铟属于稀散金属,熔点156.61℃,沸点2080℃,具有质软、延展性好、强光投性和导电性等特点。铟的可塑性强,有延展性,可压成极薄的金属片。铟可以与许多金属形成合金,制成化合物半导体、光电子材料、特殊合金、新型功能材料以及有机金属化合物等,对应下游是半导体、焊料、整流器、热电偶。
铟是银白色,略带浅蓝色的金属,非常柔软,可以用指甲划。铟具有很强的可塑性、延展性,可以压制成片剂。铟金属一般用作制造低熔点合金、轴承合金、半导体、电光源等的原料。
铟以伴生金属分散在其他元素的矿物中,由于具有与硫的亲和性,铟主要富集在硫化物中,同时也存在于某些氧化物及硅酸盐矿物中。铟主要呈类质同象存在于铁闪锌矿、赤铁矿、方铅矿以及其他多金属硫化物矿石中,此外锡矿石、黑钨矿、普通角闪石中也含有铟。
因此铟的生产主要是在加工其他金属矿物时作为副产物进行提取。目前铟的主流工艺技术提取以萃取-电解法为主,其工艺流程主要如下:含铟原料→富集→化学溶解→净化→萃取→反萃取→锌(铝)置换→海绵铟→电解精练→精铟。
物理性质:
颜色和状态:银白色金属
声音在其中的传播速率(m/S):1215
密度:7.31克/厘米3
熔点:156.61℃
沸点:2080℃
莫氏硬度:1.2
电离能 (kJ /mol) : 5.786电子伏特
M - M+ 558.3
M+ - M2+ 1820.6
M2+ - M3+ 2704
M3+ - M4+ 5200
M4+ - M5+ 7400
M5+ - M6+ 9500
M6+ - M7+ 11700
M7+ - M8+ 13900
M8+ - M9+ 17200
M9+ - M10+ 19700
其它:稀散元素之一,有延展性,比铝软.
化学性质:
元素原子量:114.8
元素类型:金属
原子体积(立方厘米/摩尔):15.7
原子序数:49
元素符号:In
相对原子质量:114.8
核内质子数:49
核外电子数:49
核电荷数:49
氧化态:
主要:In+3
其它:In+1, In+2
质子质量:8.1977E-26
质子相对质量:49.343
所属周期:5
所属族数:IIIA
摩尔质量:115g/mol
外围电子排布:5s2 5p1
核外电子排布:2,8,18,18,3
晶体结构:晶胞为单斜晶胞.
晶胞参数:
a = 325.23 pm
b = 325.23 pm
c = 494.61 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
原子半径:2
其它:易溶于酸或碱;不能分解水;在空气中很稳定;燃烧时会发生鲜紫色的火焰.
铟,熔点156.61℃,沸点2060℃,相对密度7.31g/cm³,是银白色并略带淡蓝色光泽的金属,质地非常软,用指甲可以轻易地在其表面留下划痕,可塑性强,延展性好,可压成片。纯铟棒弯曲时能发出一种吱吱的叫声。液态铟能浸润玻璃,并且会粘附在接触过的表面上留下黑色的痕迹。液态铟流动性极好,可用于铸造高品质量铸件。铟比锌或镉的挥发性小,但在氢气或真空中加热能够升华。铟,有微弱的放射性,在使用中尽可能避免直接接触。天然铟有两种主要同位素,其一为In-113为稳定核素,In-115为β- 衰变。
铟是一种银白色并略带淡蓝色的金属,我国作为储量第一的国家很少使用但是国内的需求少,该种金属多用于出口。
一、铟的特性
铟是一种银白色微蓝的金属,它的质地很软,甚至比铅还要软,它的化学特性类似于铁,它可以在常温下与氧气发生缓慢的反应,从而在它的表面上形成一层薄薄的氧化膜。
它熔点为156.61℃、沸点2080℃、密度7.3 g/cm3、可塑性好,可压成极薄的片。
二、铟的矿产分布
在地壳中,铟的分布相对较少,而且分布非常分散。它的富矿尚未被发现,仅以杂质形式存在于锌及其他几种金属矿中,故列为稀有金属。
数据表明,全球的铟地质储量只有一千六百万公斤,只有黄金的六分之一。中国有63个含铟矿区,总储量约1百万公斤,我国在1995年第一次超越法国,跃居世界第一。
由于国内市场需求较小,大多数产品都是外销,因此,2005年,我国的原生铟产量已达41000公斤,但以纯度较低的铟为主。2006年,国内已有近60,000吨的精铟,我国原生的铟供应量占全球的60%以上。
三、铟的应用领域
铟的主要应用领域是其铟锡氧化物,该产品在电子信息行业中得到了广泛的应用,如生产TFT、 LCD、等离子显示器等。目前,世界上50%以上的铟用于生产 LCD。
铟在红外探测、光磁器件、磁阻、太阳能转换器等方面具有广泛的应用前景,在微波通讯、光纤通讯中,磷化铟是一种新型材料。
