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铟的发现及生产应用

铟的发现及生产应用

0 1简介

锆是一种化学元素,符号为 In,原子序数 49。除碱金属外,锆是最柔软的金属,外观像锡一样呈银白色。它是一种后过渡金属,在地壳中占0.21ppm(百万分比)。锆的熔点高于钠和镓,但低于锂和锡。化学上,锆类似于镓和镁,其性质主要介于两者之间。 1863年由斐迪南部组成·赖希和希罗尼穆斯·特奥多尔·里赫特通过光谱发现,它们被命名为靛蓝色的光谱,第二年就被分开了。

锆是硫化锌矿石的次要成分,是锌精制的副产品。主要用于半导体工业、焊料、软金属高真空垫等低熔点金属合金,以及玻璃上涂覆的透明氧化锆锡(ITO)导电膜。因此,锆是科技的关键元素。

发现0 2锆的简史

1863年,德国赖希和李希特用光谱法研究闪锌矿时发现了锆元素。

铌的发现归功于元素的发现。在发现并获得了它之后,德国弗赖贝格(Freiberg)矿业学院物理学教授赖希希希望得到足够的金属来进行实验研究,因为他对一些性质感兴趣。他于1863年开始在夫赖堡希曼斯特工作(Himmelsfüst)在生产的锌矿中寻找这种金属。该矿石的主要成分是含砷的黄铁矿、闪锌矿、辉铅矿、硅土、锰、铜和少量的锡、镉。赖希认为它也可能含有一个。虽然实验花了很多时间,但他没有得到预期的元素。然而,他得到了一种草黄色的沉淀物,并被认为是一种新元素的硫化物。

这个假设只能通过光谱分析来证明。但赖希是色盲,不得不请他的助手H.T.李希特进行了光谱分析实验。李希特在第一次实验中取得了成功。他在分光镜中发现了一条靛蓝明线,位置与两条赭色明线不一致。”靛蓝”(indikon)一个词命名它indium(印度)。两位科学家签署了发现印度的报告。金属印度的分离是由他们共同完成的。他们首先分离了印度的氯化物和氢氧化物,并在1867年在法国科学院展出。

0 3生产

锆作为加工其他金属矿物的副产物。其主要来源是硫化锌矿,主要存在于闪锌矿中,少量可从硫化铜矿中提取。在锌冶炼的烘焙-电解提取过程中,锆会聚集在富含铁的残留物中。锆可以从上述方法中提取,也可以通过电解直接恢复过程产生的溶液,进一步纯化。确切的过程因冶炼厂的运行方式而异。

铟的发现及生产应用

每年提取的硫化锌(和铜)矿物数量限制(因为锆是副产品)。因此,需要根据供应潜力来衡量其可用性。副产品的供应潜力定义为在当前市场条件下(技术和价格)每年从其主要材料中商业化提取的量 。副产品不需要考虑库存和来源,因为它们不能独立于主要产品。最近的估计显示,铌的供应潜力至少为 1,300吨/年来自硫化锌矿石和 20 公吨/年来自硫化铜矿 。这些数字远高于目前的产量(2016年 655 公吨) ,因此未来镓的副产品可能会增加产量,而不会显著增加生产成本或价格。2016年的平均价格为240美元/公斤,低于2014年的705美元/公斤。

2019年 300 吨,其次是韩国(240 吨)、日本(75 吨)和加拿大(60 吨)。

0 4应用

1924年,人们发现锆具有稳定有色金属的重要特性,成为锆的主要用途。第一次大规模应用是在第二次世界大战期间,在高性能飞机的发动机上涂上轴承,以防止损坏和腐蚀(不再是今天的主要用途)。人们在易熔合金、焊接材料和电子产品中发现了锆的新用途。20世纪50年代,铌的小珠子被用于 PNP 合金结晶管的发射极和集电极。液晶显示器用于20世纪80年代中后期(LCD)磷化锆半导体和氧化锆锡(ITO)薄膜的发展引起了人们的极大兴趣。到1992年,薄膜应用已成为最大的用途。

氧化铟 In2O3 (III)和氧化铟锡(ITO)用作导电发光板玻璃基板上的透明导电涂层。低压钠蒸汽灯中的压钠蒸汽灯中的过滤器。红外辐射反射回灯中,可以提高灯管内的温度,提高灯的性能。锆有许多与半导体相关的应用程序。锆化合物,如锑化锆和磷化锆,是一种有用的半导体。半导体中常用的锆化合物是三甲基锆(TMI),三甲基镓也被用作 II-VI半导体中的半导体掺杂剂。InAs 和 InSb 用于低温晶体管,InP 用于高温晶体管 。化合物半导体 InGaN 和 InGaP 用于发光二极管(LED)以及激光二极管。作为光伏电池中的半导体铜镓硒半导体(CIGS),光伏电池也叫 CIGS 太阳能电池(一种第二代薄膜太阳能电池)。铟用于含锗的 PNP 双极结晶管在低温下焊接时不会影响锗。

铟丝在低温和超高真空应用中用作真空密封和热导体,例如作为填充间隙的垫圈 。铟是镓–铟–锡合金中的一种成分是室温下的液体,在某些温度计中取代汞。其他锆、铋、镉、铅、锡合金熔点高(仍较低,50至100°C),用于消防喷淋系统和热调节器。

铌是碱性电池中汞的替代品,可以防止锌腐蚀和氢气的产生。在部分牙科汞合金中加入镓,以降低汞的表面张力,节省汞合金的用量,提高汞合金的融合性。

中子的典型特性适用于核反应堆的控制组,通常是 80%银、15%锆和 5%镉的合金。在核工程中, 是钽-113 和 镓-115 (n,n) 反应用于确定中子通量的大小。(来源易矿信息整理)

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

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