銦,是(shi)一種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)元(yuan)素(su)(su)(su),元(yuan)素(su)(su)(su)符(fu)號為In,原子序數為49,位于元(yuan)素(su)(su)(su)周期表第五周期IIIA族。其單(dan)質(zhi)(zhi)是(shi)一種(zhong)銀白(bai)色(se)并略帶淡藍色(se)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu),質(zhi)(zhi)地非常(chang)軟,能用(yong)指甲刻痕。可塑(su)性強,有延展(zhan)性,可壓成片。金(jin)(jin)(jin)屬(shu)銦主要用(yong)于制造低(di)熔合金(jin)(jin)(jin)、軸承合金(jin)(jin)(jin)、半(ban)導體、電(dian)光源等的(de)原料。
銦無(wu)毒,但(dan)應避免與皮膚接觸和食(shi)入。
在自然界中未曾發現過(guo)游離態的銦單質,1863年,德(de)國的賴(lai)希(xi)和(he)李(li)希(xi)特(te),用光譜法研(yan)究閃(shan)鋅礦,發現新的元素,即銦。
鉈被發現和(he)(he)取(qu)得(de)后,德國(guo)弗賴(lai)貝格礦業(ye)學院物理學教授(shou)賴(lai)希(xi)由(you)于對(dui)鉈的(de)一些性質(zhi)感興趣,希(xi)望得(de)到足夠的(de)金屬(shu)進行實驗研究(jiu)。于是他(ta)(ta)在1863年開始在夫賴(lai)堡希(xi)曼(man)爾斯夫斯特出產的(de)鋅(xin)礦中尋(xun)找這(zhe)種金屬(shu)。這(zhe)種礦石所(suo)含主要成分是含砷(shen)的(de)黃(huang)鐵礦、閃鋅(xin)礦、輝鉛礦、硅土、錳、銅和(he)(he)少量(liang)的(de)錫(xi)、鎘等。賴(lai)希(xi)認(ren)為(wei)其中還可能含有鉈。雖(sui)然(ran)實驗花費了(le)(le)很多時間,他(ta)(ta)卻沒有獲得(de)期望的(de)元(yuan)素(su)。但是他(ta)(ta)得(de)到了(le)(le)一種不知成分的(de)草黃(huang)色沉淀(dian)物。他(ta)(ta)認(ren)為(wei)是一種新(xin)元(yuan)素(su)的(de)硫化物。
只有利用(yong)光(guang)(guang)譜進行(xing)分析來證明(ming)(ming)這一(yi)假設。可是(shi)賴希是(shi)色(se)盲,只得請求他(ta)的(de)(de)助手H.T.李(li)希特進行(xing)光(guang)(guang)譜分析實驗(yan)。李(li)希特在第一(yi)次實驗(yan)就成功了,他(ta)在分光(guang)(guang)鏡中(zhong)發(fa)現一(yi)條靛藍(lan)色(se)的(de)(de)明(ming)(ming)線,位(wei)置和銫的(de)(de)兩(liang)(liang)(liang)條藍(lan)色(se)明(ming)(ming)亮線不相(xiang)吻合,就從希臘文中(zhong)“靛藍(lan)”(indikon)一(yi)詞命名它為indium(銦(yin)(yin))(In)。兩(liang)(liang)(liang)位(wei)科(ke)學家(jia)共同署(shu)名發(fa)現銦(yin)(yin)的(de)(de)報告。分離出金屬銦(yin)(yin)的(de)(de)還是(shi)他(ta)們兩(liang)(liang)(liang)人共同完成的(de)(de)。他(ta)們首先分離出銦(yin)(yin)的(de)(de)氯化(hua)物和氫氧化(hua)物,利用(yong)吹管在木炭上還原(yuan)成金屬銦(yin)(yin),于1867年在法國科(ke)學院展出。
銦在地殼中的(de)分布量比較(jiao)小,又很(hen)分散(san)。它的(de)富礦還沒(mei)有發現過,只是在鋅和其他一些金屬礦中作為雜質存在,因此它被(bei)列入稀有金屬。
已知銦(yin)礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)有硫銦(yin)銅礦(kuang)(kuang)(kuang)(CuInS2)、硫銦(yin)鐵礦(kuang)(kuang)(kuang)(FeInS4)和水銦(yin)礦(kuang)(kuang)(kuang)等。銦(yin)主要(yao)呈(cheng)類質同象(xiang)存在(zai)于鐵閃鋅礦(kuang)(kuang)(kuang)、赤鐵礦(kuang)(kuang)(kuang)、方鉛礦(kuang)(kuang)(kuang)以及其(qi)他多(duo)金屬硫化物(wu)礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)中(zhong)(zhong)。此外,錫石(shi)、黑(hei)鎢礦(kuang)(kuang)(kuang)、普通(tong)角閃石(shi)中(zhong)(zhong)也含(han)銦(yin)。工業(ye)上(shang),銦(yin)的主要(yao)來源為閃鋅礦(kuang)(kuang)(kuang)(含(han)銦(yin)0.0001~0.1%),在(zai)鉛鋅礦(kuang)(kuang)(kuang)冶(ye)煉過程中(zhong)(zhong)作(zuo)為副產品回收(shou)(shou),錫冶(ye)煉也回收(shou)(shou)銦(yin)。
