铟矿(铟有毒吗)
一、铟的地球化学性质
一、铟的地球化学参数
在元素周期率未被发现以前,铟一直作为锌的同族元素,其电价被确定为+2价。新的元素周期率确立之后,铟的电价改正为+3价,原子量为114.818,位于第五周期第三副族,与铅属于同族元素。
金属铟为银白色,其电子构型为4d185s25p1,容易失去三个电子而成为三价阳离子。铟离子最外层具有18个电子,属于铜型离子,因而,地球化学家们把铟归类于亲铜或亲硫元素,其原子价有+1价和+3价,在自然界,铟的+3价才能形成稳定化合物。
铟有质量数为113In和115In两个同位素。在自然界,113In的相对丰度为4.33%,115In的相对丰度为95.67%,其中115In具有放射性,半衰期为5×1014年,放射出β射线,衰变的终期稳定产物为115Sn。但铟的同位素组成目前研究较少,能否像其他元素同位素组成一样在地质学中得到应用还是一个有待研究的问题。
铟的地球化学参数如表8-1所示,与有关元素离子半径的对比见表8-2。自然界铟常以正3价稳定存在,在此价态下,其离子半径为0.81,与硫化物矿床中通常出现的元素离子相比,阴离子半径与六配位时的Sn4+(0.71)、Zn2+(0.74)、Fe2+(0.72)、Cu2+(0.72)、Sb2+(0.76)较为接近,而与Pb2+(1.24)差别较大。根据刘英俊等(1984)的研究,铟与锡和锌的关系最密切,而它在硫化物矿物中最易于进入四面体配位晶格的硫化物矿物中,具有这种晶体结构的最常见矿物为闪锌矿、黄锡矿和黝铜矿等。近年来的研究显示,在自然界,铟进入由这些离子组成的矿物(硫化物)的顺序大致为:
表8-1铟的地球化学参数
分散元素地球化学及成矿机制
表8-2铟与相关元素的离子半径对比表
刘英俊等(1984)认为,在造岩矿物中,铟与Fe3+关系密切。根据我们对一些造岩矿物(包括钾长石、斜长石、角闪石、辉石、黑云母和白云母)中铟含量的分析结果,铟含量由高到低的顺序为:
角闪石(4×10-6~8×10-6)→辉石(2×10-6~5×10-6)→黑云母(1×10-6~2×10-6)→长石—白云母(-6)
不含Fe3+的矿物含铟性明显低于含Fe3+矿物,这一结果与刘英俊等的结论基本一致。而In3+离子半径与Fe3+离子半径相差较大。因此看来,离子半径不是铟进入某矿物的决定性因素。
二、铟在自然界的分布
表8-3为铟在部分陨石及月球岩石中的含量。到目前为止,宇宙的铟含量都为推测值,并且不同学者给出的值相差悬殊,如Suess和Urey(1956)给出的值为0.11×10-6,
表8-3宇宙、陨石及月球岩石中铟的含量
Urey(1967)的值为0.80×10-6。陨石的铟含量是实测值,由于陨石类型和分析方法的不同,含量变化较大。事实上,浩瀚的宇宙,铟含量不可能用一个简单的数字来准确地表述。月球岩石的铟含量从检测不出到0.7×10-6都有(欧阳自远,1988),但其数据数量不足,还无法代表整个月球的铟含量。
实际上,无论是宇宙、陨石,还是月球,研究铟含量的目的只是建立一个对比的标准,其变化对探讨铟的富集与成矿并不重要。
铟在地球中的分布也有各种不同的说法。克拉克和华盛顿1924年给出的数据为n×10-11,费尔斯曼(1933~1939)、戈尔德施密特(1937)、维尔纳茨基(1949)、泰勒(1964)、黎彤(1990)给出的数据均为0.1×10-6,而Taylor(1980,1982)在确定初始地幔、现今地壳等地球圈层时,未给出地球岩石圈的铟丰度。多数学者给出的地壳铟含量为0.1×10-6。因此,刘英俊等(1984)也将铟的地壳丰度确定为0.1×10-6。这也是目前大家比较公认的地球铟丰度。
地球不同岩石中铟的含量研究得较多,表8-4为主要火成岩和沉积岩中铟的丰度。虽然这些数据代表全球相应岩石中铟的平均含量,但具体到某一地区或某一种岩石,差别非常大。因此,这些数据也只能作为一个对比指标。