除此以外,将铟和铜复合膜可以应用于太阳能电池,将铟加入到电池的阴极材料中,可以达到抗腐蚀效果。
1863年德国学者 F. Reich 和 H. Richter,在用光谱法分析闪锌矿时发现铟(Indium)时,做梦也没想到她将具有如此广阔的应用前景。 1924年全世界仅生产出1公斤的铟来。到1980年全球铟产量达45.5吨,1990年达133吨,1999年235吨,目前全球产量也只有300吨左右。 铟的价格最初只有几十美元/千克,1980年曾达645美元/千克,原因是由于原子能控制设施大量应用。此后价格一直萎靡不振,1994年5月18日为100-130美元/千克,1995年1月到2003年3月期间的平均价格是231美元/千克,1998年之前一直在270美元/千克之上。特别是IT泡沫破灭时的2001年10月--2002年9月份,价格竟然低达55-66美元/千克。之后缓慢回升,2003年5月初,铟价格达到125-170美元/千克;2003年6月140-170美元/千克;2004年却大幅攀升,从年初的300美元/千克升到年末的800美元/千克,涨了近3倍。2005年3月已达1010-1070美元/千克。之后缓慢高位调整,价格在800-870美元/千克之间,2006年3月16日为 930/990美元/千克,2006年4月1日达 1000/1060 美元/千克。有人乐观地估计铟价将达到1400美元/千克。 铟何以备受人们的追捧呢?这要从她的身世说起。 铟是元素周期表中的第三族元素,硼、铝、镓、铟、铊系列的第四位,原子序数为49,原子量为114.82。铟属于分散元素,在地壳中含量非常低,其丰度与银的丰度相近,为0.05×10-6。目前发现的铟独立矿物只有8种,且极其少见,绝大部分的铟均以杂质成分存在于其它矿物中,一般多分布于铅锌矿及锡矿中。铟的提炼很困难, 目前只有铅锌冶炼厂和锡冶炼厂以副产品回收铟。绝大部分铟是从湿法炼锌的浸出渣中回收的,矿渣经化学处理后,可用溶剂萃取法得到铟。用锌片还原矿渣浸出液,也可得到铟。进一步用电解精炼,可得纯度为99.97%的金属铟。纯度为99.9999%的高纯铟,仍需利用电解法提纯。因此,目前全球的铟产量只有300吨左右,且其产能不会急剧增长。据估计,目前全球铟资源的探明储量大约为13万吨。 “物以稀为贵”,铟价居高不下。但这只是问题的一个方面,更为重要的是其独特的物理和化学性质,才使得这只丑小鸭成为了美丽的白天鹅。 其一:铟金属显银白略带淡蓝色,光泽亮丽,在弯曲时会发出鸣音。其与铜银金的合金制作假牙。 其二:铟具有熔点低(156.61°C),沸点高(2080°C),传导性好,延展性好,比铅还软,能用指甲刻痕;可塑性强,可压成极薄的金属片。其氧化物能形成透明的导电膜等特性,近年在铟锡氧化物(ITO)、半导体、低熔点合金等方面得到广泛应用。特别是由于铟锡氧化物(ITO)具有可见光透过率95%以上、紫外线吸收率≥70%、对微波衰减率≥85%、导电和加工性能良好、膜层既耐磨又耐化学腐蚀等优点,作为透明导电膜已获得广泛应用。随着IT产业的迅猛发展,用于笔记本电脑、电视和手机等各种新型液晶显示器(LCD)以及接触式屏幕、建筑用玻璃等方面,作为透明电极涂层的ITO靶材(约占铟用量的70%)用量的急剧增长,使铟的需求正以年均30%以上的增长率递增。世界市场上平面显示器的快速增长成为全世界铟的生产的最主要的最终用户,包括平面电视、台式计算机显示器、可上网的笔记本电脑、手机等主要的平面显示器的快速发展和应用,使得国际市场对铟的需求急剧增长,而且目前还没有新的用于替代ITO的材料研究出来。 其三、从常温到熔点之间,铟与空气中的氧作用缓慢,表面形成极薄的氧化膜,温度更高时,与氧、卤素、硫、硒、碲、磷作用。铟在空气中的氧化作用很慢;大块金属铟不与沸水和碱反应,但粉末状的铟可与水作用,生成氢氧化铟。铟与冷的稀酸作用缓慢,易溶于浓热的无机酸和乙酸、草酸。铟可作为包复层或与其它金属制成合金,以增强发动机轴承耐腐蚀性;铟有优良的反射性,可用来制造反射镜;银铅铟合金可作高速航空发动机的轴承材料。易熔的伍德合金中每加1%铟,可降低熔点1.45℃。铟化合物半导体有锑化铟(通迅激光光源、太阳能电池),磷化铟和锑化铟(红外检测、光磁器件、太阳能转换器等)。 其四:铟合金可作反应堆控制棒,能够敏感地检测中子幅射;可用于登陆舱,着陆时不脆化、不开裂。
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