銦,是(shi)一種(zhong)金屬元素,元素符號(hao)為In,原(yuan)子序數為49,位于元素周期(qi)表第五周期(qi)IIIA族。其單質是(shi)一種(zhong)銀白(bai)色(se)并(bing)略帶淡(dan)藍色(se)的金屬,質地非(fei)常軟(ruan),能用指甲刻痕。可(ke)塑性強,有延展性,可(ke)壓成(cheng)片(pian)。金屬銦主要用于制造(zao)低(di)熔合金、軸承合金、半導(dao)體(ti)、電光源等(deng)的原(yuan)料。
銦(yin)無毒,但應避(bi)免與皮膚接觸和食入(ru)。
在(zai)自然(ran)界中未曾發(fa)(fa)現過(guo)游離(li)態的(de)銦(yin)單質,1863年,德(de)國的(de)賴希和李希特,用光譜(pu)法研究閃鋅礦(kuang),發(fa)(fa)現新(xin)的(de)元素,即銦(yin)。
鉈被(bei)發現和取(qu)得(de)后(hou),德國弗賴(lai)貝格礦業學(xue)院物理學(xue)教(jiao)授賴(lai)希由于(yu)對鉈的(de)(de)(de)一些性質感(gan)興趣,希望得(de)到足夠(gou)的(de)(de)(de)金屬進行實驗(yan)研究。于(yu)是(shi)(shi)他(ta)在1863年開始在夫賴(lai)堡希曼爾(er)斯夫斯特出產的(de)(de)(de)鋅礦中尋找這(zhe)種金屬。這(zhe)種礦石所含主要成分(fen)是(shi)(shi)含砷(shen)的(de)(de)(de)黃鐵礦、閃鋅礦、輝鉛礦、硅土、錳、銅和少量的(de)(de)(de)錫、鎘等。賴(lai)希認(ren)(ren)為其中還可能含有(you)鉈。雖然實驗(yan)花費了(le)很多(duo)時(shi)間,他(ta)卻(que)沒有(you)獲得(de)期望的(de)(de)(de)元素。但是(shi)(shi)他(ta)得(de)到了(le)一種不知成分(fen)的(de)(de)(de)草(cao)黃色沉淀物。他(ta)認(ren)(ren)為是(shi)(shi)一種新元素的(de)(de)(de)硫化物。
只有利用光譜進行分(fen)析(xi)來證明(ming)(ming)這一(yi)假設。可(ke)是賴希是色(se)盲,只得請求他(ta)的助手H.T.李(li)希特(te)進行光譜分(fen)析(xi)實驗。李(li)希特(te)在(zai)第一(yi)次(ci)實驗就成(cheng)(cheng)功了,他(ta)在(zai)分(fen)光鏡(jing)中發現(xian)(xian)一(yi)條靛藍色(se)的明(ming)(ming)線(xian),位置和銫的兩條藍色(se)明(ming)(ming)亮(liang)線(xian)不(bu)相(xiang)吻合,就從(cong)希臘文中“靛藍”(indikon)一(yi)詞(ci)命名它為indium(銦(yin))(In)。兩位科(ke)(ke)學家共同署名發現(xian)(xian)銦(yin)的報告。分(fen)離(li)出金(jin)屬銦(yin)的還是他(ta)們兩人(ren)共同完成(cheng)(cheng)的。他(ta)們首先分(fen)離(li)出銦(yin)的氯化物和氫氧化物,利用吹管在(zai)木炭(tan)上還原成(cheng)(cheng)金(jin)屬銦(yin),于(yu)1867年(nian)在(zai)法國科(ke)(ke)學院(yuan)展出。
銦在(zai)地殼中的(de)分布(bu)量比較小,又很分散。它(ta)(ta)的(de)富礦還沒有發現過,只是在(zai)鋅和其(qi)他(ta)一些金屬(shu)(shu)礦中作為雜(za)質存在(zai),因(yin)此它(ta)(ta)被列入稀(xi)有金屬(shu)(shu)。
已知銦(yin)(yin)礦物(wu)有硫(liu)(liu)銦(yin)(yin)銅礦(CuInS2)、硫(liu)(liu)銦(yin)(yin)鐵礦(FeInS4)和水(shui)銦(yin)(yin)礦等。銦(yin)(yin)主要呈(cheng)類(lei)質同象存在于鐵閃(shan)鋅(xin)礦、赤鐵礦、方鉛(qian)(qian)礦以及其他多金屬硫(liu)(liu)化(hua)物(wu)礦石(shi)中(zhong)。此外,錫石(shi)、黑鎢礦、普通角閃(shan)石(shi)中(zhong)也含銦(yin)(yin)。工業上,銦(yin)(yin)的(de)主要來源(yuan)為(wei)閃(shan)鋅(xin)礦(含銦(yin)(yin)0.0001~0.1%),在鉛(qian)(qian)鋅(xin)礦冶煉過程中(zhong)作為(wei)副產品回收,錫冶煉也回收銦(yin)(yin)。
