銦(yin),是(shi)一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)元素,元素符號為In,原子序數為49,位于元素周(zhou)期表第五周(zhou)期IIIA族。其單質是(shi)一(yi)種(zhong)銀白(bai)色并略帶淡藍色的金(jin)屬(shu)(shu),質地非常(chang)軟(ruan),能(neng)用指(zhi)甲刻(ke)痕。可塑性強,有延展性,可壓(ya)成片。金(jin)屬(shu)(shu)銦(yin)主要用于制造低熔合金(jin)、軸承合金(jin)、半導體、電光源等(deng)的原料(liao)。
銦無毒,但應避免與皮膚(fu)接觸和食入。
在自然界中未(wei)曾發現(xian)過游離態的(de)(de)(de)銦單質,1863年,德國(guo)的(de)(de)(de)賴希和李希特,用光譜法研究閃(shan)鋅礦,發現(xian)新的(de)(de)(de)元素,即(ji)銦。
鉈被發現和取(qu)得(de)(de)后,德國弗賴(lai)貝格礦(kuang)(kuang)業學院物理學教授賴(lai)希由于對鉈的(de)一些性質(zhi)感興趣,希望得(de)(de)到足夠的(de)金(jin)屬進行實驗研究。于是(shi)他(ta)在1863年開始在夫賴(lai)堡希曼(man)爾斯夫斯特(te)出產的(de)鋅礦(kuang)(kuang)中(zhong)尋找(zhao)這(zhe)種金(jin)屬。這(zhe)種礦(kuang)(kuang)石所含主(zhu)要成分(fen)是(shi)含砷的(de)黃鐵礦(kuang)(kuang)、閃鋅礦(kuang)(kuang)、輝鉛礦(kuang)(kuang)、硅土、錳、銅和少(shao)量的(de)錫(xi)、鎘等。賴(lai)希認為其中(zhong)還可能含有鉈。雖然(ran)實驗花費了很(hen)多時間,他(ta)卻(que)沒(mei)有獲得(de)(de)期(qi)望的(de)元素。但是(shi)他(ta)得(de)(de)到了一種不(bu)知成分(fen)的(de)草黃色沉淀物。他(ta)認為是(shi)一種新元素的(de)硫(liu)化物。
只(zhi)有利用光譜進行(xing)分析(xi)(xi)來(lai)證明這一(yi)假設。可是賴希是色盲(mang),只(zhi)得(de)請求(qiu)他(ta)(ta)的助手H.T.李(li)希特(te)(te)進行(xing)光譜分析(xi)(xi)實(shi)驗。李(li)希特(te)(te)在第一(yi)次實(shi)驗就成(cheng)(cheng)功了,他(ta)(ta)在分光鏡中發(fa)現一(yi)條(tiao)靛藍色的明線,位置和(he)銫的兩(liang)條(tiao)藍色明亮(liang)線不相吻合,就從希臘文中“靛藍”(indikon)一(yi)詞命名它為indium(銦(yin)(yin))(In)。兩(liang)位科學(xue)家(jia)共同(tong)署名發(fa)現銦(yin)(yin)的報(bao)告。分離出金屬銦(yin)(yin)的還是他(ta)(ta)們兩(liang)人共同(tong)完(wan)成(cheng)(cheng)的。他(ta)(ta)們首先分離出銦(yin)(yin)的氯(lv)化物和(he)氫氧化物,利用吹管在木炭(tan)上還原成(cheng)(cheng)金屬銦(yin)(yin),于1867年在法國科學(xue)院展出。
銦(yin)在地殼中(zhong)的分布量比較小(xiao),又很(hen)分散。它的富礦還(huan)沒有發現(xian)過,只是在鋅和其他一些金屬礦中(zhong)作為(wei)雜質(zhi)存在,因此它被列入稀有金屬。
已知銦(yin)礦(kuang)物有硫銦(yin)銅礦(kuang)(CuInS2)、硫銦(yin)鐵(tie)礦(kuang)(FeInS4)和(he)水銦(yin)礦(kuang)等。銦(yin)主要呈類質同(tong)象存在于(yu)鐵(tie)閃鋅礦(kuang)、赤鐵(tie)礦(kuang)、方鉛礦(kuang)以及其他多(duo)金屬硫化物礦(kuang)石中(zhong)。此外,錫(xi)石、黑鎢(wu)礦(kuang)、普通角(jiao)閃石中(zhong)也含銦(yin)。工業(ye)上,銦(yin)的主要來源為(wei)閃鋅礦(kuang)(含銦(yin)0.0001~0.1%),在鉛鋅礦(kuang)冶(ye)煉過程中(zhong)作為(wei)副產品(pin)回收,錫(xi)冶(ye)煉也回收銦(yin)。
