銦,是(shi)一(yi)種金(jin)(jin)屬元素(su),元素(su)符號為(wei)In,原(yuan)子序數為(wei)49,位于(yu)元素(su)周(zhou)期表第五周(zhou)期IIIA族。其單(dan)質是(shi)一(yi)種銀白色(se)并略帶淡藍色(se)的金(jin)(jin)屬,質地非常(chang)軟,能用指甲刻痕。可(ke)塑性強,有延(yan)展性,可(ke)壓(ya)成(cheng)片。金(jin)(jin)屬銦主要用于(yu)制造低熔(rong)合金(jin)(jin)、軸承合金(jin)(jin)、半導(dao)體、電光源等的原(yuan)料。
銦無毒,但應避(bi)免(mian)與皮膚接觸和(he)食入。
在自然界中未曾(ceng)發現(xian)過(guo)游(you)離態的銦單質(zhi),1863年,德(de)國的賴希(xi)和李希(xi)特,用光(guang)譜(pu)法(fa)研究閃鋅礦,發現(xian)新的元素(su),即銦。
鉈(she)被發現和(he)取(qu)得(de)后(hou),德(de)國弗賴(lai)貝格礦業(ye)學(xue)院物(wu)理學(xue)教(jiao)授賴(lai)希(xi)由于對鉈(she)的(de)(de)一(yi)些性質感興趣,希(xi)望得(de)到足夠的(de)(de)金(jin)屬進行實驗研究(jiu)。于是他(ta)在1863年開始在夫賴(lai)堡希(xi)曼爾斯(si)夫斯(si)特出產的(de)(de)鋅礦中(zhong)(zhong)尋找這種金(jin)屬。這種礦石所(suo)含主要(yao)成(cheng)分是含砷的(de)(de)黃鐵礦、閃鋅礦、輝(hui)鉛礦、硅土(tu)、錳(meng)、銅和(he)少量的(de)(de)錫、鎘等。賴(lai)希(xi)認為(wei)其中(zhong)(zhong)還可能含有鉈(she)。雖然實驗花費了很多時(shi)間,他(ta)卻(que)沒(mei)有獲得(de)期望的(de)(de)元素(su)(su)。但(dan)是他(ta)得(de)到了一(yi)種不知成(cheng)分的(de)(de)草黃色(se)沉淀物(wu)。他(ta)認為(wei)是一(yi)種新元素(su)(su)的(de)(de)硫化物(wu)。
只有利(li)用(yong)光譜進行(xing)分(fen)析(xi)來證(zheng)明這(zhe)一(yi)假設。可(ke)是賴希(xi)是色(se)盲(mang),只得請(qing)求(qiu)他(ta)(ta)的(de)(de)助手H.T.李(li)希(xi)特進行(xing)光譜分(fen)析(xi)實驗(yan)(yan)。李(li)希(xi)特在(zai)(zai)第一(yi)次(ci)實驗(yan)(yan)就(jiu)成(cheng)功了,他(ta)(ta)在(zai)(zai)分(fen)光鏡中(zhong)發現(xian)一(yi)條靛(dian)(dian)藍(lan)色(se)的(de)(de)明線(xian),位置和銫的(de)(de)兩條藍(lan)色(se)明亮線(xian)不相(xiang)吻合,就(jiu)從希(xi)臘文中(zhong)“靛(dian)(dian)藍(lan)”(indikon)一(yi)詞命名它為(wei)indium(銦(yin))(In)。兩位科學家共(gong)(gong)同署名發現(xian)銦(yin)的(de)(de)報(bao)告。分(fen)離出(chu)金屬銦(yin)的(de)(de)還是他(ta)(ta)們兩人(ren)共(gong)(gong)同完(wan)成(cheng)的(de)(de)。他(ta)(ta)們首先分(fen)離出(chu)銦(yin)的(de)(de)氯化(hua)物和氫氧化(hua)物,利(li)用(yong)吹管在(zai)(zai)木炭上還原成(cheng)金屬銦(yin),于1867年在(zai)(zai)法國科學院(yuan)展(zhan)出(chu)。
銦在(zai)地殼中(zhong)的分布量比較小,又很分散(san)。它的富礦還(huan)沒有發(fa)現過,只是在(zai)鋅和(he)其(qi)他一些金(jin)屬礦中(zhong)作為(wei)雜質存在(zai),因此它被列入稀(xi)有金(jin)屬。
