稀有金属(铟)知识汇总_剑走蜻蛉_新浪博客

什么是稀有金属

稀有金属定义

 

稀有金属通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属。稀有金属并不是说稀少,只是指在地壳中分布不广,开采冶炼较难,在工业应用较晚,故称为稀有金属。它们难于从原料中提取,在工业上制备和应用较晚。但在现代工业中有广泛的用途,如用于制造特种钢、超硬质合金和耐高温合金,在电气工业、化学工业、陶瓷工业、原子能工业及火箭技术等方面。

    稀有金属的名称具有一定的相对性,随着人们对稀有金属的广泛研究,新产源及新提炼方法的发现以及它们应用范围的扩大,稀有金属和其它金属的界限将逐渐消失,如有的稀有金属在地壳中的含量比铜、汞、镉等金属还要多。

 

稀有金属种类

    稀有金属根据各种元素的物理和化学性质,赋存状态,生产工艺以及其他一些特征,一般从技术上分为以下五类:

    稀有轻金属:  包括锂,铍,铷,铯4元素,特点为密度小,化学活性强。

    稀有难熔金属:  包括钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨9元素。熔点较高(均在1700度以上),硬度大和耐腐蚀,与碳、氮、硅、硼等生成的化合物熔点也较高。

    稀有分散金属:  简称稀散金属,包括镓、铟、铊、锗、铼以及硒、碲。它们在自然界中分布极为分散,没有单独的矿物和矿床,大部分赋存于其他元素的矿物中。

    稀有稀土金属:  简称稀土金属,包括钪、钇及镧系等17个元素元素。它们的化学性质非常相似,在矿物中相互伴生,制取单一的纯金属十分困难。

    稀有放射性金属:  包括xx存在的钫、镭、钋和锕系金属中的锕、钍、镤、铀,以及人工制造的锝、钷、锕系其他元素和104至107号元素。xx放射性金属往往也是共生的,还常与稀土金属伴生。

    注:有些稀有金属既可以列入这一类,又可列入另一类。例如铼可列入稀散金属,也可列入稀有难熔金属。

 

我国主产的稀有金属资源

    稀有金属往往在国防和工业中具有战略用途。除了铬和锰这两种金属在中国的储量较少,其他稀有金属中国都是很丰富的,而且有几种还是排名世界前列,足可左右世界市场,比如钨、铟、钼、锂、钒、钛等等。

    美国也是稀有金属大国,中国有的,它大部分都有,只有钨矿较为短缺。日本则是典型的资源贫乏,不得不仰赖中国。它的军事工业和电子工业都离不开中国的稀有金属资源,所以日本不断增加战略资源目录,而且为了不引起国际市场波动,改变以往的大宗采购为分散小批采购,来化解稀有金属资源价格疯长的压力。

    日本目前执行的稀有金属对象为镍、铬、钨、钴、钼、钒、锰等7种稀有金属,其进口依赖度超过90%。近期日本为了维护本国高科技产业的{jd1}竞争力,计划对已维持了20年的金属资源保障政策进行修正,将铟、铂及稀土类三种资源列入储备对象,扩大稀有金属品种的储备范围。此次新入选的铂、铟、稀土三种稀有金属资源,都是日本最{dj1}的汽车、电子、信息等产业急需的物资。上述10种稀有金属多半从中国进口,稀土资源从我国进口比例竟高达83%。

    我国钨的储量居世界{dy},占全球供应量的85%;钼的储量居世界第二,占全球供应量的24%;稀土储量居世界{dy},占全球供应量的80%;锗的储量居世界{dy},产量占全球的50%;锡矿储量占世界的12.4%,居世界第三;我国锑矿占世界总储量的66.2%,居世界{dy};中国镍的保有储量居世界第四位。

 

稀有金属应用

   稀有金属生产的发展往往是同科学技术的发展密切联系着的。第二次世界大战以后,稀有金属的应用有了迅速的发展。在原子能工业中铀、钍、钚用作核燃料,锆、铌、钒用作结构材料,铪、镝、钆用作控制材料,铍用作慢化剂和反射层材料;在电子技术中,锗用于制造晶体管,钽用于制造电解电容器,钆、铕用作发光材料,钐用作强磁材料;在航空、航天工业中使用的钛、钨、铪、铌、铼结构材料,等等。

    稀有金属具有各种优良性质,因而在国民经济各部门及近代科学技术各领域中(如航天、能源、电子、化工等),都占有日益重要的地位。在有些领域中,稀有金属材料的应用甚至成为促进该领域在某一阶段发展的主要因素之一。在航空及航天技术中,由于密度小、高温强度大的钛材的应用,才使制造宇宙飞行器及马赫数较大的超音速飞机成为可能。

    在电子工业中,高纯度稀有金属锗是最主要的半导体材料之一。此外铌、钨、铝、钛、锆等也都是电子工业的重要材料;稀有金属钽用以制造比容大、性能稳定的优质电容器,成为航空及航天设备中的重要电子元件。

    在钢铁工业中,稀土金属及稀有高熔点金属都是冶炼优质钢的重要添加剂,少量稀土或钒加入到钢中,都能大大提高其强度和耐冲击性能,故大量用于炼制各种低合金钢。钨用于炼制高速切削用钢(即高速工具钢,钒也是许多特种钢的重要成分。稀有高熔点金属的碳化物都具有很高的熔点、硬度和耐磨性能,因此广泛用于制作硬质合金。

    此外,钽、锶、锑、镉、铱、铋、铑、钛、镍、锆、铬、钴等等及镍铬、镍铬硅、镍铝、钛铝、铁镍等等,在欧洲这些很多都是战略金属在国防建设中也有广泛的用途.有些已经用于宇宙飞船的制造及军事应用.如金属钽不仅在火炮上有大用处,而且是以后宇宙空间探索必要的材料,其奇特的物理化学性能至今科学家还在研究,钽合金的特殊用途目前仍在研究、开发。

 

