Uzyskaj informacje na temat właściwości, historii, produkcji tego kruchego metalu
Bizmut to srebrzysty i kruchy metal, który często znajduje się w stopach o niskiej temperaturze topnienia. Zapotrzebowanie na metal bizmutowy wzrosło w ciągu ostatnich 20 lat w dużej mierze ze względu na jego skuteczne wykorzystanie jako substytutu ołowiu .
Nieruchomości:
- Symbol atomu: Bi
- Liczba atomowa: 83
- Kategoria elementu: Post-transition metal
- Gęstość: 9,78 g / cm 3 (20 ° C)
- Temperatura topnienia: 272 ° F (521 ° C)
- Temperatura wrzenia: 1564 ° F (2847 ° C)
- Twardość Mohsa: 2,25
Charakterystyka:
Bizmut to kruchy, srebrzystozielony metal, który ma niską temperaturę topnienia i wysoką gęstość właściwą.
Będąc zarówno stabilnym, jak i nietoksycznym, bizmut jest często stosowany jako zamiennik metali toksycznych, takich jak antymon, kadm, ołów i rtęć .
Podobnie jak woda, bizmut jest mniej gęsty niż ciało stałe (rozszerza się w miarę ochładzania), właściwość unikalna dla metalu. Ze wszystkich elementów metalowych bizmut ma również najwyższą oporność elektryczną i najniższą przewodność cieplną (z wyjątkiem rtęci), jak również najwyższy efekt Halla (wzrost oporu elektrycznego po umieszczeniu w polu magnetycznym).
Historia:
Bizmut rozpoznawano po raz pierwszy w średniowieczu, ale bez możliwości izolowania metalu często mylono go z cyną , ołowiem, antymonem i cynkiem . W 1450 r. Niemiecki mnich Basil Valentine najpierw nawiązał do wismut , czyli "białej ołowiu", która później została spolaryzowana jako bisemutum .
Ekstrakcja bizmutu do stosowania w pigmentach rozpoczęła się już w XV wieku od kopalni srebra w Schönberg w Niemczech. W połowie XVIII wieku badania Johana Heinricha Potta i Claude'a Geoffroya doprowadziły do lepszego zrozumienia bizmutu i jego unikalnych właściwości.
Lekarze w tym czasie również zdali sobie sprawę z korzystnych właściwości bizmutu w leczeniu chorób żołądka.
Pierwszymi metalurgicznymi zastosowaniami bizmutu były stopy cyny, w których stosowano ołów i cynę, aby obniżyć temperaturę stopu, a także stopy z antymonem do metali drukarskich.
Główny bodziec dla przemysłu bizmutu pojawił się w połowie lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku dzięki wprowadzeniu Aktu o bezpiecznej wodzie pitnej (1995), który zakazał obecności ołowiu w armaturze wody pitnej w USA. Przez ostatnie 20 lat ruch bezołowiowy doprowadził do przyjęcia bizmutu w szerokim zakresie zastosowań.
Produkcja:
Bizmut najczęściej występuje naturalnie w bismutyninie siarczkowej (Bi2S3) lub w bismicie rudy tlenkowej (Bi2O3). Jednakże ekstrakcja takich rud wyłącznie z powodu zawartości bizmutu jest rzadko ekonomiczna, a zamiast tego bizmut wytwarza się przede wszystkim jako produkt uboczny wytapiania ołowiu. W Chinach duże ilości bizmutu są również wydobywane z rud wolframu , cyny i cynku.
Ekstrakcja metalu bizmutu z ołowiu zwykle odbywa się za pośrednictwem jednego z dwóch procesów; proces Betterton-Kroll lub proces Betting.
Proces Betterton-Kroll oddziela bizmut od ołowiu poprzez wprowadzanie wapnia lub magnezu do stopionego roztworu ołowiu i bizmutu. Powstały bizmutlenek wapnia lub magnezu, który jest lżejszy niż roztopiony ołów, wznosi się na powierzchnię jako żużel (stałe zanieczyszczenia) i można go następnie usunąć. Żużel jest następnie traktowany chlorem w temperaturach około 572-932 ° F (380-500 ° C) w celu usunięcia magnezu lub wapnia.
Bizmut o wysokiej czystości jest wytwarzany po obróbce przy użyciu wodorotlenku sodu.
Proces Betts polega na rafinacji elektrolitycznej ołowiu kruszcowego. W roztworze katalitycznym, czysto metaliczne płytki ołowiane na anodzie, podczas gdy zanieczyszczenia, w tym bizmut, osiadają na dnie naczynia. Mętną mieszankę metali można stopić w celu wytworzenia stopu metalu i żużla bogatego w bizmut, który następnie redukuje się węglem w celu wytworzenia metalu bizmutu.
W Chinach mieszane koncentraty bizmutu są wytwarzane przez techniki ługowania, separacji magnetycznej i / lub technik flotacji różnicowej. Koncentraty są następnie stapiane w celu wytworzenia surowego bizmutu do rafinacji.
Największe kraje produkujące bizmut to Chiny, Peru, Meksyk (surowy i rafinowany) i Belgia (rafinowane). W 2013 r. US Geological Survey oszacowało, że światowa produkcja bizmutu na świecie powinna wynosić około 17 000 ton metrycznych.
Z tego produkcja chińska stanowiła około 90 procent. Dzięki ponad 70 kopalniom bizmutu, Chiny stanowią również znaczną większość światowych rezerw bizmutu.
Głównymi producentami bizmutu są: Hunan Nonferrous Group (Chiny), Shizhuyuan Nonferrous (Chiny), Penoles (Meksyk), Sidech (Belgia) i MCP (UK).
Aplikacje:
Ze względu na kruchość bizmutu czyste formy metalu nie są wykorzystywane w zastosowaniach metalurgicznych. Jest on jednak stosowany jako stop dodatków w miedzi , aluminium , żelazie i stali jako substytut ołowiu oraz do utwardzania i wytwarzania stopów, które są bardziej obrabialne.
Źródła:
Elementymologia i elementy Multidict. Bizmut.
http://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=Bi
US Geological Survey. Bizmut.
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/bismuth/