铋的性质

希腊、古罗马时代人们就使用铋，但不知道是一种金属元素，铋的名字取自德文白色金属（Wismut）。大约在16世纪，阿格里科拉（G.Agricola）将此名拉丁化为bismntum。长时期铋被人们误认为是铅、锡、银、锑等。直到1753年，若弗鲁瓦（C.Ggeoffroy）和伯格曼（T·Bergman）才确定铋是一种元素，1860年以后，铋开始初具工业规模。

■ 铋的性质

铋性脆，富有光泽。铋在凝固时体积增大，膨胀率为3.3%。铋是逆磁性最强的金属，在磁场作用下电阻率增大而热导率降低。除汞外，铋是热导充最低的金属。铋及其合金具有热电效应。铋的硒、碲化合物具有半导体性质。室温下铋在湿空气中轻微氧化，加热到熔点时则燃烧生成三氧化二铋。铋同盐酸作用缓慢，同硫酸反应放出二氧化硫，同硝酸反应生成硝酸盐。

■ 铋的资源

自然界存在少量的铋，其主要矿物有：辉铋矿、泡铋矿、铋华、自然铋、方铅铋矿、菱铋矿、铜铋矿。铋单独矿床少，常与铅、锌、铜、钨、钼、锡等矿伴生，其单独开采工业品位为0.5%。 世界铋年产量约4400吨。我国铋金属量50万吨，1993年产铋约1052吨。

■ 铋的制取

铋的冶炼分粗炼和精炼两步。粗炼的方法因原料而异。以硫化铋精矿、氧化铋和铋的混合矿、氧化铋渣以及氯氧化铋等作为炼铋原料时，采用混合熔炼法，配入适量的铁屑、纯碱、萤石粉、煤粉等，在反射炉中进行混合熔炼，得到粗铋，送去精炼。 以铅的火法冶金精炼过程中产生的钙镁铋浮渣为原料的炼制方法是：先将浮渣加热，使其中所含的铅下沉取出。继续加热熔渣，熔化后，加入氯化铅或通入氯气，以除去钙和镁，得到富含铋的铅铋合金，再送精炼。 精炼一般分为四个步骤：氧化除砷、锑、碲等；加锌除银；氯化除铅锌；高温除氯。

■ 铋的用途

铋主要用途是以金属形态用于配制易熔合金，以化合物形态用于医药。前者熔点范围为47-262℃，最常用的是铋同铅、锡、锑、铟等金属组成的二元、三元、四元、五元合金。改变这些金属在合金中所占的百分比，就可获得一系列不同熔点和不同物理性质的合金；这些合金用于消防装置，做自动喷水器的热敏元件，锅炉和压缩空气缸的安全塞，焊料，金属热处理的熔浴介质等。铋合金具有在冷凝时不收缩的特性，用于铸造印刷铅字和高精度的铸型。铋及其合金常作为铸铁、钢和铝合金的添加剂，以改善合金的切削性能。含锑11%的铋合金用于制造红外线检测计。铋锡和铋镉合金作用作硒整流器的辅助电极。利用铋在磁场作用下电阻率急剧减小的特性作制作磁力测定仪。铋锰合金可制永磁合金。铋的热中子吸收截面很小并且熔点低、沸点高，可用作核反应堆的传热介质。碲化铋广泛用于制造温差电制器元件用于太阳能电池。铋银铯合金用于制造光电放大器。硫化银铋用于制造半导体仪器。铋镉温差元件用于报警装置。

稀散元素碲被誉为“现代工业、国防与尖端技术的维生素，创造人间奇迹的桥梁”，“是当代高技术新材料的支撑材料”。这是因为随着宇航、原子能、电子工业等领域对包括碲在内的稀散金属的需求与日俱增，使得碲已经成为电子计算机、通讯及宇航开发、能源、医药卫生所需新材料的支撑材料。

碲在冶金工业中的应用占了应用总量的78%。早期的碲应用比较局限。在二次世界大战期间，碲是作为硫化剂用于天然橡胶生产，直到20世纪50年代后期才成为一种具有工业实用价值的元素。工业纯的碲（99%）广泛用作合金添加剂，以改良钢和钢的机械加工性能。仅仅添加少量的碲就能改善低碳钢、不锈钢的切削及加工性能；可以增加切削工具寿命并获得优良的光洁度。在铸造过程中，添加小于0．1%重量的碲能够用来控制冷却结晶深度，向铅（锡或铝）合金中添加碲可提高其抗疲劳及抗腐蚀性能，并可提高其硬度与d性。例如，在锡中添加0．05%的碲可以生产一种锡合金，在进行冷轧且减缩率均为50%的情况下，这种锡合金的拉伸强度是普通锡的两倍。