国家关于稀有金属开发应用制定的政策

    在上世纪八九十年代,中国对稀有金属出口实施的是出口退税的关税政策,导致部分稀有金属的破坏性开采和畸形出口。对此,国务院关税税则委员会专家咨询委员吴荣庆表示,从全部取消稀土、钨、钼等稀有金属的出口退税到不断加征出口关税,这些变化表明,中国政府调控稀有金属出口的政策步伐在加快。

    但随着经济的发展,全球对稀有金属的需求也越来越大。由于国内稀有金属资源的丰富,我国长期以来都是稀有金属的主要出口国。但我国出口的稀有金属产品附加值较低,导致了资源的大量流失。其次,由于国内近年来在金属矿物和金属矿物初级产品上的竞争过于激烈,使得我国原本储量居世界{dy}的稀土、钨、钼等矿产出现过度开采,出口价格也较为低廉。

    据海关统计,2005年我国稀有金属及制品出口近100多种,累计出口额为40.69亿美元;累计进口额为23.8亿美元,贸易顺差高达16.89亿美元,重要的稀有金属对日、美出口量均居前列,这些国家是{zd0}的受益者。

    江西省有色金属行业管理办公室饶振华表示,对于宝贵的不可再生的战略稀有金属资源,如果现在不加以节约利用,任由企业盲目过量生产和出口,将来势必出现资源短缺,影响国民经济发展。

    2006年8月,晏双利向民进中央提交了一份报告,建议建立国家战略物资储备,为国家安全奠定物质基础。今年两会期间,民进中央以这份报告为蓝本,向全国政协提交了名为专项提案。提案建议,动用外汇储备,把部分外汇储备转变为物资储备。 

铟、钨、钼、锡、锑、锗和稀土等稀有金属的外流问题,也引起了国务院高层和相关部委的xx。2005年7月,国务院办公厅转发7部委《关于加强钨锡锑行业管理的意见》,依法开展了钨锡锑行业整顿;另一方面,国家在近两年间先后调整了出口退税政策,把这些品种的出口退税逐步减到零,并且增加或提高了出口关税。自2006年4月份开始,商务部、发改委、外交部、国土资源部、财政部和公安部等部委已展开相关调查。国家加大了对钨锡锑、稀土等稀有金属的治理力度,从政策、税收、出口关税调整等方面采取了一系列措施。从2007年6月1日起,我国对xx石墨、稀土金属、精炼铅、氧化镝、氧化铽及部分有色金属废碎料等产品开征10%的出口关税;对偏钨酸铵、氧化钼、钼酸铵、钼酸钠、菱镁矿、烧镁等产品开征5%至15%的出口关税;将镍、铬、钨、锰、钼和稀土金属等金属原矿的出口关税由目前的10%提高至15%。自2005年至今,3年时间里,中国政府3次运用关税杠杆提高稀有金属出口门槛。

 

世界铟资源分布地区

铟资源比较丰富的国家有加拿大、中国、美国和俄罗斯,这些国家的铟储量大约占全球铟储量的60%。近3年,中国的原生铟产量为300吨左右,中国的铟储量居世界xx。中国铟资源集中分布在广西、云南和内蒙古等地,广西的储量居世界{dy}。 

    世界铟的工业化生产开始于上世纪20年代初。从2003年开始,中国超过法国成为世界{dy}铟生产国。在2000~2006年间,中国铟产量增加了425吨,占同期全球铟产量增加量的61.2%。日本是世界第二大铟生产国。

    2006年,我国的铟生产能力达到657吨,其中原生铟约457吨,占70%。2006年我国的铟产量为537吨,其中原生铟270吨,占50%。中国铟的生产主要集中在湖南(株洲、郴州、湘潭)、广西(柳州、南丹)、江苏(南京锗厂)、广东(韶关)、云南和辽宁(葫芦岛锌厂)。其中湖南原生铟产量{zd0}。

 

全球LCD对铟的需求现状

铟锭因其光渗透性和导电性强,主要用于ITO行业,这一用途是铟锭的主要消费领域,占全球铟消费量的84%。其次的几个消费领域分别是:合金领域,占全球消费量的8%;化合物消费领域占5%,半导体行业占2%,研究行业占1%。铟70%用于制造铟锡氧化物靶材(ITO),ITO用于制造液晶显示器(LCD),因此铟是制造液晶显示屏(LCD)的最重要材料。

图表 1   铟锭各消费领域所占比例

 

年全球TFT-LCD 供应增长率与需求增长率预测(按面积计算)

 

 

我国稀有金属主要分布地区

从空间分布来看,目前已发现并勘探的特大型、大中型稀有金属矿床主要分布在以下成矿区带:

华南成矿区是稀有、钨锡多金属矿床的重要成矿区域。主要矿床类型有花岗岩型,如特大型江西宜春钽铌锂矿床、广西栗木钽铌锡矿床(钽为大型),伟晶岩型也是华南的主要矿床类型之一,如福建南平西坑钽铌矿床(钽为大型)等;其次有云英岩型(如广东万峰铍矿床)、夕卡岩或条纹岩型矿床(如湖南香花岭铍矿床)以及石英脉型矿床等。砂矿主要分布在东南沿海地区,如广东台山残坡积、河流冲积型铌钽砂矿床、增城派潭铌铁矿河流冲积型砂矿(铌为大型)等。

阿尔泰山南缘成矿区是我国重要的稀有金属矿产集中区。主要矿床类型为伟晶岩型锂铍铌钽矿床。在阿尔泰褶皱系的中间隆起区——卡拉额尔齐斯复背斜带内,有许多伟晶岩矿田,是我国稀有金属生产主要基地。其中,有开采多年的新疆富蕴县可可托海锂铍铌钽矿、柯鲁木特锂铍铌钽矿、福海县库卡拉盖锂矿、青河县阿斯卡尔特铍矿、福海县群库尔绿柱石钽铌矿等。近年来在阿尔泰成矿区,还陆续发现一些花岗岩型、火山沉积型及砂矿等类型稀有金属矿床。

