王殿華
銻是一種銀白色金屬,密度為6.68克/厘米3,熔點(diǎn)630.5℃。銻在元素周期表中的原子序數(shù)為51,原子量是121.75。銻的拉丁名稱(chēng)為Stibium,化學(xué)符號(hào)sb即由此而來(lái),它的英文名稱(chēng)為Antimony。據(jù)說(shuō)在古代西方國(guó)家的一些僧侶中,曾經(jīng)有許多人患上癩病,他們服用了一種含銻的礦物,即輝銻礦來(lái)治療。但事與愿違,服用這種礦物的僧侶不但沒(méi)有恢復(fù)健康,病情反而惡化,不少人甚至因此死亡。這樣,銻的礦物就成了“反對(duì)僧侶”?!癮nti”是“反”的意思,“mony”詞尾是從"monk”(“修道士”或“僧侶”)而來(lái),把Antimony直譯就成為“反對(duì)僧侶”了。
銻的發(fā)現(xiàn)與性質(zhì)
銻在古代就已被廣泛使用。在一個(gè)屬于埃及第五或第六王朝的銅制水罐上就鍍有銻;古希臘人曾用輝銻礦作描眉的黑色顏料。在匈牙利曾發(fā)現(xiàn)青銅時(shí)代的用具,銅合金中銻含量高達(dá)4%-5%,但由于古人分辨不清銻、錫和鉛,故而從未提到過(guò)銻這種金屬。
16世紀(jì)。德國(guó)冶金家阿格里科拉最早提出銻和鉍是不同于其他金屬的兩種獨(dú)立的金屬。他還提出,把銻添加到鉛和錫中鑄成印刷用的活字合金,這是因?yàn)殇R在凝固時(shí)收縮性比較小,可以使鑄字更為清晰。
我國(guó)是世界上發(fā)現(xiàn)、利用銻礦較早的國(guó)家之一,秦墓出土的文物秦代箭,經(jīng)光譜分析含銻。由此可知,中國(guó)對(duì)銻的利用很早,但當(dāng)時(shí)不叫銻,而稱(chēng)“連錫”。據(jù)《漢書(shū)·食貨志》記載“王莽居攝,變漢制,鑄作錢(qián)幣均用銅,淆以連錫”。《史記》也記載:“長(zhǎng)沙出連錫”。
銻兼具金屬和半金屬的性質(zhì),它有4種同素異形體,即:灰銻、爆銻、黑銻和黃銻。普通金屬銻為銀白色,又稱(chēng)灰銻,有金屬光澤,性脆,不具延展性,工業(yè)上不能單獨(dú)使用。除灰銻外的其他3種異形體,則全無(wú)金屬性質(zhì),稱(chēng)為非金屬更恰當(dāng)。當(dāng)溫度在-90℃以下時(shí),銻以無(wú)定形黃銻存在。當(dāng)金屬銻的蒸汽驟然冷卻,會(huì)凝固成無(wú)定形黑銻。黑銻的化學(xué)性質(zhì)活潑,有時(shí)會(huì)自燃。在溫度達(dá)90℃以上時(shí),黑銻可以漸變?yōu)榛忆R。用三氯化銻電解會(huì)得到含有少量三氯化銻的黑色銻。這種銻在發(fā)生摩擦和受到撞擊時(shí),會(huì)爆炸,人們稱(chēng)其為爆銻。
銻僅在赤熱時(shí)與水反應(yīng)放出氫氣;高溫時(shí)可與氧反應(yīng),生成三氧化二銻。這是一種兩性氧化物,難溶于水,但溶于酸和堿:可以與濃硝酸反應(yīng)。
銻的用途
銻多用于生產(chǎn)合金,可增加合金的硬度和強(qiáng)度。如蓄電池極板、軸承合金、印刷合金(鉛字,現(xiàn)已很少用)、焊料、電纜包皮及槍彈中都含銻。鉛錫銻合金可作薄板沖壓模具。高純銻是半導(dǎo)體硅和鍺的摻雜元素。銻白(三氧化二銻)是銻的主要用途之一,它是銻的化合物,是優(yōu)良的白色顏料和阻燃劑的重要原料,常用在陶瓷、橡膠、油漆、玻璃、紡織及化工產(chǎn)業(yè)。硫化銻(五硫化二銻)是橡膠生產(chǎn)中所用的紅色顏料。生銻(三硫化二銻)則用于生產(chǎn)火柴和發(fā)煙劑。
