金属铟的提纯方法之真空蒸馏

1863年，德国矿物学家Ferdinand Reich在研究闪锌矿（ZnS）时，发现一种草***的沉淀物，后在光谱分析时，发现了一条灿烂的紫罗兰色线条，最终参考拉丁词汇indicum（紫罗兰）命名该金属为indium（铟）。但长期以来，金属铟并未受到人们的重视，直到20世纪30年代，金属铟才被应用于工业生产当中（铟被电镀于航空发动机轴承表面）。在二次世界大战中，铟被广泛应用于航空发动机齿轮表层，此后金属铟越来越受到人们的广泛关注，应用领域不断扩大，需求量持续增长，成为高科技领域不可或缺的有色金属元素之一。2003年以来，每年以5%-10%的需求速度增长，2008年以后，由于世界各国加强对资源的保护，铟的供应量逐渐减少。

金属铟锭

铟在地壳中的丰富度为4.0×10-8，通常认为铟以分散状态存在于其他元素组成的矿物中，如：硫铟铜矿（CuInS2）、硫铟铁矿（FeInS4）等，但量极少。铟的富矿床是含锡硫化合物矿床和富锡的铅锌矿床。

一、 铟的性质

金属铟(In)属于IIIA族金属元素，原子数为49，相对原子量为114.8，熔点156.61℃，沸点2060℃，相对密度***g/cm³。金属铟显银白略带淡蓝色，光泽亮丽，在弯曲时会发出鸣音。具有低熔点、高沸点、优良的热传导性和良好的延展性。它是面心四方晶体结构，是***具有四方结构而又有7%偏离于面心立方结构的金属，从而使其具有良好的可塑性。它在冷加工时不产生加工硬化现象，可压成极薄的铟箔。

铟有一价、二价和三价三种氧化态，其中三价最为常见。三价的铟在水溶液中是稳定的，而一价化合物受热通常会发生歧化反应。铟在空气中相当稳定，是最软固体金属之一。在常温下，铟不易被空气氧化。但在强热下，它燃烧并生成氧化铟。金属铟表面易钝化，一旦暴露在大气中，就出现类似于铝表面的薄膜。

二、 铟的用途

金属铟被广泛应用于宇航、无线电和电子工业、医疗、国防、***、新能源等领域，如图2所示，铟的应用主要分为以下几类：

（1）ITO靶材领域

铟锡氧化物（ITO-indium tin oxide）是金属铟的主要用途，其用量占到世界铟消耗量的70%。ITO是由纯度99.99%（4N）的In2O3和SnO2按照质量比9:1构成。ITO薄膜具有透光和导电两个功能，长作为透明导电薄膜。在电学领域作为透明电极，应用在液晶显示（LCD）、电子发光器（ELD）等平面显示器，太阳能电池，液晶等领域。当前液晶显示器的高速增长，使得透明电极用ITO需求量迅速增长，成为铟的***应用领域。

金属铟的应用领域占比

（2）在半导体领域

铟具有沸点高、低电阻和抗腐蚀等特性，在半导体领域也应用广泛。铟的半导体化合物广泛应用于光通信及红外仪器领域，如CaInP用作发光原件，InAs及InAsP用作霍尔原件，Inb用作大功率激光器，InS作为红外探测器等，如红外巡航导弹、红外夜视装置都装备有Inb制作的红外探测器。

（3）在焊接和合金领域

许多合金在加入铟后，可以提高合金的强度、提高其延展性、抗磨损失和抗腐蚀性能等，从而铟被称作为“合金的维生素”这样的美名。铟基合金具有耐磨、耐腐及热力学性能良好的特点，可用作监测辐射仪及红外仪器的涂层等。铟是软钎料，能渗透到另外金属的表层，可作为低压负荷的冷焊剂。含铟合金可浸润玻璃、陶瓷等，可在危险和有害的环境中作为焊剂金属与非金属的焊接剂。

三、 铟的提纯主要方法

通常将5N铟称为高纯铟，6N-9N铟称为超高纯铟，他们的形态可以是丝、箔、粉、条、棒等。国内精铟的生产普遍采用预先钝化-电解精炼联合法，此方法可以得到纯度为4N的精铟。但方法存在以下缺点:(1)铟的化学损失较大，在钝化过程生产一些铟的化合物，损失在3%-5%；(2)生产周期长，二次精炼一般需要14天，不利于企业生产；(3)铟的电解影响因素较多，如电解过程温度控制问题，一般不超过40度，也不能低于20度； (4)残极率较高。

   针对预先钝化-点解精炼联合法存在的一些不足，研究人员采用了升华法、真空蒸馏法、离子交换法、萃取法、定向凝固法、区域熔炼法等提纯法对粗铟进行提纯。以上几种方法各有优缺点，从经济性和环保性角度出发，科研人员采用了新的联合法制备高纯铟，即结合真空蒸馏和区域熔炼的优点，以粗铟为原料，采用真空蒸馏对粗铟进行提纯，然后采用区域熔炼方法对金属铟进行二次提纯，运用两种物理提纯方法，在不改变金属铟的形态下，实现短流程、低成本、高效率的制备高纯铟。

 目前我河南酷斯特仪器科技公司制备的铟金属真空蒸馏炉，采用4N的的铟可实现6-8n铟的直接蒸馏提纯，减少了区熔的步骤，减少了设备的投入，提高了效率。根据客户实验和生产需求我们推出了1~200kg不同型号的炉子供应，结构类型一致，工艺简单可靠，可直接量化生产。