發現簡史
在自然界中未曾發現過遊離态的铟單質,1863年,德國的賴希和李希特,用光譜法研究閃鋅礦,發現新的元素,即铟。
铊被發現和取得後,德國弗賴貝格礦業學院物理學教授賴希由于對铊的一些性質感興趣,希望得到足夠的金屬進行實驗研究。于是他在1863年開始在夫賴堡希曼爾斯夫斯特出産的鋅礦中尋找這種金屬。這種礦石所含主要成分是含砷的黃鐵礦、閃鋅礦、輝鉛礦、矽土、錳、銅和少量的錫、镉等。賴希認為其中還可能含有铊。雖然實驗花費了很多時間,他卻沒有獲得期望的元素。但是他得到了一種不知成分的草黃色沉澱物。他認為是一種新元素的硫化物。
隻有利用光譜進行分析來證明這一假設。可是賴希是色盲,隻得請求他的助手H.T.李希特進行光譜分析實驗。李希特在第一次實驗就成功了,他在分光鏡中發現一條靛藍色的明線,位置和铯的兩條藍色明亮線不相吻合,就從希臘文中“靛藍”(indikon)一詞命名它為indium(铟)(In)。兩位科學家共同署名發現铟的報告。分離出金屬铟的還是他們兩人共同完成的。他們首先分離出铟的氯化物和氫氧化物,利用吹管在木炭上還原成金屬铟,于1867年在法國科學院展出。
礦藏分布
铟在地殼中的分布量比較小,又很分散。它的富礦還沒有發現過,隻是在鋅和其他一些金屬礦中作為雜質存在,因此它被列入稀有金屬。
已知铟礦物有硫铟銅礦(CuInS2)、硫铟鐵礦(FeInS4)和水铟礦等。铟主要呈類質同象存在于鐵閃鋅礦、赤鐵礦、方鉛礦以及其他多金屬硫化物礦石中。此外,錫石、黑鎢礦、普通角閃石中也含铟。工業上,铟的主要來源為閃鋅礦(含铟0.0001~0.1%),在鉛鋅礦冶煉過程中作為副産品回收,錫冶煉也回收铟。
铟屬于稀散金屬,是稀缺資源。全球預估铟儲量僅5萬噸,其中可開采的占50%。由于未發現獨立铟礦,工業通過提純廢鋅、廢錫的方法生産金屬铟,回收率約為50-60%,這樣,真正能得到的铟隻有1.5-1.6萬噸。
物理性質
铟是一種銀灰色,質地極軟的易熔金屬。熔點156.61℃。沸點2060℃。密度7.30g/cm3。液态铟能浸潤玻璃,并且會粘附在接觸過的表面上留下黑色的痕迹。
铟有微弱的放射性,天然铟有兩種主要同位素,其中In-113為穩定核素,In-115為β-衰變。因此,在使用中盡可能避免直接接觸。
铟金屬可提高二硼化鎂超導臨界電流密度
在超導體二硼化鎂裡添加铟金屬粉末,大大提高了二硼化鎂超導臨界電流密度,向實用化又前進了一步。通過超導體的電流密度在超過某一數值時,超導體就失去了超導性,這一數值就是超導臨界電流密度。它是衡量超導體性能的一個重要指标。向二硼化鎂裡添加铟金屬粉末,在2000攝氏度下熱處理後加工成為電線,其超導臨界電流密度比不添加铟提高了4倍,達到每平方厘米10萬安培。這是铟金屬滲透在二硼化鎂的晶粒之間,從而改善了它的結合性。
化學性質
從常溫到熔點之間,铟與空氣中的氧作用緩慢,表面形成極薄的氧化膜(In2O3),溫度更高時,與活潑非金屬作用。大塊金屬铟不與沸水和堿溶液反應,但粉末狀的铟可與水緩慢的作用,生成氫氧化铟。铟與冷的稀酸作用緩慢,易溶于濃熱的無機酸和乙酸、草酸。铟能與許多金屬形成合金(尤其是鐵,粘有鐵的铟會顯著的被氧化)。铟的主要氧化态為+1和+3,主要化合物有In2O3、In(OH)3、InCl3,與鹵素化合時,能分别形成一鹵化物和三鹵化物。
