稀散金属冶金

　　稀散金属通常是指由镓（Ga）、铟（In）、铊（Tl）、锗（Ge）、硒（Se）、碲（Te）和铼（Re）7个元素组成的一组金属元素，本书系统地介绍了稀散金属的主要性质、国内外稀散金属工业的发展状况、稀散金属资源以及稀散金属矿的采选、生产及相关工艺技术，重点对锗、铟的冶金工艺和相关合金材料的制备进行了介绍。

　　雷霆，1988年获重庆大学工学硕士学位；2003年获昆明理工大学有色冶金博士学位；2007年～2008年赴美国犹他大学作访问学者。现任昆明冶金高等专科学校党委书记、二级教授，昆明理工大学博士生导师，云南省中青年学术和技术带头人，云南省锗钛系列高技术产品创新团队负责人。1.《鍺的提取方法》雷霆、张玉林、王少龙著，2007.1，21万字，冶金工业出版社；2.《金属眼睛型材和加工工艺》雷霆，方树铭，周林著，2008，冶金工业出版社；3.《熔池熔炼连续烟化法处理有色金属复杂物料》雷霆，2009，冶金工业出版社；4.《锑冶金》雷霆、朱从杰、张汉平编著，2009，冶金工业出版社。5.《锗冶金》雷霆、王少龙、邹艳梅、卢宇飞编著，2011，冶金工业出版社李永佳，1975年9月出生于河北省武邑县。1994年9月考入河北理工大学冶金与能源学院冶金工程专业，1998年7月本科毕业并获工学学士学位；1999年~2006年6月工作于唐山国丰钢铁有限公司；2007年9月考入河北理工大学钢铁冶金专业攻读硕士学位。2010年9月在东北大学钢铁冶金专业攻读博士学位，2013年10月至今，就职于华北理工大学。研究方向为炼铁工艺与理论。冶金类期刊发表文章20余篇。专利7项。主持河北省自然科学基金一项，北京科技大学重点实验室开放基金一项，唐山市科技局项目一项。参与河北省高校科学研究优秀青年基金一项。

绪论1篇铟冶金1铟及其化合物的主要性质311铟的历史312铟的性质4121铟的物理性质4122铟的化学性质6123铟的放射性和毒性713铟的化合物及其性质8131氧化物与氢氧化物8132铟的硫化物和硫酸盐10133铟的卤化物13134铟的磷、砷、锑化物及盐14
2铟及铟合金的应用1621铟的简介1622铟的分布1723铟的供需情况及未来走势1724铟的金属基合金2225ITO2226纳米级ITO粉2427半导体铟化合物的用途2428焊接剂方面的应用2429涂层上的应用24210用于低熔点合金25211原子能工业方面的应用25212化工工业上的应用25213光纤通信方面的应用26214电池防腐方面的应用26215现代军事技术中的应用26
3铟的资源及富集2731铟的地质资源27311铟的地球化学性质27312铟矿物种类29313含铟的矿物29314铟矿床30315铟储量3332铟矿物的选矿富集34321多金属矿选矿过程中铟的分布34322铟在选矿产品中的分布35323含铟锌精矿成分35
4铟的来源及冶炼原理3741铟原料的主要来源3742铟在铅冶炼过程中的行为3943铟在火法炼锌过程中的行为41431铟在火法炼锌过程中的走向41432铟在火法炼锌过程中的分配4244铟在湿法炼锌过程中的行为42441中性浸出过程中铟的走向与富集42442黄钾铁矾法除铁过程中铟的走向与富集43443针铁矿法除铁过程中铟的走向与富集43444赤铁矿法除铁过程中铟的走向与富集4445炼锡过程中铟的行为4646炼铜过程中铟的行为4747高炉炼铁过程中铟的行为47
48铟的二次资源48
5铟的冶炼方法4951水冶铟49511置换铟法49512水解法50513选择性溶解及沉淀法51514硫酸化提铟法52515电解铟法54516萃取铟法56517离子交换提铟法60518中和溶解提铟法61519液膜提铟法615110氧压浸出提铟法6152火冶铟62521氧化造渣提铟法62522氯化造渣提铟法63523合金—电解铟法64524选冶联合提铟法65525氯化挥铟法66526烟化提铟法67527真空蒸馏提铟法68
528碱熔—汞齐法提铟69
6电铟生产实例7061从铅浮渣反射炉中提取铟7062从炼锡反射炉烟尘中提取铟7263从火法炼锌的高铟铅中回收铟7364从湿法炼锌过程中提取铟74641用碱洗、净化、置换法提取铟74642用萃取法提取铟78
7高纯铟的制备10671概述10672除Cd、Tl后的二次电解法提取高纯铟10673高纯铟和超纯铟107731产品规格107732主要用途107733制取方法10774细铟粉108741产品规格108742主要用途109743制备方法10975三氧化二铟109751产品规格109752主要用途109753制备方法11076氢氧化铟粉110761产品规格110762主要用途110763制备方法11077高纯硫酸铟111