已知銦(yin)礦(kuang)(kuang)物(wu)有硫銦(yin)銅礦(kuang)(kuang)(CuInS2)、硫銦(yin)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(FeInS4)和水(shui)銦(yin)礦(kuang)(kuang)等。銦(yin)主要呈(cheng)類(lei)質同(tong)象存在于鐵(tie)閃鋅(xin)礦(kuang)(kuang)、赤鐵(tie)礦(kuang)(kuang)、方鉛礦(kuang)(kuang)以及其他多金(jin)屬硫化物(wu)礦(kuang)(kuang)石(shi)中(zhong)。此外(wai),錫石(shi)、黑鎢礦(kuang)(kuang)、普通角閃石(shi)中(zhong)也含銦(yin)。工(gong)業(ye)上,銦(yin)的主要來源(yuan)為(wei)閃鋅(xin)礦(kuang)(kuang)(含銦(yin)0.0001~0.1%),在鉛鋅(xin)礦(kuang)(kuang)冶煉過程中(zhong)作為(wei)副產品回收(shou)(shou),錫冶煉也回收(shou)(shou)銦(yin)。
銦(yin)屬于(yu)稀散金屬,是稀缺資源。全球預估銦(yin)儲量僅5萬噸,其(qi)中可開采的占50%。由于(yu)未(wei)發現(xian)獨(du)立(li)銦(yin)礦,工業(ye)通過提純廢(fei)鋅(xin)、廢(fei)錫的方(fang)法生(sheng)產金屬銦(yin),回收率約(yue)為50-60%,這樣(yang),真正能得到(dao)的銦(yin)只有1.5-1.6萬噸。
外觀 銀灰色
質地 質地極軟
熔(rong)點 易熔(rong)金屬,156.61℃
密度 7.30g/cm3
其(qi)他 液態銦能浸潤玻璃(li),并且會(hui)粘附在接觸過的表面(mian)上留下黑色的痕跡(ji)。
放(fang)射(she)(she)性 有微弱的放(fang)射(she)(she)性,天然(ran)銦有兩(liang)種主要同位(wei)素,其中In-113為穩定(ding)核素,In-115為β-衰變。
注:在使用(yong)中盡(jin)可能避免(mian)直接接觸(chu)。
銦(yin)金屬可提(ti)高二硼化鎂超導(dao)臨界電流(liu)密度
在超(chao)導(dao)體二(er)(er)硼(peng)化(hua)鎂(mei)(mei)里添(tian)加(jia)(jia)銦(yin)金(jin)屬(shu)粉末,大(da)大(da)提高了二(er)(er)硼(peng)化(hua)鎂(mei)(mei)超(chao)導(dao)臨界(jie)(jie)電(dian)流密度(du),向實用化(hua)又前進了一步。通過超(chao)導(dao)體的電(dian)流密度(du)在超(chao)過某一數(shu)(shu)值(zhi)時,超(chao)導(dao)體就失去了超(chao)導(dao)性,這一數(shu)(shu)值(zhi)就是超(chao)導(dao)臨界(jie)(jie)電(dian)流密度(du)。它是衡量(liang)超(chao)導(dao)體性能的一個重要指標(biao)。向二(er)(er)硼(peng)化(hua)鎂(mei)(mei)里添(tian)加(jia)(jia)銦(yin)金(jin)屬(shu)粉末,在2000攝氏度(du)下熱處理(li)后加(jia)(jia)工成(cheng)為電(dian)線,其超(chao)導(dao)臨界(jie)(jie)電(dian)流密度(du)比不(bu)添(tian)加(jia)(jia)銦(yin)提高了4倍(bei),達(da)到每平(ping)方厘米10萬安培(pei)。這是銦(yin)金(jin)屬(shu)滲(shen)透在二(er)(er)硼(peng)化(hua)鎂(mei)(mei)的晶粒之間,從(cong)而改善了它的結(jie)合性。
同位素 豐度 半衰(shuai)期 衰(shuai)變放射(she) 能量 放射(she)活性
In-113 4.30% —— —— —— ——
In-115 95.70% 4.41×1014a β- 0.495MeV 0.261Bq/g
