固体废物产生大有可为。减量化一般有一下三种方法：
1）通过改变产品设计，开发原材料消耗少、包装材料省的新产品，并改革工艺强化管理，减少浪费，以减少产品的单位耗量。
2）提高产品质量，延长产品寿命，尽可能减少产品废弃的几率和更换次数。
3）开发可多次重复使用的制品，使制成品循环使用以取代只能使用一次的制成品，如包装食品的容器和瓶类。
2、资源化法
资源化法是通过各种方法从固体废物中回收或制取物质和能源，将废物转化为资源，即转化为同一产业部门或其它产业部门新的生产要素，同时达到保护环境的方法。其具体利用途径有以下几个方面：
1）作工业原材料：如从尾矿和废金属渣中回收金属元素。南京矿务局等单位利用含铝量高、含铁量低的煤矸石制作铝铵钒、三氧化二铝、聚合铝、二氧化硅等产品，从剩下余滤液中提取钼、镓、铀、钒、锗等稀有金属。
2）回收能源：我国每年排放的煤矸石中，有3000多万吨热值在6276kJ/kg以上，可作沸腾炉燃料用于发电，全国已有2000多台沸腾炉，每年可节约大量优质煤。鹤岗、本溪等地还用煤矸石制造煤气，回收能源。此外，还有垃圾填埋、焚烧回收能源及有机废物分解回收燃料油、煤气及沼气等回收能源的方法。
3）作土壤改良剂和肥料：实践证明，用粉煤灰改良土壤，对酸性土、粘性土和弱盐碱地都有良好效果，可使粮食增产10－30％。对水果、蔬菜也有增产效果。德国研究了用铜矿渣粉作肥料进行盆栽和大田的铜肥肥效试验，结果表明：凡施用铜矿渣粉的都增产。许多试验和实践表明：硫铁矿渣内含有多种有色金属，可作为综合微量元素肥料，同样产生明显的效果。
4）直接利用：如各种包装材料直接利用。
5）作建筑材料：利用矿渣、炉渣和粉煤灰等可制作水泥、砖、保温材料等各种建筑材料，也可作道路和地基的垫层材料。
我国传统的墙体材料是粘土砖，每年生产1亿块砖需挖良田100亩，用煤1万吨。我国每年的砖产量达数千亿块。这对我国宝贵的耕地是一个不小的威胁，而各种固体废物大部分可以在建筑材料生产方面找到途径，这对于保护土地资源，改善环境具有重要意义。
3、处理法
固体废物通过物理的、化学的、生物化学的方法，使其减容化、无害化、稳定化和安全化，以加速物质在环境中的在循环，减轻或消除环境污染。
l物理处理：物理处理是通过浓缩或相变化改变固体废物的结构，使之成为便于运输、贮存、利用和处置的形态。物理处理方法包括压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取等。物理处理也往往作为回收固体废物中有用物质的重要手段加以采用。
l化学处理:化学处理是采用化学方法破坏固体废物中的有害成分达到无害化，或将其转变成为适于进一步处理、处置的形态。由于化学反应条件复杂，影响因素较多，故化学处理方法通常只用在所含成分单一或所含几种化学成分特性相似的废物处理方面。对于混合废物，化学处理可能达不到预期的目的。化学处理方法包括氧化、还原、中和、化学沉淀和化学溶出等。有些有害固体废物，经过化学处理还可能产生富含毒性成分的残渣，还须对残渣进行解毒处理或安全处置。
l生物处理:生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化和综合利用。固体废物经过生物处理，在容积、形态、组成等方面，均发生重大变化，因而便于运输、贮存、利用和处置。生物处理方法包括好氧处理、厌氧处理、兼性厌氧处理。与化学处理方法相比生物处理在经济上一般比较便宜，应用也相当普遍，但处理过程所需时间较长，处理效率有时不够稳定。
（1）堆肥化:它是依*自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质的生物转化过程。堆肥化的产物称作堆肥，是一种具有改良土壤结构，增大土壤容水性、减少无机氮流失、促进难溶磷转化为易溶磷、增加土壤缓冲能力和化学肥料的肥效等多种功效的廉价、优质土壤改良肥料。
根据堆肥化过程中微生物对氧的需求关系可分为厌氧堆肥与好氧堆肥两种方法。好氧堆肥因其具有堆肥温度高、基质分解比较彻底、堆制周期短、异味小等优点而被广泛采用。按照堆肥方法的不同，好氧堆肥又可分为露天堆肥和快速堆肥两种方法。
现代化堆肥生产通常由前处理、主发酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵）、后处理、贮藏等五个工序组成。其中主发酵是整个生产过程的关键，应控制好通风、温度、水分、碳氮比、碳磷比及pH等发酵条件。
（2）沼气化:沼气化亦称厌氧发酵，是固体废物中的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物在人为控制的温度、湿度、酸碱度的厌氧环境中经多种微生物的作用生成可燃气体的过程。该技术在城市下水污泥、农业固体废物、粪便处理中得到广泛应用。它不仅对固体废物起到稳定无害的作用，更重要的是可以生产一种便于贮存和有效利用的能源。据估计我国农村每年产农作物秸杆5亿多吨，若用其中的一半制取沼气，每年可生产沼气500～600亿m3。由此可见，沼气化技术是控制污染、改变农村能源结构的一条重要途径。