銦屬(shu)于稀散金(jin)屬(shu),是稀缺資源。全(quan)球預估銦儲量僅(jin)5萬噸,其中可開采的占50%。由(you)于未發現獨立銦礦,工業(ye)通過提純廢(fei)鋅、廢(fei)錫的方(fang)法生(sheng)產(chan)金(jin)屬(shu)銦,回收率約為50-60%,這樣,真正(zheng)能得到的銦只(zhi)有1.5-1.6萬噸。
外觀 銀灰色
質地 質地極軟
熔(rong)點(dian) 易熔(rong)金屬,156.61℃
密(mi)度 7.30g/cm3
其他 液態(tai)銦能浸(jin)潤(run)玻璃(li),并且會粘附在接觸過的(de)表(biao)面上留下黑色的(de)痕跡(ji)。
放射性(xing) 有(you)微弱的放射性(xing),天然銦有(you)兩種主要同位素(su),其(qi)中In-113為(wei)穩定核素(su),In-115為(wei)β-衰(shuai)變(bian)。
注:在使用中(zhong)盡(jin)可能避免直接(jie)接(jie)觸。
銦金屬可提高二硼化(hua)鎂(mei)超導(dao)臨界電流密度
在超(chao)導(dao)(dao)體二(er)硼(peng)(peng)化(hua)鎂(mei)里添加(jia)銦金屬粉末,大大提高了(le)二(er)硼(peng)(peng)化(hua)鎂(mei)超(chao)導(dao)(dao)臨(lin)界(jie)電流(liu)(liu)密度(du)(du),向實用化(hua)又(you)前進了(le)一(yi)步。通過超(chao)導(dao)(dao)體的(de)電流(liu)(liu)密度(du)(du)在超(chao)過某一(yi)數(shu)值(zhi)時,超(chao)導(dao)(dao)體就(jiu)失去了(le)超(chao)導(dao)(dao)性(xing),這(zhe)(zhe)一(yi)數(shu)值(zhi)就(jiu)是超(chao)導(dao)(dao)臨(lin)界(jie)電流(liu)(liu)密度(du)(du)。它是衡量超(chao)導(dao)(dao)體性(xing)能的(de)一(yi)個重要指標(biao)。向二(er)硼(peng)(peng)化(hua)鎂(mei)里添加(jia)銦金屬粉末,在2000攝氏度(du)(du)下熱(re)處理后加(jia)工成為電線(xian),其(qi)超(chao)導(dao)(dao)臨(lin)界(jie)電流(liu)(liu)密度(du)(du)比(bi)不添加(jia)銦提高了(le)4倍(bei),達到每平方厘(li)米10萬安培(pei)。這(zhe)(zhe)是銦金屬滲透在二(er)硼(peng)(peng)化(hua)鎂(mei)的(de)晶(jing)粒之(zhi)間(jian),從而改善(shan)了(le)它的(de)結合性(xing)。
同(tong)位素 豐度 半衰(shuai)期 衰(shuai)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(cong)常溫(wen)到熔點之間,銦(yin)(yin)與(yu)空氣中的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)作(zuo)用(yong)緩(huan)(huan)慢,表面形(xing)成極薄的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜(In2O3),溫(wen)度更高時,與(yu)活(huo)潑非金(jin)(jin)(jin)屬(shu)作(zuo)用(yong)。大塊金(jin)(jin)(jin)屬(shu)銦(yin)(yin)不與(yu)沸水(shui)和(he)(he)堿溶(rong)液反應(ying),但粉末(mo)狀的(de)(de)(de)銦(yin)(yin)可與(yu)水(shui)緩(huan)(huan)慢的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong),生成氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)銦(yin)(yin)。