771产品规格111772主要用途111773制备方法11178半导体铟化合物111781锑化铟单晶111782砷化铟单晶112783磷化铟单晶112784以InBV为主的固溶体113785AIInB2VI型的半导体化合物11379ITO(铟锡氧化物)113791ITO粉113792纳米ITO粉115793ITO靶材(铟靶)116794ITO薄膜118710TMIn1207101产品规格1207102主要用途121
7103制备方法121711铟合金121
8含铟物料综合利用研究12281概述122811项目的技术原理分析122812含铟物料提取方法12882国内外相关技术比较129821铅冶炼系统中铟的回收129822锌冶炼系统中铟的回收130823ITO靶材中铟的回收13483铟综合回收技术实例分析135831技术目标135832试验方案的确定135833云南省含铟物料工艺矿物学研究135834含铟物料富集工艺研究141835铟浸出工艺研究144836中和沉铟工艺研究150
837铟萃取工艺研究153838浸出渣综合利用工艺研究15684铟冶炼生产的环境保护与安全生产160841概述160842主要环境标准16185“三废”的治理162851冶炼烟气的治理162852含重金属污水的治理163
参考文献165第二篇锗冶金9锗产业发展概况16991锗的发展简史16992国外锗产业发展概况17293我国锗产业发展概况173931生产企业概况173932各企业产能与产量174933我国锗产业发展状况176
10锗及其化合物的性质177101锗的性质1771011锗的物理性质1771012锗的化学性质179102锗的硫化物1801021硫化锗(Ⅱ)或一硫化锗(GeS)1801022二硫化锗或硫化锗(GeS2)1811023Ge2S3183103锗的氧化物1841031一氧化锗或氧化锗(Ⅱ)(GeO)1841032二氧化锗或氧化锗(Ⅳ)(GeO2)185104锗的卤化物1891041四氟化锗或氟化锗(Ⅳ)(GeF4)1901042二氟化锗或氟化锗(Ⅱ)(GeF2)191
1043四氯化锗或氯化锗(Ⅳ)(GeCl4)1911044二氯化锗或氯化锗(Ⅱ)(GeCl2)1921045二氯一氧化锗(GeOCl2)1921046四溴化锗或溴化锗(Ⅳ)(GeBr4)1921047二溴化锗或溴化锗(Ⅱ)(GeBr2)1931048四碘化锗或碘化锗(Ⅳ)(GeI4)1931049二碘化锗或碘化锗(Ⅱ)(GeI2)19310410三氯锗烷(HGeCl3)193105锗的氢化物194106锗的硒、碲化合物196
11锗的战略地位和用途197111锗的战略地位197112锗在电子工业领域中的应用200113锗在红外光学领域中的应用201114锗在光纤通信领域中的应用202115锗在化工、轻工领域的应用203116锗在食品领域中的应用2041161有机锗化合物的医疗、保健作用2041162有机锗化合物的毒副作用205117锗用于制备锗系合金2051171锗酸铋2051172硅锗(SiGe)晶体管207118我国发展锗产业的意义208
12锗资源及应用前景210121锗元素的地球化学特征2101211锗的地球化学性质2101212天体和陨石中锗的丰度2131213不同地质体中锗的分布214122锗矿物及锗矿床分类2161221锗矿物2161222锗矿床分类217123煤中锗资源2191231煤中锗的分布和含量2191232滇西褐煤中的锗资源2251233内蒙古褐煤中的锗资源228124铅锌矿中锗资源2291241云南省会泽铅锌矿2291242贵州省赫章铅锌矿230
1243广东省凡口铅锌矿231
13锗冶金的基本原理234131概述234132丹宁沉锗原理236133锗精矿的氯化浸出与蒸馏原理2361331简单蒸馏原理2371332锗精矿的氯化浸出原理2371333锗精矿的氯化浸出蒸馏原理242134GeCl4的水解原理245135GeO2的还原原理247136锗的区域提纯原理248137单晶锗的生长原理249
14煤中锗的提取251141水冶法提取煤中锗251142火冶法提取煤中锗2511421合金法2511422再次挥锗法2521423碱熔—中和法2521424加氢氟酸浸出法253143萃取法提取煤中锗2531431萃取原理2531432萃取工艺2541433萃取体系254144微生物浸出法提取褐煤中的锗2561441试验原料2561442微生物的培养筛选与染色鉴别2571443微生物浸出褐煤中锗的热力学2601444微生物浸取煤中锗的工艺265
145干馏法提取煤中锗2691451含锗褐煤资源利用现状2691452含锗褐煤锗挥发试验270146国外从煤或煤相关产品中回收锗的工艺2781461从煤焦油残渣中回收锗的工艺2781462煤中锗的回收2791463从煤中提取锗的方法2801464从碱性煤灰、烟尘以及类似褐煤燃烧渣中回收锗2821465从水煤气中回收锗的工艺2851466从煤烟尘中回收镓和锗286