銦(yin)屬(shu)于稀(xi)散金(jin)屬(shu),是(shi)稀(xi)缺資源。全球預估(gu)銦(yin)儲量僅5萬噸,其中可開采(cai)的(de)(de)占50%。由(you)于未發現獨(du)立銦(yin)礦(kuang),工業通過提純(chun)廢(fei)鋅、廢(fei)錫的(de)(de)方法生產金(jin)屬(shu)銦(yin),回收率(lv)約為50-60%,這(zhe)樣(yang),真(zhen)正(zheng)能得到(dao)的(de)(de)銦(yin)只有1.5-1.6萬噸。
外觀 銀灰色
質地 質地極軟
熔點 易熔金(jin)屬,156.61℃
密度(du) 7.30g/cm3
其他 液態(tai)銦能浸(jin)潤玻璃(li),并(bing)且會粘附(fu)在接(jie)觸過(guo)的(de)表面上留下黑(hei)色的(de)痕跡(ji)。
放射性(xing) 有微弱的放射性(xing),天(tian)然銦有兩種主要同(tong)位素,其中In-113為穩定核素,In-115為β-衰變。
注:在使用中盡可(ke)能避免(mian)直接(jie)接(jie)觸。
銦金屬可(ke)提高二硼化鎂超導臨(lin)界電流密度
在超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)二(er)(er)硼(peng)化(hua)(hua)鎂里(li)(li)添(tian)加銦金(jin)屬(shu)粉末,大大提高了(le)(le)(le)二(er)(er)硼(peng)化(hua)(hua)鎂超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)臨(lin)界電流(liu)密(mi)度(du)(du)(du),向(xiang)實用(yong)化(hua)(hua)又前進了(le)(le)(le)一(yi)步。通過超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)的電流(liu)密(mi)度(du)(du)(du)在超(chao)(chao)(chao)過某(mou)一(yi)數值時,超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)就失去了(le)(le)(le)超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)性,這一(yi)數值就是超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)臨(lin)界電流(liu)密(mi)度(du)(du)(du)。它(ta)是衡量超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)性能的一(yi)個重要指標。向(xiang)二(er)(er)硼(peng)化(hua)(hua)鎂里(li)(li)添(tian)加銦金(jin)屬(shu)粉末,在2000攝(she)氏度(du)(du)(du)下熱處(chu)理后加工成為電線,其超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)臨(lin)界電流(liu)密(mi)度(du)(du)(du)比不添(tian)加銦提高了(le)(le)(le)4倍,達(da)到每平方厘米10萬安培(pei)。這是銦金(jin)屬(shu)滲透在二(er)(er)硼(peng)化(hua)(hua)鎂的晶(jing)粒之間,從而改善了(le)(le)(le)它(ta)的結合(he)性。
同(tong)位素 豐度 半(ban)衰期 衰變放射 能量 放射活性
In-113 4.30% —— —— —— ——
In-115 95.70% 4.41×1014a β- 0.495MeV 0.261Bq/g
從常溫到(dao)熔點之間(jian),銦(yin)與(yu)空氣(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)氧作(zuo)用(yong)緩(huan)(huan)慢(man),表(biao)面形成極薄的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(In2O3),溫度(du)更高時,與(yu)活潑非金屬作(zuo)用(yong)。大塊(kuai)金屬銦(yin)不與(yu)沸水和(he)(he)堿溶液反應(ying),但粉末狀的(de)(de)(de)(de)(de)銦(yin)可與(yu)水緩(huan)(huan)慢(man)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong),生成氫氧化(hua)(hua)銦(yin)。