铋            (bismuth)

元素周期表第6周期第vA族元素，为重有色金属。元素符号Bi，原子序数83，元素的相对原子质量208．980。铋在常温下为固体，外观为银白而略带玫瑰红色，有强的金属光泽。

古代使用的铋很不纯净，常含有铅、锑等杂质，曾被误认为铅、锑。17世纪中叶，才确定它是一种新元素，但未得到实际应用。直至19世纪铋在易熔合金和医药上应用日益扩大，其生产才获得较快发展。世界每年铋产量约4000t，中国约占四分之一，是世界主要产铋国家之一。

性质        铋原子的外电子层构型为[Xe]4 ¹⁴ 5d ¹⁰ 6s²6p³  。它有一个稳定的同位素。²⁰⁹ Bi，有几个不稳定的同位素，它们质量数从199到215。固态铋为菱形结晶体，既具有共价键，又具有金属键，其密度随温度升高而增加，熔点时达到最大。铋由固态转变为液态时，共价键完全转变为金属键，结构排列最紧密。铋在凝固时体积增大3．32％。铋是逆磁性最强的金属。金属中除液态汞外，要数铋的热导率最低。当铋及其合金与某些材料接触时，会发生很强烈的热电敏效应；即使两种晶向不同的铋片接触，或熔体铋与固体铋接触，也会产生明显的热电势。铋的硒化合物或碲化合物拉成单晶后具有半导体性质。金属中除铍外，要算铋的热中子吸收截面最小。固体铋的电阻大于液态铋的电阻。铋的主要物理性质列举于表1。

铋的化学性质不活泼，在室温的湿空气中轻微氧化，水蒸气仅在高温时对铋有氧化作用。铋可直接同卤素和硫化合。盐酸对铋的作用缓慢，热的浓硫酸可与铋作用生成硫酸盐而释放出SO₂，铋和硝酸作用生成硝酸盐而释放出NO与NO₂ 。铋的标准电极电位为+0．28V，铋电极不论在碱性或酸性电解液中均会发生钝化。

化合物       铋的化合物近百种，具有工业价值的化合物有氧化铋、硫化铋、氯化铋、氯氧化铋、硝酸铋、次硝酸铋、次碳酸铋等(表2)。

名称

    化学式

  存在形态

    性质

 
硝酸铋
 
 

  Bi(N03 )3
 
    ·5H2O
 

无色圆柱状
结晶，含五个
 
结晶水

溶于无机强酸、冰醋
酸、甘油中，在水中
 
水解为碱式盐

 
次硝酸铋
 

4BiNO3(0H)2
 
  ·Bi0(0H)

白色重质粉
 
末

溶于酸，不溶于水和
 
乙醇，在533K分鹪

 
次碳酸铋
 

  Bi2O3·C02
 ·1/2 H2O
 

白色或微黄
色粉末，含半
个结晶水

不溶于水和乙醇，易
溶于硝酸、盐酸、浓
醋酸和氯化铵液

用途            铋主要用作生产易熔合金、冶金添加剂、药物和化学制品等的原料。

铋可与锑、镉、铟、铅、锡、铊、镓等金属配制成系列易熔合金，用作生产保险元件、焊料、核反应堆的载热体或冷却剂和冷冲压合金模具的原料，其用量约占铋消费量的15％。

在钢、铸铁、铝中添加微量铋，可改善材料的切削加工性能，加铋的青铜可用于制造耐磨合金轴承与齿轮，锡中加铋可防止锡粉化(锡疫)。冶金添加剂用铋量约为铋消费量的25％。

铋的一些化合物是极好的胃药，用来治疗胃功能失调，具有收敛、止泻、防腐作用。外科上还利用铋化合物来处理伤口和止血。主要的铋药剂有次碳酸铋、次硝酸铋以及其派生的铋有机化合物。铋化学制品用于制造半导体、超导体、阻燃剂、催化剂、颜料、化妆品、铁素体，以及用于电化学等领域。药物和化学制品用铋量约占铋消费量的50％以上。

美国和日本铋的消费比例列于表3。

                                     表3    1981。～1990年铋的典型消费比例(％)

    用  途

    美国

    日本

  易熔合金
  冶金添加剂
  药物及化学制品
  其他
  总计

    23．7
    23．4
    51．3
    1．6
    100

    10．9
    28．7
    45．1
    15．3
    100

炼铋原料      铋的地壳丰度为8×10 ^-7 ％，海水含铋2×10 ^-8 ％。主要矿物有辉铋矿、铋华、自然铋、泡铋矿、铜铋矿、碲铋矿等。其中以辉铋矿与铋华最重要。铋的常见矿物列于表4。铋的矿物大多伴生在钨、钼、铅、铜、锡等金属矿床中，在其主金属的采选过程中分离出铋富集物。

表4    铋的常见矿物

世界铋的资源主要分布在亚洲、南美洲、大洋洲等地区。中国的铋资源丰富，居世界首位，含铋矿床主要与钨、钼共生，分布在湖南、江西、广东等省，在广西、云南、甘肃等地区也有发现，而以湖南省郴州地区最为集中。

提取冶金          分冶炼和精炼两个阶段。铋冶炼即是从铋精矿或含铋物料中提取铋，可用火法冶金或湿法冶金，主要取决于原料中铋的物相、含铋量、杂质含量与形态，以及周围环境和经济条件。铋的火法冶金有硫化铋精矿沉淀熔炼、含铋物料混合熔炼。含铋物料湿法冶金常采用氯化浸出。从重金属冶炼副产物回收铋主要有铅阳极泥提铋和铜转炉烟尘提铋。铋精炼分火法精炼与电解精炼，但工业生产中几乎全部采用火法精炼，即使经过电解，最后仍需进行火法精炼。