鉍

鉍介紹和報價

礦道網點評：鉍，元素符號Bi，原子序數83，原子量208.98，密度9.8g/cm3，熔點為271.3℃，沸點1560℃，鉍為銀白色至粉紅色的金屬，質脆易粉碎。鉍在自然界中以游離金屬和礦物的形式存在。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)。

　　1、鉍礦名稱：鉍礦。

 

　　2、金屬鉍的性質：鉍(Bismuth)是一種金屬元素，元素符號是Bi，原子序數是83，是紅白色的金屬，密度為9.8g/cm3，熔點為271.3℃，沸為點1560℃。鉍有金屬光澤，性脆，導電和導熱性都較差，同時也是逆磁性最強的金屬，在磁場作用下電阻率增大而熱導率降低。除汞外，鉍是熱導率最低的金屬。鉍及其合金具有熱電效應。鉍在凝固時體積增大，膨脹率為3.3％。鉍的硒化物和碲化物具有半導體性質。與其他重金屬不同的是，鉍的毒性與鉛或銻相比，相對較少。鉍不容易被身體吸收，不致癌，也不損害DNA構造，可透過排尿帶出體外?；谶@些原因，鉍經常被用于取代鉛的應用上。例如用于無鉛子彈，無鉛焊錫，甚至藥物和化妝品上。除此之外，鉍也應用到合金冶煉中，同時也是理想的超導材料之一，蓄電池，半導體和核工業材料中都有鉍的應用。中國是世界上最大的鉍產國、出口國。

 

　　3、鉍礦種類：

 

　　鉍為稀有金屬元素，在地殼中平均含量為0.17ppm，接近于銀，為鎢豐度的13%。

 

　　自然界中，鉍以單質和化合物兩種狀態存在，但自然鉍罕見。絕大部分鉍呈硫化物、碲化物、硫鹽礦物和銅、鉑族等金屬互化物等礦物產出。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

 

　　自然鉍，Bismuth，罕見于自然界，一般見于硫濃度不大的高溫熱液礦床中，與銀、鈷鎳、鉛和銻礦物相伴共生，少數在偉晶花崗巖內產出。自然鉍的新鮮斷面呈微帶淺黃的銀白色，在空氣中暴露過久則出現淺紅的錆色。晶體罕見，常以樹枝狀、片狀、粒狀或塊狀集合體出現。閃亮銀白色條痕、低硬度（2-2.5）、高比重（9.7-9.8）、一組完全解理為其鑒定特征。自然鉍具脆性，延性及展性均不良，具導電性和逆磁性。主要產于高溫熱液鎢錫礦床中，部分產于偉晶花崗巖內，常與錫石（Cassiterite）、輝鉬礦（Molybdenite）、輝鉍礦（Bismuthinite）、黑鎢礦（Wolframite）等礦物共生。

 

　　輝鉍礦，Bismuthinite，Bi2S3；Bi 81.3%，S 18.7%。與Pb、Cu、Fe常發生類質同像替換；在Pb2+代替Bi3+的同時，Cu相應地進入晶格，使電價得以補償。也可與Sb、Se、Te發生類質同像替換，Sb不完全代替Bi可達8.12%，其變種稱銻輝鉍礦。Se不完全代替S可達9.0%，稱硒輝鉍礦；Se含量最高達26%，稱硒鉍礦Bi2(Se,S)3。Te則可能形成Bi的碲化物和碲硫化物，以機械混入物形式存在。有時也含As、Au、Ag等混入物。輝鉍礦晶體為斜方雙錐晶類，晶體沿ｃ軸呈長柱狀或針狀，柱面具縱條紋，依 (110)成雙晶。集合體為放射柱狀、致密粒狀、柱狀和針狀。錫白色（帶鉛灰色），表面常有黃色錆色。條痕灰黑或鉛灰色。金屬光澤較輝銻礦更強。不透明，解理{010}完全，硬度2-2.5，比重6.4-6.8，微具撓性。主要產于高溫熱液型W、Sn、Bi礦床中，常呈充填脈狀，與黑鎢礦、錫石、輝鉬礦、黃玉、綠柱石、毒砂、黃鐵礦等共生。在表生條件下，輝鉍礦易風化成鉍的氧化物或碳酸鹽，如鉍華Bi2O3、泡鉍礦Bi2CO3O2。其鑒定特征與輝銻礦相似，為錫白色，光澤較強，解理面上無橫紋；鑒定與和它相似的輝銻礦的區別是輝鉍礦具有更強的光澤，更大的比重，并且二者與KOH之反應不同。輝鉍礦分布雖然非常廣，但有開采價值的礦床卻非常少，一般都作為其他金屬礦床的伴生組分。

