銦(yin),是一種(zhong)金屬(shu)(shu)元素(su),元素(su)符號為In,原子序(xu)數(shu)為49,位于元素(su)周期表第五周期IIIA族。其單(dan)質是一種(zhong)銀(yin)白色并略帶淡藍(lan)色的(de)金屬(shu)(shu),質地(di)非(fei)常軟(ruan),能用(yong)指甲刻(ke)痕。可塑(su)性(xing)強,有延展性(xing),可壓成片。金屬(shu)(shu)銦(yin)主要用(yong)于制造低熔合(he)金、軸承合(he)金、半(ban)導(dao)體(ti)、電(dian)光源等的(de)原料。
銦無毒,但應避免(mian)與皮膚(fu)接觸(chu)和食入。
在自然界中未曾(ceng)發現過游(you)離態的(de)(de)銦單質(zhi),1863年(nian),德(de)國的(de)(de)賴希和李希特,用(yong)光譜法(fa)研究閃鋅(xin)礦,發現新的(de)(de)元素,即銦。
鉈(she)(she)被(bei)發現和(he)取得(de)后,德國弗賴(lai)貝格礦(kuang)(kuang)業(ye)學院(yuan)物(wu)(wu)理學教授賴(lai)希(xi)由(you)于對鉈(she)(she)的(de)(de)(de)一些性質感(gan)興趣,希(xi)望(wang)得(de)到足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)金屬進行(xing)實驗(yan)研究。于是(shi)(shi)他(ta)在(zai)1863年開(kai)始在(zai)夫(fu)賴(lai)堡希(xi)曼爾斯(si)夫(fu)斯(si)特(te)出產(chan)的(de)(de)(de)鋅礦(kuang)(kuang)中尋找(zhao)這種(zhong)金屬。這種(zhong)礦(kuang)(kuang)石所含(han)主要成(cheng)分是(shi)(shi)含(han)砷的(de)(de)(de)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)、閃鋅礦(kuang)(kuang)、輝鉛礦(kuang)(kuang)、硅土、錳、銅和(he)少量的(de)(de)(de)錫、鎘等。賴(lai)希(xi)認為其中還可(ke)能(neng)含(han)有(you)鉈(she)(she)。雖然實驗(yan)花費(fei)了很多時間,他(ta)卻沒(mei)有(you)獲(huo)得(de)期望(wang)的(de)(de)(de)元素(su)。但是(shi)(shi)他(ta)得(de)到了一種(zhong)不知成(cheng)分的(de)(de)(de)草黃(huang)色沉淀物(wu)(wu)。他(ta)認為是(shi)(shi)一種(zhong)新元素(su)的(de)(de)(de)硫(liu)化物(wu)(wu)。
只有利(li)(li)用光譜進行分(fen)析(xi)來證(zheng)明這一假設。可是賴(lai)希(xi)是色盲,只得(de)請求他(ta)(ta)(ta)的(de)助(zhu)手H.T.李希(xi)特進行光譜分(fen)析(xi)實驗(yan)。李希(xi)特在第一次實驗(yan)就成功(gong)了(le),他(ta)(ta)(ta)在分(fen)光鏡中發現一條(tiao)靛藍(lan)色的(de)明線,位(wei)置和(he)(he)銫的(de)兩(liang)條(tiao)藍(lan)色明亮線不相吻合,就從(cong)希(xi)臘(la)文中“靛藍(lan)”(indikon)一詞命名它為indium(銦(yin))(In)。兩(liang)位(wei)科學(xue)家共同署(shu)名發現銦(yin)的(de)報告。分(fen)離(li)出金屬銦(yin)的(de)還(huan)是他(ta)(ta)(ta)們(men)兩(liang)人(ren)共同完成的(de)。他(ta)(ta)(ta)們(men)首先(xian)分(fen)離(li)出銦(yin)的(de)氯化物和(he)(he)氫氧化物,利(li)(li)用吹管在木炭上還(huan)原成金屬銦(yin),于1867年在法國科學(xue)院展出。
銦在(zai)地殼中(zhong)的(de)分(fen)布量比較小,又很分(fen)散(san)。它(ta)的(de)富礦還沒(mei)有(you)發(fa)現過(guo),只(zhi)是在(zai)鋅和其(qi)他一(yi)些金屬礦中(zhong)作為雜質存在(zai),因此它(ta)被列(lie)入(ru)稀有(you)金屬。
