锡的元素史
当铜与大约5%的锡形成合金时,会产生青铜,不仅熔点降低,而且更容易加工,但产生的金属会更硬,是制作工具和武器的理想材料。青铜时代是公认的文明发展阶段。我们不知道青铜是如何发明的,但埃及、美索不达米亚和印度河流域的人们在公元前3000年左右开始使用它。
锡,Tin,是一个古英语单词,Sn的符号来源于锡,是锡的拉丁名,发现于史前时代。因为不会生锈,又能抵御外界的侵蚀,罐装仪器都得用。食品罐头是由铁皮上镀0.0005英寸厚的锡制成的。锡罐年产量至少300亿。
在自然界中,锡很少以游离状态存在,所以很少有纯金属锡。最重要的锡矿是锡石,其化学成分是二氧化锡。炼锡比炼铜、炼铁、炼铝容易。只要锡石和木炭一起燃烧,木炭就会还原锡石中的锡。很明显,如果古代的人在有锡矿的地方烧篝火,烤野兽,地上的锡石就会被木炭还原,银色的熔锡就会流出来。正因为如此,锡很久以前就被发现了。
人类最早发现的金属是黄金,但一直没有得到广泛应用。然而,最早发现和广泛使用的金属是铜和锡。锡和铜的合金是青铜,熔点比纯铜低,铸造性能比纯铜好,硬度也比纯铜高。因此,它们一被人类发现就被广泛使用,在人类文明史上写下了辉煌的一页,这就是“青铜时代”。后来由于铁的发现和使用,青铜在我们祖先的生产生活中逐渐退居二线。然而,这并没有使锡在人类发展史上无足轻重。相反,随着现代科技的飞速发展,在工农业生产和尖端科技部门得到了越来越广泛的应用,古老的金属也越来越焕发青春!
在地壳中,锡的含量比较少,平均含量只有0.004%,所以锡是一种比较稀有和昂贵的金属。经过多年的研究,已经证明锡矿床的形成与地壳深部的岩浆活动密切相关。
大约7000万年前到1亿年前,地球上岩浆活动剧烈。当岩浆从地下深处上升时,由于温度和压力的变化,岩浆中一些容易凝固的矿物先结晶,剩余部分残余岩浆侵入岩石间隙,其中的锡化合物水解形成含锡锡石。其中一部分继续向上运动,特别是含有大量挥发性物质的岩浆,活动特别强烈。他们就像锅炉里的高压蒸汽,在裂缝处钻来钻去,无处不在。而锡有个“怪癖”,就是喜欢和氟、氯等挥发性物质“交朋友”,它们结合形成挥发性化合物。当这些气液物质沿裂隙侵入围岩时,由于高温高压下物质的置换反应,一部分锡元素结晶析出形成锡矿床;这时,最后一部分含有挥发性物质的气液继续向前运动,直至冲到凝固的花岗岩顶部或花岗岩体外,逐渐变成热水溶液。此时由于环境的变化,锡的氟化物和氯化物同时水解,也形成了锡的沉积物。当然,以上并不是锡矿的全部成因。有时,在地表附近,由于地下水中氧气和二氧化碳的长期作用,与锡伴生的硫化物矿物会变成氧化矿物,从而成为锡石-氧化物矿床。
以上我给大家介绍的只是原生锡矿床的一般成因。但锡矿床的演化并没有停止,尤其是近地表的锡矿床,在外力的风化、侵蚀、搬运和堆积作用下,会进一步演化为“次生锡矿床”。
此外,锡会与许多矿物结合,形成锡的共生矿床。
目前已发现约18种锡矿物。其中最重要的是锡石,锡石是目前炼锡的主要原料。在自然界中,纯锡石很少见,最常见的锡石是深棕黑色或棕色,因为它们含有铁、锰等元素。锡石太硬了,用刀子都无法雕刻;另外,锡石的化学性质非常稳定,常温常压下几乎不溶于任何化学溶剂。所以锡石被风、剑、霜、雨摧毁。外观保持不变。
锡石还不是锡。锡石是通过矿工的辛勤劳动从地下开采出来的,用各种方法除去其中所含的杂质,然后将锡石与焦炭、应时或石灰石一起燃烧,最后得到金属锡。
锡很软,你可以用刀切开它。它有银白色的光泽,延展性很好。可以发展成极薄的锡箔,厚度可以薄到0.04 mm以下。但其延展性差,一拉就会断,无法拉成细丝。它的熔点很低,只有232℃,所以用酒精灯或蜡烛火焰就能把它熔化成和水银一样液态的液体。
另外,锡既怕冷又怕热。这是怎么回事?原来锡在不同的温度下有三种不同的形态。在-13.2 ~ 161℃的温度范围内,锡的性质最稳定,称为“白锡”。如果温度上升到160℃以上,白锡一碰就会变脆。锡对冷非常敏感。当温度低于-13.2℃时,会逐渐由银白色变成一种煤灰粉末,称为“灰锡”。另外,在白锡向灰锡过渡的过程中有一个有趣的现象,就是灰锡是“会传染”的。只要白锡遇到灰锡,哪怕是一个小斑点,白锡都会立刻变成灰锡,直到整块白锡被破坏。人们把这种现象称为“锡瘟疫”。幸运的是,这种疾病是可以治疗的。如果患病的锡再次融化,它会恢复。
历史上发生过这样一件事:1912年,斯科特、鲍尔斯、威尔逊、埃文斯和奥茨一行人在冰冻的南极进行探险,他们随身携带的汽油全部离奇泄漏,导致燃料短缺,探险队全军覆没。原来汽油桶是用锡焊接的,一场锡疫让汽油泄漏的无影无踪,酿成了如此惨烈的灾难。
那么,既怕热又怕冷的锡有什么用呢?