（3）废纤维素糖化技术:废纤维糖化是利用酶水解技术使之转化成单体葡萄糖，然后可通过化学反应转化为化工原料或生化反应转化为单细胞蛋白质或微生物蛋白。
据估计，世界纤维素年净产量约1000亿吨，废纤维素资源化是一项十分重要的世界课题。日本、美国已成功地开发了废纤维糖化工艺流程。目前在技术上可行，经济效益还需论证。如何开发成本低的处理方法，寻找更好的酶种，提高酶的单位生物分解能力，改善发酵工艺等问题有待进一步探索。
（4）废纤维素饲料化－生产单细胞蛋白技术:该技术不需要糖化工序，而是将废纤维经微生物作用，直接生产单细胞蛋白或微生物蛋白。目前，废纤维素饲料化－生产单细胞蛋白技术是可行的，但在经济上要有竞争性，仍有许多课题有待解决。
（5）细菌浸出:化能自养细菌将亚铁氧化为高铁（三价铁）、将硫及还原性硫化物氧化为硫酸从而取得能源，从空气中摄取二氧化碳、氧以及水中其它微量元素（如N、P等）合成细胞质。这类细菌生长在简单的无机培养基中，并能耐受较高金属离子和氢离子浓度。利用化能自养菌的这种独特生理特性，从矿物料中将某些金属溶解出来，然后从浸出液中提取金属的过程，通称为细菌浸出。该法主要用于处理如铜的硫化物和一般氧化物（Cu2O、CuO）为主的铜矿和铀矿废石，回收铜和铀。对锰、砷、镍、锌、钼及若干稀有元素也有应用前景。目前，细菌浸出在国内外得到大规模工业应用。
l热处理:热处理是通过高温破坏和改变固体的组成和结构，同时达到减容、无害化或综合利用的目的。热处理方法包括焚化、热解、湿式氧化以及焙烧、烧结等。
（1）焚烧处理:焚烧处理即在高温（800～1000℃）下，把固体中的可燃成分转化为惰性残渣，同时回收热能，这对于处于能源危机的世界来说无疑是有重要作用的，也是近些年来这项技术在发达国家得以广泛应用的原因。通过燃烧，可使固体废物进一步减容，城市垃圾经燃烧后可减小体积80－90％，重量将减低75－80％，同时可以较彻底的消灭各种病原体，消除腐化源。相比之下，燃烧处理具有：<1>焚烧占地小；<2>焚烧对垃圾处理彻底，残渣二次污染危险小；<3>焚烧操作是全天候的不受天气影响；<4>焚烧可安装在接近垃圾源的地方，节约运输费用；<5>焚烧的适用面广，除城市垃圾以外的许多城市废物也可采用焚烧方法进行净化。但是，燃烧处理也有明显缺陷，首先，仍然存在二次污染，燃烧仍然要排出灰渣、废气。特别是近年来出现的“二恶英”，其毒性比氰化物大1000倍，使人忧心忡忡；其次是单位投资和处理运转成本较高；再次，就是对废物有一定要求，即要求其热值至少大于4000kJ/kg。因此，对经济不发达国家来说，城市垃圾几乎达不到此要求，故很难普遍推广使用。
燃烧一般要经过脱水、脱气、起燃、燃烧、熄灭等过程。控制此过程的因素主要有三个，即时间、温度和燃料与空气混合的湍流混合程度（习惯称三T）。一般认为，燃烧时间与固体废物粒度的平方近似成正比，粒度越细，其与空气的接触面积愈大，燃烧进行就越快，废物停留时间就越短。另外，燃烧中氧气浓度越高，燃烧速度和质量就愈高，因此，必须使燃料中有足够的空气流动，燃料与空气的湍流混合度越高，对燃烧的进行越有利。
一般来讲，燃烧的工艺包括固体废物的贮存、预处理、进料系统、燃烧室、废气排放与污染控制、排渣、监控测试，能源回收等12大系统。
（2）热解:热解是将有机物在无氧或缺氧条件下高温（500～1000℃）加热，使之分解为气、液、固三类产物，气态的有氢、甲烷、碳氢混合物、一氧化碳等可燃气体；液态的有含甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等成分的燃料油；固态的主要为固体碳。该法的主要优点是能够将废物中的有机物转化为便于贮存和运输的有用燃料，而且尾气排放量和残渣量较少，是一种低污染的处理与资源化技术。
（3）湿式氧化:湿式氧化又称湿式燃烧法。它是指有机物料在有水介质存在的条件下，加以适当的温度和压力所进行的快速氧化过程。有机物料应为流动状态，可以用泵加入湿式氧化系统。由于有机物的氧化过程是放热过程，所以，反应一旦开始，就会在有机物氧化放出的热量作用下自动进行，而不需要投加辅助燃料。排放的尾气中主要含有二氧化碳、氮、过剩的氧气和其它气体，液相中包括残留的金属盐类和未完全反应的有机物。有机物的氧化程度取决于反应温度、压力和废物在反应器内的停留时间。增加温度和压力可以加快反应速度，提高COD的转化率，但温度最高不能超过水的临界温度。
l微波处理:最新研究结果表明，微波技术在放射性废物处理、土壤去污、工业原油、污泥等的处理方面可以成功地应用。目前虽还只是处于实验室的研究阶段，但有关专家指出，微波技术在以后肯定能发挥其废物处理方面应用的潜力。
二、化学高手~~请进急求~~!