銦(yin)(yin)屬(shu)于稀散金(jin)(jin)屬(shu),是稀缺資源。全球預(yu)估銦(yin)(yin)儲量僅5萬噸(dun),其(qi)中可開采的占50%。由于未(wei)發現(xian)獨立銦(yin)(yin)礦,工業通過提純廢鋅、廢錫(xi)的方法生產(chan)金(jin)(jin)屬(shu)銦(yin)(yin),回收率約為50-60%,這(zhe)樣(yang),真正能(neng)得到的銦(yin)(yin)只有1.5-1.6萬噸(dun)。
外觀 銀灰色
質地 質地極軟
熔(rong)點(dian) 易(yi)熔(rong)金屬,156.61℃
密度 7.30g/cm3
其他 液態銦(yin)能浸潤玻璃,并且會(hui)粘附在接觸過的(de)表面上留下黑色(se)的(de)痕跡。
放射性(xing) 有(you)微(wei)弱的放射性(xing),天(tian)然銦有(you)兩(liang)種主要同位素(su)(su),其中(zhong)In-113為(wei)穩(wen)定核素(su)(su),In-115為(wei)β-衰變。
注:在使用中(zhong)盡可能避免直(zhi)接(jie)接(jie)觸。
銦(yin)金屬可提高二硼化鎂超導(dao)臨界電流密度
在(zai)超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)(ti)二硼(peng)化(hua)鎂(mei)里(li)添加銦金(jin)屬粉末,大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)二硼(peng)化(hua)鎂(mei)超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)臨界電流密度(du),向實(shi)用化(hua)又(you)前進了(le)一步。通過超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)(ti)的電流密度(du)在(zai)超(chao)(chao)(chao)過某一數值時,超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)(ti)就失去(qu)了(le)超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)性,這一數值就是(shi)(shi)超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)臨界電流密度(du)。它是(shi)(shi)衡量(liang)超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)體(ti)(ti)性能的一個重要指標(biao)。向二硼(peng)化(hua)鎂(mei)里(li)添加銦金(jin)屬粉末,在(zai)2000攝氏度(du)下熱(re)處理后(hou)加工成為(wei)電線,其(qi)超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)臨界電流密度(du)比不添加銦提(ti)高(gao)了(le)4倍,達到每平(ping)方厘米10萬(wan)安(an)培。這是(shi)(shi)銦金(jin)屬滲透在(zai)二硼(peng)化(hua)鎂(mei)的晶粒之(zhi)間,從(cong)而(er)改(gai)善了(le)它的結合性。
同(tong)位素 豐度 半衰期 衰變(bian)放射 能量 放射活(huo)性
In-113 4.30% —— —— —— ——
In-115 95.70% 4.41×1014a β- 0.495MeV 0.261Bq/g
從常(chang)溫到熔(rong)點之(zhi)間(jian),銦(yin)(yin)與(yu)(yu)空氣中的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)作用(yong)緩(huan)慢,表(biao)面(mian)形(xing)成極薄的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(In2O3),溫度更(geng)高時,與(yu)(yu)活潑(po)非金(jin)屬作用(yong)。大塊金(jin)屬銦(yin)(yin)不與(yu)(yu)沸水和堿溶液反應,但粉末狀的(de)(de)(de)(de)(de)銦(yin)(yin)可與(yu)(yu)水緩(huan)慢的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong),生成氫氧(yang)化(hua)銦(yin)(yin)。銦(yin)(yin)與(yu)(yu)冷的(de)(de)(de)(de)(de)稀(xi)酸作用(yong)緩(huan)慢,易溶于濃(nong)熱的(de)(de)(de)(de)(de)無機酸和乙酸、草酸。