從常溫到熔點(dian)之間,銦與(yu)空(kong)氣中(zhong)的(de)(de)氧作(zuo)用(yong)緩慢,表面形(xing)成(cheng)極薄的(de)(de)氧化(hua)膜(In2O3),溫度更高時(shi)(shi),與(yu)活潑(po)非金(jin)屬作(zuo)用(yong)。大(da)塊金(jin)屬銦不與(yu)沸水和堿(jian)溶(rong)液(ye)反應,但粉末狀的(de)(de)銦可與(yu)水緩慢的(de)(de)作(zuo)用(yong),生成(cheng)氫氧化(hua)銦。銦與(yu)冷的(de)(de)稀(xi)酸(suan)作(zuo)用(yong)緩慢,易溶(rong)于濃(nong)熱(re)的(de)(de)無機酸(suan)和乙(yi)酸(suan)、草酸(suan)。銦能與(yu)許多金(jin)屬形(xing)成(cheng)合金(jin)(尤其(qi)是鐵,粘有鐵的(de)(de)銦會(hui)顯著的(de)(de)被氧化(hua))。銦的(de)(de)主要氧化(hua)態為+1和+3,主要化(hua)合物有In2O3、In(OH)3、InCl3,與(yu)鹵(lu)(lu)素(su)化(hua)合時(shi)(shi),能分別形(xing)成(cheng)一鹵(lu)(lu)化(hua)物和三鹵(lu)(lu)化(hua)物。
銦(yin)的提取(qu)工(gong)(gong)藝以萃(cui)取(qu)-電解法(fa)為(wei)主(zhu),這(zhe)也(ye)是(shi)現今世界上銦(yin)生產的主(zhu)流工(gong)(gong)藝技術(shu)。其原則工(gong)(gong)藝流程是(shi):含銦(yin)原料→富集(ji)→化學溶解→凈化→萃(cui)取(qu)→反萃(cui)取(qu)→鋅(鋁(lv))置換(huan)→海綿銦(yin)→電解精煉→精銦(yin)。
世界上銦(yin)產量的(de)(de)(de)90%來自鉛(qian)鋅冶(ye)煉廠的(de)(de)(de)副產物。銦(yin)的(de)(de)(de)冶(ye)煉回收(shou)方法(fa)主要(yao)是(shi)從(cong)銅、鉛(qian)、鋅的(de)(de)(de)冶(ye)煉浮渣(zha)、熔渣(zha)及陽(yang)極(ji)泥中(zhong)通過富(fu)集(ji)加以回收(shou)。根(gen)據回收(shou)原料(liao)的(de)(de)(de)來源及含銦(yin)量的(de)(de)(de)差別,應用(yong)不同(tong)的(de)(de)(de)提取(qu)(qu)工藝,達到最(zui)佳(jia)配置(zhi)和(he)最(zui)大收(shou)益。常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)工藝技術有氧化造渣(zha)、金屬置(zhi)換(huan)、電解富(fu)集(ji)、酸浸萃取(qu)(qu)、萃取(qu)(qu)電解、離(li)子交(jiao)換(huan)、電解精煉等。當前較為廣泛應用(yong)的(de)(de)(de)是(shi)溶劑萃取(qu)(qu)法(fa),它(ta)是(shi)一種(zhong)高效分離(li)提取(qu)(qu)工藝。離(li)子交(jiao)換(huan)法(fa)用(yong)于銦(yin)的(de)(de)(de)回收(shou),還未見(jian)工業化的(de)(de)(de)報導。在(zai)(zai)從(cong)較難(nan)揮發的(de)(de)(de)錫和(he)銅內分離(li)銦(yin)的(de)(de)(de)過程中(zhong),銦(yin)多數集(ji)中(zhong)在(zai)(zai)煙(yan)道(dao)灰和(he)浮渣(zha)內。在(zai)(zai)揮發性的(de)(de)(de)鋅和(he)鎘中(zhong)分離(li)時,銦(yin)則富(fu)集(ji)于爐渣(zha)及濾(lv)渣(zha)內。
在(zai)ISP煉鉛(qian)鋅工(gong)藝中,精礦中的(de)銦較大部分(fen)富集于粗(cu)鋅精餾工(gong)序(xu)產出的(de)粗(cu)鉛(qian)中,回(hui)收(shou)富銦粗(cu)鉛(qian)的(de)銦,一直采用堿(jian)煮(zhu)提銦工(gong)藝,存在(zai)生產能力小、生產成本高、金屬(shu)回(hui)收(shou)率(lv)低等(deng)缺點。
