锌铟简介第一节锌一、引言锌（Zine）,元素周期表第四周期第二副族元素，因素符号Zn，为重有色金属，原子序数30，元素的相对原子质量65.39，常温下为固体，新鲜断面有金属光泽。

中国是最早生产和使用锌的国家。

贵州省赫章妈姑地区于947年开始炼锌，在1637年，宋应星在其所著《天工开物》中记述了火法炼锌技术、锌的产地及锌的物理化学性质。

炼锌知识大约于1730年从我国传到英国，随后相继传播到西欧其他一些国家。

19世纪平罐炼锌技术在法国、比利时得到较大发展。

其他的炼锌方法始于20世纪。

二、锌的性质1、物理性质锌是略带兰灰色的金属，已知有15个同位素，其中元素的相对原子质量数为64、66、67、68和70的五个同位素是稳定的。

元素的相对原子质量数为64的同位素约占普通锌的一半。

锌是低毒元素，而且是人体成长和发育所必须的一种元素。

锌离子不论在溶液中或在含水的结晶体中都是无色的。

锌具有中等硬度（莫氏印度2.5），在室温下性脆，在100～152℃下有良好的延展性，但加工后则变硬。

在250℃以上的温度下很脆，可加工成锌粉。

锌是较差的导热体和导电体，它的电导率和热导率几乎只有良导体银的1/4，它的熔点和沸点都比较低。

熔化后的锌流动性能良好。

其主要物理性质见表1-2锌有α、β、γ三种结晶，其同质异性变化温度为170℃和330℃。

在熔点附近的锌蒸气压很小，但液态锌蒸气压岁温度升高而急增，至907℃即沸腾，这火法炼锌的基本依据。

2、化学性质锌是化学性质较活泼的金属，在505℃时锌在氧化气氛中燃烧呈白色火焰。

锌在常温下不被干燥的氧或空气所氧化。

在潮湿的空气中往往形成一层灰白色的致密碱式碳酸锌ZnCO3·3Zn（OH）2而防止了锌的继续被浸蚀。

熔融的锌能够与铁形成化合物并保护了钢铁，此一特点被用在镀锌工业上。

在电化序中，金属锌的标准电位是-0.763V，在氢之前，因此，在酸性溶液中能够置换氢气。

锌易溶于稀硫酸和盐酸中，也能够溶于碱溶液中，在碱中溶解速度较在酸中慢，锌的氢氧化物属于两性化合物，锌与水银生成汞齐。

二氧化碳与水蒸气混合的气体可使锌迅速氧化成氧化锌。

常温下无空气的水对锌没有作用，但在红热温度时锌易分解水蒸气，生成氧化锌。

此外，锌还能够生成一系列的络离子如Zn（OH）42-，另外还能够生成一些具有环型结构的螯合物如Zn（NH3）3H2O2+等，这些络合物大多数在水溶液中都比较稳定，并且配位数多为4。

三、锌是主要化合物锌的化合物很多，主要有硫化锌、氧化锌、硫酸锌、铁酸锌、硅酸锌、氯化锌等。

1、硫化锌天然硫化锌称为闪锌矿，密度为4.083g/㎝3，莫氏硬度3.5-4，它是炼锌的主要矿物。

硫化锌主要有两种同分异构体，既闪锌矿和纤维锌矿。

硫化锌在1200℃时显著升华，而在CO2气流中则于1100～1200℃时就显著升华。

在氧化气氛中加热时，由于升华后的硫化锌蒸汽会和氧结合生成氧化锌和二氧化硫，使气相中的硫化蒸汽含量减少，从而会加速固相升华的进行，在锌精矿的沸腾培烧过程中，硫化锌的升华作用具有很重要的意义。

