輕金屬
相對密度小於5的金屬
相對密度小於5的金屬。分為有色輕金屬和稀有輕金屬兩類。有色輕金屬有鋁、鎂、鈣、鈦、鉀、鍶、鋇等，前四種在工業上多用作還原劑，鋁、鎂、鈦及其合金相對密度較小，強度較高，抗蝕性較強，廣泛用於飛機製造和宇航等工業部門。稀有輕金屬有鋰、鈹、銣、銫等，鈹主要用於配製鈹青銅，由於鈹的熱中子俘獲截面小，又可用作原子核反應堆的結構材料。鋰用作金屬冶鍊時的脫氧劑和除氣劑，並作為熱核反應材料。
密度小於5000kg/m 的有色金屬，又稱輕有色金屬。包括鋁（Al）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鍶（Sr）、鋇（Ba）、鉀（K）和鈉（Na）共7種金屬。密度雖亦同樣較小的稀有金屬鈹、鋰、銣、銫一般另劃歸稀有輕金屬。輕金屬中的鈣、鍶、鎂和鋇統稱為鹼土金屬，鉀、鈉為鹼金屬。鹼土金屬是指元素周期表中ⅡA族較重的元素。鹼金屬是指元素周期ⅠA族中所有元素，即除鉀、鈉外，還包括鋰、銣、銫和鈁。
鋁、鎂及其合金具有許多優良的物理和化學性能，為重要的常用有色金屬。鹼土金屬鈣、鍶、鋇及鹼金屬鈉、鉀，則通常以化合物的形式應用於化學等工業。此外，輕金屬化學性質活潑，均是強還原劑，在冶金工業有重要的應用。
輕金屬資源豐富，鋁、鎂的地殼丰度均居前列，遠超過常用重有色金屬。且與重有色金屬僅有單一類礦物資源的情況不同，除鋁外，其餘的輕金屬大都擁有礦物和滷水（海水及鹽湖滷水、地下滷水等）兩類資源。
輕金屬工業礦物亦與以硫化礦為主的重有色金屬工業礦物不同，前者基本均為氧化礦，主要有硅酸鹽（鋁土礦、霞石）、碳酸鹽（菱鎂礦、白雲石、石灰石）、硫酸鹽（明礬石、芒硝、石膏、天青石、重晶石）和磷酸鹽（磷灰石）等，也有部分礦物為氯化物（食鹽、鉀鹽、光鹵石）和氟化物（螢石）。
輕金屬礦物中含有的共生有價金屬，在鋁工業生產中已開展綜合利用工作。如鋁土礦中的鎵、釩，霞石礦中的鈉、鉀等均已開始作為副產回收。而在滷水資源中，一般均含有鈉、鉀、鈣、鎂、硼、鋰、銣、銫等多種元素，綜合回收這些元素尤為重要。在以滷水為資源的工業生產中，多種輕金屬實際上均為綜合利用的產物。
高品位輕金屬礦物可在經破碎處理后直接用於冶鍊，低品位輕金屬礦物或者只適用於特定的方法直接進行冶鍊，或者需先經選礦富集。
以滷水作為原料時，一般須先進行蒸發濃縮，然後分階段提取各個金屬鹽類的富集物。如鹽湖滷水經日晒蒸發后，順次結晶析出氯化鈉，鉀石鹽、光鹵石及水氯鎂石，可分別作為提取鈉、鉀、鎂鹽的原料。
輕金屬冶鍊工藝一般可分為兩個階段。第一階段為由礦物或滷水結晶析出的鹽類製取中間化合物，如氧化鋁、氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀、氧化鈣、碳酸鍶或氧化鋇。第二階段由中間化合物通過熔鹽電解或熱還原（見金屬熱還原法）的方法製取金屬，高純金屬通常由粗金屬進一步精鍊製得。
濕法冶金為製取輕金屬中間化合物的主要工業方法，在一些輕金屬如鈉、鉀和鍶的中間化合物生產以及從滷水富集物中提取氯化鎂時，基本上可採用全濕法過程。而在另一些輕金屬如鋁、鋇的中間化合物生產中，原料須經過焙燒或燒結焙燒使欲提取的金屬生成可溶性化合物，然後用濕法進行浸出和凈化，並通過沉澱、乾燥和煅燒得到合格的中間產品。
氯化冶金（見鹵化冶金）用於鎂礦物的氯化，能獲得較純的中間產物氯化鎂。在氧化鈣的生產中，則只需對石灰石原料進行單一的煅燒。
原料中所含共生有價金屬大都在製取中間化合物這一階段從渣或溶液中予以回收。
熔鹽電解法為工業生產金屬鋁、鎂和鈉的主要方法，現在鋁和鈉的全部及鎂的80%都是採用這種方法生產的。此外，熔鹽電解法還用於製取金屬鈣、鍶、鋇。除鋁生產採用氟化物熔鹽電解外，其餘均採用氯化物熔鹽電解。電解過程中排放出的氟或氯及其化合物成為這些金屬生產中最主要的環境污染源。凈化處理和回收利用這些有害的副產物已成為上述輕金屬生產中的重要組成部分。
熱還原法為製取金屬鉀、鈣、鍶和鋇的主要工業方法，在金屬鎂的生產中用此法製取的產品約佔總產量的20%。除金屬鉀和鎂的生產分別採用鈉和硅作還原劑外，其餘三種金屬的製取均採用鋁熱還原法。這些金屬產量大都很少，還原設施亦限於較小的規模。
真空蒸餾法廣泛用於製取除鉛以外的其他所有高純輕金屬。這些輕金屬的沸點均較低，一般只在1273K左右（從鉀的沸點1047K到鋇的沸點1910K）易於通過蒸餾和冷的方法與其他高、低沸點的雜質分離而得到提純。高純鋁一般採用物理冶金（區域熔煉或定向凝固法）或電化冶金（有機溶液電解法）的方法製取。
鋁、鎂與其他輕金屬情況不同，鋁為重要的工程金屬，其產量居有色金屬之首，以純鋁或鋁合金材廣泛用於各種工業及民用，並以其密度較小而在對材料重量有嚴格限制的諸如航天、航空和汽車等工業中具有強大的競爭力。鎂為鋁合金的重要組分，在上述那些工業中鎂基合金可代替部分鋁材。
鈉、鉀、鈣、鍶、鋇等金屬化學性質活潑，可與氧及水發生強烈反應甚至引起燃燒或爆炸，只能封裝在石蠟、煤油或充惰性氣體的容器中，難以在工業上直接應用。它們的主要產品大都是鹽類，工業生產的金屬，除作為還原劑等少數用途外，大多最終仍用於製取各種化合物或合金。
輕金屬具有資源豐富和密度較小的優勢，在工程材料領域的應用將得到進一步的發展。在輕金屬資源中，滷水資源由於可綜合利用生產多種金屬和低成本生產，將佔有日益重要的地位。
基本信息
- 中文名
- 輕金屬
- 外文名
- Light Metal
- 特點
- 比重小於5
- 包括
- 鈹、鋁、鎂、鈉、鉀、鈣、鍶
- 分類
- 有色輕金屬和稀有輕金屬
- 領域
- 有色金屬