1、锑1. 锑简介元素符号 Sb，银白色金属，菱形晶体。在元素周期表中属 VA 族，原子序数 51，原子量 121.75，锑原子最外层电子结构为 5S25P3，常见化合价为3、5 和3。熔点为 630.5，沸点为 1365.0。锑是亲硫元素，但是与硫的亲和力小于铜、铁、锌、镍、钴、铬等。锑与砷无限互溶，在锑提取冶金中，锑与砷常不易彻底分离。锑矿资源主要分布在中国、俄罗斯、美国、墨西哥、南斯拉夫等地区。中国锑矿以湖南和广西等省区含量最高。锑在地壳中约为（0.2.） 10 %，锑矿石品位一般为 225 。锑的浓集系数为 25000，是典型的聚集元素，可以富集形成单一锑矿床。自然界中含锑矿物约主要以四种
2、形式存在：（1 ）自然金属和金属互化物；（2）硫化物与硫盐矿物；（3 ）卤化物或含卤化物；（ 4）氧化物与氢氧化物。矿物名称 化学式 含锑量锑辉矿 Sb2S3 71.4%锑华 Sb2O3 83.3%锑赭石 Sb2O4 78.9%硫氧锑矿 Sb2S2O 黄锑华 Sb3O6(OH) 黝铜矿 Cu2Sb2S6 硫锑铅矿 Pb5Sb4S11 脆硫锑铅矿 Pb2Sb2S5 环境系统中锑的存在状况环境系统 浓度土壤1 mg/kg(世界平均值)1005000 mg/kg (矿产地)天然水体 1 g/L温泉 500 g/L海水 0.20 g/L大气 170 ng/m3污水处理厂 2100 g/L蔬菜等植物 2
3、.21164 mg/kg2. 锑的工业用途锑的化合物在工业上的用途很广泛，它已成为多种重要的化工原料，其中主要的工业化合物有三氧化二锑、三硫化二锑和锑的多种盐类。我国称三氧化二锑为锑白，主要用于搪瓷、颜料、油漆、塑料、陶瓷以及防火织物等制品工业，特别是作阻燃剂，用于防火制品。我国称三硫化二锑为生锑，主要用于安全火柴、弹药、鞭炮和橡胶工业。2.1 生锑生产生锑是一种纯净的针状结晶三硫化二锑，由高品位辉锑矿直接熔析生成。根据不同用途，生产不同的质量或品种。主要生产工艺为反射炉熔析法。（1 ） 工艺流程（2 ） 生产中间废物锑渣产物 Sb2S3 SiO2 FeO CaO 其它 合计锑渣 1 28.1
4、6 30.50 23.40 14.50 3.44 100.00锑渣 2 32.16 29.20 18.30 12.50 7.84 100.00烟尘产物 Sb As Fe S Pb SiO2 CaO 其它 合计烟道尘 60.070.0 0.10.2 0.40.7 0.81.2 0.10.2 10.5 0.81.2 36.826.2 100.0布袋尘 65.075.0 0.30.5 0.81.2 0.20.6 0.51.20.81.20.50.8 32.821.6 100.02.2 碱性湿法炼锑隔膜电积沉淀工艺 无隔膜电积沉淀工艺原理：23+32=23323+62+32=233+6阳极反应： 33
5、+3+324422+2阳极总反应： 233+6=2+62+32+232阴极反应： 22+2+2废水种类：阳极废液含有 Na+，S 2-，SO 32-，SO 42-，S 2O32-、CO 32-等离子；阴极废液中含有杂质砷、锡等金属。7.风险危害大气、水体、土壤、植物体中的Sb ，通过皮肤接触、呼吸、食物链等途径最终将进人人体及动物体内。锑及所有的锑化合物对人体都有毒性，Sb对人体的毒性作用是由于Sb与蛋白质内的巯基(一 SH)具有很强亲和力，在人体内Sb 与巯基(一SH)结合，抑制某些巯基酶如琥珀酸氧化酶的活性，干扰了体内蛋白质及糖的代谢，损害肝脏、心脏及神经系统，还对粘膜产生刺激作用。口服锑