兴安岭-内蒙古成矿区蕴藏着丰富的稀有、稀土矿产资源。其中以白云鄂博铁铌稀土矿床著称,铌、稀土均达到超大型规模,是世界上{zd0}的稀土矿床。70年代在哲里木盟扎鲁特旗地区又发现并勘查出碱性花岗岩型巴尔哲大型铌钽、稀土矿床。

川西伟晶岩密集区成矿区带:在四川西部康定、石渠、金川和马尔康等地分布有大量而密集的稀有金属伟晶岩矿脉,并形成大型、特大型锂铍矿床,如康定甲基卡锂铍矿(锂为特大型、铍为大型);金川地区锂铍矿(锂为大型、铍为中型)位于金川、马尔康两县接壤地带,以可尔因为中心,锂铍矿化花岗伟晶岩脉成群分布,是川西锂铍等稀有金属的重要成矿区带之一。

东秦岭成矿区稀有金属矿化分布较广,其中以陕西商南和河南卢氏等地矿化较好,有找矿远景;蓝田—潼关—嵩县,是一条与正长岩和偏碱性花岗岩有关的铌、稀土金属矿化带,也具有找矿潜力;特别是在秦岭东段南坡,鄂陕交界的竹园沟—贺家山一带,于80年代初勘查出一个特大型的湖北庙垭碳酸岩型铌稀土矿床。

盐湖锂成矿区,由盐湖形成的锂矿资源主要分布于青藏高原。现已查明大型、特大型盐湖锂矿床,分布在青海柴达木盆地中部的一里坪,东、西台吉乃尔湖及西端的尕斯库勒湖。矿床中锂均以晶间卤水、孔隙卤水及地表卤水的形态出现,赋存于上更新统至全新统的地层中。在西藏的西北部地区有众多的盐湖区,也是我国卤水锂资源的重要成矿区之一。此外,卤水锂还见湖北潜江凹陷油田内,其锂资源规模也极其可观。

 

我国铟矿地质分布特点

铟集中分布在云南、广西、内蒙古、青海等4省区的铅锌矿床和铜多金属矿床中,占全国铟总储量的87%。铟矿59处,分布15个省区,主要集中在云南(占全国铟总储量的40%)、广西(31.4%)、内蒙古(8.2%)、青海(7.8%)、广东(7%)。

图表 11   我国铟矿分布地区比重分析

 

 

铟矿资源与铟行业关系

铟是银白色略带淡蓝色的金属,比铅柔软,具有良好的延展性和传导性。铟在电子、电信、光电、通讯等领域具有广泛用途,是制造液晶显示产品、新一代铜铟硒高效太阳能电池等产品的重要原材料。据介绍,目前全球铟资源的探明储量仅为1.6万吨。我国是世界铟的主要生产国,铟生产目前主要集中在湖南、广西、江苏等省份。2006年,广西柳州精铟的生产能力达到185吨,成为全国主要的铟生产基地之一。

07年3月份,国家对铟行业做了一些规范与调整,国家公布了全国13家获得出口许可证的单位,柳州就占了5家,其中包括柳州华锡集团有限公司、广西铟泰科技有限公司、来宾德邦科技有限公司、柳州美铟金属有限公司、柳州英格尔金属有限公司、柳州立银金属材料有限公司。

 

再生铟工业现状

从废旧碱性锌锰电池中提取金属铟和石墨的方法,包括分离提取废旧碱性锌锰电池正负极物质、用碱液将锌和锰化合物溶解为锌酸盐和锰酸盐,过滤分离出不溶物,然后将所述不溶物用酸浸泡,搅拌过滤得到含铟溶液和滤渣石墨;再从含铟溶液中电解提取金属铟。

铟属于不可再生的稀贵金属,目前全世界所探明的保有储量极为稀少。由于信息、家电、汽车等产业的迅猛发展,而且更新周期越来越短,每年都有大量废弃铟产生。具有关资料显示,仅2004年我国就生产4400多万台液晶显示器,耗用的铟靶材(ITO膜)都在40吨左右,按平均使用周期3年计算,未来几年内将出现一个再生铟资源的宝库。据有关专家们预测,铟靶材(ITO膜)的市场价将超过5000美元/公斤。因此,废铟回收业将会成为大有作为的新兴产业。目前世界上{zd0}的废铟回收厂家是日本的Asahipretech,每年能回收总消费量400-500吨金属铟中的20%。

日本第二大的金属铟生产商Dowa公司在2006财政年度中,生产再生金属铟155吨。从精锌矿中再生的铟的数量同比去年同期下降20%,不包括实际产量的详细统计。Dowa集团将继续集中生产再生铟并计划将再生铟的产能提升到每年200吨。

我国主要的再生铟生产厂是南京锗厂。据中国有色金属工业协会统计,2003年南京锗厂产量比2002年增长了3倍,估计主要是再生铟产量的增加。那么,在今年价格上涨的情况下,估计其再生铟回收量可能再度翻番。即便如此,也不能弥补原生铟的减产。而据统计,今年全球铟需求增长率会在20%以上,供需缺口比较大。

在过去两年里,来自ITO的再生铟产量增长迅速,2003年占铟产量的34%,2005年占到54%。这种趋势将延续下去,2006年再生铟产量605吨,占总产量的60%,到2008年再生铟产量可能达到1101吨,占总产量的70%。

 

铟矿资源与铟行业关系

铟是银白色略带淡蓝色的金属,比铅柔软,具有良好的延展性和传导性。铟在电子、电信、光电、通讯等领域具有广泛用途,是制造液晶显示产品、新一代铜铟硒高效太阳能电池等产品的重要原材料。据介绍,目前全球铟资源的探明储量仅为1.6万吨。我国是世界铟的主要生产国,铟生产目前主要集中在湖南、广西、江苏等省份。2006年,广西柳州精铟的生产能力达到185吨,成为全国主要的铟生产基地之一。