 

　　鉻鉍礦，見于陜西省洛南縣駕鹿金礦。呈規則狀微細晶微集合體，柱狀小晶體大小在0.005mm×0.002mm-0.05mm×0.025mm之間，集合體大小約0.01-0.5mm。呈桔黃色或黃棕色，性脆，半透明，條痕棕黃色，金剛光澤，具不完全解理；一軸晶，正光性，比重9.8。

 

　　泡鉍礦Bi2(CO3)O2，bismutite，含鉍82%，是堿式碳酸鉍，比較常見的鉍礦物蝕變產物。一般為黃色玻璃狀晶體或土狀、殼狀。

 

　　鉍華

 

　　鉍華，Bismite，Be2O3，α-BiO2；Bi 89.68%，O 10.32%。晶體少見，通常呈塊狀、粉末狀、土狀或葉片狀集合體。硬度4.5，比重9.41，土狀集合體的硬度和比重都降低(硬度1-2，比重4.36)，解理無，斷口不平坦狀，貝殼狀或土狀斷口。淺黃-黃，淺綠-橄欖綠或黃綠-綠黃色，條痕淺黃-黃，淺綠-橄欖綠或黃綠-綠黃色，不透明至微透明，細薄碎片透明，半金剛光澤、暗淡光澤或土狀光澤。常含有鐵、砷等雜質，大部分含有鉍的碳酸鹽或是鉍的氧化物和碳酸鹽的混合物。以其形狀及顏色作為鑒定特征；產于含鉍礦床氧化帶，主要是輝鉍礦、自然鉍及少量針硫鉍鉛礦次生變化的產物；與泡鉍礦、氯鉍礦(BiOCl)、釩鉍礦等緊密共生。

 

　　其他含鉍礦物

 

　　其他含鉍礦物有：黑鉍金礦Maldonite，Au2Bi；六方鉍鈀礦Sobolevskite，PdBi；軟鉍鉛鈀礦（六方鉛鉍鈀）Urvantsevite，Pd(Bi,Pd)2；斜鉍鈀礦Froodite，PdBi2；鉍砷鈀礦Palladobismutharsenide，Pd2(As2,Bi)；等軸鉍鉑礦Insizwaite，Pt(Bi,Sb)2等。

 

　　4、鉍的用途：

 

　　鉍素有“綠色金屬”之稱，廣泛應用于醫藥、化妝品、工業顏料、催化劑、阻燃劑、電子陶瓷與晶體、半導體致冷器件、冶金添加劑、易熔合金、鉍基合金、超導、鉍電池和核子反應堆等領域。鉍具有一系列的優良特性，如比重大、熔點低、凝固時體積冷脹熱縮等，尤其是鉍的無毒與不致癌性使鉍具有很多特殊的用途。鉍廣泛應用于冶金、化工 、電子、宇航 、醫藥等領域。

 

　　從消費結構來看，各國鉍的消費結構各有側重，美國鉍的消費主要用于冶金添加劑、低熔點合金、焊料、彈藥筒以及醫藥化工行業等；日本和韓國的消費主要以電子行業為主；中國鉍消費仍舊是以傳統領域為主。2007年國內鉍錠消費行業細分：氧化鉍行業40%，醫藥行業28%，冶金添加劑18%，鉍合金及焊料13%，其他1%。2008年國內對鉍錠的消費行業：氧化鉍行業占66%；制藥行業占27%；合金行業占7%。

 

　　國外鉍產品大約有100多種，國內有50多種。目前主要的鉍產品有精鉍、高純鉍、鉍合金、氧化鉍、氯氧化鉍、次硝酸鉍、枸櫞酸鉍鉀、次沒食子酸鉍、復方鋁酸鉍等。用量不大的品種有次碳酸鉍、硫化鉍、鉍酸鈉、硫酸鉍、硝酸鉍、硝酸鉍、碘化鉍鉀、硝酸雙氧鉍、鋁酸鉍、酒石酸鉍鉀、乙基樟腦酸鉍、堿式水楊酸鉍、次檸檬酸鉍、檸檬酸鉀鉍、釩酸鉍、鍺酸鉍、硅酸鉍、三氯化鉍、三鉀而枸櫞酸鉍、四苯基過氯酸鉍等。

 

　　鉍原料：含鉍原料（包括廢鉍、鉍渣、鉍礦粉）、鉍礦石、粗鉍。

 

　　廢鉍和鉍渣，含鉍的原料和粗鉍形態上不一樣。

 