石油和化学工业占碲应用总量的12% 左右。主要用作石油裂解催化剂的添加剂、橡胶的二次催化剂及制取乙醇的催化剂，碲催化剂在石油裂化、煤的氢化等方面得以应用。加碲还可以防止聚甲基硅氧化烷的氧化。碲的化物还可以制成各种触媒，用于医药（作为杀茵剂）、玻璃着色剂、陶瓷、塑料、印染、油漆、护肤药品及搪瓷行等。碲可在镍的电解中起到重要的作用，在电解液中添加NaTeO，（75 ml/L）就能生成一层过度镍层，后者能够最终形成抗腐蚀很强的电解镍层。在摄影、印刷业上用作调色剂和固体润滑剂等方面，碲也展现了良好的应用效果。

碲在电子和电气工业上的用量超过了8%。它主要用于感光器。由于SeTe和SeAs合金在单位时问内的感光量较高，碲铬汞化合物是用于军事和航天系统红外探测器的主要光敏材料，碲化铬则以其良好的吸光特性而被应用于光电系统，美国在军事上使用的高纯度碲达99．99999%。利用含碲化合物性能优良的光敏特性，在资源普查、卫星航测、激光制导等方面显示了突出的优势，并且在近代美国对伊拉克战争中得到淋漓尽致的表现。在太阳能电池、二极管、探测器、薄膜场效应器件、温差发电等方面，碲也有广泛的应用。在照相制版与激光打印及复的感光元件中，碲是一个重要的光阻元件。正是碲在光电子方面的上述性能，才在21世纪最具魅力产业中发挥着重要作用。较高质量的碲（99．99%或更高）可以应用在各种电子学中。例如，化合物半导体碲化铋可同碲化锑一起用在温差电器件中。碲化铋在温差致冷中是重要的材料，因为它是具有高电子迁移率的“多谷”半导体，具有高的导电率和能产生高温差功率的高有效质量。因此具有良好致冷性能的碲化铋可替代氟里昂并成为减少大气污染与环境的理想材料。碲及其化合物的其他电子应用是红外探测器和发射器、太阳能电池及静电印刷术。少量的碲可用作砷化镓器件的电子施主掺杂剂。

加入碲的氧化物（TeO2）可以制作某些特殊玻璃。与普通的硅酸盐玻璃相比较，碲玻璃具有折射率大、形变温度低、密度大以及红外透明等特点。含有一定量锗、硫和碲的玻璃在红外区域内具有良好的化学性能，较高的机械强度、较好的耐热性（软化点385℃）和耐热冲击等特点。碲玻璃的红外透明性能有助于在红外光学方面的应用，如用作红外窗等。良好的光敏性，预示着可以用作光导摄像管的应用，软化温度低的特点，则可能制作真空密闭半导体元件材料。

在医药方面，碲也有独特的效果。碲的有机化合物具有明显的抗肿瘤作用，还具有抑制白血病细胞增殖的应效应。此外，它可以用于杀虫剂、杀菌剂，用于生产放射性同位素，还可以用于治疗脱发、梅毒等疾病。研究发现，碲及其化合物的毒性小于硒，水溶性的碲盐和亚碲酸盐毒性最高，元素碲的毒性最低。对于碲，联合国、美国、前苏联等其他国家和组织已提出了卫生标准的接触阈限值。美国：短时间接触限值（TI 一STEL）为0．1 mg/m^3。美国职业安全与卫生局（OSHA）：建议接触限值（REL—TWA）为0．1 mg/m^3。国家职业安全卫生研究所（NIOSH）：建议接触限值（REL—TWA）为0．1 mg/m^3。澳大利亚：时间加权平均浓度（TWA）为0．1mg/m^3（1990）。瑞士：TwA为0．1 mg/m^3（1990）。联合国：TwA为0．1 mg/m^3 （1991）。前苏联：最高容许浓度（MAC）为0．01 mg/m^3。

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