中文名称：二硫化碳
英文名称： carbon disulfide
分子式： CS2
第二部分：成分/组成信息
有害物成分含量 CAS No.
危险性概述
健康危害：二硫化碳是损害神经和血管的毒物。急性中毒：轻度中毒有头晕、头痛、眼及鼻粘膜刺激症状；中度中毒尚有酒醉表现；重度中毒可呈短时间的兴奋状态，继之出现谵妄、昏迷、意识丧失，伴有强直性及阵挛性抽搐。可因呼吸中枢麻痹而死亡。严重中毒后可遗留神衰综合征，中枢和周围神经永久性损害。慢性中毒：表现有神经衰弱综合征，植物神经功能紊乱，多发性周围神经病，中毒性脑病。眼底检查：视网膜微动脉瘤，动脉硬化，视神经萎缩。
燃爆危险：本品极度易燃，具刺激性。
理化特性
主要成分：纯品
外观与性状：无色或淡黄色透明液体，有刺激性气味，易挥发。
熔点(℃)：-110.8
沸点(℃)： 46.5
相对密度(水=1)： 1.26
相对蒸气密度(空气=1)： 2.64
饱和蒸气压(kPa)： 53.32(28℃)
燃烧热(kJ/mol)： 1030.8
临界温度(℃)： 279
临界压力(MPa)： 7.90
辛醇/水分配系数的对数值： 1.86,1.93,2.16
闪点(℃)：-30
引燃温度(℃)： 90
爆炸上限%(V/V)： 60.0
爆炸下限%(V/V)： 1.0
溶解性：不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。
主要用途：用于制造人造丝、杀虫剂、促进剂M、D，也用作溶剂。
第十部分：稳定性和反应活性
禁配物：强氧化剂、胺类、碱金属。
避免接触的条件：光照。
硫化氢：
1.理化特性
无色有恶臭气体
蒸汽压 2026.5kPa/25.5℃
闪点：<-50℃
熔点：-85.5℃
沸点：-60.4℃
溶解性：溶于水、乙醇
溶解度：1：2.6（溶于水）
密度：相对密度(空气=1)1.19
稳定性：稳定
危险标记 4(易燃气体)
主要用途：用于化学分析如鉴定金属离子
2.对环境的影响:
一、健康危害
侵入途径：吸入。
健康危害：本品是强烈的神经毒物，对粘膜有强烈刺激作用。
二、毒理学资料及环境行为
急性毒性：LC50618毫克/立方米(大鼠吸入)
亚急性和慢性毒性：家兔吸入0.01mg/L，2小时/天，3个月，引起中枢神经系统的机能改变，气管、支气管粘膜刺激症状，大脑皮层出现病理改变。小鼠长期接触低浓度硫化氟，有小气道损害。
污染来源：硫化氢很少用于工业生产中，一般作为某些化学反应和蛋白质自然分解过程的产物以及某些天然物的成分和杂质，而经常存在于多种生产过程中以及自然界中。如采矿和有色金属冶炼。煤的低温焦化，含硫石油开采、提炼，橡胶、制革、染料、制糖等工业中都有硫化氢产生。开挖和整治沼泽地、沟渠、印染、下水道、隧道以及清除垃圾、粪便等作业，还有天然气、火山喷气、矿泉中也常伴有硫化氢存在。
危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与浓硝酸、发烟硫酸或其它强氧化剂剧烈反应，发生爆炸。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引起回燃。
燃烧(分解)产物：氧化硫。
氨：
主要化学性质：
1、NH3遇Cl2、HCl气体或浓盐酸有白烟产生。
2、氨水可腐蚀许多金属，一般若用铁桶装氨水，铁桶应内涂沥青。
3、氨的催化氧化是放热反应，产物是NO，是工业制HNO3的重要反应，NH3也可以被氧化成N2。
4、NH3是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。
有刺激气味，无毒。
二氧化硫：
化学性质
二氧化硫可以在硫磺燃烧的条件下生成
S(s)+ O2(g)→ SO2(g)
硫化氢可以燃烧生成二氧化硫
2H2S(g)+ 3O2(g)→ 2H2O(g)+ 2SO2(g)
加热硫铁矿，闪锌矿，硫化汞，可以生成二氧化硫
4FeS2(s)+ 11O2(g)→ 2Fe2O3(s)+ 8SO2(g)
2ZnS(s)+ 3O2(g)→ 2ZnO(s)+ 2SO2(g)
HgS(s)+ O2(g)→ Hg(g)+ SO2(g)
危险性类别：
侵入途径：