表8-4地球主要岩石铟丰度(10-6)
三、地质作用过程中铟的某些地球化学特点
就目前来说,除铟在岩浆岩中的含量及分布研究较多外,铟在沉积作用和变质作用过程中的地球化学特点研究得较少。很多情况下,分析项目中缺少铟元素。因此,讨论铟在沉积岩及变质岩中的地球化学特点是较困难的。下面,我们只对其中几个问题进行简单的讨论。
(一)铟在岩浆岩中的分布特点
岩浆岩中的铟,被认为总的特点是从基性-超基性岩类→中性岩类→酸性岩类,铟含量有增高的趋势(刘英俊等,1984)。我们的分析结果却出现不少相反的情况。
据Ivanov(1969)的研究,岩浆岩中的铟与(Fe3++Fe2+)的含量呈正相关(图8-1),后来的研究者也都默认这一研究结果。在基性-超基性岩石中,存在大量辉石、橄榄石等含铁矿物,而酸性岩中的含铁矿物主要为黑云母,有时有少量角闪石类矿物。基性-超基性岩与酸性岩相比,前者是富铁岩石,含铁矿物的量远远大于后者。因此,从单纯的含铁量来对比不同类型岩浆岩中铟的含量,应该出现从基性-超基性→酸性岩,铁含量降低,铟含量也应该降低,这与岩石从基性到酸性铟含量升高的结论是矛盾的。
图8-1基性-超基性岩(a)和花岗岩(b)中In与FeO的关系
根据我们的分析结果,花岗岩及闪长岩中的黑云母和角闪石铟含量明显高于长石类矿物,这说明铟与铁有关是正确的。分析发现,对同一类型岩浆岩来说,铟含量的高低与铁含量有关,而对于不同类型的岩浆岩,这一结论不完全正确。我们认为,从基性-超基性到酸性岩铟含量升高的结论还有待大量数据来验证。
(二)岩石中铟含量随时间的变化
不同地质时代岩石中铟的变化资料还相当少。我们对华北克拉通北缘太古代花岗岩(TTG)、辽宁早元古代花岗混合岩、内蒙古中元古代花岗片麻岩、江西加里东期花岗岩和广东燕山期花岗岩的分析结果(表8-5)显示出,同类岩石,随着时代变新,铟含量有增高的趋势。这些岩石都是采自无矿岩体,没有受到矿化的影响。从酸性岩类的情况来看,这种趋势是存在的,其他岩石是否存在这种变化趋势,还需进一步验证。
表8-5不同时代岩石的铟含量
二、铟是什么意思
一种金属元素,符号In。
铟,汉语二级字,读作(yīn),其本义是金属元素,符号In(indium)。银白色,质软。用来制低熔合金、轴承和电子、光学原件等。
其他:
氧化铟锡,是一种置换固溶体,透明茶色薄膜或黄偏灰色块状,由90%In2O3和10%SnO2混合而成,主要用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸、有机发光二极管、太阳能电池、抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀、各种光学镀膜等。
2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,氧化铟锡在2B类致癌物清单中。
氧化铟锡主要的特性是其电学传导和光学透明的组合。然而,薄膜沉积中需要作出妥协,因为高浓度电荷载流子将会增加材料的电导率,但会降低它的透明度。
氧化铟锡薄膜最通常是物理气相沉积、或者一些溅射沉积技术的方法沉积到表面。
因为铟的价格高昂和供应受限、ITO层的脆弱和柔韧性的缺乏、以及昂贵的层沉积要求真空,其它取代物正被设法寻找。碳纳米管导电镀膜是一种有前景的替代品(石墨烯是最佳的替代品)。这类镀膜正在被Eikos发展成为廉价、力学上更为健壮的ITO替代品。
PEDOT和PEDOT:PSS已经被爱克发和H.C. Starck制造出来。PEDOT:PSS层已经进入应用阶段(但它也有当暴露与紫外辐射下时它会降解以及一些其他的缺点)。别的可能性包括诸如铝-参杂的锌氧化物。
以上内容参考:起名网
三、铟的用途
铟稀有金属有哪些用途?