    07年3月份,国家对铟行业做了一些规范与调整,国家公布了全国13家获得出口许可证的单位,柳州就占了5家,其中包括柳州华锡集团有限公司、广西铟泰科技有限公司、来宾德邦科技有限公司、柳州美铟金属有限公司、柳州英格尔金属有限公司、柳州立银金属材料有限公司。

 

铟矿床主要成矿类型

铟是伴生稀有分散元素中最重要且{zj1}经济价值的稀散元素,它在锡石硫化物型矿床中分布广、含量高,而在其他类型的矿床则含量低或缺失。在锡石硫化物型矿床,铟广泛分布于铁闪锌矿中,其次是脆硫锑铅矿和含锡矿物。铁闪锌矿、脆硫锑铅矿、辉锑锡铅矿、黝锡矿、锡石等矿物,其铟的含量依次由高变低,其中铁闪锌矿中铟的含量为{zg},平均为0.0375%,而锡石中铟的含量{zd1},平均为0.004%。

    铁闪锌矿广布于不同类型的矿床中,是矿床中矿物含量最多的矿物。矿床的锌主要来自铁闪锌矿,如100#矿体98%的锌来自铁闪锌矿。因此,矿床的锌品位代表了铁闪锌矿在矿床中的含量分布。

    铟主要赋存在锡石硫化物矿床的铁闪锌矿中,其次是脆硫锌铅矿。应充分利用好富铟锌精矿,加大力度,综合回收稀散金属铟、镉。目前,富铟锌精矿没有统一处理或指定处理。因此,富铟锌精矿中铟金属的回收量很少。

    有两类矿床可以构成铟伴生矿床,一类是锡石硫化物矿床,如大厂长坡—铜坑锡锌锑矿床的铟储量达到4600 t以上,矿石平均WIn为80×10-6,云南都龙锡锌矿床仅曼家寨一个矿段铟储量就达到3500 t以上,个旧锡矿的铟储量也在2000 t以上;另一类是含锡的铅锌多金属矿床,如内蒙古孟恩陶勒盖矿床,是一个产于花岗岩岩基中心部位断裂带中的含锡多金属矿床,铟储量达400 t以上,矿石平均WIn都在118×10-6以上,类似的情况还有湖南香花岭、七宝山等地。

    以上说明,铟的富集成矿具有矿床类型专属性,工业富铟矿床的矿床类型以富锡的金属硫化物矿床为主,即铟主要富集在锡—铅锌硫化物矿床中。

 

 

我国铟行业生产集中度现状

我国拥有世界上{zd0}的铟储量,中国国土资源部按照国际标准进行的资源评估认为,中国含铟矿区有63个,铟资源量为12132吨。目前,我国已成为全球{zd0}的铟生产国和出口国,产量占世界铟总产量的30%以上。2006年,中国精铟产量近600吨,原生铟供应量占全球的60%以上。目前世界上铟储量为2500吨,储量基础为6000吨。铟资源比较丰富的国家有加拿大、中国、美国和俄罗斯,这些国家的铟储量大约占全球铟储量的60%。近3年,中国的原生铟产量为300吨左右,中国的铟储量居世界xx。中国铟资源集中分布在广西、云南和内蒙古等地,广西的储量居世界{dy}。世界铟的工业化生产开始于上世纪20年代初。从2003年开始,中国超过法国成为世界{dy}铟生产国。在2000~2006年间,中国铟产量增加了425吨,占同期全球铟产量增加量的61.2%。日本是世界第二大铟生产国,2006年铟产量占世界产量的28.8%。

然而,就是这样稀少而应用广泛的金属,在我国的对外贸易中却有市无价。尽管近两年铟市场价格得到改善,改变了过去极度贬值的状况,但铟的价值仍没有得到应有的体现。

铟行业有市无价的状况,一方面是由于我国铟产业自身结构不合理、产业链不完善,主要生产粗铟和精铟,且绝大部分精铟和粗铟出口国际市场,生产集中度低和多头出口的状况一直存在。另一方面,国内的行业状况正好给铟消费国进口商进行压价提供了可乘之机,使少数几个铟消费大国实际控制了我国铟工业在国际市场的价格话语权。

此外,目前有相当数量的国外对冲基金通过各种渠道进入中国国内金融市场,而优势铟金属等领域正是这些基金的主要目标,单个企业根本无法与这些基金抗衡。

生产集中度低和多头出口已经严重扰乱了我国铟工业的健康发展秩序,需要加强宏观管理和调控,成立铟行业协会将有助于宏观管理和行业自律。

 

我国金属铟的主要应用领域

一、太阳能电池

铟是制造新一代铜铟硒高效太阳能电池(CIS)的核心材料。不使用硅的CIS型太阳能电池的主要成分为铜(Cu)、铟(In)、硒(Se)。

铜铟硒太阳能电池(CIS)是从20世纪80年代初发展起来的多晶薄膜电池。CIS电池以其廉价、高效、接近于单晶硅太阳电池的稳定性和较强的空间抗辐射性而成为本世纪{zj1}有前途的太阳能电池之一。我国独立开发的“铜铟硒薄膜太阳能电池试验平台与中试线”项目,被科技部列为国家“863”计划新立项课题。铜铟硒薄膜太阳能电池以玻璃或其他廉价材料为衬底,金属化合物薄膜厚度仅3~4微米,其光电转换效率较高,而资源消耗低、环境污染少。目前已在一些关键技术上取得了重大突破,并创造了电池光电转换效率高于12%的新纪录。

2007年全球太阳能电池用铟大约3吨,预计到2010年太阳能电池对铟的用量有可能超过5吨,2020年将达到127吨。从2004年开始,由于全球光伏电池行业进入了一个跳跃式发展年,整个光伏行业从源头的硅片到太阳能电池片再到终端产品组件都出现了供不应求的局面。该产业具有32亿元的市场价值,潜力巨大。太阳能电池正在发生革命性的变化,2013年之前将是薄膜硅和结晶硅齐头并进,2013年以后薄膜硅将成主流。

 