健康危害：易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸。对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。急性中毒：轻度中毒时，发生流泪、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等；严重中毒可在数小时内发生肺水肿；极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。皮肤或眼接触发生炎症或灼伤。慢性影响：长期低浓度接触，可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。少数工人有牙齿酸蚀症。
环境危害：对大气可造成严重污染。
燃爆危险：本品不燃，有毒，具强刺激性。
氢气：
高燃烧性，还原剂，液态温度比氮更低
a.可燃性：
纯氢的引燃温度为400℃。
氢气在空气里的燃烧，实际上是与空气里的氧气发生反应，生成水。
2H2+O2=2H2O(点燃)
这一反应过程中有大量热放出，是相同条件下汽油的三倍。因此可用作高能燃料，在火箭上使用。我国长征3号火箭就用液氢燃料。
不纯的H2点燃时会发生爆炸。但有一个极限，当空气中所含氢气的体积占混合体积的4％－74.2%时，点燃都会产生爆炸，这个体积分数范围叫爆炸极限。
用试管收集一试管氢气，然后用燃着木条放到试管口，如果听到轻微的“噗”声，表明氢气是纯净的。如果听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯。这时需要重新收集和检验。
如用排气法收集，则要用拇指堵住试管口一会儿，使试管内可能尚未熄灭的火焰熄灭，然后才能再收集氢气（或另取一试管收集）。收集好后，用大拇指赌住试管口移近火焰再移开，看是否有“噗”声，直到试验表明氢气纯净为止。
b.还原性
氢气与氧化铜反应，实质是氢气夺取氧化铜中的氧生成水，使氧化铜变为红色的金属铜。
CuO+H2=Cu+H2O(加热)
CO+3H2=CH4+H2O(催化剂)
在这个反应中，氧化铜失去氧变成铜，氧化铜被还原了，即氧化铜发生了还原反应。这种含氧化合物失去氧的反应，叫做还原反应。能夺取含氧化物里的氧，使它发生还原反应是的物质，叫做还原剂。还原剂具有还原性。
根据氢气所具有的燃烧性质，它可以作为燃料，可以应用与航天、焊接、军事等方面；根据它的还原性，还可以用于冶炼某些金属材料等方面。
氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体，和氟、氯、氧、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险，其中，氢与氟的混合物在低温和黑暗环境就能发生自发性爆炸，与氯的混合比为1：1时，在光照下也可爆炸。氢由于无色无味，燃烧时火焰是透明的，因此其存在不易被感官发现，在许多情况下向氢气中加入乙硫醇，以便感官察觉，并可同时付予火焰以颜色。氢虽无毒，在生理上对人体是惰性的，但若空气中氢含量增高，将引起缺氧性窒息。与所有低温液体一样，直接接触液氢将引起冻伤。液氢外溢并突然大面积蒸发还会造成环境缺氧，并有可能和空气一起形成爆炸混合物，引发燃烧爆炸事故
三、化学材料简介和应用
（一）碳化硅（SiC）
碳化硅的晶体结构和金刚石相近，属于原子晶体，它的熔点高（2827℃），硬度近似于金刚石，故又称为金刚砂。将石英和过量焦炭的混合物在电炉中锻烧可制得碳化硅。
纯碳化硅是无色、耐热、稳定性好的高硬度化合物。工业上因含杂质而呈绿色或黑色。
工业上碳化硅常用作磨料和制造砂轮或磨石的摩擦表面。常用的碳化硅磨料有两种不同的晶体，一种是绿碳化硅，含SiC 97%以上，主要用于磨硬质含金工具。另一种是黑碳化硅，有金属光泽，含SiC 95%以上，强度比绿碳化硅大，但硬度较低，主要用于磨铸铁和非金属材料。
（二）氮化硼（BN）
氮化硼是白色、难溶、耐高温的物质。将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼。这种氮化硼中B－N键长（156pm）与金刚石在C－C键长（154pm）相似，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材料，用于制作钻头、磨具和切割工具。
（三）硬质合金
IVB、VB、VIB族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，统称为硬质合金。下面以碳化物为重点来说明硬质含金的结构、特征和应用。