已知銦(yin)(yin)(yin)礦(kuang)(kuang)物有硫(liu)(liu)銦(yin)(yin)(yin)銅(tong)礦(kuang)(kuang)(CuInS2)、硫(liu)(liu)銦(yin)(yin)(yin)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(FeInS4)和水銦(yin)(yin)(yin)礦(kuang)(kuang)等(deng)。銦(yin)(yin)(yin)主要(yao)呈類質同象存在(zai)于鐵(tie)閃(shan)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(liu)(liu)化(hua)物礦(kuang)(kuang)石(shi)中(zhong)。此外,錫石(shi)、黑鎢礦(kuang)(kuang)、普(pu)通角閃(shan)石(shi)中(zhong)也含銦(yin)(yin)(yin)。工業上,銦(yin)(yin)(yin)的(de)主要(yao)來源為(wei)閃(shan)鋅(xin)礦(kuang)(kuang)(含銦(yin)(yin)(yin)0.0001~0.1%),在(zai)鉛鋅(xin)礦(kuang)(kuang)冶煉過(guo)程中(zhong)作為(wei)副(fu)產品回收(shou),錫冶煉也回收(shou)銦(yin)(yin)(yin)。
銦屬(shu)于(yu)稀(xi)散金(jin)屬(shu),是稀(xi)缺資源。全(quan)球預估銦儲量僅(jin)5萬噸,其中可開采(cai)的占50%。由于(yu)未發(fa)現獨立銦礦,工業通過提純(chun)廢鋅(xin)、廢錫(xi)的方法生產金(jin)屬(shu)銦,回(hui)收率約為50-60%,這樣(yang),真(zhen)正能得到的銦只有1.5-1.6萬噸。
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(du) 7.30g/cm3
其他 液態(tai)銦(yin)能(neng)浸潤玻璃,并且(qie)會(hui)粘附在接觸(chu)過的表(biao)面(mian)上(shang)留下黑色的痕跡。
放射性 有微弱(ruo)的放射性,天(tian)然銦有兩種主要同位素,其中In-113為穩定核素,In-115為β-衰變。
注(zhu):在使用中盡(jin)可能避免直接(jie)接(jie)觸。
銦金(jin)屬可提高(gao)二(er)硼化鎂超導臨(lin)界電流密(mi)度
在超(chao)導(dao)(dao)(dao)體二(er)硼(peng)(peng)(peng)化(hua)鎂(mei)里(li)添(tian)加銦金屬粉(fen)末,大(da)大(da)提高了(le)(le)二(er)硼(peng)(peng)(peng)化(hua)鎂(mei)超(chao)導(dao)(dao)(dao)臨界(jie)電流(liu)密度,向(xiang)實用化(hua)又前進了(le)(le)一步(bu)。通(tong)過超(chao)導(dao)(dao)(dao)體的(de)電流(liu)密度在超(chao)過某(mou)一數值(zhi)時,超(chao)導(dao)(dao)(dao)體就失去了(le)(le)超(chao)導(dao)(dao)(dao)性,這(zhe)一數值(zhi)就是(shi)(shi)超(chao)導(dao)(dao)(dao)臨界(jie)電流(liu)密度。它是(shi)(shi)衡量超(chao)導(dao)(dao)(dao)體性能的(de)一個重要指標。向(xiang)二(er)硼(peng)(peng)(peng)化(hua)鎂(mei)里(li)添(tian)加銦金屬粉(fen)末,在2000攝氏度下熱處(chu)理后加工(gong)成為(wei)電線(xian),其超(chao)導(dao)(dao)(dao)臨界(jie)電流(liu)密度比不添(tian)加銦提高了(le)(le)4倍,達到每平方(fang)厘(li)米10萬安培(pei)。這(zhe)是(shi)(shi)銦金屬滲透在二(er)硼(peng)(peng)(peng)化(hua)鎂(mei)的(de)晶粒之間,從(cong)而改善了(le)(le)它的(de)結合性。
同位素 豐(feng)度(du) 半衰(shuai)期 衰(shuai)變放射 能量(liang) 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)(yu)(yu)空氣中的(de)氧(yang)(yang)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)緩(huan)慢,表面(mian)形(xing)成(cheng)極薄的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(In2O3),溫度更(geng)高時(shi),與(yu)(yu)(yu)活潑非金屬作(zuo)用(yong)(yong)(yong)。