二、汽车

锡掺杂的氧化铟(ITO)透明导电膜是一种重要的光电子信息材料,优良的光电特性使其在太阳能电池、液晶显示器、热反射镜等领域得到广泛的应用。对以玻璃为衬底的ITO透明导电膜已进行过广泛深入的研究。有机薄膜基片ITO透明导电膜具有可挠曲、重量轻、不易碎、易于大面积生产、便于运输和设备投资少等独特优点。有机衬底透明导电薄膜可广泛应用于制造柔性发光器件、塑料液晶显示器和柔性衬底非晶硅太阳能电池,可用作透明电磁屏蔽及触敏覆盖层等,还可作为透明隔热保温材料用于汽车玻璃目前国际上报道的柔性衬底ITO透明导电膜大都是采用磁控溅射法制备的。

 

三、民用建筑节能方面

目前我国能源消耗总量已在世界排名第二,其中建筑建造及建材生产直接消耗能源占总能耗的50%,能源的匮乏已经成为制约我国经济发展的瓶颈。在“十一五”规划中,建筑节能成为我国能源战略的重要组成部分。而锡掺杂的氧化铟(ITO)透明导电膜被用来作为民用建筑玻璃贴膜,能起到很好的节能效果。

 

铟的提纯

目前,绝大部分铟是从湿法炼锌的浸出渣中回收的,矿渣经化学处理后,可用溶剂萃取法得到铟。用锌片还原矿渣浸出液,也可得到铟。进一步用电解精炼,可得纯度为99.97%的金属铟。纯度为99.9999%的高纯铟仍需利用电解法提纯。

高纯铟也可用电解法制取。但由于镉、铊的氧化还原电势和铟接近,用电解法不能除去,而镉是铟中主要杂质,所以在电解之前需进行除镉。工业上除镉有蒸馏法、溶齐萃取法和在甘油碘化钾溶液中加碘去镉等方法。铟电解在陶瓷容器内进行,电解液为氯化铟和氯化钠的水溶液。电解液中加氯化钠,可减少溶液的电阻。溶液需保持微酸性(pH=2),以免铟水解。阴极铟清洗后在高纯石墨坩埚中铸锭,纯度为99.9999%。

 

铟产业主要集中的领域

铟的传统产业包括:精铟和高纯铟产业、平板显示器导电玻璃铟、锢一锡氧化物(ITO)薄膜和半导体磷化铟、碱性电池、焊料和低熔点(可熔)合金、半导体材料和耐蚀抗磨材料等。

铟的新兴产业主要集中在两个领域:一是高速传感器与光伏电池:目前这部分用量还比较少,大约占铟总用量的2%,未来该领域有可能是铟应用最主要的增长点。二是电脑芯片:英特尔已经发布了下一代半导体晶体管的标准—锑化铟晶体管。与普通硅晶体相比,锑化锢晶体管的运算速度能提高50%,消耗功率也将明显下降,英特尔公司希望能够在2010~2015年生产出包含锑化铟晶体管在内的实际工作芯片成品,以替代当前的硅半导体芯片。

2000~2006年间,世界铟的消费年均递增14. 4%,2006年为1056吨。预计2008~2010年年均递增17.2%,2010年达到1995吨。在未来,镀膜玻璃依然是铟的{zd0}用途,碱性锌锰电池和光伏电池领域将是主要增长点。

 

未来铟消费增长的主要产业包括:

 

——用于光伏电池领域的铜铟硒、铜铟稼硒、铜铟硫靶材和高纯铟靶材产业

 

——制作碱性电池的无汞锌粉和氧化铟产业

 

碱锰电池是近十年来发展起来的一种大容量绿色环保电池。其电量是普通锌锰电池的3-7倍,电池生产过程中不采用含毒成分的原材料,不污染环境,具有广阔的发展前景。我国是世界{zd0}的电池生产国和出口国。金属铟在碱锰电池工业中,主要用在负极材料生产、电池制造工艺和零配件生产中,即主要用在无汞锌粉生产、锌胶配方和铜针镀铟上。

 

 

铟的提取

一、提取铟的原料及来源

目前炼铟分两种,即原生铟和再生铟,原生铟主要来自矿产,我国铟的储量居世界{dy},广西是我国重要的铟基地,矿产资源丰富,开发矿山产出的高铟锌精矿中铟的含量高达0.095%。再生铟则是废弃金属回收后的冶炼,但再生铟占的总量不大。再生铟主要是从铅、锌、铜、锡等矿石冶炼过程中回收的副产品。

 

二、原生铟制取

原生铟主要来自矿产,原生铟占的总量很大。目前,尚未发现铟的单独矿床,它以微量伴生在锌、锡等矿物中。当其含量达十万分之几,就有工业生产价值,目前主要是从闪锌矿中提取。我国闪锌矿主要在云南,目前云南省已经探明的高铁闪锌矿储量达700 万金属吨。

 

三、从含铟废料中制取再生铟

目前生产的大多数铟是从铅、锌、铜、锡等矿石冶炼过程中回收的副产品。在从较难挥发的锡和铜内分离铟的过程中,铟多数富集在烟道灰和浮渣内,在从挥发性的锌和镉中分离铟时,铟则富集于炉渣及滤渣内。我国生产铟主要是从铅、锌冶炼的副产品中提取。

在原料供应紧张和价格回升的刺激下,铟生产技术得到了改进,原料来源也呈现多元化的趋势,钢厂烟灰、铜冶炼渣、铅冶炼渣都开始成为提炼铟的原料。

目前,从铅、锌冶炼副产品中回收铟的工艺已经成熟,首要摆在我们面前的问题是如何直接从含铟的铅矿、锌矿等矿石中,在提取主体金属铅、锌等金属的同时富集铟,使矿石的冶炼过程达到实际意义的综合目的,而非仅仅从冶炼的副产品中回收铟,这样可以大幅度的降低生产成本,提高经济效益。

 