6、化合物或接触、吸入高浓度的锑尘与烟雾会引起急性锑中毒，主要表现为食欲减退、口渴、呕吐、腹泻、腹痛、头晕、乏力及肢端感觉异常、肝肿大、血尿、痉挛、心律紊乱、血压下降、虚脱等现象。最常见的是慢性锑中毒，长期接触低浓度的锑及锑化合物粉尘或烟尘后会引起乏力、头晕、头痛、失眠、食欲减退、恶心、皮疹、腹痛、胃肠功能紊乱、胸闷、虚弱等慢性中毒症状；而长期吸入低浓度锑粉尘及锑烟雾可产生肺尘病。锑化合物对人体的免疫、神经系统、基因、发育等都具有潜在的毒性。此外，不同价态Sb的毒性也已经有了一定的研究。但是，总体上，当前的研究都主要是利用小动物进行实验室毒理实验等微观研究，事实上这种研究方法并不能真实反映Sb 对
7、人体的影响。因此，锑及其化合物对人体健康的具体影响及毒害机理并不十分清楚，缺少有关的资料及科学依据。铋1. 铋简介铋，属于第五主族元素，原子序数83，原子量208.980，原子轨道排列：2,8,18,32,18,5.铋的原子价位1，3，+2，+4，+5 ，常见价态为+3。铋的熔点为271.4 ，沸点为1564 。常温条件下，铋不与水、氧发生反应，铋可以与卤素直接作用生成BiX 3。铋的还原电势为正值，即在电动序中铋位于氢后，所以铋不与非氧化性酸反应，地壳中铋的平均含量为0.008 mg/t，即每吨地壳物质中平均仅含0.008 克铋，属于稀有元素。铋在自然界有少数游离金属存在，但它主要以化合态存
8、在于矿石中，一般比的氧化物Bi 2O3，硫化物Bi 2S3，碱式碳酸盐(BiO) 2CO3。含铋的主要矿物是辉铋矿（Bi 2S3）、铋华（Bi 2O3）和菱铋矿(nBi 2O3mCO2H2O，与锡、铅、碲、铜、砷、钨、钼等元素的硫化物共生，形成复杂的硫化物矿。2. 铋的工业生产铋的冶炼分为粗炼、精炼、电解精炼三个步骤。粗炼工艺通常包括还原熔炼、沉淀熔炼、混合熔炼，以得到纯度较高的粗铋产品，含有杂质包括As ，Sb，Te ，Pb，Cu，Zn，Sn和Ag 。铋的精炼主要是使用三氯化铁 -盐酸系统去除As ，Sb及Cu 等杂质，使Bi的含量达到90%以上。铋湿法冶金方法（1 ） 三氯化铁浸出-铁粉置
9、换法改工艺材料消耗高，铁盒氯离子在溶液中大量积累，废液排放量大，处理难度高。（2 ）实例：株冶炼铋工艺铋冶炼原料成分原料名称Bi S Fe Pb As Cu Ag Te WO3 CaO SiO3氧化铋矿30 15 10-350.5-150.2-53 0.001-0.71.51-8 0.2-53-10硫化铋矿10-4015 10-350.5-155 3 0.001-0.71.51-8 0.2-33-10氧化铋渣35-6015-308-15 1-3工艺流程：原料 粗铋氧化出砷、锑通氯除铅 加锌除银 通氯除锌高温精炼3. 铋加工废水处理工艺（实例）进水水质出水水质处理工艺含重金属离子废水，首先进入调
10、节池，然后进入中和反应沉淀池去除浓度比较高的离子，硫化反应沉淀池，将砷、铅、锌、铜、镉去除。含有残留离子的废水进入石灰氧化铁盐反应沉淀池进行氧化去除，然后进入混凝反应池，通过投加絮凝剂将废水中没有完全沉淀的悬浮颗粒进一步沉淀。然后进入中间水池，使用机械过滤器、活性炭过滤器进一步去除水体中的悬浮物，提高水质。4. 铋的危害铋属微毒类。大多数化合物、特别是盐基性盐类，在消化道中难吸收。不溶于水，仅稍溶于组织液。不能经完整皮肤粘膜吸收。铋吸收后分布于身体各处，以肾最多，肝次之。大部分贮存在体内的铋，在数周以至数月内由尿排出。Te1 基本信息碲，原子序数 52，第五周期A 族（氧族），电子排布 2-8