大塊金屬銦(yin)不(bu)與(yu)(yu)(yu)沸水和堿溶液反應(ying),但粉末狀(zhuang)的(de)銦(yin)可與(yu)(yu)(yu)水緩(huan)慢的(de)作(zuo)用(yong)(yong)(yong),生成(cheng)氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)銦(yin)。銦(yin)與(yu)(yu)(yu)冷的(de)稀酸(suan)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)緩(huan)慢,易(yi)溶于濃(nong)熱的(de)無(wu)機酸(suan)和乙酸(suan)、草(cao)酸(suan)。銦(yin)能與(yu)(yu)(yu)許多金屬形(xing)成(cheng)合金(尤其是(shi)鐵(tie),粘有鐵(tie)的(de)銦(yin)會顯(xian)著(zhu)的(de)被氧(yang)(yang)化(hua)(hua))。銦(yin)的(de)主要(yao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)態為+1和+3,主要(yao)化(hua)(hua)合物(wu)有In2O3、In(OH)3、InCl3,與(yu)(yu)(yu)鹵(lu)素化(hua)(hua)合時(shi),能分別形(xing)成(cheng)一鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)和三鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)。
銦(yin)的(de)提取(qu)(qu)工藝(yi)以(yi)萃(cui)取(qu)(qu)-電解(jie)法為主(zhu),這也(ye)是現今世(shi)界(jie)上(shang)銦(yin)生(sheng)產的(de)主(zhu)流工藝(yi)技術。其原則工藝(yi)流程是:含銦(yin)原料→富集→化學溶解(jie)→凈化→萃(cui)取(qu)(qu)→反萃(cui)取(qu)(qu)→鋅(鋁)置換→海綿銦(yin)→電解(jie)精煉(lian)→精銦(yin)。
世界上銦(yin)(yin)產(chan)(chan)量的90%來(lai)自鉛(qian)鋅冶(ye)煉(lian)廠的副產(chan)(chan)物。銦(yin)(yin)的冶(ye)煉(lian)回(hui)(hui)收(shou)方法主要是從銅(tong)、鉛(qian)、鋅的冶(ye)煉(lian)浮(fu)(fu)渣、熔(rong)渣及陽極泥(ni)中通過富(fu)集(ji)(ji)加以(yi)回(hui)(hui)收(shou)。根(gen)據回(hui)(hui)收(shou)原料的來(lai)源及含銦(yin)(yin)量的差別(bie),應用不同的提取(qu)(qu)工(gong)(gong)藝,達到最佳配(pei)置(zhi)和最大收(shou)益。常(chang)用的工(gong)(gong)藝技術有氧化造渣、金屬置(zhi)換、電(dian)解(jie)(jie)富(fu)集(ji)(ji)、酸浸萃(cui)取(qu)(qu)、萃(cui)取(qu)(qu)電(dian)解(jie)(jie)、離(li)子(zi)交換、電(dian)解(jie)(jie)精煉(lian)等。當前較為廣泛應用的是溶劑萃(cui)取(qu)(qu)法,它是一種高(gao)效分(fen)離(li)提取(qu)(qu)工(gong)(gong)藝。離(li)子(zi)交換法用于銦(yin)(yin)的回(hui)(hui)收(shou),還未見工(gong)(gong)業化的報導。在從較難揮發的錫(xi)和銅(tong)內(nei)(nei)分(fen)離(li)銦(yin)(yin)的過程中,銦(yin)(yin)多(duo)數集(ji)(ji)中在煙(yan)道(dao)灰和浮(fu)(fu)渣內(nei)(nei)。在揮發性(xing)的鋅和鎘(ge)中分(fen)離(li)時(shi),銦(yin)(yin)則富(fu)集(ji)(ji)于爐渣及濾(lv)渣內(nei)(nei)。
在ISP煉鉛鋅工藝中,精礦(kuang)中的銦(yin)較大部分富(fu)集(ji)于粗(cu)鋅精餾(liu)工序產(chan)出(chu)的粗(cu)鉛中,回(hui)收富(fu)銦(yin)粗(cu)鉛的銦(yin),一直采(cai)用堿煮提銦(yin)工藝,存在生產(chan)能(neng)力(li)小、生產(chan)成(cheng)本高、金(jin)屬回(hui)收率(lv)低(di)等缺點(dian)。