 什么是金属矿产

可从中提取某种供工业利用的金属元素或化合物的矿产。根据金属元素的性质和用途将其分为黑色金属矿产,如铁矿和锰矿;有色金属矿产,如铜矿和锌矿;轻金属矿产,如铝镁矿;贵金属矿产,如金矿和银矿;放射性金属矿产,如铀矿和钍矿;稀有金属矿产,如锂矿和铍矿;稀土金属矿产;分散金属矿产等。 

中国金属矿产资源品种齐全,储量丰富,分布广泛。已探明储量的矿产有54种。其中,

铁矿资源已探明储量的矿区有1834处,总保有储量矿石463亿吨,居世界第五位;

锰矿资源有213处,总保有储量矿石5.66亿吨,居世界第三位;

铬矿资源比较贫乏,总保有储量矿石1078万吨;

钛矿资源中,钛铁矿的钛保有储量为3.57亿吨,居世界xx;

    钒矿资源总保有储量为2596万吨,居世界第三位;

    铜矿资源有910处,总保有储量为6243万吨,居世界第七位;

    铅锌矿资源有700余处,保有铅储量3572万吨,锌储量9384万吨,居世界第四位;

    铝土矿资源有310处,总保有储量22.7亿吨,居世界第七位;

    镍矿资源较少,共有产地近100处,总保有储量镍784万吨,居世界第九位;

    钴矿资源有150处,总保有储量钴47万吨;

    钨矿资源有252处,总保有储量钨2529万吨,居世界{dy}位;

    锡矿资源有293处,总保有储量锡407万吨,居世界第二位;

    钼矿资源有222处,总保有储量钼840万吨,居世界第二位;

    汞矿资源有103处,总保有储量汞8.14万吨,居世界第三位;

    锑矿资源有111处,总保有储量锑278万吨,居世界{dy}位;

    铂族金属矿产资源有35处,总保有储量铂族金属310吨。

    金矿资源有1265处,总保有储量金4265吨,居世界第七位;

    银矿资源有569处,总保有储量银11.65万吨,居世界第六位;

    锶矿资源有13处,总保有储量锶3290万吨,居世界第二位;

稀土资源有60余处,总保有储量约9000万吨,居世界{dy}位。

 

什么是有色金属

金属是具有光泽、有良好的导电性、导热性与机械性能,并具有正的温度电阻系数的物质。金属,是个大家庭,现在世界上有86种金属。通常人们把金属分成两大类,黑色金属和有色金属。

    黑色金属和有色金属这名字,常常使人误会,以为黑色金属一定是黑的,其实不然。黑色金属只有三种:铁、锰与铬。而它们三个都不是黑色的!纯铁是银白色的;锰是银白色的;铬是灰白色的。因为铁的表面常常生锈,盖着一层黑色的四氧化三铁与棕褐色的三氧化二铁的混合物,看去就是黑色的。怪不得人们称之为“黑色金属”。常说的“黑色冶金工业”,主要是指钢铁工业。因为最常见的合金钢是锰钢与铬钢,这样,人们把锰与铬也算成是“黑色金属”了。

    除了铁、锰、铬以外,其他的金属,都算是有色金属。

在有色金属中,还有各种各样的分类方法。比如,按照比重来分,铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于5,叫做“轻金属”,而铜、锌、镍、汞、锡、铅等的比重大于5,叫做“重金属”。象金、银、铂、锇、铱等比较贵,叫做“贵金属”,镭、铀、钍、钋等具有放射性,叫做“放射性金属”,还有像铌、钽、锆、镥、金、镭、铪、铀等因为地壳中含量较少,或者比较分散,人们又称之为“稀有金属”。

 

浅谈稀有金属及应用

一些稀有金属由于在地壳中比较分散,或其矿物没有特别引人注目的特征,因而被人们发现较迟,研究较少:某些稀有金属则由于制取较困难,其生产和应用都较迟,这些在历史上就给人们形成了“稀有”的概念。但随着科学技术的发展,人们对稀有金属的研究、生产、应用日益增加。对某些稀有金属而言,“稀有”二字已失去了其原有的含义,也有许多稀有金属被划入普通金属之列。

    稀有金属具有各种优良性质,因而在国民经济各部门及近代科学技术各领域中(如航天、能源、电子、化工等),都占有日益重要的地位。在有些领域中,稀有金属材料的应用甚至成为促进该领域在某一阶段发展的主要因素之一。在航空及航天技术中,由于密度小、高温强度大的钛材的应用,才使制造宇宙飞行器及马赫数较大的超音速飞机成为可能。

    在电子工业中,高纯度稀有金属锗是最主要的半导体材料之一。此外铌、钨、铝、钛、锆等也都是电子工业的重要材料;稀有金属钽用以制造比容大、性能稳定的优质电容器,成为航空及航天设备中的重要电子元件。

    在钢铁工业中,稀土金属及稀有高熔点金属都是冶炼优质钢的重要添加剂,少量稀土或钒加入到钢中,都能大大提高其强度和耐冲击性能,故大量用于炼制各种低合金钢。钨用于炼制高速切削用钢(即高速工具钢,钒也是许多特种钢的重要成分。稀有高熔点金属的碳化物都具有很高的熔点、硬度和耐磨性能,因此广泛用于制作硬质合金。

 

    镍合金及其应用 

    地球上镍的蕴藏量很少,只有铁的六百分之—左右,并且镍又是同多种元素混合在一起,不容易提炼,所以镍比较昂贵。镍是高温合金的重要材料,有独特的耐腐蚀性,并是明显改善钢铁等金属性能的“佐料”,应用广泛。 

    镍是银白色的金属,密度为8.9g/cm3,熔点为1455℃,具有面心立方晶格,强度较高,塑性较好,导热性差,电阻较大。在空气、水、海水、许多盐溶液、有机介质特别是各种碱液中,因镍表面形成钝化膜保护层而有极强的耐蚀性,其耐海水及热碱腐蚀的能力在金属中表现突出。纯镍常用做磁性材料及生产不锈钢的合金,也用于电真空零件及耐蚀零件。

