鉍?

鉍為銀白色至粉紅色的金屬，質(zhì)脆易粉碎，鉍的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定。鉍在自然界中以游離金屬和礦物的形式存在。以前鉍被認(rèn)為是相對(duì)原子質(zhì)量最大的穩(wěn)定元素，但在2003年，發(fā)現(xiàn)了鉍有極其微弱的放射性。

·含量分布

鉍在自然界中以游離金屬和礦物的形式存在。礦物有輝鉍礦、鉍華等。金屬鉍由礦物經(jīng)煅燒后成三氧化二鉍，再與碳共熱還原而獲得，可用火法精煉和電解精煉制得高純鉍。

鉍在地殼中的含量不大，為2×10%，自然界中鉍以單質(zhì)和化合物兩種狀態(tài)存在，主要礦物有輝鉍礦(Bi2S3)、泡鉍礦(Bi2O3)、菱鉍礦(nBi2O3·mCO2·H2O)、銅鉍礦(3Cu2S·4Bi2S3)、方鉛鉍礦(2PbS·Bi2S)。

鉍在自然界中有硫化物的輝鉍礦(Bi2S3)和氧化物氧化鉍(Bi2O3)，或稱(chēng)鉍黃土，是由輝鉍礦和其他含鉍的硫化物氧化后形成的。由于鉍的熔點(diǎn)低，因此用炭等可以將它從它的天然礦石中還原出來(lái)。所以鉍早被古代人們?nèi)〉?，但由于鉍性脆而硬，缺乏延展性，因而古代人們得到它后，沒(méi)有找到它的應(yīng)用，只是把它留在合金中。

·理化性質(zhì)

物理性質(zhì)

純鉍是柔軟的金屬，不純時(shí)性脆。常溫下穩(wěn)定。主要礦石為輝鉍礦(Bi2S5)和赭鉍石(Bi2O5)。液態(tài)鉍凝固時(shí)有膨脹現(xiàn)象。

性脆，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性都較差。鉍的硒化物和碲化物具有半導(dǎo)體性質(zhì)。

金屬鉍為有銀白色（粉紅色）到淡黃色光澤的金屬，質(zhì)脆易粉碎;室溫下，鉍不與氧氣或水反應(yīng)，在空氣中穩(wěn)定。導(dǎo)電導(dǎo)熱性差；以前鉍被認(rèn)為是相對(duì)原子質(zhì)量最大的穩(wěn)定元素，但在2003年，發(fā)現(xiàn)了鉍微弱的放射性，可經(jīng)α衰變變?yōu)殂B-205。其半衰期為1.9X1019年左右，達(dá)到宇宙壽命的10億倍。

化學(xué)性質(zhì)

加熱到熔點(diǎn)以上時(shí)能燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色的火焰，生成三氧化二鉍，鉍在紅熱時(shí)也可與硫、鹵素化合。鉍不溶于水，不溶于非氧化性的酸（如鹽酸）即使?jié)饬蛩岷蜐恹}酸，也只是在共熱時(shí)才稍有反應(yīng)，但能溶于王水和濃硝酸。其中+5價(jià)化合物NaBiO3（鉍酸鈉）是強(qiáng)氧化劑。

·制備方法

工藝原理及流程:

高品位鉍精礦的處理，大部分采用火法反射爐熔煉，鉍精礦和還原劑煤粉、置換劑鐵屑、組溶劑純堿等配料混合，加入反射爐混合熔煉，產(chǎn)出爐渣、冰銅和粗鉍，粗鉍經(jīng)過(guò)精煉生產(chǎn)出精鉍。中國(guó)開(kāi)始致力于鉍礦濕法冶金新工藝的研究。用FeCl3作浸出劑，在酸性氯化物體系中浸出鉍，使礦物中的鉍呈鉍氯配合物的形態(tài)進(jìn)入溶液，用鐵粉置換產(chǎn)出海綿鉍，經(jīng)過(guò)火法精煉生產(chǎn)精鉍，首先在云錫第三冶煉廠建成濕法車(chē)間，處理錫鉍混合精礦。

二十一世紀(jì)后，中國(guó)的許多科研單位根據(jù)鉍礦的不同組成和原料差異，圍繞降低作業(yè)成該，解決環(huán)境污染、FeCl3的再生和溶液中的有價(jià)金屬的富集問(wèn)題，研究了許多濕法冶金流程。

主要試劑和儀器

鹽酸(工業(yè)純)，F(xiàn)eCl3(化學(xué)純)。電動(dòng)攪拌器，721可見(jiàn)分光光度計(jì)，pH計(jì)。浸出劑由工業(yè)鹽酸、FeCl3、蒸餾水按一定比例配制而成;鉍礦在研缽中研磨30min，浸出在500mL燒杯中進(jìn)行;攪拌器為常規(guī)的電動(dòng)攪拌。

浸出工藝原理

在鹽酸溶液中，三氯化鐵可將鉍礦中輝鉍礦的硫元素氧化，使Bi轉(zhuǎn)入溶液，硫元素轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)硫。加入鹽酸，既可提高鉍的浸出率，又可防止溶液中三氯化鉍的水解。浸出液中加入鉍礦還原，使溶液中殘留的三氯化鐵還原為二價(jià)，浸出液中加入鐵粉置換生成海綿鉍。置換后的溶液通入氯氣氧化再生。

