金属百科——锑

2021-07-19 02:42刁理品
大众科学 2021年7期
关键词:合金资源

刁理品

字母缩写SB在现代中文语境中的意思不太美好,自然界中就有一种元素符号为Sb的元素,那就是锑。锑元素符号来自拉丁语stibnum,英文名称Antimony,原子序数51,相对原子量121.75,密度6.684g/cm3,熔点630.74℃,沸点1750℃。锑为具有光泽的银白色固体,性脆,易熔,具独特的热缩冷胀性,无延展性。锑在地壳中的含量为百万分之一,为稀有元素。

锑在古代就已被使用,人类对锑的使用可追溯到公元前三千多年。早在公元前3100年的埃及前王朝时代,埃及人曾用锑的硫化物作描眉的黑色颜料使用。公元前2500年至前2200年间的埃及第五或第六王朝的铜制水罐上镀有锑。在匈牙利,曾发现在公元前18世纪的青铜时代的铜合金用具中锑含量高达4~5%。但由于古人分辨不清锑、锡和铅,很长时间以来,人类并未真正认识这种金属。1556年德国治金学者阿格里科拉用矿石熔析法生产出了硫化锑,1777年德国的包恩用焙烧碳还原的方法制出了金属锑,1896年人类首次制出了电解锑。1930年以后锑矿鼓风炉熔炼法成为生产金属锑的重要方法。

中国是世界上发现及使用锑较早的国家之一,当时锑被称为“连锡”。云南玉溪元江的春秋墓中出土了一件铜锑二元合金的铜斧,秦墓出土的秦代箭中经光谱分析含锑。《汉书·食货志》记载:“王莽居摄,变汉制,铸作钱币均用铜,淆以连锡。”《史记》记载:“长沙出连锡”。明朝后期(1541年),湖南新化的居民发现当地山下有矿,不过当时人们把锡光闪闪的矿石誤以为是锡矿,因此把整个山都叫做“锡矿山”,由此发现了世界最大的锑矿产地——湖南锡矿山,至清光绪16年(1890年)经化验始知为锑,至今“锡矿山”这一名字还在一直沿用。王宠佑先生是我国现代炼锑技术的开拓者,是中国著名的有色金属冶金学家、世界最早的锑冶金专家之一,1942年王宠佑与美国的霍德森共同取得的飘浮熔炼一气态还原熔炼的专利,标志着我国锑的冶炼技术进入世界前列,其本人也被国际上称为"锑王"。

美国地质调查局资料显示,2017年全球保有锑矿储量150万吨,主要分布在中国(32%)、俄罗斯(2 3 %)、玻利维亚(21%)、土耳其(7%)、塔吉克斯坦(3%)等,5国保有储量约130万吨。中国是全球锑资源最为丰富的国家,全国潜力评价数据表明,中国锑资源遍布18个省、自治区,但资源分布却相对集中,主要分布于湖南、广西、西藏、云南、贵州和甘肃,6省区查明资源储量合计占全国的87.2%,其中湖南、广西两省区资源储量较高,湖南省冷水江市锡矿山是全球最大的锑矿,其所在地锡矿山乡素有“世界锑都”之称。在主要的锑资源国中,中国的产量一直遥遥领先,年均产量10万吨左右。湖南的锡矿山和辰州矿业,贵州半坡锑矿、广西大厂锑矿、甘肃崖湾锑矿、陕西旬阳汞锑矿等均为我国主要的锑矿产区。

贵州是我国锑矿资源丰富的省区之一,锑矿主要分布在黔南州、黔东南州和黔西南州等地区的20余个县市境内,已发现矿床(点)80多处。全省探明储量集中在晴隆大厂、独山半坡及榕江八蒙——高排(摆居)三地,其中晴隆大厂(含矿床10个)和独山半坡是全省最大的两处产区,探明储量达大型规模,另在榕江、三都、雷山、罗甸、赫章、册亨、兴仁、兴义、望漠、惠水、荔波、镇宁、纳雍、盘县、普安、丹寨、镇远、江口、印江、铜仁、金沙等县市有小型矿床及众多矿点分布。据“2019贵州省自然资源公报”,全省累计已发现锑矿产地41处,其中大型3处。保有资源储量占全国11.61%,居全国第4位。全省锑矿的矿石质量较好,成分简单,锑矿物主要为辉锑矿,几乎无氧化矿,锑含量高。

锑是有毒金属元素之一,主要是通过与人体细胞中的羟基结合,使人体内的相关蛋白质及酶失去活性,从而对人体产生毒害作用。如锑会刺激人的眼、鼻、喉咙及皮肤,持续接触可破坏心脏及肝脏功能,吸入高含量的锑会导致锑中毒,出现呕吐、头痛、呼吸困难等症状,严重者可能死亡。锑的英文名称antimony有“僧侣杀手”的意思,源于中世纪时锑被僧侣拿来当作炼金术的原料,僧侣在接触过多该物质后,便离奇死去了,锑因而得名。从那时起,人们逐渐发现锑会损害肝脏等,甚至可能造成死亡。到了近代,锑以剧毒物质出道,音乐天才莫扎特疑因锑中毒而死亡,令人避之不及。如今锑更是成为继铅、汞、铬之后的第四大有害重金属元素。

对人类来说,锑曾经或现在时常作为有毒有害物质的形式出现,但更多的是作为具有很高工业价值的原材料出现,促进了人类文明社会的进步。由于锑是电和热的不良导体,在常温下不易氧化,有抗腐蚀性能,在工业生产上用途广泛,广泛用于生产各种阻燃剂、合金、陶瓷、玻璃、颜料、半导体元件、医药及化工等领域。在阻燃剂方面,三氧化二锑形成锑的卤化物的过程可减缓燃烧,因此常用于制造耐火材料,这些阻燃剂常应用于儿童服装、玩具、飞机和汽车座套等。在冶炼合金时,加入比例不等的锑后,金属硬度会加大,因此可用于制造耐磨合金、印刷铅字合金及军火工业,锑与锡、铝、铜的合金强度高,极耐磨损,是制造轴承、轴衬及齿轮的绝好材料。高纯度锑及铟锑、银锑、镓锑等金属化合物也是生产半导体和热电装置的理想材料。锑的化合物锑白是优良的白色颜料,常用在陶瓷、橡胶、油漆、玻璃、纺织及化工产业。锑也被用在生物学或医学领域,用锑制造的许多药物曾用于作为治疗肺结核、血吸虫病、黑热病的特效药,如含锑药剂被用作催吐剂、酒石酸锑钾曾用作治疗血吸虫病的药物、硫苹果酸锑锂用作反刍动物的皮肤调节剂。

当前我国工业发展迅速,锑矿资源消耗量巨大,锑矿的长期高产对我国锑资源备储量造成巨大压力,使得国内锑矿保有资源储量持续下降。目前国家已将锑列为保护性开采的战略资源,未来很长一段时间锑行业仍将面临严峻的考验。

(编辑/任伟)

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