4.1 铋、锑和砷

更新于 2026年10月10日 版权声明
4.1 铋、锑和砷

这些重要元素不同于大多数金属,在空气中缺乏真正的稳定性,易于煅烧、熔融和蒸发,如果不对它们作一些说明,就不能得到有色金属完整的技术概貌。它们在许多合金和技术工艺中都得到应用,另外还用于工业生产中广泛需要的几种化合物的制造。它们在某种程度上全都是天然存在的,经常可在一些用于提炼其他金属的德国矿石和斯堪的纳维亚矿石中一并找到。

铋是最易获得的一种。它是通过熔析,亦即通过加热矿石并让液态金属流入容器中产生的。通常,在液态铋流出蒸馏罐并注入铁盘时,就往斜置于炉子中的铸铁蒸馏罐中加入0.5英担的矿石并加热。当这些铁盘注满时,把铋舀出并铸成每根20—50磅的棒材。19世纪中期,在施内堡每年用这种方法可以制备大约1万吨铋,所用的燃料仍是木柴。

药用的纯铋是用化学方法按实验室的规模制备的,商用的铋主要用于合金的生产。铋与锡合起来就生成钟铜,两份铋、一份锡和一份铅能产生牛顿爵士(Sir Isaac Newton)所谓的“易熔金属”,一份铋、两份锡和一份铅则产生供白镴制品使用的软焊料。铋氧酸盐和硝酸盐也在大规模生产。

锑是以硫化物(即辉锑矿)的形式天然存在的,欧洲的这种矿床发现于捷克斯洛伐克和南斯拉夫。硫化锑往往也存在于其他金属的矿石中。由于易熔,因此可通过熔析从这类矿石中分离出锑来,就辉锑矿而言则把锑从矿石杂质中分离出来。当时这种金属是通过两级工艺过程提炼的,其中硫化物首先通过自由进风加热以产生氧化物,接着将这些氧化物与天然酒石一起加热还原成金属。在德国,锑有时是通过加热硫化物和能与硫化合的碎铁以及一种碱金属碳酸盐,在同一个工艺过程中获得的,以后这就成为主要的方法。如此获得的含有杂质的锑通过与少量硫化锑和碳酸钠熔融而得到纯化,一经局部冷却,金属就从熔渣中分离出来,如有必要可重复此工艺过程。(https://www.daowen.com)

锑主要用于合金,例如两种普通合金(70%或75%包茶合金铅板[2],25%或20%锑,5%锡)和铅字合金(112磅包茶合金铅板,18磅锑,3磅锡)。用于制造餐具的不列颠锡锑合金为90%锡和10%锑。锑也用于需要高度抛光的凹面镜,用于钟铜来产生更强和更清晰的声音,还用于改善铸件用金属的易熔性,例如制造炮弹用的金属。

不同于铋和锑,砷主要是从天然砷或含砷矿石,尤其是毒砂(砷黄铁矿)中制得的。通过砷在陶器蒸馏罐中的升华作用,可以收集在大容器内沉淀于铁皮上的固体砷。砷也不同于铋,主要以化合物的形式被广泛应用于各种技术工艺。这些化合物包括氧化物(砒霜)、硫化物(雌黄和雄黄,即鸡冠石)以及砷盐,诸如被称为舍勒绿(1778年)和施魏因富特绿(1814年)的铜化合物。砒霜是通过类似的升华作用从含砷矿石中制得的,但是要控制因空气的进入而发生的氧化作用。这个时期典型的升华炉如图70所示。

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