IVB、VB、VIB族金属与碳形成的金属型碳化物中，由于碳原子半径小，能填充于金属品格的空隙中并保留金属原有的晶格形式，形成间充固溶体。在适当条件下，这类固溶体还能继续溶解它的组成元素，直到达到饱和为止。因此，它们的组成可以在一定范围内变动（例如碳化钛的组成就在TiC0.5～TiC之间变动），化学式不符合化合价规则。当溶解的碳含量超过某个极限时（例如碳化钛中Ti:C＝1:1），晶格型式将发生变化，使原金属晶格转变成另一种形式的金属晶格，这时的间充固溶体叫做间充化合物。
金属型碳化物，尤其是IVB、VB、VIB族金属碳化物的熔点都在3273K以上，其中碳化铪、碳化钽分别为4160K和4150K，是当前所知道的物质中熔点最高的。大多数碳化物的硬度很大，它们的显微硬度大于1800kg·mm2（显微硬度是硬度表示方法之一，多用于硬质合金和硬质化合物，显微硬度1800kg·mm2相当于莫氏一金刚石一硬度9）。许多碳化物高温下不易分解，抗氧化能力比其组分金属强。碳化钛在所有碳化物中热稳定性最好，是一种非常重要的金属型碳化物。然而，在氧化气氛中，所有碳化物高温下都容易被氧化，可以说这是碳化物的一大弱点。
除碳原子外，氮原子、硼原子也能进入金属晶格的空隙中，形成间充固溶体。它们与间充型碳化物的性质相似，能导电、导热、熔点高、硬度大，同时脆性也大。
（四）金属陶瓷
随着火箭、人造卫星及原子能等尖端技术的发展，对耐高温材料提出了新的要求，希望既能在高温时有很高的硬度、强度，经得起激烈的机械震动和温度变化，又有耐氧化腐蚀、高绝缘等性能。无论高熔点金属或陶瓷都很难同时满足这些。金属具有良好的机械性能和韧性，但高温化学稳定性较差，易于氧化。陶瓷的特点是耐高温，化学稳定性好，但最大的缺点是脆性，抗机械冲击和热冲击能力低。金属陶瓷是由耐高温金属如Cr、Mo、W、Ti等和高温陶瓷如Al2O3、ZrO3、TiC等经过烧结而形成的一种新型高温材料，它兼有金属和陶瓷的优点，密度小，硬度大，耐磨，导热性好，不会由于骤冷骤热而脆裂。是具有综合性能的新型高温材料，适用于高速切削刀具、冲压冷拉模具、加热元件、轴承、耐蚀制件、无线电技术、火箭技术、原子能工业等。
二、新型陶瓷材料
传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料。而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能，其应用范围是传统陶瓷远远不能相比的，这类陶瓷又称为特种陶瓷或精细陶瓷。
新型陶瓷控化学成分主要分为两类：一类是纯氧化物陶瓷，
如Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、ThO2等；另一类是非氧化物系陶瓷，如碳化物、硼化物、氮化物和硅化物等。按照其性能与特征又可分为：高温陶瓷、超硬质陶瓷、高韧陶瓷、半导体陶瓷。电解质陶瓷、磁性陶瓷、导电性陶瓷等。随着成分、结构和I：艺的不断改进，新剂陶瓷层出不穷。按其应用不同又可将它们分为工程结构陶瓷和功能陶瓷两类。
在工程结构上使用的陶瓷称为工程陶瓷，它主要在高温下使用，也称高温结构陶瓷。这类陶瓷具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点，是空间技术、军事技术、原子能、业及化工设备等领域中的重要材料。工程陶瓷有许多种类，但目前世界上研究最多，认为最有发展前途的是氯化硅、碳化硅和增韧氧化物三类材料。
精密陶瓷氨化硅代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高工件温度，从而提高热效率，降低燃料消耗，节约能源，减少发动机的体积和重量，而且又代替了如镍、铬、钠等重要金属材料，所以，被人们认为是对发动机的一场革命。氮化硅可用多种方法制备，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1600K反应后获得：
3Si＋2N2 Si3N4
也可用化学气相沉积法，使SiCl4和N2在H2气氛保护下反应，产物Si3N4积在石墨基体上，形成一层致密的Si3N4层。此法得到的氮化硅纯度较高，其反应如下：
SiCl4＋2N2＋6H2→Si3N4＋12HCl
氯化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、炉子管道等，具有非常广泛的用途。
利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料，用于制作电容器、电阻器、电子工业中的高温高频器件，变压器等形形色色的电子零件。利用陶瓷的光学性能可制造固体激光材料、光导纤维、光储存材料及各种陶瓷传感器。此外，陶瓷还用作压电材料、磁性材料、基底材料等。总之，新剂陶瓷材料几乎遍及现代科技的每一个领域，应用前景十分广阔。