    镍合金是在镍中加入铜、铬、铝、钨、钛、铝等而形成的,用于高温、耐蚀场合。Ni-Cu型合金又称蒙乃尔合金,无低温脆性,无磁性,焊接性较好,易于冷热成形。其很适于制作低温设备,高温耐碱、耐海水及耐氢氟酸腐蚀设备,如换热设备、反应釜、容器、弹性零件。Ni-Cr型合金又称因科内尔合金,焊接性、冷热成形性及耐蚀性较好,并有优良的抗高温氧化性能,耐硝酸腐蚀性突出。主要用于高温工作的受力零件及设备,也可制作耐蚀零件,如加热器、核动力蒸发器、电炉丝、冷凝器、硝酸生产设备的耐蚀零件及1000℃左右工作的高温结构件,如喷气燃气轮机涡轮叶片及燃气喷嘴等。Ni-Mo型合金又称哈氏合金,既有抗高温腐蚀能力,又有优良的高温综合力学性能,能在较高的温度及应力下工作,耐盐酸腐蚀性突出。其常用于耐盐酸等腐蚀的设备零件以及650℃左右长期工作的设备零件。

锂及其应用

    锂是最轻的金属,其密度仅为0.54g/cm3左右,熔点低,约180℃,化学性活泼,必须保存在煤油等介质中。锂在工业中有不少独特的应用效果。

    在铝电解槽中添加碳酸锂等锂盐后,每吨铝可节电400~500kW●h,并明显减少了阳极材料及电解质的消耗量,提高了铝的纯度。锂可用在制造微晶玻璃(可用于制造耐热炊具)、黑白电视显像管、绝缘泡沫玻璃等方面,添加微量氧化锂可降低玻璃熔制温度及降低膨胀系数,并能降低能耗。锂基润滑脂具有独特的润滑性能,工作温度范围宽(-60~200℃),安定性和抗水性好,使用寿命长,应用广泛。

    性能优异的手机锂电池是锂的一个典型应用:锂具有最小的电化学当量值,1g锂可放出3.83A●h的电;锂的电阻低,有利于电极集流;锂的密度小,有利于获得较高的比能量;锂的化学活性大,活性物质的利用率高。所有这些决定了其所制的电池具有质量轻,体积小,储电量大,充电速度快,并且电池不易产生记忆等特点。

    铝及其合金中加入1%的锂,密度可下降约3%,弹性模量可增加约5%,耐蚀性和抗疲劳性也明显增加。而镁—锂合金是目前密度最小的合金,其比强度很高,用于航空工业可明显降低质量。在铜中加入锂可提高铜的电导率,在金属冶炼中加入锂可作除氧剂和除硫剂。

 

钨及其应用

    钨是熔点{zg}(约3400℃)的纯金属,常温下在任意浓度的盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、王水及碱中都是稳定的。但钨在室温时处于冷脆状态,使其加工遇到困难;同时,在空气中加热到高温时易氧化,限制了它的扩大应用。在钨中加入合金则可明显提高强度、塑性及抗氧化性。在1900℃时钨合金的强度可达440MPa,而其他金属则早已熔化,故钨合金可作为高温结构材料,如制造喷气发动机喷嘴、进出口套管及飞船发动机推进器等。

    高速工具钢是添加了较多钨的高碳合金钢(如W18Cr4V),其耐热性、耐磨性及强韧性比一般工具钢优异得多,广泛用于制造高速切削工具如车刀、麻花钻、铣刀等。

    常用的硬质合金中含有较多高硬度、高熔点、高耐磨的碳化钨,在1000℃左右仍保持很高的硬度和耐磨性,比高速钢更耐磨更耐热,其刀具的切削速度可提高到200m/s左右。

    用粉末冶金法制取的钨铜合金和钨银合金,兼有铜银的高导电性和钨的耐磨性,是制造刀型开关、断路器、点焊电极等的理想触点材料。

金属钨丝、薄带以及致密金属钨零件广泛用于电照明和电子工业。钨丝是白炽灯灯丝的理想材料,因为它的工作温度高,发光效率高,蒸发速度低,寿命长。钨丝还作为电子管的热阴极和栅极、高压整流管的阴极和各种仪器中的间接加热阴极的加热器;钨也可以作为x射线管的靶子、气体放电管、各种电器触点以及钨极氩弧焊的电极,还用做高温炉的发热元件,其工作温度达3000℃以上。

 

钼及其应用

    钼的性质同钨较接近,其熔点约2620℃,在高温下具有较高的高温强度。在1000℃以上,钼的比强度是{zg}的,因此它是极有用的高温结构材料。钼的高温导电性比铁和镍都好,膨胀系数约为铜的30%,几乎与电子管用的特殊玻璃的膨胀系数相同。

    钼的抗蚀性较好,乃酸性仅次于钨。在冶金工业中,钼是一种重要的添加剂:加钼可提高合金的耐热性、耐蚀性、耐磨性、韧性及淬透性等,因此它是合金中非常有益的元素。因钼的熔点高,导电和导热性好,可作为高温炉的发热体和热反射材料。用钼做发热体的电炉工作温度可达1700℃。在电子电器工业中可制作电子管阴极、栅极、高压整流器元件、白炽灯中灯丝支撑。其耐磨、耐热、耐蚀的特性使其常用于金属加工业中,可做挤压膜、压铸膜和铸模型芯。钼合金具有较高的高温强度和比强度,在涂层保护下,可制作火箭发动机的喷管、防热屏等零件。由于钼及钼合金热中子吸收截面小,对核燃料的稳定性和抗液体金属腐蚀性能好,在原子能工业中可作为气体冷却反应堆的包套材料和堆芯结构材料。在玻璃前为工业中用钼代铂作电极,还用作玻璃熔炼的发热元件和搅拌器。

