[拼音]:yin
[外文]:indium
元素符号In,银白色金属,在元素周期表中属ⅢA族,原子序数49,原子量114.82,面心四方晶体。常见化合价为+3。
1863年德国人赖希(F.Reich)和里希特(H.T.Richter)在研究闪锌矿样品时,用光谱分析含氧化锌的溶液,发现一条鲜蓝色新谱线,随后分离出一种新的金属,根据谱线颜色,按拉丁文indium(蓝色)命名。
资源铟是稀有元素,铟矿物主要有:硫铟铜矿(CuInS2)、硫铟铁矿(FeInS4)和水铟矿[In(OH)3],但均分散于其他矿物中。含硫的铅、锌矿物中常见铟,反映了铟的亲硫性。其他矿物如锡石、黑钨矿以及普通闪角石中也含铟。铟的主要来源是闪锌矿,铟含量多为0.0001~0.1%(有时达1%)。在进行综合冶炼时,原料中铟的含量达0.002%,一般就有工业价值。铟是铅锌冶炼厂的副产品,锡冶炼厂也回收铟。
1978年和1979年世界精炼铟的产量分别为1.43×106和1.36×106金衡盎司(1金衡盎司=31.1035克)。美国是世界产铟和消费铟最多的国家。其他产铟国家有日本、苏联、加拿大、秘鲁和英国等。1979年美国金属铟的平均价格为12.79美元/金衡盎司。
性质和用途铟的化学性质与铁相似。常温下纯铟不被空气或硫氧化,温度超过熔点时,可迅速与氧和硫化合。铟的可塑性强,有延展性,可压成极薄的铟片;很软,能用指甲刻痕。
纯度为 99.97%的铟是制作高速航空发动机银铅铟轴承的材料。易熔合金如伍德合金中,每加1%的铟,可降低熔点1.45℃;当加至19.1%时,熔点可降到47℃。铟与锡的合金(各50%)可作真空密封材料;能使玻璃与玻璃或玻璃与金属相粘接。金、钯、银、铜与铟的合金常用来制作假牙和装饰品。
铟是锗晶体管中的掺杂元素,在pnp锗晶体管生产中使用铟的数量较大。铟化合物半导体材料有:锑化铟可用作红外线检波器的材料;磷化铟可以制作微波振荡器。研究中的光纤维通信中InGaAsP/InP异质结激光器,也是铟的新用途。
铟的冶金在竖罐炼锌过程中的焦结炉烧结时,焙砂中的铟约有50%以上进入烟尘。这是在焦结温度850~930℃时低价铟化合物(In2O,InO)有很高的蒸气压的缘故。在竖罐蒸馏炉中还原团矿时,10%以上的铟被蒸馏出来进入粗锌。如在精馏塔中精炼粗锌,则铟和铅一起富集在铅塔中,可在以后炼铅过程中回收铟(见锌)。
近年来湿法冶金炼锌发展迅速,绝大部分的铟是从湿法炼锌的浸出渣中回收的。加拿大的工厂把浸出渣送往铅鼓风炉与铅精矿一起熔炼,50%以上的铟进入炉渣。炉渣再在烟化炉中处理,铟和铅、锌一起挥发进入烟尘中,然后将捕集的烟尘再浸出,浸出渣再返回铅鼓风炉。铟在生产过程中循环富集,之后集中在粗铅中。铅在电解精炼前须经除铜和吹炼,吹炼浮渣中含铟量约占铅中总含铟量的90%。浮渣、熔剂和炭在反射炉中熔炼,铟主要富集在炉渣中,含量达到2.5~3%。这种炉渣中的铜大部分可用浮选法分离。浮选尾矿在回转窑烧结后,和石灰、焦炭混合,以电弧炉还原熔炼,可得含铟4.6%的 Pb-Sn-Sb-In合金。少部分氧化铟挥发富集在烟尘中,因此熔炼过程中铟的回收率约为65%。将上述合金制成阳极,进行电解精炼,用硅氟酸和硅氟酸铅作电解液,阴极上生成铅锡合金(铅90%,锡10%),而铟和锑则呈稳定的锑化铟形态留于阳极泥中,含铟约33%。将阳极泥与硫酸混合后在300℃进行焙烧,用水浸出铟,溶液过滤后调整pH为1,加入氯化钠,用铟板从溶液中置换出铜;在pH=1.5时,用铝板或锌板置换沉淀铟。将得到的海绵铟洗净,压块熔化作为阳极(99.5%铟),进行电解精炼。粗铟阳极放在布袋中,以防止细粒杂质铅、锡和铜的污染。电解铟的纯度为 99.97%,其中主要杂质为镉(0.002%)。
现代湿法炼锌流程,采用高温高酸处理中性浸出渣的方法,可使大部分金属进入溶液。在用黄钠铁矾法沉淀铁时,铟集中于沉淀物中。沉淀物用稀酸浸出,可进一步用溶剂萃取回收。
高纯铟可用电解法制取。但由于镉、 的氧化还原电势和铟接近,用电解法不能除去,而镉是铟中主要杂质,所以在电解之前需进行除镉。工业上除镉有蒸馏法、溶齐萃取法和在甘油碘化钾溶液中加碘去镉等方法。铟电解在陶瓷容器内进行,电解液为氯化铟和氯化钠的水溶液。电解液中加氯化钠,可减少溶液的电阻。溶液需保持微酸性(pH=2),以免铟水解。阴极铟清洗后在高纯石墨坩埚中铸锭,纯度为99.9999%。
制造化合物半导体材料如磷化铟、锑化铟等需使用99.9999%以上的高纯铟。制取这种高纯铟,需强化提纯手段如直拉单晶法提纯,并切去单晶头尾和使用更高纯的试剂等(见超纯金属)。
参考书目
C.A.Hampel ed.,Rare Metals Handbook, 2nd ed.,Reinhold,New York,1961.
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