铟资料汇总

（中南）铟的精炼是指除去原料铟中的一些杂质元素,而杂质中最难以除去的主要是镉、铊、锡、铅等,这是由于这四种元素的化学电位与铟的电位相近,必须通过控制电解液的组分进行精炼提纯。

区域熔炼法（周智华）：由于铟具有较低的蒸气压,采用区域熔炼的方法,可使其它一些不能和铟起作用的杂质挥发,如分离B、Au、Ag、Ni 等。尤其适合于铟汞齐精炼后的处理。将汞齐电解后的铟置于涂炭的石英舟中,在温度600~700℃,真空度1.33×10-2~1.33×10-3Pa下,处理3~4 h,汞含量可降低至0.08μg/g。但S、Se、Te等对铟具有更高的亲和力,不能用区域熔炼法分离。

电解法：化学电位比铟低的金属杂质沉积在阳极,成为阳极泥;而化学电位比铟高的金属,若将其浓度降低到足够低的程度,则残留在电解液中而不至沉积在阴极。电解法按照电极状态的不同,可以分为2大类:液体铟汞齐电解法和固体铟阳极电解法。而通常所说的电解精炼法是指固体铟阳极电解法。

铟汞齐电解法：由于铟在汞中有较大的溶解度(70.3%,铟的原子百分数),而其它杂质元素难溶于汞,故可用此法来精炼铟。Gaumann最先提出用汞齐电解法精炼铟,发现该方法制得铟纯度高,但同时也发现该方法不能通过一次电解将杂质降低到需要的范围。Козин采用阶梯式双性汞齐电极和点阴极的电解槽进行多次精炼,可使杂质含量进一步降低。铟汞齐电解法的优点有:①使用铟汞齐电极,由于杂质扩散速度快,可避免电位较正的杂质在阳极表面累积。②杂质元素有一部分不溶于汞,而铟能较好地溶于汞,在阳极过程中即电解汞齐时,铟又能和杂质

较好分离。③纯度比固体铟阳极电解法的纯度高。但该法也有它的不足之处:①铟对汞具有高亲和性,导致难以除去汞。②高温除汞造成产品容易被容器材料污染。③必须利用一系列其他高纯试剂。④汞具有毒性。

阳极铟电解法：由于铟中镉、铊电位与铟很接近,难以通过电解法将其除去,往往需对其进行预先纯化。往铟中加入20%的KI的甘油溶液和单质碘,熔融,生成络合物K2CdI4。该方法操作简单,除镉效果好。ОмедвчукАА开发了在甘油电解质中电解精炼除镉的工艺,在含有10%的氯化锂和10%的碘化钾的甘油电解质中将杂质从液态铟阳极中氧化,并使之从阳极迁移至阴极而沉积除去,已在车里亚宾斯克电解锌厂实现工业化。金属铊的去除采用氯化法。用氯气作为氯化剂,在200~350℃下作用1~3 h,Tl的含量可降低至2μg/g,甚至达0.4μg/g。或利用NH4Cl除铊,将ZnCl2和NH4Cl按质量比为3∶1组成的熔融体,在250℃下作用1~3 h,铊首先进入熔体。采用NH4Cl的甘油溶液熔炼金属铟,也可以除去铟中60%~70%的铊。用KI的甘油溶液和单质碘,熔炼金属铟,用示踪法发现能除去大部分的铊。在铟的电解精炼中,电解液和电解槽的选择以及电解液成分、电解条件的确定都是至关重要的。常用的电解液为In2(SO4)3~H2SO4电解液体系或InCl3~HCl电解液体系,控制pH为2~3,可抑制铟的水解。但硫酸盐和氯化物作为电解液都有其不足之处。当铟中含有铊时,不宜采用氯化物作为电解液,因为铊在氯化物介质中标准电位比铟更低,使得铊和铟一起沉积在阴极。另外,用氯化物作为电解液,在用In和HCl反应制备InCl3过程中,