銦(yin)(yin)與(yu)冷的(de)(de)(de)稀酸作(zuo)用(yong)緩(huan)(huan)慢,易溶(rong)于濃熱的(de)(de)(de)無機酸和(he)(he)乙酸、草酸。銦(yin)(yin)能(neng)與(yu)許(xu)多(duo)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)形(xing)成合金(jin)(jin)(jin)(尤其是鐵,粘有鐵的(de)(de)(de)銦(yin)(yin)會顯著(zhu)的(de)(de)(de)被氧(yang)(yang)(yang)化(hua))。銦(yin)(yin)的(de)(de)(de)主要(yao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)態為+1和(he)(he)+3,主要(yao)化(hua)合物(wu)有In2O3、In(OH)3、InCl3,與(yu)鹵(lu)素(su)化(hua)合時,能(neng)分(fen)別形(xing)成一鹵(lu)化(hua)物(wu)和(he)(he)三鹵(lu)化(hua)物(wu)。
銦(yin)(yin)的提取工(gong)藝以萃取-電解(jie)法為(wei)主,這也是(shi)現今世界上銦(yin)(yin)生產(chan)的主流工(gong)藝技術。其(qi)原(yuan)則(ze)工(gong)藝流程是(shi):含銦(yin)(yin)原(yuan)料→富集→化學(xue)溶解(jie)→凈(jing)化→萃取→反萃取→鋅(鋁)置換→海(hai)綿(mian)銦(yin)(yin)→電解(jie)精(jing)煉→精(jing)銦(yin)(yin)。
世界上(shang)銦(yin)產量的(de)(de)(de)(de)90%來自鉛鋅冶(ye)煉廠的(de)(de)(de)(de)副(fu)產物。銦(yin)的(de)(de)(de)(de)冶(ye)煉回(hui)(hui)收(shou)方法主要(yao)是從(cong)銅(tong)、鉛、鋅的(de)(de)(de)(de)冶(ye)煉浮(fu)渣(zha)、熔渣(zha)及陽極泥中(zhong)通過富集(ji)加以(yi)回(hui)(hui)收(shou)。根據回(hui)(hui)收(shou)原料(liao)的(de)(de)(de)(de)來源及含(han)銦(yin)量的(de)(de)(de)(de)差別(bie),應用(yong)(yong)不同的(de)(de)(de)(de)提取工(gong)藝,達到最(zui)佳配置和(he)最(zui)大收(shou)益(yi)。常用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝技術有氧(yang)化造渣(zha)、金屬置換(huan)、電解富集(ji)、酸浸萃取、萃取電解、離子交換(huan)、電解精煉等。當前較為廣泛應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)是溶劑萃取法,它是一(yi)種(zhong)高效分離提取工(gong)藝。離子交換(huan)法用(yong)(yong)于(yu)銦(yin)的(de)(de)(de)(de)回(hui)(hui)收(shou),還(huan)未見工(gong)業化的(de)(de)(de)(de)報導。在(zai)從(cong)較難(nan)揮發的(de)(de)(de)(de)錫和(he)銅(tong)內(nei)分離銦(yin)的(de)(de)(de)(de)過程中(zhong),銦(yin)多數(shu)集(ji)中(zhong)在(zai)煙道(dao)灰和(he)浮(fu)渣(zha)內(nei)。在(zai)揮發性(xing)的(de)(de)(de)(de)鋅和(he)鎘中(zhong)分離時,銦(yin)則(ze)富集(ji)于(yu)爐渣(zha)及濾渣(zha)內(nei)。
在ISP煉鉛鋅(xin)工(gong)(gong)藝中,精礦中的銦較大部(bu)分富集于粗(cu)鋅(xin)精餾工(gong)(gong)序產(chan)出的粗(cu)鉛中,回收富銦粗(cu)鉛的銦,一直采用堿(jian)煮提銦工(gong)(gong)藝,存在生產(chan)能力小、生產(chan)成本高、金屬回收率(lv)低等(deng)缺點。