15有色冶炼副产品中锗的提取291151锌矿中提取锗2911511锌冶炼中回收锗2911512锌矿中提取和纯化锗2921513从锌精矿富集的锗溶液中提取锗303152从铜、铅、锌硫化矿中提取锗306153从铜锌硫化矿中提取锗309154从闪锌矿中提取锗311155从铅锌矿中提取锗314156从风化岩石和烟气中回收锗315157从含锗废料中回收锗3161571从含锗废料中回收锗的方法3171572从锗生产过程产生的废料中回收锗3171573从锗半导体废料中回收锗318
1574从含锗废水中回收锗3191575从生产光导纤维的废料中回收锗3201576从锗浸蚀废料中回收锗320
16制备和提取四氯化锗的方法322161四氯化锗的制备322162从含锗的硫化矿中制备四氯化锗323163用气态氯化氢从锗酸盐物料中提取四氯化锗的方法3251631基本原理3251632工艺技术326
17净化四氯化锗及相关提纯工艺334171可满足半导体器件质量要求的四氯化锗提纯工艺334172由粗GeCl4提纯GeCl4的方法336173用氢氧化铵纯化GeCl4的方法340174从光纤母体材料中去除—OH杂质3411741发明背景3411742工艺技术342175去除溶解在SiCl4或GeCl4中氢化物的技术3441751发明背景3441752工艺技术344176制备超纯SiCl4或GeCl4的技术346
参考文献348第三篇镓冶金18镓的主要性质、资源及用途353181镓的性质3531811镓的物理性质3531812镓的化学性质354182镓的资源3561821镓的丰度3561822镓的地球化学性质3561823镓的储量357183镓的用途357184镓的生产359185镓的价格359186高纯镓359187镓的市场概况360
19冶金过程中镓的富集与走向361191湿法冶金过程中镓的富集与走向3611911铝土矿溶出过程中镓的富集3611912湿法炼锌过程中镓的富集和走向3641913湿法提锗过程中镓的富集和走向365192火法冶金过程中镓的富集与走向3651921火法炼锌过程中镓的富集与走向3651922处理铁矿过程中镓的富集与走向366193煤中镓的富集与走向367
20镓的提取冶金技术368201电解法3682011石灰乳—电解法3682012碳酸化—电解法3692013中和溶解—电解法3702014汞齐电解法3712015直接用铝酸钠溶液电解法提取镓3732016电解合金法3742017选—冶联合法回收镓和锗375202溶剂萃取法3762021Kelex100萃取镓3762022碳酸化—萃取法3782023中性挥发—萃取法3792024中和—萃取法3802025氯化—萃取法380
2026酸、碱处理—萃取镓3802027电溶阳极合金—萃取法3832028煅烧—萃取法3832029高压还原—萃取法提镓和铟38320210PM法提镓38520211合金—萃镓法386203吸附法3882031树脂吸附法3882032固体吸附法388204烟化—综合法提镓388205萃淋树脂法391206离子交换法3922061设备3922062工艺过程3922063工艺流程393207乳状液膜法394208置换法394
2081反应机理3942082操作过程3952083置换法优缺点395209生化法提镓395
21镓的制备及再生镓资源回收397211镓的提纯方法3972111间接提纯法3972112直接提纯法397212高纯镓的生产3982121化学处理法3992122电解精炼法3992123真空精炼法4002124结晶提纯法4002125其他提纯方法401213再生镓资源回收技术4022131砷化镓废料硝酸分解—中和沉淀分离4022132砷化镓废料硝酸分解—硫化沉淀分离4042133砷化镓废料氯化分解—蒸馏分离4042134砷化镓废料氯化分解—蒸馏分离404
2135从其他废半导体元器件再生回收镓4052136从半导体晶片生产中的切屑、磨料回收镓、铟、锗405214镓与新材料4062141GaAs太阳能电池材料4062142GaN半导体材料4072143硅酸镓镧晶体4072144CuIn(2-x)GaxSe2(CIGS)太阳能薄膜材料4082145FeGa合金磁致伸缩材料4082146Ga基液态金属408
参考文献410第四篇铊冶金22铊的主要性质、资源及用途415221铊的性质4152211铊的物理性质4152212铊的化学性质4152213铊的资源4182214铊的毒性4222215铊的环境污染与迁移转化423222铊的用途4242221医学4242222工业应用4242223高温超导4252224电子仪表工业4252225光学应用4252226地质工作应用4262227其他用途426