制備工藝
铟的提取工藝以萃取-電解法為主,這也是現今世界上铟生産的主流工藝技術。其原則工藝流程是:含铟原料→富集→化學溶解→淨化→萃取→反萃取→鋅(鋁)置換→海綿铟→電解精煉→精铟。
世界上铟産量的90%來自鉛鋅冶煉廠的副産物。铟的冶煉回收方法主要是從銅、鉛、鋅的冶煉浮渣、熔渣及陽極泥中通過富集加以回收。根據回收原料的來源及含铟量的差别,應用不同的提取工藝,達到最佳配置和最大收益。常用的工藝技術有氧化造渣、金屬置換、電解富集、酸浸萃取、萃取電解、離子交換、電解精煉等。當前較為廣泛應用的是溶劑萃取法,它是一種高效分離提取工藝。離子交換法用于铟的回收,還未見工業化的報導。在從較難揮發的錫和銅内分離铟的過程中,铟多數集中在煙道灰和浮渣内。在揮發性的鋅和镉中分離時,铟則富集于爐渣及濾渣内。
在ISP煉鉛鋅工藝中,精礦中的铟較大部分富集于粗鋅精餾工序産出的粗鉛中,回收富铟粗鉛的铟,一直采用堿煮提铟工藝,存在生産能力小、生産成本高、金屬回收率低等缺點。
為了簡化铟的提取流程,降低生産成本,提高金屬回收率,針對原有的提铟生産工藝,本項目通過條件試驗、循環實驗及綜合試驗,研究開發了“富铟粗鉛電解-鉛電解液萃铟”提取工藝,确定了新工藝的最佳工藝參數。工藝流程為:粗鉛熔化鑄成極闆,裝入電解槽通電進行電解,陽極中的铟溶解進入電解液,當铟富集到一定濃度後,抽出電解液進行萃取、反萃,富铟反萃液經pH調節、置換、壓團熔鑄後得到粗铟。
分離提取铟的幾種新技術:這些新技術使用的主要分離材料包括液膜、螯合樹脂、浸漬樹脂和微膠囊。在合适的條件下,運用這些技術可對铟進行有效地分離回收。這些新技術為分離回收铟提供了新的選擇。
應用領域
金屬铟具有延展性好,可塑性強,熔點低,沸點高,低電阻,抗腐蝕等優良特性,且具有較好的光滲透性和導電性,被廣泛應用于宇航、電子工業和無線電、高新技術、能源、醫療、國防等領域。
铟因其光滲透性和導電性強,主要用于生産ITO靶材(用于生産液晶顯示器和平闆屏幕),這一用途是铟錠的主要消費領域,占全球铟消費量的70%。
其次的幾個消費領域分别是:電子半導體領域,占全球消費量的12%;焊料和合金領域占12%;研究行業占6%。另,因為其較軟的性質在某些需填充金屬的行業上也用于壓縫。如:較高溫度下的真空縫隙填充材料。
醫學上,肝、脾、骨髓掃描用铟膠體。腦、腎掃描用铟-DTPA。肺掃描用铟-Fe(OH)3顆粒。胎盤掃描用铟-Fe-抗壞血酸。肝血池掃描用铟輸送鐵蛋白。
镓和铟合金合成液态金屬,形成一種固溶合金,在室溫下就可以成為液态,表面張力為每米500毫牛頓。這意味着,在不受外力情況下,當這種合金被放在平坦桌面上時會保持一個幾乎完美的圓球不變。當通過少量電流刺激後,球體表面張力會降低,金屬會在桌面上伸展。
如果電荷從負轉正,液态金屬就會重新成為球狀。更改電壓大小還可以調整金屬表面張力和金屬塊粘度,從而令其變為不同結構。這項研究還可以用于幫助修複人類切斷的神經,以避免長期殘疾。研究人員宣稱,該突破有助于建造更好的電路、自我修複式結構。



