硫化锌能溶于盐酸和浓硫酸溶液，不溶于稀硫酸和醋酸溶液。

采用各种氧化剂把溶液中S2-离子氧化成硫磺能够进一步压低溶液中硫离子的浓度，其浸出效果比单纯地增大酸浓度的办法为好。

硫化锌精矿的直接浸出就是利用了这一原理。

硫化锌精矿也可以在高压氧酸浸出中直接分解。

2、氧化锌氧化锌是白色的，但加热时会变黄。

在各种稀酸中和氨中，均易溶解。

工业上锌培砂的酸性浸出就是利用了氧化锌的这一特性。

它的密度是所有锌化合物中是最大的，结晶状态的为5.78g/㎝3，无定形的也有5.42 g/㎝3。

氧化锌的熔点很高，达1973℃，超过了石英的熔点。

高的熔点和晶格内部的强大的键力有关。

氧化锌在1000℃以上开始蒸发，1300℃以上趋于明显。

在高温下，氧化锌能离解为氧气和锌蒸汽。

氧化锌属于两性化合物，在低温和高温下既能与酸反应，又能够与强碱反应，生成相应的盐类。

在低温下，它能够溶于硫酸或盐酸溶液，在强碱溶液中生成锌酸盐。

在高温下（大于550℃），它能够和各种酸性氧化物或碱性氧化物化合。

锌盐的熔点比氧化锌低得多，ZnO能被C、CO、H2还原。

在温度800℃以上时，氧化锌被CO还原反应便很激烈。

3、硫酸锌硫酸锌是白色的，极易溶于水，通常生成ZnSO4·7H2O，加热时，开始生成碱式ZnSO4·0.5H2O，以后进一步分解成ZnO。

硫酸锌的离解大致在650℃开始，720℃以上分解加剧。

4、铁酸锌和硅酸锌铁酸锌和硅酸锌这两种化合物在锌精矿培烧产物中是常出现的。

铁酸锌的熔点1590℃，不溶于水而且不溶于稀的硫酸溶液，无磁性。

硅酸锌是白色的，属于离子型结构，密度为3.9～4.2 g/㎝3，莫氏硬度5-6，熔点1509℃。

5、氯化锌金属锌、氧化锌或硫化锌在低温下都可以与氯气作用生成氯化锌。

氯化锌的熔点为318℃，沸点730℃，约500℃时便显著挥发。

氯化锌易潮解，易溶于水、甲醇、乙醇、甘油等含氧有机溶剂，不溶于液氨。

四、锌的用途1、锌广泛被用于国民经济的各个部门，其中以镀喜工业用得最多，其用量几乎占世界锌产量的一半。

2、锌能于许多金属形成性质优良的合金，在机械工业、国防工业和交通运输业中得到广泛的应用。

3、用高纯锌制造的Ag-Zn电池，体积小而能量大，适用于飞机和航天仪表上；锌的熔点低和流动性良好，适用于压铸制造各种精密铸件。

4、锌的抗腐蚀性能好，可用于制造火药箱、家具、贮存器和无线电装置零件。

5、锌在化学工业中有着广泛的用途。

氧化锌用于制造橡胶、颜料、陶瓷和磁性材料。

氯化锌用于有机化工、染织、电池、电镀、农药、焊料，还可以作为木材的防腐剂。

硫化锌用于颜料。

硫酸锌用于制革、医药、农业、陶瓷、棉纺工业。

在湿法冶金中，锌粉用于净化除铜、镉等杂质。

五、炼锌的原料现代炼锌工业的矿物资源以硫化矿为主，氧化矿为辅。

硫化矿中绝大部分是为浮选硫化锌精矿，一般含（%）Zn40-60、Fe<12、Pb<2、Cu<1、Cl<0.4、S 30、Ag<150g/t；还含有镉、镓、铟、坨、铼、汞、钙、镁、铝、硅、锑、砷等。

氧化矿有氧化锌矿和氧化铅锌矿，高品位氧化矿可配入硫化锌精矿一道冶炼，也可单独处理。

低品位氧化矿可用选矿法、回转窑和烟化法富集获得符合冶炼要求的锌氧化物。

炼锌原料的物理化学特性是选择冶炼工艺流程的重要依据。

六、锌的提取方法炼锌方法归纳起来分为火法炼锌和湿法炼锌两类。

锌再生也属于冶金范畴。

常规的火法炼锌流程主要由炉料准备、锌熔炼和粗锌精炼三大工序组成。

火法炼锌的主要原料是硫化锌精矿，在炉料准备过程中，通过氧化培烧和造块，使硫化锌精矿的硫化锌氧化并形成锌块矿。

锌熔炼是用碳质还原剂将锌块矿中的锌氧化物还原成金属锌。

得到的粗锌还含有一定的杂质，须经精炼才能产出精锌，在精炼过程中，存在粗锌中的铅、镉、铟等有价金属可得到综合回收。

常规的湿法炼锌流程主要由锌培砂浸出、锌浸出渣处理、硫酸锌溶液净化、锌电积四大工序组成。

锌培砂浸出是用稀硫酸浸出剂使锌培砂中锌的氧化物转变成硫酸锌进入浸出液，制得硫酸锌溶液。

锌浸出渣处理用湿法或火法冶金方法综合回收锌浸渣中的有价金属，特别是锌，以提高锌的回收率。

硫酸锌溶液净化是除去硫酸锌溶液中的杂质，使之符合锌电积电解液的要求。

锌电积是净化后的硫酸锌通过电解产出金属锌。

20世纪60年代出现的黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法，这些新的锌浸出渣处理方法使得旨在提高湿法炼锌直接回收率的高温高酸浸出工艺得以实现。