23铊冶金提取技术427231火法冶炼过程中铊的富集与走向4272311铅冶炼过程中铊的富集与走向4272312锌冶炼过程中铊的富集与走向4282313ISP工艺过程中铊的富集与走向4282314铜冶炼过程中铊的富集与走向4282315黄铁矿生产硫酸过程中铊的富集与走向4292316炼锰中铊的富集与走向430232湿法冶金过程中铊的富集与走向4302321锌湿法冶金过程中铊的富集与走向4302322砷精矿和砷渣处理过程中铊的富集与走向4302323含铊锑精矿处理过程中铊的富集与走向431
233铊的冶金提取技术4312331沉淀法4312332置换法4392333酸浸—结晶法4412334真空蒸馏法4412335酸浸—萃取法4432336离子交换法4462337液膜法4472338高纯铊的制备448234铊材料与应用市场4492341高温超导膜材料4492342CsI(Tl)晶体材料4492343铊的市场概况450
参考文献451第五篇硒碲冶金24硒、碲的性质、资源及用途453241硒的主要性质4532411物理性质4532412化学性质4532413发展历史454242硒资源概况454243硒的用途4552431静电复印4562432电子工业4572433玻璃工业4572434医学与环境4572435化工4582436冶金4592437其他460244碲的主要性质4602441化学性质4602442碲的发现460245碲的资源461
2451概述4612452碲资源的分布类型4612453碲的制取462246碲的用途4622461冶金中的应用4632462电子工业中的应用4642463化工的应用4642464玻璃工业的应用4652465其他应用465247硒碲冶金的主要原料4652471有色金属冶炼的阳极泥及其他副产物4652472有色冶炼与化工厂的酸泥467
25硒、碲湿法冶金方法470251硫酸化提硒、碲法4702511硫酸化焙烧—电解碲法4742512硫酸化焙烧—碱浸法4752513分段硫酸化焙烧法4772514干式硫酸化焙烧4792515硫酸化—还原熔炼479252氧化焙烧—碱浸提硒、碲法479253氧压浸煮提硒、碲法480254碲化铜法提碲482255水溶液氯化提硒、碲法482256碱金属氯化硒、碲法483257选冶提硒、碲法4842571阳极泥选冶提硒、碲4842572酸泥选冶提硒、碲485
258斐济碲化物浸出法486259萃取硒、碲法4862591盐酸介质中萃取硒与碲4862592在硫酸介质中萃取硒、碲4882510离子交换树脂吸附硒、碲法4892511生化法提硒、碲4902512硫化提硒、碲法4902513液膜法提碲490
26硒、碲火法冶金方法492261苏打法提硒、碲4922611苏打熔炼法综合回收硒与碲4922612苏打烧结法回收硒与碲497262加钙提硒法499263氯化硒(碲)法501264热滤脱硫—精馏硒法501265加铝富集法从锑矿中回收硒503266真空蒸馏提硒法504267造冰铜提硒法504268灰吹提硒法505269汞炱中硒的回收5052691苏打焙烧—SO2还原沉硒法5052692酸浸—SO2还原沉硒法506
参考文献507第六篇铼冶金27铼的性质、资源及用途509271铼的性质5092711铼的物理性质5102712铼的化学性质5112713铼的主要化合物512272铼的资源5132721铼的丰度5132722铼的地球化学5132723铼的分布5142724铼的矿物5142725铼的储量516273铼的用途5162731铼在石油和化学领域的应用5172732铼在国防工业领域的应用5172733铼在电子工业领域的应用5192734铼在测温和加热器件领域的应用520
2735铼的其他应用520274铼的市场521
28铼冶金提取技术523281提铼原料523282火法冶金提铼技术5232821辉钼矿焙烧—石灰烧结法提取铼5232822含铼冰铜高温氧化法提取铼524283湿法冶金提铼技术5252831辉钼矿氧化挥发—沉淀提铼法5252832含铼铜矿鼓风炉熔炼挥发—硫化沉淀法提铼5272833高压氧化浸出法提铼5282834高压硝酸分解法提铼5292835高压碱浸法提铼5302836铜精矿碱浸—置换铼5322837铜阳极泥硫酸化—沉淀法提铼533284电化学法提铼技术533
2841钼中矿电溶氧化法提铼5332842电渗析提铼法5362843电解铼法536285有机物提铼5362851有机沉淀剂提取铼5362852萃取铼法537286铼的回收利用5422861从废铂铼催化剂中回收铼5422862从含铼的合金废料中回收铼543287高纯铼的制备5442871高铼酸铵氢还原法5442872高纯二氧化铼氢还原法5442873氧化铼升华提纯氢还原法5442874铼的卤化物热离解法和化学气相沉积法5452875电子束熔炼和区域熔炼法545
288铼锭或铼条的生产方法5452881高温烧结法5452882熔炼法545
参考文献546·ⅩⅦ·