錫的物理性質和化學性質

【錫的物理性質】

• 金屬錫柔軟，易彎曲，具有銀白色金屬光澤，熔點231.89℃，沸點2260℃，無毒。錫屬于元素周期表中第四主族元素，原子序數50，原子量118.71，元素符号Sn，錫在常溫下富有展性。特别是在100℃時，展性非常好，可以展成極薄的錫箔，可以薄到0.04毫米以下。但延性卻很差，一拉就斷，不能拉成細絲。
• 同時錫是一種既怕冷又怕熱的金屬，在不同的溫度下，錫的形态完全不同。
• 錫在13.2～161℃的溫度範圍内，錫的性質最穩定，叫做“白錫”。
• 錫非常怕冷
• 當溫度下降到13.2℃以下，錫會逐漸變成煤灰般松散的粉末。特别是在-33℃或有紅鹽(SnCl4•2NH4Cl)的酒精溶液存在時，這種變化的速度大大加快。這種錫的“疾病”還會傳染給其他“健康”的錫器，白錫隻要一碰上灰錫，哪怕是碰上點點，白錫就會迅速且全部轉變成灰錫。人們把這種現象叫做“錫疫”。還好把有病的錫再熔化一次，它就會複原。造成錫疫的原因，是由于錫的晶格發生了變化：在常溫下，錫是正方晶系的晶體結構，叫做白錫。當你把一根錫條彎曲時，常可以聽到一陣嚓嚓聲，這便是因為正方晶系的白錫晶體間在彎曲時相互摩擦，發出了聲音。由于錫怕冷，因此在冬天要特别注意避免使錫器受凍。許多用錫焊接的鐵器也是不能受凍的。1912年，國外的一支南極探險隊去南極探險，所用的汽油桶都是用錫焊的，在南極的冰天雪地之中，焊錫變成粉末股的灰錫，汽油全都漏光了。
• 其實也同樣怕熱
• 錫不僅怕冷，而且怕熱。在161℃以上，白錫又轉變成具有斜方晶系的晶體結構的斜方錫。斜方錫很脆，一敲就碎，展性很差，叫做“脆錫”。
• 錫的同素異形體
• 白錫、灰錫、脆錫，是錫的三種同素異形體其各自參數如下：
• 白錫為四方晶系，晶胞參數：a=0.5832nm，c=0.3181nm，晶胞中含4個Sn原子，密度7.28g/cm³，硬度2；
• 灰錫為金剛石形立方晶系，晶胞參數：a=0.6489nm，晶胞中含8個Sn原子，密度5.75g/cm³；
• 脆錫為正交晶系，密度6.54g/cm³。
• 錫有14種同位素，其中10種是穩定同位素，分别是：錫112、114、115、116、117、118、119、120、122、124。

【錫的化學性質】

• 錫的化學性質很穩定，在常溫下不易被氧化，所以它常保持銀閃閃的光澤。在空氣中錫的表面生成二氧化錫保護膜而穩定，加熱條件下氧化反應加快；錫與鹵素加熱下反應生成四鹵化錫；也能與硫反應；錫對水穩定，能緩慢溶于稀酸，較快溶于濃酸中；錫能溶于強堿性溶液；在氯化鐵、氯化鋅等鹽類的酸性溶液中會被腐蝕。

錫的冶煉

【錫的冶煉簡介】

• 錫的冶煉方法主要取決于精礦(或礦石)的物質成分及其含量。一般以火法為主，濕法為輔。
• 現代錫的生産，一般包括四個主要過程：煉前處理、還原熔煉、煉渣和粗錫精煉。

• 煉前處理是為了除去對冶煉有害的硫、砷、銻、鉛、铋、鐵、鎢、铌、钽等雜質，同時達到綜合回收各種有用金屬的目的。煉前處理的方法包括精癬焙燒和浸出等作業，根據所含雜質的種類不同，可采用一個或幾個作業組成的聯合流程。但是我國某些單純含鉛、铋、鐵高的錫精礦也可不經煉前處理。
• 還原熔煉主要是使氧化錫還原成粗錫，同時将鐵的氧化物還原成氧化鐵并與脈石成分造渣。為此，不能使生成金屬鐵，故需控制較弱的還原氣氛和适當溫度，這必然會限制錫氧化物的完全還原，因此爐渣含錫較高(這種渣稱富渣)，必須進一步處理。
• 煉渣用煙化爐揮發方法，這樣産出的廢渣含錫低，金屬回收率高，同時大量減少了鐵的循環。
• 粗錫精煉主要是除去鐵、銅、砷、銻、鉛、铋和銀等雜質，同時綜合回收有用金屬。一般分為火法精煉和電解精煉。

【錫精礦冶煉工藝流程】

• 不同品位錫精礦冶煉工藝流程如下:

• 圖1 處理高品位錫精礦的原則工藝流程示意圖

• 圖2 處理中等品位錫精礦的原則工藝流程示意圖

• 圖3 處理低品位錫精礦或錫中礦的原則工藝流程示意圖

錫材種類及發展現狀

【錫材種類簡介】

• 錫材可分為：錫箔，錫粉，錫粒（珠、球），錫異型材(棒、闆、片、帶)。
• 錫的三種同素異形體：白錫，灰錫，脆錫。

【錫箔】

• 錫箔主要用于醫藥、化工、輕工、食品、藝術用品及工藝品制作等領域，如高級幹式電容器、裝飾、裝潢材料、微波爐隔熱層、食品及酒類的封裝、民間宗教活動以及利用錫箔的柔性、不怕擠壓、防腐、防水特性，用于阻燃劑、地闆膠、合成漆及其它有機化工原料等的包裝桶襯等，此外還用于特殊的焊接工藝中用作預成型件。
• 目前，我國錫箔的生産主要是手工敲制，生産企業主要集中在廣東潮汕、浙江紹興地區。産品幅面窄、薄厚不均、強度不佳，隻能作為手工紮花工藝技術品，較多用在宗教禮儀方面，目前大部份（約2000噸/年）出口到台灣、香港、東南亞等地華僑群居地。近幾年，尤其是進入九十年代以來，國内經濟的高速發展，錫箔用途、用量在迅速增長，國内所生産的品種規模小，不能滿足用戶需要，導緻大量錫箔(主要是機制的、大規格的高檔錫箔)需要進口。據估計，有一定機械強度、亮度、光潔度、厚度(40μ左右)的機械箔的産量，全球大約在5000噸左右，世界主要錫箔生産國主要有德國、美國、英國、荷蘭、西班牙、澳大利亞等。我國曆年來進口的錫箔也主要來自這幾個國家，年進口量大約400～500噸。目前，我國鼓勵錫箔機械化深加工的專業生産廠，以改變當前小規模手工敲制生産作業，提升錫箔質量和産量。
• 從目前錫箔的生産和消費來看：一方面是錫箔的應用和需求範圍進一步擴大；另一方面是其他替代品種類的出現和替代品消費量的增加，如低廉的鋁箔市場競争、聚乙烯薄膜包裝材料的出現等等，緻使錫箔的消費量下降。因此總的來說，錫箔的總消費量并沒有顯著的提高。但從長期來看，由于錫箔具有鋁箔所不具備的優勢和市場需要(如光亮度、不氧化、無毒、耐腐蝕、共振性能好等)，随着工業水平及生活質量的不斷提高，高質量、大規格的錫箔産品的生産在我國具有廣闊的市場前景。

【錫粉、錫粒(珠、球)】

• 1) 錫粉 廣泛應用于電鍍、粉末冶金結構零件、多孔材料、摩擦材料、金屬陶瓷、金剛石研磨輪、金屬石墨電刷、離合器制動器補面，以及特種塗料、信号彈焰火、橡膠、塑料等有機化工添加劑，有機合成還原劑等。目前年需求量在500噸以上。随着粉末冶金工業的發展，其用量還在迅速增長。

• 2) 錫粒、錫球 廣泛用于助熔劑、有機合成、化工生産、合金制造，以及電子行業中多組集成電路的裝配等，還用于測定砷、磷酸鹽的試劑、還原劑，鍍錫制品等。錫粒是馬口鐵生産過程中必不可少的鍍錫原料，要求所用錫粒圓滑、均勻、光亮。目前僅上海寶山鋼鐵公司引進的年40萬噸馬口鐵生産線，每年就需錫粒3500噸，加上國内其他行業的用途，年需求達5000噸以上。

【錫異型材(棒、闆、片、帶)】

• 錫異型材廣泛應用于電子工業焊接及電鍍等行業，是國内錫材進口數量最大的一類，年進口量在1萬噸左右，品種規格型号多，主要有菱形棒、八角形棒、星形棒、陽極闆，各種規格圓管等。産品售價較高，增值額均在原料價的20%以上。

• 1) 錫棒(杆) 用途主要有兩方面：一是錫鉛合金棒，可做為終極産品，往往需要進一步的加工拉伸，生産不同規格的焊錫絲(線)用在電子工業方面。二是純錫棒，用來作為電鍍錫闆的陽極棒材。
• 2)錫闆可分為兩大類：一種是作為鍍錫陽極用的錫陽極闆；另一種是作民用的，主要是食品工業或大飯店用純錫闆，作食品加工時的面闆(操作台)用。
• 日本在鍍錫闆生産中，采用錫陽極闆作為不溶性陽極(即免換陽極)，這和一般的電鍍工藝有所不同。而通常工藝采用的是可溶性陽極、陽極闆将随生産進行而自行溶解。