三、磁性材料
磁性材料是一种重要的电子材料。早期的磁性材料主要采用金属及合金系统，随着生产的发展，在电力工业、电讯工程及高频无线电技术等方面，迫切要求提供一种具有很高电阻率的高效能磁性材料。在重新研究磁铁矿及其他具有磁性的氧化物的基础上，研制出了一种新型磁性材料——铁氧体。铁氧体属于氧化物系统的磁性材料，是以氧化铁和其他铁族元素或稀土元素氧化物为主要成分的复合氧化物，可用于制造能量转换、传输和信息存储的各种功能器件。
铁氧体磁性材料按其晶体结构可分为：尖晶石型（MFe2O4）；石榴石型（R3Fe5O12）；磁铅石型（MFe12O19）；钙钛矿型（MFeO3）。其中M指离子半径与Fe2＋相近的二价金属离子，R为稀土元素。按铁氧体的用途不同，又可分为软磁、硬磁、矩磁和压磁等几类。
软磁材料是指在较弱的磁场下，易磁化也易退磁的一种铁氧体材料。有实用价值的软磁铁氧体主要是锰锌铁氧体Mn－ZnFe2O4和镍锌铁氧体Ni－ZnFeO4。软磁铁氧体的晶体结构一般都是立方晶系尖晶石型，这是目前各种铁氧体中用途较广，数量较大，品种较多，产值较高的一种材料。主要用作各种电感元件，如滤波器、变压器及天线的磁性和磁带录音、录像的磁头。
硬磁材料是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料，也称为永磁材料或恒磁材料。硬磁铁氧体的晶体结构大致是六角晶系磁铅石型，其典型代表是钡铁氧体BaFe12O19。这种材料性能较好，成本较低，不仅可用作电讯器件如录音器、电话机及各种仪表的磁铁，而已在医学、生物和印刷显示等方面也得到了应用。
镁锰铁氧体Mg－MnFe3O4，镍钢铁氧体Ni－CuFe2O4及稀土石榴型铁氧体3Me2O3·5Fe2O3（Me为三价稀土金属离子，如Y3＋、Sm3＋、Gd3＋等）是主要的旋磁铁氧体材料。磁性材料的旋磁性是指在两个互相垂直的直流磁场和电磁波磁场的作用下，电磁波在材料内部按一定方向的传播过程中，其偏振面会不断绕传播方向旋转的现象。旋磁现象实际应用在微波波段，因此，旋磁铁氧体材料也称为微波铁氧体。主要用于雷达、通讯、导航、遥测、遥控等电子设备中。
重要的矩磁材料有锰锌铁氧体和温度特性稳定的Li－Ni－Zn铁氧体、Li－Mn－Zn铁氧体。矩磁材料具有辨别物理状态的特性，如电子计算机的"1"和"0"两种状态，各种开关和控制系统的"开"和"关"两种状态及逻辑系统的"是"和"否"两种状态等。几乎所有的电子计算机都使用矩磁铁氧体组成高速存贮器。另一种新近发展的磁性材料是磁泡材料。这是因为某些石榴石型磁性材料的薄膜在磁场加到一定大小时，磁畴会形成圆柱状的泡畴，貌似浮在水面上的水泡，泡的"有"和"无"可用来表示信息的"1"和"0"两种状态。由电路和磁场来控制磁泡的产生、消失、传输、分裂以及磁泡间的相互作用，即可实现信息的存储记录和逻辑运算等功能，在电子计算机、自动控制等科学技术中有着重要的应用。
压磁材料是指磁化时能在磁场方向作机械伸长或缩短的铁氧体材料。目前应用最多的是镍锌铁氧体，镍铜铁氧体和镍镁铁氧体等。压磁材料主要用于电磁能和机械能相互转换的超声器件、磁声器件及电讯器件、电子计算机、自动控制器件等。
四、超导材料
金属材料的电阻通常随着温度的降低而减小，当温度降低到一定数值的时候，某些金属及合金的电阻会完全消失，这种现象称为超导现象。具有超导性的物质称为超导体或超导材料。超导体电阻突然消失时的温度称为临界温度（Tc）。
荷兰物理学家H·K昂尼斯（Onnes）成功地制取了液体氦，获得了4.2K的低温。1911年他发现水银的电阻在4.2K附近突然下降到零，这就是人类第一次发现了超导现象。随着进一步的研究发现周期表中有26种金属具有超导性，单个金属的超导转变温度都很低，最高的超导金属是Nb，Tc一9.2K。因此，人们逐渐转向研究金属合金及化合物的超导性。
1986年4月瑞士科学家J．G贝德诺兹等发现由钡、镧、铜、氧组成的氧化物可能是高Tc的超导材料，并获得了Tc为30K的超导体，这是对超导材料的研究取得的第一次重大突破。在这之后，各国科学家对这一类材料进行了广泛研究。1987年2月美同科学家发现钡把铜氧材料的超导转变温度高达98K，从而突破了液氦温区而进入液氮温区。中国科学院物理所、化学所、北京大学等也都分别研制成功Tc为83.7K的超导线材和超导薄膜。日本研制成功钇一钡一铜一氧陶瓷高温超导材料，其成分为0.6Ba～0.4Y～1ICu～3O，在123K开始显示超导电性，在93K时出现零电阻。目前新的氧化物系列不断出现，如Bi－Sr-Ca－CuO，Tl－Ba－Ca－CuO等，它们的超导转变温度超过了120K。这些研究成果为超导材料早日付诸实用开辟了途径。