11、-18-18-6，常见化合价-2、0 、+2、+4、+6，其中+4 最为常见。固相， 密度 6.25g/cm3，微毒性。2 物化特性碲有两种同素异形体，即黑色粉末状、无定形碲和银白色、金属光泽、六方晶系的晶态碲（与锑相似），易脆易成粉末，有良好导电性及光导电性，在熔融态时易腐蚀铜、铁、不锈钢等，在所有的非金属同伴中，它的金属性是最强的。非挥发物质，空气中不易氧化。碲在空气中燃烧带有蓝色火焰，生成二氧化碲；可与卤素反应，但不与硫、硒反应。溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。和熔融 KCN 反应产生K2Te。溶于水生成的氢碲酸具有类似氢硫酸的性质。碲也生成亚碲酸 H2TeO3及相应的盐。用强氧化
12、剂(HClO、H 2O2)作用于碲或 TeO2（稳定白色晶态），生成 H6TeO6，它在 160转变为粉末状 H2TeO4，进一步加热则转变为TeO3。H 6TeO6 易溶于水(25.3%)成为碲酸，是一种弱酸。它的化学性质很像硫和硒，有一定的毒性。在空气中把它加热熔化，会生成氧化碲的白烟。它会使人感到恶心、头痛、口渴，皮肤骚痒和心悸。天然碲有 8 个同位素，其中 5 种较稳定，3 种呈放射性，在放射性核素中半衰期是最长的。3 存在形式碲是地壳中最稀有的固体稳定元素之一，其丰度约为 1ug/kg。碲和硒的稀少是由于地球形成过程中自由氢的还原。碲矿主要有伴生矿床和独立矿床两种（世界上只有一个碲独
13、立矿床位于中国四川省），多数情况下是伴生于铜、铅锌等金属矿产中，包括以金的碲化物的形式存在（如：碲金矿 AuTe2，碲金银矿 Ag3AuTe2，针碲金银矿 AgAuTe4，等），也是金的化合形态存在的主要途径（还有 AuSb2、Au 2Bi 等）。其他的如碲镍矿 NiTe2 等也是碲的主要化合形态之一。中国现已探明伴生碲储量在世界处于第三位。4 发现简史由德国矿物学家米勒冯赖兴施泰因（F.J.Mller von Reichenstein）于1782 年在研究德国金矿石时发现。5 生产来源工业上碲的最主要来源是粗铜电解精炼的阳极泥，其组成多为M2Te（M=Cu 、 Ag、Au），每处理 500
14、吨铜矿石能产出 0.45 公斤碲。含碲约 3%的阳极泥干燥后在 250下进行硫酸化焙烧，然后在 700使二氧化硒挥发，碲留在焙烧渣中。用水浸出硫酸铜，再用氢氧化钠溶液浸出，得到亚碲酸钠溶液。浸出液用硫酸中和，生成粗氧化碲沉淀。两次重复沉淀氧化物，然后进行水溶液电解，可得含碲为 98%99%的碲。在 250 通气情况下会发生如下反应：M2Te + O2 + Na2CO3 Na 2TeO3 + 2M + CO2碲在水溶液中常以 HTeO3形式存在，加入硫酸使其形成氧化物分离：HTeO3 + OH + H2SO4 TeO 2 + SO42 + 2H2O通过电解或者与二氧化硫反应，还原生成单质碲：Te
15、O2 + 2SO2 + 2H2O Te + SO 42 + 4H+碲的最高价格在 2006 年达到$100 一磅（约 0.45kg），预计在 2025 年出现供应缺口。World_Tellurium_Production_20066 应用领域碲消费量的 80%是在冶金工业中应用：钢和铜合金加入少量碲，能改善其切削加工性能并增加硬度；在白口铸铁中碲被用作碳化物稳定剂，使表面坚固耐磨；含少量碲的铅，可提高材料的耐蚀性、耐磨性和强度，用作海底电缆的护套；铅中加入碲能增加铅的硬度，用来制作电池极板和印刷铅字。碲可用作石油裂解催化剂的添加剂以及制取乙二醇的催化剂。氧化碲用作玻璃的着色剂。高纯碲可作温差电
16、材料的合金组分。碲化铋为良好的制冷材料。碲和若干碲化物是半导体材料。超纯碲单晶是新型的红外材料。另外，在定时炸药中，碲还是延时爆炸的引信。作为制造杀菌剂的原料，碲在医疗中，还可以提取碘的同位素，治愈甲状腺类疾病。主要用于石油裂化的催化剂，电镀液的光亮剂、玻璃的着色材料，添加到钢材中以增加其延性，添加到铅中增加它的强度和耐蚀性。碲和它的化合物又是一种半导体材料。7 生物效应碲毒性温和，几乎没有急性毒性或已知的生物学作用，但细胞依然会吸收该元素，累计后会有少量毒性作用。Pt1 基本信息铂，原子序数 78，第六周期 族（Ni、Pd、Pt ），电子排布 2-8-18-32-17-1，常见化合价+2 、
