Bizmutova svojstva, povijest i primjene

Bizmut je srebrnasti i krhki metal koji se često nalazi u legurama niskog taljenja. Potražnja za metal bizmut je porasla tijekom proteklih 20 godina u velikoj mjeri zbog svoje učinkovite uporabe kao zamjene za olovo.

Nekretnine

• Atomski simbol: Bi
• Atomski broj: 83
• Element Kategorija: Post-prijelazni metal
• Gustoća: 9,78 g / cm³ (20 ° C)
• Talište: 272 ° F (521 ° C)
• Točka vrenja: 1564 ° F (2847 ° C)
• Mohova tvrdoća: 2.25

Karakteristike

Bizmut je krhki, srebrno-zeleni metal koji ima nisku temperaturu taljenja i visoku specifičnu težinu. Budući da su i stabilni i netoksični, bizmut se često koristi kao zamjena za toksične metale kao što su antimon, kadmij, olovo i živa.

Kao vodu, bizmut je manje gusta kao čvrsta nego tekućina (ona se širi dok se hladi), svojstvo jedinstveno za metal. Od svih metalnih elemenata, bizmut također ima najveću električnu otpornost i najmanju toplinsku provodljivost (osim žive), kao i najveći utjecaj Hall-a (povećanje električnog otpora kada se postavi u magnetsko polje).

Povijest

Bizmut je prvi put prepoznat u srednjem vijeku, ali bez sposobnosti izoliranja metala često je bio zbunjen s kositrom, olovom, antimonom i cinkom. Godine 1450. njemački redovnik Basil Valentin se prvi put spominje wismut , ili 'bijelog olova', koji će kasnije biti latiniziran kao bisemutum .

Ekstrakcija bizmuta za uporabu u pigmentima započeo je još u 15. stoljeću od srebrnih rudnika u Schönbergu, Njemačka. Sredinom 18. stoljeća, istraživanje Johan Heinrich Pott i Claude Geoffroy dovelo je do boljeg razumijevanja bizmuta i njegovih jedinstvenih svojstava. Liječnici su u ovom trenutku također bili svjesni povoljnih svojstava bizmuta u liječenju stanja želuca.

Prve metalurške primjene za bizmut bile su u legurama za kosu, gdje su se koristile s olovom i kositrom za snižavanje temperature taljenja, au legurama s antimonom za tiskanje metala tipa.

Glavni poticaj bizmut industriji došao je sredinom 1990-ih s Safe Drinking Water Act (1995.), koji je zabranio prisutnost olova u časopisima za pitku vodu u SAD-u. U proteklih 20 godina, bez olova, pokret je rezultirao prihvaćanjem bizmuta u širokom rasponu aplikacija.

Proizvodnja

Bizmut se najčešće pojavljuje prirodno u sulfidnoj rude bismuthinite (Bi2S3) ili oksid rude bismit (Bi2O3). Međutim, ekstrakcija takvih ruda isključivo zbog sadržaja bizmuta rijetko je ekonomična, a umjesto toga bizmut je prvenstveno proizveden kao nusproizvod olovnog taljenja. U Kini su također izvađene velike količine bizmuta iz limuna volframa, kositra i cinka.

Ekstrakcija metala bizmut iz olova obično se javlja preko jednog od dva procesa; Betterton-Krollov proces ili Bettsov proces.

Betterton-Krollov proces odvaja bizmut od olova kroz uvođenje kalcija ili magnezija u rastaljenu otopinu olova i bizmut. Rezultirajući kalcijev ili magnezijev bismuthid, koji je lakši od rastaljenog olova, raste na površinu kao mulja (krute nečistoće), a zatim se može ukloniti. Smjese se zatim obrađuju s klorom pri temperaturi od oko 572-932 ° F (380-500 ° C) kako bi se uklonio magnezij ili kalcij. Viskoznost bizmusa se proizvodi nakon obrade s natrijevim hidroksidom.

Bettsov proces uključuje elektrolitičku rafiniranu zlato. U katalitičkoj otopini, čiste metalne olovne ploče na anodu, dok se nečistoće, uključujući bizmut, smjeste do dna posude. Muljna mješavina metala može se rastopiti kako bi se proizvela metalna legura i troska bogata bizmutom, koja se potom reducira ugljikom da se dobije metal bizmut.

U Kini, miješani koncentrati bizmuta nastaju ispiranjem, magnetskim odvajanjem i / ili diferencijalnim tehnikama flotacije. Koncentri se zatim rastresu kako bi se proizveo sirovi bizmut za rafiniranje.

Najveće zemlje za proizvodnju bizmut su Kina, Peru, Meksiko (sirove i rafinirane) i Belgija (rafinirani). Godine 2013, US Geological Survey procjenjuje globalnu svjetsku rafiniranu bizmut proizvodnju biti oko 17.000 tona. Od toga, kineska proizvodnja činila je oko 90 posto. S više od 70 bizmutnih mina, Kina također predstavlja ogromnu većinu globalnih rezerve bizmutsa.

Glavni proizvođači bizmuta su Hunan Nonferrous Group (Kina), Shizhuyuan Nonferrous (Kina), Penoles (Meksiko), Sidech (Belgija) i MCP (UK).

Prijave

Zbog bizmutove krhkosti, čisti oblici metala se ne koriste u metalurškim aplikacijama. Međutim, koristi se kao aditivna legura u bakru, aluminiju, željeza i čelika kao zamjena za olovo te se pojačava i proizvodi legure koje se mogu strojno obrađivati.

_izvori:

_{Elementimologija i elementi Multidict. Bizmut.}

_{http://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=Bi}

_{Američko geološko istraživanje. Bizmut.}

_{http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/bismuth/}