值得注意的是，人们发现碳的第三种同素异形体——C60碱金属作用形成AxC60（A代表钾、铷、铯等），它们都是超导体，其超导转变温度列于下表。从表中可看到，大多数AxC60超导体的转变温度比金属合金超导体高。这使人们看到C60这类有机超导体的巨大潜力，同时因其加上性能优于金属氧化物（陶瓷）超导体，因此AxC60类超导体将是很有发展前途的超导材料。
AxC60的超导转变温度
K2 C60：19 Tc／K
Rb3C60：28 Tc／K
Cs3C60：30 Tc／K
Rb2CsC60：30 Tc／K
RbCs2C60：33 Tc／K
超导材料的应用范围极为广泛，用超导材料制造的超导磁体，可产生很强的磁场，且体积小，重量轻，损耗电能小，比目前使用的常规电磁铁优异得多。应用超导材料还可以制造大功率超导发电机、磁流发电机、超导储能器、超导电缆等。超导技术最引人注目的应用是超导磁悬浮列车，其车速可高达500km/h。在海洋航行中利用超导电磁推进器，即不用电动机而实现高速、高效、无噪音航行。利用超导的完全抗磁性可制造超导无摩擦轴承。无论是在能源、电子、通讯、交通，还是由防军事技术、空间技术、受控热核反应以及医学等各个领域中，超导材料将以其特有的性能发挥出神奇的作用。
五、光导纤维与激光材料
（一）光导纤维
光导纤维简称光纤，是近10年来蓬勃发展起来的新型材料。光纤的中心是用高折射率的超纯石英或特种光学玻璃拉制成的晶莹细丝，称纤维芯。纤维芯的外皮是一层低折射率的玻璃或塑料制成的纤维皮。光纤具有传导光波的能力。
光纤的纤维芯是一种光密介质，外皮是一种光疏介质。当光线进入纤维芯，就只能在纤维芯内传播（全反射），经无数次全反射，呈锯齿形向前传播，最后到达纤维芯的另一端。这就是光纤传递信号的原理，如下图所示：
目前应用较多的有高纯石英光纤、组分玻璃光纤和塑料光纤。石英光纤所需的主要原料是经过精制的石英（SiO2），它由SiCl4水解而得到：
SiCl4＋2H2O＝SiO2＋4HCl
工业上通常将天然石英砂在电炉中以碳还原得到粗硅或结晶硅，其硅含量为95%～99%，然后再在结晶炉中用氯气与粗硅合成四氯化硅：
SiO2＋2C Si＋2CO↑ Si＋2Cl2 SiCl4
此法制得的SiCl4含有许多杂质，如BCl3、SiHCl3、PCl3等。需进一步精馏提纯。由于石英光纤原材料资源丰富，化学性能极其稳定，除氢氟酸外，对各种化学试剂有强的耐蚀性。因此，已实际应用在各种通讯线路上。除石英光纤外，其他类型的光纤材料也在大力开发之中。
目前光纤最大的应用是在通讯上，即光纤通讯，光纤通讯信息容量很大，如20根光纤组成的像铅笔一样大小的一支电缆每天可通话76200人次，而直径3英寸（3×2.54cm），由1800根铜线组成的电缆每天可只能通话900人次。此外，光纤通讯具有重量轻、抗干扰、耐腐蚀等优点，而且保密性好，原材料丰富，可大量节约有色金属。因此光纤是一种极为理想的通讯材料。
光纤制成的光学元器件，如传光纤维束，传像纤维束，纤维面板等，能发挥一般光学元件所不能起的特殊作用。此外，利用光导纤维与某些敏感元件组合或利用光导纤维本身的特性，可以做成各种传感器，用来测量温度、电流、压力、速度、声音等。它与现有的传感器相比，有许多独特的优点，特别适宜于在电磁干扰严重、空间狭小、易燃易爆等苛刻环境下使用。
（二）激光材料
激光是20世纪的重大发明之一，自1960年用红宝石作工作物质首次振荡出了激光之后，在激光的基础理论，激光的应用、激光材料和器件的研究等各个方面都有了迅速的发展。激光是利用受激辐射原理，在谐振腔内振荡出的一种特殊光。它同普通光相比，具有良好的单色性、相干性和高亮度的特点，在科学技术上有着广泛的用途。
用于生产激光的材料叫做激光11作物质，有固体、气体和液体二种，这里着重介绍固体激光材料。内体激光工作物质包括两个组成部分：激活离子（真正产生激光的离子）和基质材料（传播光束的介质）。形成激活离子的元素有三类：第一类是过渡元素如锰、铬、钴、镍、钒等；第二类是大多数稀土元素如钕、钬、镝、铒、铥、镱、镥、钆、铕、钐、镨等；第三类是个别的放射性元素如铀。目前应用最多的激活离子是Cr3＋和Nd3＋。基质材料有晶体和玻璃，每一种激活离子都有其对应的一种或几种基质材料。例如，Cr3＋渗入氧化铝晶体中有很好的发生激光的性能，但掺入到其他晶体或玻璃中发光性能就很差，甚至不会产生激光。目前已研制出的同体激光工作物质有上百种之多，但有实际使用价值的主要有：红宝石（Al2O3：Cr3＋），掺钕钇铝石榴石（Y3Al5O12：Nd3＋），掺钕铝酸钇（YAlO3：Nd3＋）和钕玻璃四种。