17、+4、+6，其中+4 最为常见。固相，富延展性，密度21.46g/cm3。2 物化特性铂比金、银、铜更具延展性，是纯金属中最具延展性元素，但不如金具有可塑性。纯铂具有稳定的电性质，比纯铁略微坚硬。虽然铂会被卤素、氰化物、硫、部分重金属及碱金属腐蚀，但不会在任何温度下被氧化。铂不溶于盐酸或硝酸，但溶于王水生成氯铂酸（H 2PtCl6）：Pt + 4 HNO3 + 6 HCl H 2PtCl6 + 4 NO2 + 4 H2O氯铂酸是一红棕色固体，可从蒸发其溶液取得。铂有 6 种天然同位素，其中 195Pt 含量最丰富。3 存在形式铂是地壳中最稀有的元素之一，其丰度约为 5ug/kg，是最不活泼金属
18、元素之一。铂主要存在于镍矿和铜矿中，主要产地为南非，约占全球产量的 80%。通常，铂的存在形式为化学自由态的自然铂以及与其他铂系元素或铁的合金。大部分自然铂存在于冲击矿床中。在镍、铜矿床中，铂族元素通常与硫（(Pt,Pd)S）、碲（PtBiTe ）、锑（ PdSb）、砷（PtAs 2）等形成化合物，或与镍或铜形成合金。2005 platinum (mined)4 发现简史8 世纪初英国 C.伍德在新格拉纳达的卡塔赫纳采集到嵌有铂粒的砂石。1735 年西班牙乌略亚-德拉 托雷希拉尔在平托附近的金矿发现一块难以加工的金属，很像银，便取名为 platinum，该字来自西班牙文 platina，含义是
19、银。1748 年英国沃森确认这是一种新元素。5 生产来源铂通常是镍或铜矿开采及加工过程中的副产物。在铜的电解精炼过程中，铂族元素、金、银等贵金属，以及硒和碲，会富集在阳极泥中。重选是富集铂矿物的主要的方法。铂矿的相对密度较大，使用溜槽、跳汰机、摇床及风力选矿都可有效地富集。天然铂和天然金一样，表面湿润性小，用黄药作捕收剂浮选，富集后得到精矿。富集过程如下：（1）通过浮选装置筛选掉低密度杂质；（2 ）通过电磁装置去除磁性物质（如铁、镍）；（ 3）利用铂的高熔点加热使多数杂质熔解或燃烧去除；（4）利用酸洗（盐酸、硫酸）洗去剩余杂质。传统的精炼方法以溶解、还原、沉淀、锻烧等工序为基础。从铂、金及其他
20、铂族元素中提取纯铂的方法如下：（1）利用王水进行淋洗，可将铂、钯、金溶解，锇、铱、钌、铑不反应；（2）向混合液中加入氯化铁或硫酸亚铁，可使金沉淀分离，再经电解可得到纯金；（3）利用氯化铵使铂生成氯铂酸铵沉淀分离；（4 ）通过加热使氯铂酸铵转化为粗铂，再用溴酸钠水解法精制。传统的溶解、沉淀法处理工序长而复杂，分离金属不完全，很难得到高纯度的产品。金属回收率低、成本高。1970 年开始出现的萃取工艺，以 Cl2/HCl 混合物作介质，实现贵重金属的完全浸出，提高了分离效率，缩短了处理时间，保证获得高纯度产品。所以，铂精炼的现代化流程均以溶剂萃取法为基础。Platinum world production6 应用领域在 2010 年，全球产出的铂 46%用于汽车尾气排放控制装置， 31%用于珠宝行业，其余的应用于投资、电极制造、抗癌药物、氧传感器、火花塞和涡轮发动机等领域。铂的价格相较于金来说，更加具有波动性。Platinum price7 生物效应美国疾病控制与预防中心指出，短期暴露于含铂环境中会刺激眼睛、鼻子、喉咙等，长期暴露可导致呼吸道及皮肤过敏。职业安全和健康署规定值为 2 ug/m3 工作 8 小时。铂的抗肿瘤药剂可用于化疗，对肿瘤治疗有较好的效果。铂是硅胶等医学植入体的催化剂，美国食品和药物管理局调查显示，没有证据显示铂的体内毒性。
