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锗知识

2020-01-29 11:139130中国金属网

锗为银灰色金属,密度5.35克,熔点937.4℃,沸点2830℃。室温下,晶态锗性脆,可塑性很小。锗的化学性质稳定,常温下锗在空气中不被氧化,但在加热时,锗能在氧气、氯气和溴蒸气中燃烧。锗不与水作用,不溶于盐酸和稀硫酸,硝酸和热的浓硫酸能将金属锗氧化为二氧化锗,锗还溶于王水。锗易溶于熔融的氢氧化钠或氢氧化钾,生成锗酸钠或锗酸钾。在过氧化氢、次氯酸钠等氧化剂存在下,锗能溶解在碱性溶液中,生成锗酸盐。锗具有半导体性质,在高纯锗中掺入三价元素(如铟、镓、硼)、得到P型锗半导体;掺入五价元素(如锑、砷、磷),得到N型锗半导体。

锗通常以分散状态存在于其他矿物中,独立的矿物很少。可从含锗的氧化铅锌矿、闪锌矿和煤灰中回收锗。锗的提取方法是首先将锗的富集物用浓盐酸氯化,制取四氯化锗,再用盐酸溶剂萃取法除去主要的杂质砷,然后经石英塔两次精馏提纯,再经高纯盐酸洗涤,可得到高纯四氯化锗,用高纯水使四氯化锗水解,得到高纯二氧化锗。一些杂质会进入水解母液,所以水解过程也是提纯过程。纯二氧化锗经烘干煅烧,在还原炉的石英管内用氢气于650-680℃还原得到金属锗。

锗在电子工业中的用途已逐渐被硅代替。但由于锗的电子和空穴迁移率较硅高,在高速开关电路方面,锗比硅的性能好。锗主要用来生产低功率半导体二极管三极管,锗在红外器件、γ辐射探测器方面有着新的用途,金属锗能让2-15微米的红外线通过,又和玻璃一样易被抛光,能有效地抵制大气的腐蚀,可用以制造红外窗口、三棱镜和红外光学透镜材料。锗还与铌形成化合物,用作超导材料。用氧化锗制造的玻璃有较高的折射率和色散性能,可用于广角照像镜头和显微镜。

镓、铟、铊、锗、硒、碲和铼通常称为稀散金属,这7个元素从1782年发现碲以来,直到1925年发现铼才被全部发现。这一组元素之所以被称为稀散金属,一是因为它们之间的物理及化学性质等相似,划为一组;二是由于它们常以类质同象的形式存在于有关的矿物当中,难以形成独立的具有单独开采价值的稀散金属矿床;三是它们在地壳中的平均含量较低,以稀少分散状态伴生在其他矿物之中,只能随开采主金属矿床时在选冶中加以综合回收和利用。

稀散金属具有极为重要的用途,是当代高科技新材料的重要组成部分。由稀散金属与其他有色金属组成的一系列化合物半导体、电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等,均需使用独特性能的稀散金属。用量虽说不大,但至关重要,缺它不可。因而广泛用于当代通讯技术、电子计算机、宇航、医药卫生、感光材料、光电材料、能源材料和催化剂等行业。

稀散金属在自然界中主要以分散状态赋存在有关的金属矿物中,如闪锌矿一般都富含镉、锗、镓、铟等,个别还含有铊、硒与碲;黄铜矿、黝铜矿和硫砷铜矿经常富含铊、硒及碲,个别的还富含铟与锗;方铅矿也常富含铟、铊、硒及碲;辉钼矿和斑铜矿富含铼,个别的还富含硒;黄铁矿常富含铊、镓、硒、碲等。目前,虽然已发现有近200种稀散元素矿物,但由于稀少而未富集成具有工业开采的独立矿床,迄今只发现有很少见的独立锗矿、硒矿、碲矿,但矿床规模都不大。

我国稀散金属矿产资源比较丰富,已探明有稀散金属矿产储量的矿区:锗矿分布在11个省区,其中广东、云南、吉林、山西、四川、广西和贵州等省区的储量占全国锗总储量的96%;镓矿分布在21个省区,主要集中在山西、吉林、河南、贵州、广西和江西等省区;铟矿分布在15个省区,主要集中在云南、广西、内蒙古、青海、广东;铊矿分布在云南、广东、甘肃、湖北、广西、辽宁、湖南等7个省区;硒矿分布在18个省区,主要集中在甘肃,其次为黑龙江、广东、青海、湖北和四川等省区;碲矿分布在15个省区,主要集中在江西、广东、甘肃;铼矿分布在陕西、黑龙江、河南和湖南、湖北、辽宁、广东、贵州、江苏9个省。

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