红宝石是最早振荡出激光的材料，输出激光波长为694.2nm的红色光。红宝石是以Al2O3晶体为基质材料，掺入质量分数为5×10－4的Cr2O3，激活离子是Cr3＋。制备红宝石单晶用的原料必须有很高的纯度，通常用重结晶法提纯后的铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]和重铬酸铝[(NH4)2Cr2O7]，将它们以一定比例混合，加热到1050～1150℃，这时发生下列反应：
NH4Al(SO4)2·12H2O Al2(SO4)3＋2NH3↑＋SO3↑＋25H2O↑
Al2(SO4)3 Al2O3＋3SO3↑
2(NH4)2Cr2O7 4NH3↑＋2Cr2O3＋3O2↑＋2H2O↑
制得的Al2O3和Cr2O3的混合物，再用火焰法或引上法制成红宝石单晶。
掺钕钇铝石榴石和掺钕铝酸钇是分别以Y3Al5O12和YAlO3为基质材料，掺入不同浓度的Nd3＋的作为激活离子的激光工作物质。
钕玻璃的激活离子是Nd3＋，以K2O－BaO－SiO2成分的玻璃为基质材料时，产生激光的性能较好。用玻璃作同体激光工作物质的最大优点是，可以熔制出尺寸大、光学均匀性良好的材料，而且激活离子的质量分数可以提高到0.02～0.04。在核聚变的研究中，用钕玻璃激光器作为引发聚变反应的强光源取得了有效的成果。
六、纳米材料
材料绝大多数是固体物质，它的颗粒大小一般在微米数量级，一个颗粒包含着无数原子和分子，这时材料显示的是大量分子的宏观性质。当用特殊的方法把颗粒尺度加工到纳米数量级大小，则一个纳米级颗粒所含的分子数大为减小，这种由颗粒尺度为纳米数量级（1～100nm）的超细微颗粒组成的间体材料称为纳米材料。纳米材料在结构上与常规的晶态和非晶态材料有很大的差别。由于纳米材料的粒子是超细微的，粒子数多，表面积大，而且处于粒子界面上的原子比例极大，一般可占总原子数的50%左右，这就使纳米材料具有特殊的表面效应、界面效应、小尺寸效应、量子效应等，因而呈现出一系列独特的物理、化学性质，在电子、冶金、化学、生物和医学等领域展示了广泛的应用前景。
纳米材料熔点低，例如金的熔点是1064℃，而纳米金的熔点只有330℃，降低了近700℃；又如纳米级银粉的熔点由金属银的962℃降低为100℃。纳米金属熔点的降低不仅使低温烧结制备合金成为现实，还将为不互熔金属冶炼成合金创造条件。
纳米材料的表面积大，表面活性高，可制造各种高性能催化剂。例如，Ni或Cu－Zn化合物的纳米颗粒对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可替代昂贵的铂或把催化剂；纳米铂黑催化剂可使乙烯氢化反应的温度从600℃降至室温；利用纳米镍粉作火箭固体燃料反应触媒，燃烧效率可提高100倍。此外，其催化的反应选择性还表现出特异性。如用硅载体镍催化剂对内醛的氧化反应表明，镍粒直径在5nm以下时，反应选择性发生急剧变化，醛分解反应得到有效控制，生成酒精的转化率急剧增大。
陶瓷材料由于性脆、烧结温度高等缺点，限制了其应用范围。而纳米陶瓷则具有很好的韧性和延展性能。研究表明：TiO2和CaF2纳米陶瓷材料在80～180℃范围内可产生约100%的塑性变形，韧性极好，而且烧结温度降低，能在比大晶粒样品低600℃的温度下达到类似于普通陶瓷的硬度。这些特性使纳米陶瓷材料在常温或次高温下进行冷加工成为可能。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成型，然后作表面退火处理，就可以得一种表面保持常规陶瓷硬度，而内部仍具有纳木材料延展性的高性能陶瓷。
纳米材料还可以广泛应用于生物医药领域，如进行细胞分离、细胞染色等。由于纳米粒子比红血球（6～9um）小得多，可以在血液里自由运动，因此，注入各种对机体无害的纳米粒子到人体的各部位，可检查病变和进行治疗。研究纳米生物学可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获取生命信息，特别是细胞内的各种信息。利用纳米传感器，可获取各种生化反应的生化信息和电化学信息。
纳米材料的出现给物理、化学、生物等许多学科带来了新的活力和挑战，纳米科学技术必将发展成为21世纪最重要的技术，人们将在纳米尺度上重新认识和改造客观世界。
参考资料:湿法冶金