　　廢鉍：銅煙塵，生鐵冶煉高爐煙塵和爐底鉛鉍合金。

 

　　鉍渣，即鎢、銅的冶煉廢渣。

 

　　鉍錠就是精鉍，金屬鉍。

 

　　金屬鉍根據形態不同還有：鉍珠，鉍條，鉍帶，鉍棒，鉍型條。

 

　　4.1  易熔合金

 

　　易熔合金

 

　　用鉍配制易熔合金是鉍的主要用途之一，鉍可與銻、鎘、銦、鎵、錫、鈦等金屬配制成易熔臺金系列，一般合金熔點在200攝氏度以下。鉍基易熔臺金的主要用途可歸納如下：

 

　　1. 利用它的低熔點性質可制作在預定溫度熔化的安壘裝置、保險絲、保險潤、易熔片等。也可制作低熔點焊料，如著名的伍德合金，用于透鏡定位、玻璃密封、電子元件焊接等。

 

　　2. 利用它的熔點能準確控制的性質，在原子能反應堆中作載熱體或冷卻劑；用于熱處理池對特殊金屬材料作退火等熱處理。

 

　　3. 含鉍55%以上的合金凝固時體積有冷脹性，可用于矯正變形工件、印刷鑄字。含鉍48~55%的合金尺寸穩定，可用于制造低熔點臺金模具，如著名的Bi～Sn模具合金用作金屬薄板材(鋁板、鋼板)的冷沖壓成型，合金模具硬度不低于鋼模，可用于汽車車身外殼、油箱、水箱冷沖壓工藝，具有成型快、更新快、合金可多次反復使用等優點。

 

　　4. 鉍具有無毒和不致癌性，可在醫療領域中代替鉛材舫放射線，如X光透視照相用的鉛圍裙、癌癥放射療法中使用的鉛護板等。

 

　　5. 鉍還有一些特殊性能，如在錫中加入0.2%的鉍可防"錫疫"，能使汽車、拖拉機的鍍錫聯軸和水箱在寒冷氣候中不開裂，罐頭內鍍錫層不變質。

 

　　4.2  冶金添加劑

 

　　冶金添加劑

 

　　在鋼、鐵、鋁、青銅中添加少量鉍可顯著改善材料的加工性能，鉍作添加劑的用量正在逐年增加，成為主要用途之一。

 

　　1. 在易切削鋼中加入0.1-0.4％的鉍，可改善鋼的切削性能。當鉍均勻分散在鋼中時，微粒鉍與切削工具接觸后熔化，起潤滑劑作用，并且使切屑斷裂，避免過熱，從而可提高切削轉速。最近已大量在不銹鋼中添加鉍，以改善不銹鋼的切削性能。這種應用將會迅速發展到其它鋼種。

 

　　2. 在鋁中添加0.2-0.6％的鉍可改善鋁的切削加工性能，其機理和鋼類似。Al—Mg合金中添加0.2-0.4%的鉍，合金在軋制時不再裂開，且增強了合金抗腐蝕抗外力的能力。

 

　　3. 在銅中加入鉍，可用來制作耐磨合金和齒輪。

 

　　4. 在鑄鐵中加入0.002-0.005%的鉍，可改善可鍛鑄鐵的鑄造性能，增加白口傾向和縮短退火時間，零件的延伸性能變優。在球墨鑄鐵中加入0.005%的鉍可改善其抗震性和抗拉伸性。在鋼鐵中添加鉍存在一定難度，因為在1500℃時鉍已大量揮發，難以均勻地將鉍滲到鋼鐵中去。目前國外用熔點1050℃的Bi- Mn合盤代替鉍作添加劑，但鉍的利用率仍僅有20%左右。

 

　　4.3  醫藥行業

 

　　醫藥行業

 

　　鉍的一些化合物是極好的胃藥，用來治療胃功能失調，如腹瀉、結腸炎、消化性潰瘍等。鉍藥劑具有收斂止瀉、防腐作用，可吸附毒素、細菌、病毒，在腸粘膜創面形成一層薄的保護膜，使之不受食物刺激、鉍藥劑以無機鹽次硝酸鉍與 次碳酸鉍為基、發展到很多有機鉍化合物，如次設食子酸鉍不溶于水而對發炎或易受刺激的刨面具有保護作用和輕度收斂與消毒作用；酒石酸鉍鈉、酒石酸鉍鉀是具有抗錐蟲及螺旋體效力的水溶性藥劑；次水揚酸餡具有油溶性，可制成油懸濁液的抗螺旋體藥劑，用于治療梅毒；膠體枸橡酸鉀鉍具有低毒性、療效好的特點而獲得日益廣泛的使用。醫藥行業作為抗周期性較強的行業，對金屬鉍的需求一直呈現穩定增長的趨勢。