銦(yin)(yin)能與(yu)(yu)許(xu)多金(jin)屬形(xing)成合(he)金(jin)(尤其是(shi)鐵,粘有鐵的(de)(de)(de)(de)(de)銦(yin)(yin)會顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)被(bei)氧(yang)化(hua))。銦(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要氧(yang)化(hua)態為(wei)+1和+3,主(zhu)要化(hua)合(he)物(wu)有In2O3、In(OH)3、InCl3,與(yu)(yu)鹵(lu)素化(hua)合(he)時,能分(fen)別形(xing)成一鹵(lu)化(hua)物(wu)和三鹵(lu)化(hua)物(wu)。
銦(yin)的提(ti)取(qu)工藝以萃(cui)取(qu)-電解(jie)(jie)法為主,這也是(shi)(shi)現今世(shi)界(jie)上(shang)銦(yin)生產的主流工藝技術。其(qi)原則工藝流程是(shi)(shi):含(han)銦(yin)原料→富(fu)集→化(hua)學溶(rong)解(jie)(jie)→凈化(hua)→萃(cui)取(qu)→反萃(cui)取(qu)→鋅(鋁)置換(huan)→海綿銦(yin)→電解(jie)(jie)精(jing)煉(lian)→精(jing)銦(yin)。
世界上(shang)銦產(chan)量(liang)的(de)(de)(de)90%來自鉛(qian)鋅(xin)冶煉廠的(de)(de)(de)副產(chan)物(wu)。銦的(de)(de)(de)冶煉回收(shou)方法主要是(shi)(shi)從銅、鉛(qian)、鋅(xin)的(de)(de)(de)冶煉浮渣(zha)(zha)、熔渣(zha)(zha)及陽極泥中通過(guo)(guo)富集加(jia)以回收(shou)。根據回收(shou)原(yuan)料的(de)(de)(de)來源及含銦量(liang)的(de)(de)(de)差別,應(ying)用不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)提取工(gong)(gong)藝(yi)(yi),達到最佳配置和(he)最大收(shou)益。常用的(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)技術(shu)有氧化(hua)造渣(zha)(zha)、金屬(shu)置換、電(dian)解富集、酸浸萃(cui)(cui)取、萃(cui)(cui)取電(dian)解、離子(zi)交換、電(dian)解精煉等。當前較為廣泛應(ying)用的(de)(de)(de)是(shi)(shi)溶劑萃(cui)(cui)取法,它是(shi)(shi)一種高效(xiao)分(fen)(fen)離提取工(gong)(gong)藝(yi)(yi)。離子(zi)交換法用于銦的(de)(de)(de)回收(shou),還(huan)未見(jian)工(gong)(gong)業化(hua)的(de)(de)(de)報導。在(zai)從較難揮(hui)發(fa)的(de)(de)(de)錫和(he)銅內分(fen)(fen)離銦的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程中,銦多數集中在(zai)煙道灰(hui)和(he)浮渣(zha)(zha)內。在(zai)揮(hui)發(fa)性的(de)(de)(de)鋅(xin)和(he)鎘中分(fen)(fen)離時(shi),銦則(ze)富集于爐渣(zha)(zha)及濾(lv)渣(zha)(zha)內。
在ISP煉鉛(qian)鋅工藝中,精礦中的(de)(de)銦(yin)較(jiao)大(da)部分富(fu)集于粗(cu)鋅精餾工序(xu)產出的(de)(de)粗(cu)鉛(qian)中,回收富(fu)銦(yin)粗(cu)鉛(qian)的(de)(de)銦(yin),一直采用堿煮提銦(yin)工藝,存(cun)在生(sheng)產能力(li)小(xiao)、生(sheng)產成本高、金屬(shu)回收率低(di)等缺點。