由于In为高纯金属,在常温下反应速度极慢,必须稍微加热,但HCl具有挥发性,加热则挥发性加剧,因而在制备InCl3过程中,HCl消耗很大;同时在电解的过程中,由于HCl的挥发性,腐蚀其它设备,极有可能带入新的杂质;阳极反应有可能析出有毒且腐蚀性的氯气,电解槽需密封,制造复杂,使用也不方便。因而尽管InCl3~HCl电解液的导电率较高,但还是不宜采用。当铟中有铅杂质时,不宜采用硫酸盐作为电解液。硫酸铅中铅的标准电位低,引起铅和铟的同时沉积。同时用硫酸盐作为电解液容易引起阳极的钝化。但目前在工业生产中主要采用In2(SO4)3溶液作为电解液。这主要是由于In2(SO4)3~H2SO4电解液具有稳定性,在溶解铟过程中可以稍微加热,腐蚀性较低,阳极反应析出的氧气无毒且无腐蚀性,因而电解槽可不密封,结构简单,操作比较方便。也有采用有机酸作为电解液,用带隔膜的电解槽进行电解,能除去部分杂质。在电解过程中,为了防止阳极泥颗粒在阴极沉积,可以采用隔膜将阳极和阴极隔开。能进一步提高产品纯度。Okamoto采用阳离子选择性膜来防止电解过程中氯气的产生。离子选择性膜性能比普通隔膜要好,但离子膜制备成本高。20世纪80年代后期,用固体电解质膜(β-Al2O3)精炼铟就在研究之中。但膜易出现裂缝,β-Al2O3颗粒使用寿命不长。也有人提出使电解质通过活性炭层净化的纯化方法。在电解过程中,电解条件较为苛刻,In3+浓度为80~100 g/L,NaCl浓度为80~100 g/L,pH 为2~3,温度为20~30℃,电流密度为60~100 A/m2。通过1次或2次电解可除去铟中的大部分杂质。为了增加产品的产量,可先采用100 A/m2的电流密度进行电解。电解液的pH值控制在2~3,可以有效的

防止铟的水解。周智华探讨酸度对电解精炼的影响以及锡离子在电解过程中的行为,指出电解液的pH值控制在2~3,能有效地降低铟中杂质的含量。同时株州冶炼厂的实践证明在一次精炼中,pH值为2~2.5的电解液可以防止阴极析出含量最高,危害性最大的锡。为了在阴极得到致密的沉淀,必须往电解液中加入添加剂,如明胶或明胶和有机酸的混合物,这样能抑制阴极上的树状结晶和结瘤的生长。电解中阴极材料的选择较为苛刻,采用较多的为高纯铟片,但也有采用高纯铝、钛甚至不锈钢作为阴极,但效果不如纯铟片好。电解法精炼铟工艺流程短,操作简单方便,能进行大规模生产,获得产品纯度高(可达5~6 N),但必须完成电解液成分、阴极材料、电解槽的选择和电解条件的确定。

用以上方法中的任何一种都不能获得大多数杂质含量少于0.1~0.001μg/g的金属铟,为了制备更低杂质含量的高纯铟必须综合多种提纯方法,得出一个更好的纯化工艺流程。采用包括低卤化合物法-电解精炼-高真空蒸馏法的联合工艺,该方法具有很大的发展前景。采用这种工艺方法获得了高质量高纯铟产品。质子分析和中子活化分析指出,在48种被分析的杂质中,15种杂质的含量低于0.001μg/g,30种杂质的含量低于0.01μg/g,仅有3种杂质(Al、Ca、Ba)的含量为0.01μg/g。采用真空蒸馏-电解精炼-拉单晶工艺可制备6~9 N的高纯铟。

广西铟产量占国内总产量的67%左右,年产量约80t,但目前主要产品是铟金属,产业相对集中在柳州高新区,产值约5600万元,加上华锡集团公司ITO靶材,铟金属产品和加工品合计年产值约8600万元。广西