為了(le)簡化銦(yin)(yin)的(de)(de)提(ti)取(qu)流程,降(jiang)低生(sheng)產(chan)成(cheng)本,提(ti)高金屬回(hui)收率(lv),針對原有的(de)(de)提(ti)銦(yin)(yin)生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi),本項(xiang)目通過條件試(shi)驗(yan)、循環(huan)實驗(yan)及綜合試(shi)驗(yan),研究開發了(le)“富銦(yin)(yin)粗(cu)鉛電(dian)(dian)解(jie)(jie)-鉛電(dian)(dian)解(jie)(jie)液萃(cui)(cui)銦(yin)(yin)”提(ti)取(qu)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi),確定(ding)了(le)新(xin)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)最(zui)佳工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)參數(shu)。工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)流程為:粗(cu)鉛熔(rong)化鑄成(cheng)極(ji)板,裝入電(dian)(dian)解(jie)(jie)槽通電(dian)(dian)進(jin)行(xing)電(dian)(dian)解(jie)(jie),陽極(ji)中的(de)(de)銦(yin)(yin)溶解(jie)(jie)進(jin)入電(dian)(dian)解(jie)(jie)液,當銦(yin)(yin)富集(ji)到一定(ding)濃度后,抽出電(dian)(dian)解(jie)(jie)液進(jin)行(xing)萃(cui)(cui)取(qu)、反(fan)萃(cui)(cui),富銦(yin)(yin)反(fan)萃(cui)(cui)液經(jing)pH調節、置換、壓團熔(rong)鑄后得到粗(cu)銦(yin)(yin)。
分離(li)(li)提取銦的幾種新(xin)技(ji)(ji)術:這(zhe)(zhe)些新(xin)技(ji)(ji)術使用的主要分離(li)(li)材料(liao)包括液(ye)膜、螯(ao)合樹脂、浸漬樹脂和微膠囊。在(zai)合適的條件下,運用這(zhe)(zhe)些技(ji)(ji)術可(ke)對銦進行有效(xiao)地分離(li)(li)回(hui)收。這(zhe)(zhe)些新(xin)技(ji)(ji)術為分離(li)(li)回(hui)收銦提供(gong)了新(xin)的選擇。
銦(yin)因(yin)其光滲透性和導電(dian)性強,主要用于生產ITO靶材(用于生產液晶顯示(shi)器和平板屏幕(mu)),這(zhe)一(yi)用途是銦(yin)錠的(de)主要消(xiao)費領域(yu),占全球銦(yin)消(xiao)費量的(de)70%。
其(qi)次的(de)(de)幾個消費領域(yu)(yu)分別是:電子半(ban)導體領域(yu)(yu),占全(quan)球(qiu)消費量的(de)(de)12%;焊料和(he)合金領域(yu)(yu)占12%;研(yan)究行業占6%。另,因為其(qi)較軟的(de)(de)性質在某些需填充金屬(shu)的(de)(de)行業上也用于壓縫。如:較高溫度下的(de)(de)真空縫隙填充材料。
醫學上(shang),肝(gan)、脾(pi)、骨(gu)髓掃(sao)描用(yong)(yong)(yong)銦(yin)(yin)膠體。腦、腎掃(sao)描用(yong)(yong)(yong)銦(yin)(yin)-DTPA。肺掃(sao)描用(yong)(yong)(yong)銦(yin)(yin)-Fe(OH)3顆粒。胎(tai)盤(pan)掃(sao)描用(yong)(yong)(yong)銦(yin)(yin)-Fe-抗壞血(xue)酸。肝(gan)血(xue)池掃(sao)描用(yong)(yong)(yong)銦(yin)(yin)輸送鐵蛋白(bai)。
鎵和(he)銦合(he)金合(he)成液(ye)(ye)態(tai)金屬,形成一種固溶合(he)金,在(zai)(zai)室溫(wen)下(xia)就可以(yi)成為液(ye)(ye)態(tai),表(biao)面張力(li)(li)(li)為每米500毫牛頓(dun)。這意味著,在(zai)(zai)不受外(wai)力(li)(li)(li)情況下(xia),當這種合(he)金被放在(zai)(zai)平坦(tan)桌面上時會(hui)保持(chi)一個幾(ji)乎完(wan)美的(de)(de)圓(yuan)球不變。當通過少量(liang)電(dian)流刺激后,球體(ti)表(biao)面張力(li)(li)(li)會(hui)降(jiang)低,金屬會(hui)在(zai)(zai)桌面上伸展。如果電(dian)荷從負轉正,液(ye)(ye)態(tai)金屬就會(hui)重新成為球狀。更(geng)改電(dian)壓大(da)小還(huan)可以(yi)調整金屬表(biao)面張力(li)(li)(li)和(he)金屬塊粘度,從而令其變為不同結構(gou)。這項(xiang)研(yan)究還(huan)可以(yi)用于幫助(zhu)修復人(ren)類(lei)切斷的(de)(de)神經(jing),以(yi)避免長(chang)期殘疾。研(yan)究人(ren)員宣(xuan)稱,該(gai)突破(po)有助(zhu)于建造更(geng)好的(de)(de)電(dian)路、自我(wo)修復式結構(gou)。