為了簡化(hua)銦(yin)(yin)的(de)提(ti)(ti)(ti)取流程,降低生產成(cheng)本,提(ti)(ti)(ti)高金屬回收率,針對原(yuan)有的(de)提(ti)(ti)(ti)銦(yin)(yin)生產工(gong)(gong)藝(yi),本項目通過條件試(shi)驗、循環實驗及綜合試(shi)驗,研究(jiu)開發了“富銦(yin)(yin)粗鉛電(dian)(dian)解(jie)-鉛電(dian)(dian)解(jie)液萃(cui)銦(yin)(yin)”提(ti)(ti)(ti)取工(gong)(gong)藝(yi),確(que)定了新工(gong)(gong)藝(yi)的(de)最佳工(gong)(gong)藝(yi)參數。工(gong)(gong)藝(yi)流程為:粗鉛熔化(hua)鑄成(cheng)極(ji)板,裝入電(dian)(dian)解(jie)槽通電(dian)(dian)進行電(dian)(dian)解(jie),陽(yang)極(ji)中(zhong)的(de)銦(yin)(yin)溶解(jie)進入電(dian)(dian)解(jie)液,當銦(yin)(yin)富集(ji)到一(yi)定濃度后,抽出電(dian)(dian)解(jie)液進行萃(cui)取、反萃(cui),富銦(yin)(yin)反萃(cui)液經pH調(diao)節、置換(huan)、壓團熔鑄后得到粗銦(yin)(yin)。
分(fen)離(li)提取銦的幾種(zhong)新(xin)技(ji)(ji)術(shu)(shu):這(zhe)(zhe)些(xie)新(xin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)使用(yong)的主要分(fen)離(li)材(cai)料包括液膜(mo)、螯合樹脂、浸漬樹脂和微膠囊。在合適的條件下,運用(yong)這(zhe)(zhe)些(xie)技(ji)(ji)術(shu)(shu)可對銦進(jin)行有效地分(fen)離(li)回收(shou)。這(zhe)(zhe)些(xie)新(xin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)為(wei)分(fen)離(li)回收(shou)銦提供了新(xin)的選擇。
銦(yin)因(yin)其光滲透性和(he)導電性強,主要(yao)用(yong)于(yu)生產ITO靶(ba)材(用(yong)于(yu)生產液晶(jing)顯(xian)示(shi)器和(he)平板屏幕),這一用(yong)途(tu)是銦(yin)錠的(de)(de)主要(yao)消(xiao)(xiao)費領域(yu),占全球(qiu)銦(yin)消(xiao)(xiao)費量的(de)(de)70%。
其次的(de)幾(ji)個(ge)消費領域(yu)分別是:電子半導體領域(yu),占(zhan)(zhan)全球消費量的(de)12%;焊料和合金領域(yu)占(zhan)(zhan)12%;研究行業占(zhan)(zhan)6%。另,因(yin)為(wei)其較軟(ruan)的(de)性質在某些(xie)需(xu)填(tian)充(chong)金屬的(de)行業上(shang)也(ye)用于壓縫(feng)。如:較高溫(wen)度下的(de)真空縫(feng)隙(xi)填(tian)充(chong)材(cai)料。
醫學上,肝、脾(pi)、骨髓(sui)掃(sao)描用(yong)銦膠體。腦(nao)、腎掃(sao)描用(yong)銦-DTPA。肺掃(sao)描用(yong)銦-Fe(OH)3顆(ke)粒(li)。胎盤(pan)掃(sao)描用(yong)銦-Fe-抗壞血酸。肝血池掃(sao)描用(yong)銦輸送鐵(tie)蛋白。
鎵(jia)和銦合(he)金(jin)合(he)成液態(tai)金(jin)屬(shu),形(xing)成一種固(gu)溶合(he)金(jin),在(zai)(zai)室溫(wen)下(xia)就可(ke)(ke)以(yi)成為(wei)(wei)液態(tai),表面(mian)張力(li)為(wei)(wei)每米500毫(hao)牛頓(dun)。這意味著,在(zai)(zai)不(bu)(bu)受外力(li)情況下(xia),當這種合(he)金(jin)被放在(zai)(zai)平(ping)坦桌(zhuo)(zhuo)面(mian)上(shang)時會保持一個(ge)幾乎完美的圓球不(bu)(bu)變(bian)。當通過少量電流(liu)刺激后,球體表面(mian)張力(li)會降低,金(jin)屬(shu)會在(zai)(zai)桌(zhuo)(zhuo)面(mian)上(shang)伸展。如果電荷從(cong)負轉(zhuan)正,液態(tai)金(jin)屬(shu)就會重(zhong)新成為(wei)(wei)球狀。更改(gai)電壓(ya)大小還(huan)(huan)可(ke)(ke)以(yi)調整金(jin)屬(shu)表面(mian)張力(li)和金(jin)屬(shu)塊粘度,從(cong)而令(ling)其變(bian)為(wei)(wei)不(bu)(bu)同結構(gou)(gou)。這項(xiang)研究(jiu)(jiu)還(huan)(huan)可(ke)(ke)以(yi)用于(yu)幫助修復人類(lei)切斷的神(shen)經,以(yi)避免長期殘疾。研究(jiu)(jiu)人員宣稱,該突破有助于(yu)建造(zao)更好的電路、自我(wo)修復式結構(gou)(gou)。