 

　　4.4  化工領域

 

　　鉍的化學品廣泛用于半導體、超導體、阻燃劑、催化劑、顏料、化妝品、化學試劑、電鍍、電池及其它方面。

 

　　含鉍半導體材料廣泛應用于電子工業中， 較為廣泛的是Bi-Te-Se溫差致冷元件。采用多級熱電致冷可使溫度降至200K以下，這在軍事、宇航工業、科研實驗中大有用武之地，可維持或降低固體電路激光源、紅外線探洲器和電荷耦合器件的溫度，應用于天文望遠鏡攝象機自動掃描天線陣系統、導航用激光、光波發射器、醫療激光儀器、溫度觀測器紅外線跟蹤導彈、高分辨率電荷耦合器件攝影機、步槍熱瞄準器、黑體參照物等。容器致冷可用于小型壓氣式致冷系統、千燥器、美國國家航空、航天管理局生命科學環境艙、電子屏蔽室、晶片熱學特性鑒定儀等。還可用于高速集成電路、參量放大器、離子雪崩光控二極管、光導攝像顯像管等。BiSbTe3可作為溫差電器元件用于太陽能電池；BiTe2用于制造低溫溫差電源；BiAgS2用于制造半導體器件；Bi2O3等組成為非化學計量氧化物的薄膜材料可作導電涂層。

 

　　人工硫化鉍

 

　　人工硫化鉍(Bi2S3)主要用作高溫潤滑劑和半導體原料，制造光電自動設備中的光電阻，增大可見光譜區域內光譜的靈敏度。

 

　　鉍以Bi2O3的形式添加到陶瓷中可顯著改善材料的性能。

 

　　在電子計算機和攝影技術上，鉍用作表面涂層，以記錄磁、聲、光信號。硅酸鉍單晶體做波克耳讀出光學調制器，是光信息處理技術中使用的一種光學器件。上海陶瓷研究所生產的大型高級鍺酸銨晶體，用于具有大型電子設備控制板的巨型正負電子對撞機上的電磁量熱計的組件。鉍在光學透鏡上的應用引人注目，添加大量鉍氧化物使透鏡比重和折射系數增加。

 

　　釩酸鉍是目前著名的無毒無機黃顏料的基礎物質，這類顏料色彩鮮艷，耐候性好，可廣泛用于涂料、塑料制品、油漆，代替鎘黃、鉻黃等毒性顏料。所以鉍在顏料工業上的應用與開發是很有前途的。如從給玻璃上色到裝飾用金屬油漆；紫外線吸收涂料可作為宇航工具涂料，用于外層空間和戰略目的。

 

　　氯氧化鉍又稱珠光素，是一種具有珍珠光澤的顏料，它不但用于涂飾紙張和塑料，而且由于無毒最適宜配制口紅、指甲油、眼影膏、發臘、美容香粉等化妝品。同時由于氯氧化鉍象鉍藥劑一樣具有收斂作用，能保持水分，所以在面脂、膚霜中配入高光澤性的BiOCI后，使皮膚保持鮮艷嬌嫩，柔軟光滑，煥發青春光澤。特別在干燥的沙漠地區，使用含鉍的雀斑霜，可以防止因皮膚干燥和日照而產生雀斑。在氯氧化鉍化妝品配方中加入紫外線吸收劑，可以保持其在日光照射下不變色。

 

　　鉍系超導材料：在法、日、美、中等國相繼發現鉍鍶鈣銅氧化物在液氮冷卻下的高溫超導性之后，鉍系超導材料近年來一直是國際上研究的熱點，鉍鍶鈣銅超導線目前已經成為四大超導材料系列之一。高純超細氧化鉍應用于制造新型高性能陶瓷和半導體，還可用于顏料、涂料的制備和鉍基氧化物超導體的研制和開發。

 

　　蓄電池

 

　　在鉛酸蓄電池中加入0.015～0.03％的鉍，可以使蓄電池在充放電等性能上均有大的改善和提高。國外蓄電池發展先進的國家已將其作為發展方向加以重點實施和推廣。

 

　　核工業材料

 

