銥是地球地殼中稀有的元素之一,平均質量比例只有百萬分之0.001。金的豐度是它的40倍,鉑是它的10倍,而銀和汞都是它的80倍。相比之下,銥在隕石里的含量則高很多,一般在百萬分之0.5以上。科學家相信,銥在整個地球的含量比在地殼中的含量高很多,但由于它密度高,而且具親鐵性,所以在地球仍處于熔融狀態(tài)時,就已沉到地球的內核了。
銥用于催化劑、電子元件以及高溫合金等領域。它的價格波動受全球銥供應鏈的影響,在不同的交易時段,銥的價格可能會因為交易量和市場情緒的變化而有一定波動。
銥的主要性能是:⑴密度22.56g/cm^3;⑵熔點2454℃,銥制品使用溫度可達2100~2200¨C;⑶彈性模量高(538.3GPa),泊松系數(shù)低(0.26),低溫塑性很差;⑷是耐腐蝕的金屬,致密態(tài)銥不溶于所有無機酸,也不被其他金屬熔體浸蝕,例如熔化的鉛、鋅、鎳、鐵、金等;能耐許多熔融試劑和高溫硅酸鹽的浸蝕;⑸像其他鉑族金屬合金一樣,銥合金能牢固吸附有機物,可作催化劑材料;⑹銥在空氣或氧氣中600℃以上生成IrO2,并在1100℃分解;在1227℃空氣中銥的揮發(fā)量為鉑的100倍。銥可采用高頻或中頻爐、電弧爐、電子束等熔煉。銥在1600℃以上具有好的塑性,通常進行熱加工。
銥的彈性模量在鋨以下,為所有金屬中第二高。其剪切模量很高,泊松比很低,因此具有很高的剛度,使得銥的加工生產(chǎn)過程非常困難。盡管生產(chǎn)不易,價格昂貴,但銥還是有多項應用,包括在極端條件下加強機械的強度。
銥的形態(tài)直接影響其回收過程的復雜程度。銥粉、銥塊和銥合金在提純過程中所需的處理方式完全不同。銥粉通常通過高溫熔融法進行初步還原處理,利用氫氣作為還原劑,在1000℃以上環(huán)境下將雜質分離。
銥的純度檢測技術非常重要。我們先用光譜儀分析銥樣品中的雜質成分,并根據(jù)檢測結果調整后續(xù)提純流程。當雜質含量較高時,需要添加電解精煉環(huán)節(jié),通過陽極溶解將銥離子遷移至陰極,從而獲得高純度銥。
銥的需求量從2009年的2.5噸升至2010年的10.4噸。這主要是因為電子相關應用的需求量從0.2噸升至6噸:銥制坩堝被廣泛用于大型單個晶體的生產(chǎn),而這些晶體的需求在這段時間大大提高。銥的消耗量預期將因為積累的坩堝庫存而飽和,這在2000年代也曾經(jīng)發(fā)生過。其他重要應用還包括火花塞(2007年消耗0.78噸)、氯堿法所用的電極(同年消耗1.1噸)以及化學催化劑(同年消耗0.75噸)。
銥銠合金:是銥和銠的二元合金,在高溫下為連續(xù)固溶體,有IrRhl0、IrRh40、IrRh50和IrRh-70等合金。Ir-Rh40合金的鑄態(tài)維氏硬度l736MPa,IrPh70的為1422MPa。合金的高溫抗氧化能力比純銥強,在2000℃時IrRh60氧化失重約5%。而純銥失重高達27%。用高頻爐氬氣保護熔煉,鑄錠經(jīng)熱軋和適量的冷加工成材。主要用作高溫抗氧化熱電偶,使用溫度可達2000℃以上,有IrRh60-Ir、IrRh40-Ir以及IrRh50-IrRu10等,后者熱電勢高,在2000℃時可達17.18mV。
銥:原子序數(shù)77,原子量192.22,元素名來源于拉丁文,原意是“彩虹”。1803年英國化學家坦南特、法國化學家德斯科蒂等用王水溶解粗鉑時,從殘留在器皿底部的黑色粉末中發(fā)現(xiàn)了兩種新元素—鋨和銥。銥在地殼中的含量為千萬分之一,常與鉑系元素一起分散于沖積礦床和砂積礦床的各種礦石中。自然界存在兩種同位素:銥191、銥193。
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