為了簡化(hua)銦的(de)提(ti)取流程,降低生產(chan)成(cheng)本(ben),提(ti)高金屬回收率,針(zhen)對(dui)原有的(de)提(ti)銦生產(chan)工藝,本(ben)項(xiang)目通過條件試驗、循環實(shi)驗及綜合試驗,研究開發了“富銦粗(cu)鉛(qian)(qian)電(dian)(dian)解(jie)(jie)-鉛(qian)(qian)電(dian)(dian)解(jie)(jie)液(ye)萃銦”提(ti)取工藝,確定了新工藝的(de)最(zui)佳(jia)工藝參數。工藝流程為:粗(cu)鉛(qian)(qian)熔化(hua)鑄(zhu)成(cheng)極板(ban),裝入電(dian)(dian)解(jie)(jie)槽通電(dian)(dian)進(jin)行電(dian)(dian)解(jie)(jie),陽極中(zhong)的(de)銦溶解(jie)(jie)進(jin)入電(dian)(dian)解(jie)(jie)液(ye),當銦富集到(dao)一定濃度(du)后(hou)(hou),抽出電(dian)(dian)解(jie)(jie)液(ye)進(jin)行萃取、反(fan)萃,富銦反(fan)萃液(ye)經pH調節(jie)、置換、壓(ya)團(tuan)熔鑄(zhu)后(hou)(hou)得到(dao)粗(cu)銦。
分離提取銦(yin)的幾(ji)種新(xin)技(ji)(ji)術(shu):這(zhe)些新(xin)技(ji)(ji)術(shu)使用(yong)的主要分離材料包括液(ye)膜、螯合樹脂、浸漬樹脂和(he)微膠(jiao)囊。在合適(shi)的條(tiao)件下,運用(yong)這(zhe)些技(ji)(ji)術(shu)可對銦(yin)進行有效地分離回(hui)收。這(zhe)些新(xin)技(ji)(ji)術(shu)為分離回(hui)收銦(yin)提供了新(xin)的選擇。
銦因其光(guang)滲透性和(he)(he)導電性強,主要(yao)(yao)用(yong)于生(sheng)產(chan)ITO靶(ba)材(用(yong)于生(sheng)產(chan)液(ye)晶顯示器(qi)和(he)(he)平板屏(ping)幕),這一用(yong)途(tu)是銦錠的(de)主要(yao)(yao)消(xiao)費(fei)領域,占(zhan)全球銦消(xiao)費(fei)量的(de)70%。
其(qi)次(ci)的(de)幾個(ge)消費領域(yu)(yu)(yu)分別是(shi):電子半導體領域(yu)(yu)(yu),占(zhan)全球消費量的(de)12%;焊料和合金領域(yu)(yu)(yu)占(zhan)12%;研究行業占(zhan)6%。另,因(yin)為其(qi)較(jiao)軟的(de)性質在某些需(xu)填充金屬的(de)行業上也用于(yu)壓縫。如:較(jiao)高溫(wen)度下的(de)真空縫隙填充材料。
醫學(xue)上,肝(gan)、脾、骨髓(sui)掃(sao)描(miao)用銦(yin)(yin)膠體。腦、腎掃(sao)描(miao)用銦(yin)(yin)-DTPA。肺(fei)掃(sao)描(miao)用銦(yin)(yin)-Fe(OH)3顆(ke)粒。胎盤掃(sao)描(miao)用銦(yin)(yin)-Fe-抗壞血(xue)(xue)酸。肝(gan)血(xue)(xue)池掃(sao)描(miao)用銦(yin)(yin)輸送鐵蛋白。
鎵和(he)銦合金(jin)(jin)合成(cheng)(cheng)液態金(jin)(jin)屬(shu),形(xing)成(cheng)(cheng)一(yi)種固溶合金(jin)(jin),在(zai)室溫下就(jiu)可以(yi)成(cheng)(cheng)為(wei)液態,表面張力(li)為(wei)每米(mi)500毫牛頓。這(zhe)意味著,在(zai)不受(shou)外(wai)力(li)情(qing)況下,當這(zhe)種合金(jin)(jin)被(bei)放在(zai)平坦桌面上時會保持一(yi)個(ge)幾乎(hu)完(wan)美的圓球不變。當通過少量電流刺激(ji)后,球體表面張力(li)會降低,金(jin)(jin)屬(shu)會在(zai)桌面上伸展。如果電荷從負轉(zhuan)正,液態金(jin)(jin)屬(shu)就(jiu)會重新(xin)成(cheng)(cheng)為(wei)球狀。更改電壓大小還(huan)可以(yi)調整金(jin)(jin)屬(shu)表面張力(li)和(he)金(jin)(jin)屬(shu)塊(kuai)粘度,從而令其(qi)變為(wei)不同結構(gou)。這(zhe)項研究還(huan)可以(yi)用于幫助(zhu)修(xiu)復(fu)人類切斷的神經,以(yi)避免長期殘疾(ji)。研究人員宣稱,該突破有助(zhu)于建造更好的電路、自我修(xiu)復(fu)式結構(gou)。