　　核反應堆離不開鉍。鉍吸收X射線的能力與鉛大體相當，但是吸收熱中子截面小而熔點較低，因此LMFR反應堆都選用液態高純鉍作為反應堆燃料U235和U233的載體和冷卻劑。鉍冷卻劑還用于核潛艇，性能優于氯化鈉。鉍還可以作為防護裝置用于核裂變裝置。鉛-鉍冷卻的核反應堆已裝備在阿爾法級潛艇上。

 

　　核工業材料

 

　　5、鉍礦儲量與分布：

 

　　5.1  在自然界中的存在

 

　　鉍在自然界中以游離金屬和礦物的形式存在，它在地殼中的濃度相當小(0.5-1.0m mol/kg)，這使得它被視為一種相當稀少的金屬礦物。鉍的主要礦物有自然鉍(Bi)、輝鉍礦(Bi2S3)、鉍華(Bi2O3)、菱鉍礦(nBi2O3·mCO2·H2O)、銅鉍礦(3Cu2S·4Bi2S3)等，其中以輝鉍礦與鉍華最為重要。除玻利維亞(Tasna Mine)和廣東省懷集縣外，幾乎沒有單獨的鉍礦床產出。 鉍的礦物大都與鎢、鉬、鉛、錫、銅等金屬礦物共生，很少形成有單獨開采價值的礦床，所以需在其它主金屬選礦過程中分離出鉍精礦。另外，鉍也常進入其它主金屬提煉過程的副產物中，如鉛陽極泥、銅熔煉及吹煉的煙塵。

 

　　鉍礦

 

　　伴生鉍礦床主要以氣成礦床、高溫交代礦床和熱液礦床為主，常與鉛、鋅、銅、鎢、鉬、錫、金、鐵、銀等礦伴生。

 

　　共伴生鉍礦床的類型有：蝕變花崗巖型、云英巖型、石英脈型、磁鐵礦－矽卡巖型、硫化物－矽卡巖型和斑巖型。

 

　　按礦物組成可分為：輝鉍礦－長石型、輝鉍礦－石英型和輝鉍礦－矽卡巖型。

 

　　5.2  全球鉍資源儲量分布情況

 

　　美國地質調查局(USGS)2015年公布的報告顯示，全球鉍金屬儲量為32萬噸，儲量基礎為68萬噸。鉍資源主要分布在中國、澳大利亞、秘魯、墨西哥、玻利維亞、美國、加拿大和日本。中國的鉍儲量居世界第一，儲量大約為24萬噸，占世界總儲量的75%；儲量基礎約為47萬噸，占世界的69%。排在中國之后的玻利維亞和墨西哥的鉍儲量均為1萬噸，美國和加拿大各有5000噸。

 

　　全球鉍資源儲量分布情況

 

　　5.3  我國鉍資源儲量分布情況

 

　　中國的鉍儲量居世界首位，儲量大約為24萬噸，占世界總儲量的75%；儲量基礎約為47萬噸，占世界的69%。

 

　　我國鉍資源分布在13個省市自治區。其中儲量最多的是湖南、廣東和江西，這三個省的儲量占全國總儲量的85%左右；云南、內蒙古、福建、廣西和甘肅等省也有分布。

 

　　湖南郴州和贛南地區最為豐富，郴州已探明鉍金屬儲量約占全國73%，全球50%。湖南省鉍資源保有儲量具有全球優勢。

 

　　· 我國鉍資源儲量分布情況

 

　　我國目前已有鉍礦70多處，鉍金屬儲量在1萬噸以上的大中型礦區有6處，儲量占全國總儲量的78%。其中5萬噸以上金屬儲量的大型礦區2處，儲量占全國總儲量的66%。

 

　　6、鉍常見問題

 

　　6.1  鉍中毒的征兆以及如何預防？

 

　　急性鉍中毒主要由于經口進入，病人會出現惡心、嘔吐、流涎，舌及咽喉部疼痛，腹痛、腹瀉，糞便黑色并帶有血液，還有皮膚、粘膜出血，頭痛，痙攣等。由于肝、腎損害，可致肝大、黃疸，尿內出現蛋白及管型，甚至發生急性肝、腎功能衰竭。對鉍鹽過敏者，肌注后可出現發熱、皮疹、急性溶血，偶見剝脫性皮炎。長期應用鉍劑可致多發性神經炎、口炎、齒齦腫脹，口腔粘膜的色素沉著及牙齦上發生黑線?；颊唛L骨端的X線片可見白色帶，與鉛中毒病例所見相仿。

 

　　嚴格遵守鉍劑的使用方法和使用量。出現上述表現時應立即停藥?？诜^量者盡早洗胃。應用二巰丙醇、二巰丙磺鈉等金屬解毒藥。并給予對癥治療。