為了簡化銦(yin)(yin)(yin)的(de)提(ti)取(qu)流程,降低生(sheng)產(chan)成本,提(ti)高(gao)金屬回收(shou)率(lv),針對原有的(de)提(ti)銦(yin)(yin)(yin)生(sheng)產(chan)工(gong)藝,本項目通(tong)過條件試(shi)(shi)驗(yan)、循(xun)環實(shi)驗(yan)及(ji)綜合試(shi)(shi)驗(yan),研究開發了“富銦(yin)(yin)(yin)粗(cu)鉛電解(jie)(jie)-鉛電解(jie)(jie)液萃銦(yin)(yin)(yin)”提(ti)取(qu)工(gong)藝,確定(ding)了新工(gong)藝的(de)最佳工(gong)藝參數(shu)。工(gong)藝流程為:粗(cu)鉛熔化鑄成極(ji)板,裝入電解(jie)(jie)槽通(tong)電進(jin)行電解(jie)(jie),陽極(ji)中的(de)銦(yin)(yin)(yin)溶解(jie)(jie)進(jin)入電解(jie)(jie)液,當銦(yin)(yin)(yin)富集到(dao)一定(ding)濃(nong)度后,抽出電解(jie)(jie)液進(jin)行萃取(qu)、反萃,富銦(yin)(yin)(yin)反萃液經pH調節(jie)、置換、壓團熔鑄后得到(dao)粗(cu)銦(yin)(yin)(yin)。
分離(li)(li)提(ti)取銦的(de)幾種(zhong)新技術:這些新技術使用(yong)的(de)主要分離(li)(li)材(cai)料(liao)包括液膜、螯合樹脂、浸漬(zi)樹脂和微膠囊。在合適的(de)條(tiao)件下,運用(yong)這些技術可對銦進行有效地分離(li)(li)回(hui)收(shou)(shou)。這些新技術為分離(li)(li)回(hui)收(shou)(shou)銦提(ti)供了新的(de)選擇。
銦(yin)(yin)因其光(guang)滲透性(xing)和導電性(xing)強,主要用(yong)于生(sheng)(sheng)產ITO靶材(用(yong)于生(sheng)(sheng)產液(ye)晶顯示器和平板(ban)屏幕),這一用(yong)途是銦(yin)(yin)錠的主要消費領(ling)域,占全球銦(yin)(yin)消費量的70%。
其次的幾個消費領域(yu)分別是(shi):電子半導體(ti)領域(yu),占全球消費量的12%;焊料和合金領域(yu)占12%;研究行業占6%。另,因(yin)為其較軟的性(xing)質在某些(xie)需填充金屬(shu)的行業上也用于(yu)壓縫(feng)(feng)。如:較高溫(wen)度下的真空縫(feng)(feng)隙(xi)填充材(cai)料。
醫學(xue)上(shang),肝(gan)、脾、骨髓(sui)掃描用(yong)(yong)銦膠體。腦(nao)、腎掃描用(yong)(yong)銦-DTPA。肺掃描用(yong)(yong)銦-Fe(OH)3顆(ke)粒。胎(tai)盤掃描用(yong)(yong)銦-Fe-抗(kang)壞血(xue)酸。肝(gan)血(xue)池掃描用(yong)(yong)銦輸送鐵蛋白。
鎵和銦合(he)金合(he)成(cheng)(cheng)液態金屬(shu),形(xing)成(cheng)(cheng)一種固溶合(he)金,在(zai)(zai)室溫下就可以(yi)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)液態,表(biao)(biao)面張力為(wei)(wei)每(mei)米500毫牛頓。這意味(wei)著(zhu),在(zai)(zai)不(bu)受外力情況下,當這種合(he)金被放在(zai)(zai)平坦桌面上時會保持(chi)一個(ge)幾乎完美的圓球不(bu)變。當通過少量電流(liu)刺激后,球體表(biao)(biao)面張力會降低,金屬(shu)會在(zai)(zai)桌面上伸展。如果電荷從(cong)負轉正,液態金屬(shu)就會重新成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)球狀。更(geng)改電壓大小還可以(yi)調整金屬(shu)表(biao)(biao)面張力和金屬(shu)塊粘度,從(cong)而(er)令其(qi)變為(wei)(wei)不(bu)同結構。這項研究(jiu)還可以(yi)用于(yu)幫(bang)助修復人(ren)類(lei)切斷的神經,以(yi)避(bi)免長(chang)期殘疾(ji)。研究(jiu)人(ren)員宣稱,該突破有助于(yu)建造更(geng)好的電路、自我(wo)修復式結構。