第二节铟铟（Indium），元素符号In，原子序数49，原子量114.82。

由德国化学家瑞赫及里赫特在用光谱法研究闪锌矿时发现的。

其三价化合物是稳定的，且在水中只存在铟的三价化合物。

一、铟的性质1、物理性质铟是一种具有银白色光泽的金属，柔软、用指甲就能画痕。

它的熔点低，而沸点却很高,液态蒸汽压很低,具有良好的可塑性和延展性,几乎可以任意变形,弯曲时象锡一样发出尖锐的响声。

铟的导电性比铜约低4/5，热膨胀系数几乎超过铜的一倍。

其主要物理性质见表2-1。

2、化学性质常温下铟在空气中不变化，不会失去光泽。

加热时燃烧，生成黄色的不溶于水的氧化铟（In2O3）。

在加热时，铟可直接和卤素、硫及砷、锑、硒、碲起反应。

铟可溶于无机酸和贡、但与碱，沸水及大多数有机酸不作用。

金属铟表面易化钝化，铟易于从多种电解液包括氰化物、硫酸盐、氟硼盐酸和氨基磺酸盐等的溶液中电解出来。

铟具有很好的抗腐蚀性能。

铟能与许多其他元素形成二元、三元及多元合金。

通常，在一些金属加入少量铟就能使这种金属表面硬化，增加强度和提高抗腐蚀能力。

铟是一种塑性很好的金属，在压力下几乎能加工成各种形状。

加工时，铟不会硬化，故其延伸率异常好。

二、铟的化合物铟可生成一、二、三价化合物，其中三价化合物最为稳定。

1、铟的氧化物铟的氧化物有三种，氧化铟In2O3为黄色粉末，其熔点约为2000℃。

In2O3实际不溶于水，易溶于酸。

在空气中加热铟或是煅烧氢氧化铟、硝酸铟、碳酸铟和其他铟盐时便可得氧化铟，In2O3密度为7.18g/㎝3。

In2O3的生成热为2170Ka/g分子，当温度高于750℃时，In2O3分解生成低价氧化物。

氧化铟在700-800℃可被氢或其他还原剂还原成金属铟，还原的中间产物是InO和In2O，分别是灰色与黑色固体，在空气中加热易分解氧化，In2O在565℃升华。

2、氢氧化物三价铟的氢氧化物属两性，但其酸性比镓氢氧化物的酸性弱一些。

In（OH）3在室温下溶于苛性钠溶液，可是在加热碱溶液时，铟酸钠分解，析出氢氧化物，铟的氢氧化物不溶于氨溶液。

在铟的硫酸盐、氯化物和硝酸盐溶液中可看到盐水解并析出氢氧化物或铟的碱式盐3、氯化铟InCl3是无色易挥发的化合物，其熔点为586℃。

但当温度为498℃时，InCl3在固体盐上的蒸汽压达到一个大气压。

盐易溶于水（在22℃时为33.5g/l）。

In2O 3或金属铟溶于盐酸可得到InCl3溶液。

把InCl 3和In 一起加热时（或用氢气还原）便生成低价的氯化物InCl 或InCl 2。

铟的低价氯化物还可以用金属铟和熔融氯化锌或氯化氨相互作用的方法得到。

两种低价氯化物都是吸湿的并在水溶液中歧化分解：3InCl=InCl 3+2In 3InCl 2=2 InCl 3+In4、碘化铟InI3是用此两种元素在加热的情况下直接合成的方法制取，也可以在有机溶剂中用碘溶液与铟作用的方法得到，从碘化物溶液中，碘易呈InI4-形式而被萃取。

5、硫酸铟In 2（SO 4）3可溶于水（在25℃时溶解度为62.1%）。

从中性溶液中结晶出五水合物In 2（SO 4）3 ·5H 2O 。

在100～120℃时它慢慢地脱水而变无水盐。