钼的化合物中,二流化钼可作为固体润滑剂,其性能优于始末,在-45~400℃温度范围内均可正常使用。土壤中如含有微量的钼就可以刺激植物生长。施加微量钼肥能使大豆增产10%~15%,水稻增产20%~25%。因此钼的化合物也用于生产复合肥。

 

铟的应用与市场发展

铟产业被称为“信息时代的朝阳产业”。铟金属广泛应用于电子工业、航空航天、合金制造、太阳能电池新材料等高科技领域,在电子、电信、光电、国防、通讯等领域具有战略地位。随着这些领域的发展,特别是平板显示行业的高速增长,铟产业具有广阔的前景,在国民经济中的地位越来越重要。

铟主要作为包复层或与其它金属制成合金,以增强耐腐蚀性;铟的反射性,可用来制造反射镜;铟合金可作反应堆控制棒;铟及铟的化合物在无线电和半导体技术中也有重要用途。在1970年以前,铟基本上被应用于实验室。现在,是用来制造液晶玻璃,是制造液晶显示器、手机屏幕不可缺少的材料。此外,添加了少量的铟后,合金轴承的使用寿命提高了4~5倍。铟锭主要用于ITO行业,这一用途是铟锭的主要消费领域,占全球铟消费量的84%。铟70%用于制造铟锡氧化物靶材(ITO),ITO用于制造液晶显示器(LCD),因此铟是制造液晶显示屏(LCD)的最重要材料。

2000~2006年间,世界铟的消费年均递增14. 4%,2006年为1056吨。由于全球LCD的快速发展,使得其对铟需求的急速增加,2007年全球铟的年需求量逾400吨,但实际供应量不足300吨,再生铟产量亦仅有约30吨, 2008年全球铟需求量达568吨,而供应量却不到400吨,供需缺口持续扩大。预计2008~2010年年均递增17.2%,2010年达到1995吨。

 在未来,镀膜玻璃依然是铟的{zd0}用途,碱性锌锰电池和光伏电池领域将是主要增长点。

 

需求增加,“铟”的价值反而在流失

铟是一种非常稀缺的金属,根据美国国家地质调查局{zx1}的资料,全球的铟总地质储量仅仅为16,000吨,只相当于同期全球黄金的地质储量的六分之一。

近年来,随着经济、技术水平等的不断发展,全球新兴经济体有色金属的消耗量猛增,对于日本、美国等消费国来说,他们对铟及其他金属的需求越来越多的依靠进口。

市场承压,国际金属铟价格继续下滑。由于大量价格低廉规格也较低的中国货源流入市场,以及铟锡氧化物废金属回收数量增多,美国市场现货铟价格调低,从600美元/公斤~650美元/公斤降至500美元/公斤~600美元/公斤。国际市场对铟锡氧化物的需求继续稳定增长,这是制造平板显示器的重要材料,但是目前供应显然超出了需求。除了我国的供应增多以外,那些采购大户在铟锡氧化物废金属行业投入巨资,回收数量明显增加,从而使得供应总量提高。而未来铟消费增长的主要产业包括:用于光伏电池领域的铜铟硒、铜铟稼硒、铜铟硫靶材和高纯铟靶材产业;制作碱性电池的无汞锌粉和氧化铟产业。

 

铟资源优势的保护

我国铟产业存在集中度低,技术水平参差不齐,产品深加工能力低等不足因素,受到日本贸易商和以铟为关键材料的企业的打压,使这种稀有战略资源的定价权被日本等铟主要消费国掌握,铟被大量的低价出口,铟的价值没有得到应有的体现。另外,稀有金属资源保有储量不断下降,在世界所占比重越来越低。采矿权下放造成的我国稀有金属的产量在不断提高的同时,大量不可再生的战略稀有金属资源被乱采乱挖、糟蹋、破坏和贱卖,储量锐减现象日益突出,稀有金属资源优势正在逐步丧失。

与此同时,很多国家已经意识到这种稀有金属资源正在消失,因此未雨绸缪,从政策、战略角度等方面做出了相应的准备。美日等发达国家均建立了比较完善的稀有金属出口和战略储备管理体系。比如日本在上世纪80年代就制定了储备稀有金属的相关法律,并于1983年建立了稀有金属储备制度和基地,日本政府2006年初提出“国家能源资源战略规划”。新“战略规划”由日本经济产业省主导。该规划计划,除了储备原来国家法律规定必须储备的稀有金属等战略物质,还将储备铂、铟以及稀土等稀有金属作为必须储备的战略物质,以防止因这些稀有金属的短缺影响日本经济的正常发展。

目前我国金属铟的大量出口,日本、美国等进口国借进口的机会大量储藏金属铟以备未来的国家稀有金属的缺口,成为那些国家的能源战略的措施之一。然而随着我国金属铟的大量出口,我国的铟在不久的将来将可能短缺。目前我国也已意识到我国稀有金属资源大国的优势地位正在丧失,这不得不让我们对我国有色行业的发展战略和定位重新审思。必须从战略上调整有色金属发展思路。

大力发展再生铟是解决未来金属铟缺口的一大途径,对于再生铟工业的发展,一方面国家应积极的制定更完善的政策法规给予行业扶持和政策引导,宣传可回收、分离物的再利用的重要性,帮助再生铟企业更好的发展。一方面加大研发再生铟的生产技术,提高回收率、提炼率,增加再生铟的产量。

此外,2007年3月9日,商务部公布了《铟、钼出口许可证申领标准和申报程序》,拉开了我国对金属铟实施出口配额的序幕。我国对金属铟等优势金属产品实施出口配额制度有助于我国对稀贵金属的保护和利用,使无序生产和出口向有序生产和出口转变,并有利于巩固我国稀贵金属生产国的地位,逐步增强我国有色金属优势品种的话语权。

现在我国对稀有金属的贸易政策,除了加强原有的出口配额、进出口资质认证等措施外,关税政策的调整已成为最重要的手段。我国政府正频频运用关税杠杆,提高稀有金属产品的出口门槛,以遏制国内乱采滥挖畸形出口,保护这些战略性资源不被过度快速消耗。

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