公元前3000年,印歐語(yǔ)系的阿納多盧人發(fā)明了銅錫銻合金——青銅。青銅比較堅(jiān)硬,在高溫下易熔化于黏土模中,因此可用來(lái)制造劍、矛頭、盾牌和胸甲等兵器和裝備。不久前,云南省玉溪市元江哈尼族彝族傣族自治縣出土了一件古代銅斧,屬銅銻二元合金。而在中國(guó)古代,青銅器一般是銅錫二元合金、銅錫鉛三元合金等形式,銅銻二元合金形式的器物一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。在元江出土的這把銅斧采用銅銻二元合金形式,說(shuō)明當(dāng)時(shí)的冶金技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高的水平。據(jù)介紹,該銅斧距今已有2700年左右的歷史。
含銻、鉛的合金耐腐蝕,是生產(chǎn)蓄電池極板、化工管道、電纜包皮的首選材料;銻與錫、鉛、銅的合金強(qiáng)度高、極耐磨,是制造軸承、齒輪的好材料,高純度銻及其他金屬的復(fù)合物(如銀銻、鎵銻)是生產(chǎn)半導(dǎo)體和電熱裝置的理想材料。
銻會(huì)刺激人的眼、鼻、喉嚨及皮膚,持續(xù)接觸可破壞心臟及肝臟功能,吸入高含量的銻會(huì)導(dǎo)致銻中毒,癥狀包括嘔吐、頭痛、呼吸困難,嚴(yán)重者可能死亡。德國(guó)音樂(lè)神童莫扎特死因不明,有一種說(shuō)法稱(chēng)其死于銻中毒。
國(guó)際氧化銻工業(yè)協(xié)會(huì)早年進(jìn)行的試驗(yàn)表明,老鼠若長(zhǎng)時(shí)間暴露在高濃度含銻空氣中,肺部會(huì)產(chǎn)生炎癥,進(jìn)而染上肺癌。但實(shí)際上,人們不會(huì)在高濃度銻環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作,所以至今尚未出現(xiàn)因吸入過(guò)量銻而染上肺癌的個(gè)案,但仍不排除其對(duì)人體的潛在危險(xiǎn)。2002年9月,世界衛(wèi)生組織規(guī)定,水中銻含量和日攝入量應(yīng)小于0.86微克/千克。如果是一位體重80千克的人,每日攝取量應(yīng)小于0.0688毫克。歐盟則規(guī)定,食品中的銻含量應(yīng)小于20ppb,環(huán)保級(jí)PET纖維中的銻含量不得大于260ppm。
“世界銻都”——錫礦山
1957年,由著名兒童文學(xué)作家鄔朝祝創(chuàng)作整理的民間故事《銻牛和銻孩子》發(fā)表,很多人至今還對(duì)故事中神奇的銻記憶猶新。鄔朝祝的童年是在湖南新化鄉(xiāng)下和“世界銻都”錫礦山度過(guò)的。錫礦山的銻礦于1897年正式開(kāi)采。到1908年時(shí),這里的銻產(chǎn)量已占世界的一半,其銻礦田擁有4大礦床,歷經(jīng)百年開(kāi)采,銻的保有儲(chǔ)量仍有4億千克,素有“世界銻都”的美稱(chēng)。