銦(yin)與(yu)冷(leng)的(de)(de)(de)(de)(de)稀酸作(zuo)用(yong)緩(huan)(huan)慢(man),易溶于濃(nong)熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)無機(ji)酸和(he)(he)乙(yi)酸、草(cao)酸。銦(yin)能(neng)與(yu)許多(duo)金屬形成合金(尤其(qi)是鐵,粘有(you)鐵的(de)(de)(de)(de)(de)銦(yin)會顯著的(de)(de)(de)(de)(de)被(bei)氧化(hua)(hua))。銦(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)主要氧化(hua)(hua)態為+1和(he)(he)+3,主要化(hua)(hua)合物有(you)In2O3、In(OH)3、InCl3,與(yu)鹵(lu)素化(hua)(hua)合時,能(neng)分(fen)別形成一鹵(lu)化(hua)(hua)物和(he)(he)三鹵(lu)化(hua)(hua)物。
銦(yin)(yin)的提取工(gong)藝以萃(cui)取-電解(jie)法為主,這也是現今世(shi)界上銦(yin)(yin)生產的主流工(gong)藝技術。其(qi)原則工(gong)藝流程(cheng)是:含銦(yin)(yin)原料→富集(ji)→化(hua)學溶解(jie)→凈化(hua)→萃(cui)取→反萃(cui)取→鋅(xin)(鋁)置換→海(hai)綿銦(yin)(yin)→電解(jie)精煉→精銦(yin)(yin)。
世(shi)界上銦(yin)產(chan)量的(de)(de)(de)(de)90%來(lai)自鉛鋅(xin)(xin)冶煉(lian)(lian)廠的(de)(de)(de)(de)副產(chan)物。銦(yin)的(de)(de)(de)(de)冶煉(lian)(lian)回(hui)(hui)(hui)收方法主要(yao)是從(cong)銅、鉛、鋅(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)冶煉(lian)(lian)浮渣、熔渣及陽極(ji)泥(ni)中(zhong)通過(guo)富(fu)集加(jia)以(yi)回(hui)(hui)(hui)收。根據回(hui)(hui)(hui)收原料的(de)(de)(de)(de)來(lai)源及含銦(yin)量的(de)(de)(de)(de)差別,應用不同的(de)(de)(de)(de)提取工(gong)(gong)藝,達到最佳配置和最大收益。常用的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝技術(shu)有(you)氧化造渣、金屬置換、電(dian)(dian)解(jie)富(fu)集、酸浸萃取、萃取電(dian)(dian)解(jie)、離(li)(li)子交(jiao)換、電(dian)(dian)解(jie)精煉(lian)(lian)等。當前較為廣泛應用的(de)(de)(de)(de)是溶劑萃取法,它是一種高效分(fen)離(li)(li)提取工(gong)(gong)藝。離(li)(li)子交(jiao)換法用于(yu)銦(yin)的(de)(de)(de)(de)回(hui)(hui)(hui)收,還未見(jian)工(gong)(gong)業(ye)化的(de)(de)(de)(de)報(bao)導。在(zai)從(cong)較難揮發(fa)的(de)(de)(de)(de)錫和銅內分(fen)離(li)(li)銦(yin)的(de)(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong),銦(yin)多(duo)數集中(zhong)在(zai)煙道灰和浮渣內。在(zai)揮發(fa)性的(de)(de)(de)(de)鋅(xin)(xin)和鎘中(zhong)分(fen)離(li)(li)時(shi),銦(yin)則富(fu)集于(yu)爐渣及濾渣內。
在(zai)ISP煉鉛(qian)鋅工(gong)藝中,精(jing)礦中的(de)銦(yin)較大(da)部分富集于粗鋅精(jing)餾工(gong)序產(chan)出的(de)粗鉛(qian)中,回收(shou)富銦(yin)粗鉛(qian)的(de)銦(yin),一直采用(yong)堿煮(zhu)提銦(yin)工(gong)藝,存在(zai)生產(chan)能力小、生產(chan)成本高、金屬回收(shou)率低(di)等(deng)缺(que)點。