铟稀有金属有以下用途:
铟主要用于生产ITO靶材(用于生产液晶显示器和平板屏幕),这一用途是铟锭的主要消费领域,占全球铟消费量的70%。其次的几个消费领域分别是:电子半导体领域,占全球消费量的12%;焊料和合金领域占12%;研究行业占6%。另,因为其较软的性质在某些需填充金属的行业上也用于压缝。如:较高温度下的真空缝隙填充材料。
已知铟矿物有硫铟铜矿(CuInS2)、硫铟铁矿(FeInS4)和水铟矿等。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,锡石、黑钨矿、普通角闪石中也含铟。工业上,铟的主要来源为闪锌矿(含铟0.0001~0.1%),在铅锌矿冶炼过程中作为副产品回收,锡冶炼也回收铟。
铟属于稀散金属,是稀缺资源。全球预估铟储量仅5万吨,其中可开采的占50%。由于未发现独立铟矿,工业通过提纯废锌、废锡的方法生产金属铟,回收率约为50-60%,这样,真正能得到的铟只有1.5-1.6万吨。
铟是一种银灰色,质地极软的易熔金属。熔点156.61℃。沸点2060℃。相对密度d7.30。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。
铟有微弱的放射性,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。因此,在使用中尽可能避免直接接触。
铟的特性作用
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。
铟的特性作用
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。
铟稀有金属有哪些用途?
元素用途:质软,能拉成细丝。纯态的金属铟几乎没有什么商业价值,主要用于制造合金,以降低金属的熔点。铟银合金或铟铅合金的导热能力高于银或铅。可作低熔合金、轴承合金、半导体、电光源等的原料。主要作飞机用的涂敷铅的银轴承的镀层。铟箔往往插入核反应堆中以控制核反应的进行,铟[1]箔在反应堆中与中子反应后便呈现放射性,其呈现放射性的速度,可作为测量和反应进行的一个有价值的参数。
铟锭因其光渗透性和导电性强,主要用于生产ITO靶材(用于生产液晶显示器和平板屏幕),这一用途是铟锭的主要消费领域,占全球铟消费量的70%。
其次的几个消费领域分别是:电子半导体领域,占全球消费量的12%;焊料和合金领域占12%;研究行业占6%。另,因为其较软的性质在某些需填充金属的行业上也用于压缝。如:较高温度下的真空缝隙填充材料。
金属铟的都能用来干什么?
占全球消费量83%。
二、化合物消费领域,占全球消费量9%。三、锑化铟/砷货铟:红外探测、光磁器件、磁致电阻器及太阳能转换器等。
。四、磷化铟用于微波通讯、光纤通讯中的激光光源和太阳能电池材料;、硒铟铜多晶薄膜用于制造太阳能电池,在电池的负极材料中添加铟能起到防腐的作用。
五、合金领域,占全球消费量5%。六、银铅铟合金可制造高速航空发动机的轴承;、铟锡合金可作真空密封材料和低熔点合金接点材料,作玻璃与玻璃或玻璃与金属之间的粘结剂;低熔点合金(如伍德合金)中加入七、铟可以降低其熔点,铟的熔点低,度左右。
八、金、钯、银、铜同铟组成的合金可用来制作假牙和装饰品。九、半导体行业,占全球消费量3%。
金属铟的都能用来干什么?
占全球消费量83%。
二、化合物消费领域,占全球消费量9%。三、锑化铟/砷货铟:红外探测、光磁器件、磁致电阻器及太阳能转换器等。
。四、磷化铟用于微波通讯、光纤通讯中的激光光源和太阳能电池材料;、硒铟铜多晶薄膜用于制造太阳能电池,在电池的负极材料中添加铟能起到防腐的作用。
五、合金领域,占全球消费量5%。六、银铅铟合金可制造高速航空发动机的轴承;、铟锡合金可作真空密封材料和低熔点合金接点材料,作玻璃与玻璃或玻璃与金属之间的粘结剂;低熔点合金(如伍德合金)中加入七、铟可以降低其熔点,铟的熔点低,度左右。
八、金、钯、银、铜同铟组成的合金可用来制作假牙和装饰品。九、半导体行业,占全球消费量3%。
四、铟的熔点
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。