现代战争对哪些金属的需求量大?
现代战争需求最大的肯定是钢铁、铝、铜这几种传统的普通金属,但技术金属对生产“高科技”设备和工程系统至关重要。例如: 小型化电子设备和相关设备的大规模生产; 先进的武器系统和国防平台; 使用电池和电池组储存电能。 当然,这些金属还有许多其他用途和应用。 几乎所有的技术金属都是普通金属生产的副产品,除了稀土金属和锂。
在第二次世界大战之前,有许多金属没有实际用途。它们实际上是实验室的珍品,数量很少,花费时间和金钱都很高。因此,它们被称为“次要金属”;与普通金属甚至贵金属相比,它们根本没有什么主要用途。一种金属在自然界中究竟有多丰富并不重要,如果它没有实际用途,就不会生产出来。例如,在1919年不锈钢出现之前,镍是一种“次要金属”,当时大量生产和使用不锈钢的经济方法被采用。此后,镍迅速成为一种高产量金属。
在20世纪的头几年,可延展钨在通用电气公司得到了发展,它迅速取代了所有其他材料,成为白炽灯泡中的灯丝。钨的产量增加了,此后不久钨钢被开发和使用,起初用于军用装甲和穿甲弹。在那次精密加工革命后不久,碳化钨就被用于切削工具,正好及时地使大规模生产的发动机成为现实。钨是1900年的一种次要金属,到1918年成为一种重要的工业金属,如果1918年就有了“技术金属”的称号,那时钨肯定会被认为是这样的。
作为一个更广为人知的金属从“次要”状态转变为“主要”状态的例子,看看19世纪晚期的次要金属铝,它曾于1886年被用来作为财富的象征,那时铝比黄金更贵。在1886年,只有疯子或梦想家才会预测到,不到一个世纪后,普通人会用铝制锅碗瓢盆做饭,即使在1919年,为大众准备镍不锈钢厨房用具的想法也被认为是无稽之谈。
第二次世界大战把一门沉闷的学术学科——对所有金属物理性质的研究——转变成现代冶金,其重点不仅仅是发展金属作为结构材料的最终用途,更重要的是发展它们在技术上新分类的电学和磁学性质。 五十年前,还不清楚当时的微量金属中哪一种对实用的大规模生产技术最有用。那时,我们只是发现,实际上,确定化学元素的电子和磁性对我们文明的需求和愿望是重要的。在第一次世界大战之前,只有结构性的、装饰性的、简单的电力传输和储存,以及货币金属才为当时的冶金学家所熟知。
最后一个被发现的天然金属是铼,那是在1924年,两次世界大战之间。没有用途就等于没有需求,因此也就没有试图大量供应。 第二次世界大战是次要金属转化为科技金属的唯一最重要的推动力。经济作为创新的限制被搁置一边,国家安全成为喷气和火箭发动机、无线电和雷达、电子计算和超级武器技术发展的唯一驱动力。
一群闪闪发光的物理学家和创新工程师,也许是千年一遇的智力聚集者,告诉专门研究冶金的化学工程师,他们急需大量的金属,世界各国政府告诉他们在寻求生产这些金属时不要考虑经济因素。化学工程师随后开始系统地学习如何发现、提炼和大量生产以前的次要金属,这些金属现在是战争技术急需的。除其他外,这导致在所有情况下第一次生产大量以前从未见过的超纯硅和锗,以及高纯度镓和铟、铀和钍,以及混合稀土金属和一些单独分离的稀土金属,并在二战后不久生产锂。
第二次世界大战结束后,一场长达50年的冷战随即爆发,在此期间,用于新技术的次要金属不经济的过度生产仍在继续,日益过剩的生产被转移到大量民用消费用途上,这些用途是在成本加成的基础上从为军事开发的技术中剥离出来的,这是我们现代“技术时代”的萌芽。现代技术的关键材料是从各种业务和来源生产的,这些业务和来源的发展得到了全面补贴,这是前所未有的无止境的提供。
今天,我们已经完全依赖金属技术来大规模生产必要的消费品,如小型化电子产品、显示器、电子数据处理和个人通信。即我们的生活方式,我们的国家安全也严重依赖技术金属,包括安全通信、武器制导、监视和战场优势。问题是大部分技术金属现在被用于民用生产和军事,而不是催化供应和占据优先地位,现在只是另一个用户。 稀土钬、镱和镥,仍然可以被定义为微量金属,因为即使在今天,它们也只有很少的用途,因为它们现在和将来都非常稀有,不足以大规模生产一种技术。 科技金属几乎都是稀有金属,它们几乎都是贱金属或普通金属的副产品。 技术金属的问题在于,我们对它们的供应,或者更具体地说,我们对它们的最高生产率,主要取决于我们对普通金属的生产。
就作为稀土金属而言,关键的供应问题是单个稀土相互分离的复杂冶金过程。就锂而言,一个关键问题是初级浓缩需要多长时间。基于上述公认的武断定义,稀土作为一个整体实际上并不稀有,尽管单个稀土元素肯定是稀有的。 稀土和锂现在是很多讨论的话题,因为它们已经成为最明显的科技金属。稀有金属的定义有些不确定。今天的一些稀有金属可能并不总是稀有。例如,锂因其在电存储中的用途,正处于从稀有金属名单中被剔除的边缘。但事实证明,一旦一种次要金属变成一种技术金属,它就再也不会是次要金属了。