工藝流程

稱(chēng)量20g鉍礦在研缽中研磨30min，裝入500mL燒杯中，將配制好的浸出劑按液固體積比為3:1直接加入燒杯中，用攪拌器攪拌，一定時(shí)間后過(guò)濾，濾渣用1.5mol/L鹽酸溶液洗滌2~3次，取1mL浸出液配制成250mL溶液，測(cè)定Bi濃度。其余濾液加入一定量的鐵粉進(jìn)行置換沉淀制成海綿鉍，濾渣在100°C溫度下烘干，測(cè)定其中鉍的含量。其余尾礦用清水洗至中性，轉(zhuǎn)入銅鉬分選工序。部分廢水用石灰中和后排放。

·原料上的應(yīng)用

1.冶金添加劑

鋼中加入微量鉍，可改善鋼的加工性能，可鍛鑄鐵加入微量鉍，能使可鍛鑄鐵具備類(lèi)似不銹鋼的性能。

Cu-Bi多元合金可以取代目前飲水管件上用的含鉛銅合金，成本相差不大，可解決自來(lái)水鉛污染問(wèn)題。

CuSn3Zn8Bi2-7，合金以鉍代替鉛可獲得相同類(lèi)似的復(fù)合材料，達(dá)到類(lèi)似的鑄造、機(jī)械和加工性能。

在鋁、鎂和青銅中加入鉍，可改善機(jī)械加工性能和耐磨性能。

2.鉍基低熔點(diǎn)易熔合金

易熔合金的熔點(diǎn)一般在38~230。(2，在熔點(diǎn)下不易受溫度和壓力的影響而發(fā)生變化。英國(guó)研究出一種無(wú)鉛錫合金焊料，其成分Sn>82、Zn6.0~4.5、In約3.5、Bi約1.0。合金無(wú)毒性，適合作易于過(guò)熱受損晶體管組裝電路板焊接用。

鉍鋁配制的合金作彎曲薄壁管的填充料，能保持管內(nèi)壁平滑光潔，且填料可多次反復(fù)使用。

鉍錫合金配制的合金制作模具，用作金屬薄板材的冷沖壓成型，不低于鋼模的溫度，而且成型快，更新快，合金可多次返回使用。

鉍與鋁、錫、鎘、銦組成的一系列低熔點(diǎn)合金，制作電器、保險(xiǎn)器，自動(dòng)裝置訊號(hào)器等。用鉍錫合金子彈代替鉛彈。

3.醫(yī)藥治療

鉍化合物具有收斂、止瀉、治療胃腸消化不良癥，次碳酸鉍和次硝酸鉍，次橡膠酸鉍鉀用于制造胃藥，外科利用鉍藥的收斂作用來(lái)處理創(chuàng)傷和止血，在放射治療中，用鉍基合金代替鋁為患者防止身體其他部位受到輻射制造護(hù)板，隨著鉍類(lèi)藥物的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)某些鉍類(lèi)藥物具有抗癌作用。

4.鉍在阻燃劑方面的應(yīng)用

在阻燃劑的添加劑中，Bi203的效果比Sb203更好，而且安全無(wú)毒，燃燒時(shí)發(fā)生的煙氣致死性極小，同時(shí)不影響阻燃制品的穩(wěn)定性。

5.鉍在化工中的應(yīng)用

鉍黃顏料是釩酸鉍和鉬酸鉍的混合體。用于取代鉛、鎘等顏料具有雙晶面的黃色顏料，具有更好的表面抗化學(xué)腐蝕性，而且黏合力極強(qiáng)，色澤光亮，又不易脫落褪色，用于黃色汽車(chē)外殼最后一道工序的噴漆，黃色工業(yè)涂料，電氣線圈用材的涂料，及橡膠、塑料制品印刷油墨的著色。

鉍鹽在生產(chǎn)人造纖維制品的一種原料丙烯腈時(shí)，需要大量鉍鹽作催化劑。

氧化鉍，2005年日本計(jì)劃用鉍代替鉛，用于生產(chǎn)汽車(chē)玻璃，這種玻璃含鉛10%，生產(chǎn)商將用鉍取代這部分鉛，生產(chǎn)環(huán)保無(wú)鉛玻璃?；瘜W(xué)試劑、鉍鹽、高折光率玻璃，核工業(yè)玻璃和核反應(yīng)堆燃料。

氫氧化鉍用在塑料中作添加劑，使產(chǎn)品煥發(fā)美麗的珍珠光澤，還可用于制造無(wú)鉛顏料和化妝品。

氯化鉍用于還原燃料性的柏油、雜酚油和非干性油。

6.電子陶瓷

含鉍的電子陶瓷如鍺酸鉍晶體，是一種新型閃爍晶體，用于核輻射探測(cè)器，x射線層面掃描儀、電光、壓電激光等器件制造;鉍鈣釩(石榴型鐵氧體是重要的微波旋磁材料和磁包材料)、摻氧化鉍的氧化鋅壓敏電阻，含鉍的邊界層高頻陶瓷電容器，錫鉍永磁體，鈦酸鉍陶瓷和粉末、硅酸鉍晶體，含鉍易熔玻璃等10多種材料也均開(kāi)始在工業(yè)上應(yīng)用。

7.半導(dǎo)體

用高純鉍與碲、硒、銻等組合、拉晶的半導(dǎo)體元件，用于溫差電偶，低溫溫差發(fā)電和溫差制冷。用于裝配空調(diào)器和電冰箱。用人工硫化鉍可制造光電動(dòng)設(shè)備中的光電阻，增大可見(jiàn)光譜區(qū)域的靈敏度。

8.核工業(yè)

高純鉍(99.999%Bi)用于核工業(yè)堆中作載熱體或冷卻劑，用于防護(hù)原子裂變裝置材料。

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