為了簡化(hua)(hua)銦(yin)的提(ti)(ti)取(qu)流(liu)(liu)程,降低(di)生產(chan)成(cheng)本,提(ti)(ti)高金屬(shu)回收率,針對原有的提(ti)(ti)銦(yin)生產(chan)工藝(yi),本項目通(tong)過條件試驗、循環實(shi)驗及綜合試驗,研(yan)究開發了“富(fu)(fu)銦(yin)粗鉛(qian)(qian)電(dian)解(jie)-鉛(qian)(qian)電(dian)解(jie)液(ye)萃(cui)銦(yin)”提(ti)(ti)取(qu)工藝(yi),確定(ding)了新工藝(yi)的最佳(jia)工藝(yi)參數(shu)。工藝(yi)流(liu)(liu)程為:粗鉛(qian)(qian)熔化(hua)(hua)鑄(zhu)成(cheng)極板(ban),裝入電(dian)解(jie)槽通(tong)電(dian)進行電(dian)解(jie),陽極中(zhong)的銦(yin)溶(rong)解(jie)進入電(dian)解(jie)液(ye),當銦(yin)富(fu)(fu)集到(dao)一定(ding)濃度后,抽(chou)出電(dian)解(jie)液(ye)進行萃(cui)取(qu)、反萃(cui),富(fu)(fu)銦(yin)反萃(cui)液(ye)經pH調(diao)節(jie)、置換、壓團熔鑄(zhu)后得到(dao)粗銦(yin)。
分離提(ti)取銦的(de)幾種新(xin)技術(shu):這(zhe)些新(xin)技術(shu)使用(yong)的(de)主要分離材料包括液膜、螯合(he)樹脂、浸漬樹脂和微膠囊。在合(he)適的(de)條(tiao)件(jian)下,運用(yong)這(zhe)些技術(shu)可對(dui)銦進行有(you)效地(di)分離回收。這(zhe)些新(xin)技術(shu)為分離回收銦提(ti)供了新(xin)的(de)選擇。
銦(yin)因(yin)其光滲透性和(he)導電性強,主(zhu)要用于生(sheng)產ITO靶材(cai)(用于生(sheng)產液(ye)晶顯示器(qi)和(he)平板屏幕),這一用途(tu)是銦(yin)錠(ding)的主(zhu)要消(xiao)費領域(yu),占(zhan)全(quan)球銦(yin)消(xiao)費量的70%。
其(qi)次的幾個消費領域(yu)分別是:電子半導體領域(yu),占(zhan)全(quan)球消費量的12%;焊料(liao)和合金領域(yu)占(zhan)12%;研究行業占(zhan)6%。另,因為其(qi)較軟的性質在某些需填充金屬的行業上也用于壓縫。如:較高溫(wen)度(du)下的真空縫隙填充材料(liao)。
醫學上,肝、脾、骨(gu)髓掃描(miao)(miao)用(yong)銦(yin)(yin)(yin)(yin)膠(jiao)體(ti)。腦、腎掃描(miao)(miao)用(yong)銦(yin)(yin)(yin)(yin)-DTPA。肺掃描(miao)(miao)用(yong)銦(yin)(yin)(yin)(yin)-Fe(OH)3顆粒(li)。胎盤(pan)掃描(miao)(miao)用(yong)銦(yin)(yin)(yin)(yin)-Fe-抗(kang)壞(huai)血酸。肝血池掃描(miao)(miao)用(yong)銦(yin)(yin)(yin)(yin)輸送鐵蛋白。
鎵和銦(yin)合金(jin)(jin)(jin)合成(cheng)液態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬,形成(cheng)一種固溶合金(jin)(jin)(jin),在室溫下就(jiu)可以成(cheng)為(wei)液態(tai),表(biao)面(mian)張力(li)為(wei)每米500毫牛(niu)頓。這(zhe)意味著(zhu),在不受(shou)外力(li)情況下,當這(zhe)種合金(jin)(jin)(jin)被放在平坦(tan)桌(zhuo)面(mian)上時會(hui)(hui)保持一個幾乎完美的圓(yuan)球不變。當通(tong)過少(shao)量電(dian)流刺激后,球體(ti)表(biao)面(mian)張力(li)會(hui)(hui)降低,金(jin)(jin)(jin)屬會(hui)(hui)在桌(zhuo)面(mian)上伸(shen)展。如果電(dian)荷從(cong)負轉正,液態(tai)金(jin)(jin)(jin)屬就(jiu)會(hui)(hui)重(zhong)新成(cheng)為(wei)球狀。更改電(dian)壓大小還可以調整金(jin)(jin)(jin)屬表(biao)面(mian)張力(li)和金(jin)(jin)(jin)屬塊粘度,從(cong)而令其變為(wei)不同結構。這(zhe)項研(yan)究還可以用(yong)于(yu)幫助修(xiu)復人類切斷的神經,以避免(mian)長期殘疾(ji)。研(yan)究人員宣稱,該突破(po)有助于(yu)建(jian)造更好的電(dian)路、自我修(xiu)復式結構。