“世界銻都”生產(chǎn)的分明是銻礦,為什么卻叫做錫礦山呢?原來(lái),這里的銻礦是輝銻礦,有著錫一般的金屬光澤,它的化學(xué)成分是三硫化二銻,其中含有1/5的銻。早在明朝時(shí),當(dāng)?shù)氐木用窬桶l(fā)現(xiàn)山上有銻礦。不過(guò),當(dāng)時(shí)人們把這種錫光閃閃的礦石誤認(rèn)為是錫礦,因此把整個(gè)山都叫做“錫礦山”,這個(gè)名字也就一直沿用至今。清光緒十六年(1890年),經(jīng)化驗(yàn)人們始知這里的礦石是銻礦。光緒二十三年(1897年),創(chuàng)辦“積善”廠,為錫礦山最早的銻冶煉廠,使我國(guó)的“連錫”轉(zhuǎn)入銻生產(chǎn)的時(shí)代。1908年,湖南華昌公司從法國(guó)引進(jìn)揮發(fā)焙燒法,開(kāi)始用此法煉銻。隨著機(jī)械制造業(yè)的興起,銻的用途和需求量擴(kuò)大,繼開(kāi)發(fā)錫礦山之后又先后開(kāi)發(fā)了湖南桃江板溪、新邵龍山、桃源沃溪等地的銻礦,使湖南銻業(yè)居全國(guó)之首。接著,黔、滇、桂等省區(qū)也相繼開(kāi)采出一些銻礦。從1908年以后的數(shù)十年間,中國(guó)產(chǎn)銻量常占世界總產(chǎn)量的50%以上,僅錫礦山自1912-1935年間的銻品產(chǎn)量就占世界產(chǎn)量的36.6%,占全國(guó)的60.996。1942年,我國(guó)著名的有色金屬冶金學(xué)家、世界最早的銻冶金專(zhuān)家之一王寵佑與美國(guó)人霍德森共同取得飄浮熔煉一氣態(tài)還原熔煉的專(zhuān)利權(quán)。
今天,錫礦山90%以上的銻產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)日本、美國(guó)、歐洲等50多個(gè)國(guó)家和地區(qū),在國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)均享有盛譽(yù)。
身價(jià)日增的金屬新責(zé)
銻在地殼中的含量為0.0001%,主要以單質(zhì)或輝銻礦、方銻礦的形式存在。我國(guó)是世界上銻礦資源最為豐富的國(guó)家,總保有儲(chǔ)量27.8億千克,居世界第一位。已探明儲(chǔ)量的礦區(qū)有111處,分布于全國(guó)18個(gè)省(區(qū)),以廣西銻儲(chǔ)量為最多,約占全國(guó)的41.3%;其次為湖南、云南、貴州、甘肅、廣東等省。
由于多年開(kāi)采,很多銻礦山資源面臨枯竭,加上銻在冶金、蓄電池及軍工等工業(yè)中的用途越來(lái)越廣,國(guó)內(nèi)銻金屬供應(yīng)開(kāi)始出現(xiàn)短缺,銻價(jià)持續(xù)上升,最高時(shí)達(dá)到5700-5800美元/噸,銻也成為非常搶眼的金屬新貴。進(jìn)入2007年后,國(guó)際銻市場(chǎng)依舊維持高位波動(dòng)態(tài)勢(shì)。
近幾年,即使在銻礦價(jià)格比較高的情況下,銻產(chǎn)品的增產(chǎn)數(shù)量也并不明顯,加之國(guó)際和國(guó)內(nèi)目前都沒(méi)有新的大型礦山發(fā)現(xiàn),新發(fā)現(xiàn)的或恢復(fù)生產(chǎn)的小型礦山不足以緩解目前全球銻精礦的供應(yīng)緊張狀況,銻精礦在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)仍將持續(xù)供不應(yīng)求的態(tài)勢(shì),這從源頭上決定了銻生產(chǎn)供應(yīng)的狀況,也將成為今后價(jià)格上漲的主要?jiǎng)恿Α?/p>
責(zé)任編輯趙菲