金属锡可以用来制作各种锡制品和艺术品,如锡锅、锡杯、锡餐具等。中国制造的许多锡制品和艺术品自古以来就畅销世界许多国家,深受这些国家人民的喜爱。
金属锡还可以制成锡管和锡箔,用于食品工业,保证清洁无毒。如包装糖果、香烟的锡纸,既防潮又美观。
金属锡的一个重要用途是制造镀锡铁皮。一片铁皮一旦披上铁皮“外衣”,就能防腐蚀、防病毒。这是因为锡的化学性质非常稳定,不与水、各种酸和碱发生反应。目前,镀锡铁皮不仅广泛应用于食品工业,如罐头工业,还应用于军工、仪器仪表、电器、轻工等许多部门。
在工业上,锡常被镀在铜线或其他金属上,以防止这些金属被酸和碱腐蚀。
锡也有很多亲戚朋友。当锡与它们混合时,可以合成多种具有不同性质和广泛用途的合金。最常见的合金是由锡和锑铜组成的锡基轴承合金和由铅、锡和锑组成的铅基轴承合金,可用于制造汽轮机、发电机、飞机等高速高压机械设备的轴承。
青铜是一种古老的合金,目前主要用于制造耐磨件和耐腐蚀设备。
如果在黄铜中加入锡,就成了锡黄铜,多用于制造船舶零件和船舶焊带。被称为“海军黄铜”。
至于锡和铅的合金,是大家最熟悉的。它是常用的焊料,在焊接金属材料时非常有用。
在印刷厂,使用的铅字是锡合金。但由于激光打印技术的普及,该类型将逐渐被淘汰。
锡不仅能与许多金属结合成各种合金,还能与许多非金属结合成各种化合物,在化学工业、染料工业、橡胶工业、搪瓷、玻璃、塑料、油漆、农药等行业做出了应有的贡献。
随着现代科技的发展,人们还用锡制成了许多特殊的锡合金,用于原子能工业、电子工业、半导体器件、超导材料、航天器制造等先进技术部门,这里就不赘述了。
中国锡矿资源丰富,已探明储量2600万吨,占世界已探明储量的1/4,是世界上锡矿探明储量最多的国家。
我国锡矿在区域分布上极不均匀,主要分布在滇南、桂东北和桂西北。其次是广东、湖南、江西三省。位于云南省哀牢山区的个旧市是世界上已知最大的锡矿地之一,锡产量居全国首位,约占全国锡产量的70%。它被称为“锡都”。
总之锡这种古老的金属。在现代科学技术飞速发展的今天,它的用途会越来越广泛,前景会越来越广阔。
锡是人类最古老的金属之一。随着锡的工业用途不断扩大,锡的开采、选矿、冶炼和加工发展迅速,逐渐形成了完整的锡工业。时至今日,古老的锡仍是现代工业中不可或缺的关键稀有金属,被称为“工业味精”,广泛应用于电子、信息、电器、化工、冶金、建材、机械、食品包装等行业。世界锡资源主要分布在中国、印度尼西亚、秘鲁、巴西、马来西亚、玻利维亚、俄罗斯、泰国和澳大利亚。到2011年,中国锡矿已发现资源量约1.5万吨,占世界的28.85%。我国锡矿主要集中在云南、广西、湖南、内蒙古、广东和江西,这六个省的锡矿储量约占全国已探明资源量的98%。
中国精锡消费在2010强劲复苏后,2011总体进入平稳期。2011至65438+2月,全国累计锡产量155855.34吨,同比增长4.89%。2012-1-6月,全国累计锡产量70156.87吨。