铋深加工产品的应用现状与展望.doc

铋深加工产品的应用现状与展望第22卷第1期2006年2月湖南有色金属HUNANN0NFERR0USMETALS25铋深加工产品的应用现状与展望吴海国,李婕(湖南有色金属研究院,湖南长沙410015)摘要:文章主要从制药,颜料,超导产品,合金焊料等方面详细介绍了铋深加工产品的国内外进展和近期的主要研究成果,发掘其潜在的商业价值和环保价值.关键词:铋;制药;钛酸铋;环保;研究进展中圈分类号:TF817文献标识码:A文章编号:10035540(2006)01002503铋,斜方晶系金属,既具有共价键,又具有金属键,这种结构使其具有一系列特殊的物理化学特性.铋的熔点很低,在室温下化学性质稳定,具有冷胀热缩的特性.铋可与多种金属组成易熔合金,其熔点比水的沸点还低.铋无毒且不致癌.由于铋一系列的特殊性质,使其被广泛地应用于易熔合金,冶金添加剂,制药,化学制品,半导体,超导材料,电镀,电池等多个领域.近年来,随着铋工业的发展,对环境的重视,绿色,环保无铅化潮流将为铋系列产品深加工提供良好的发展前景.1医药1.1铋药发展历史及主要用途铋化合物作为医药应用已有200余年的历史,最早用于治疗消化不良.l899年用铋剂治疗梅毒,1940年青霉素问世后,逐渐被青霉索取代.此后胶体枸橼酸铋(CBC)用于治疗消化性溃疡有显效,治愈率高且副作用少而在临床上被广泛使用.由于其溶于水,能抑制幽门螺杆菌(HD)的生长繁殖,与抗菌药物联用可提高消化性溃疡的治愈率,已成为治疗消化性溃疡的首选药.最近一种新铋剂雷尼替丁枸橼酸铋(RBC)已用于临床,其既有雷尼替丁的抗胃酸效果,又有CBC保护胃粘膜和抑制Hp生长的作用.我国产的丽珠得乐为枸橼酸铋钾,有的药厂采用铝酸铋,碱式果胶酸铋钾作为胃药的主要成分.另外,铋还用于放射性治疗.铋是很强的a粒子放射物,半衰期1h,可用于癌症的放射性治疗.最新的研究表明,铋能抑制癌细胞的生长和繁殖.作者简介:吴海国(1969一),男,高级工程师,主要从事有色金属冶炼工艺研究工作.虽然铋化合物在医药上应用已有200多年的历史,但其生物化学,药物化学及药理作用的研究在近年来才引起重视.进一步研究铋的生物化学和药理特性,有助于开发新型,疗效好的治疗消化性溃疡的药物和抗癌药物.1.2铋药发展商机我国是医药生产大国,也是用药大国.原料药生产总量仅次于美国,是世界化学原料药的主要出口国之一.但在制剂品和剂型上与国外的差距相当大,制剂产品的内在质量与国外同类产品相比差距也很大.好的制剂或复方制剂可使药物的治疗效果得到充分的发挥或将其毒副作用降到最低水平,其重要意义不亚于开发一种新型的化学药品.例如治疗胃药的常用药乐得胃片(荷兰进口),我国也先后仿制生产了十多个同类产品,且内在配方一样,同是以次硝酸铋为主要原料(荷兰产品多从我国进口次硝酸铋加工),但国产品疗效却远不及荷兰进口品,只得花大量外汇进口,可见,我国铋制剂生产上仍存在很大的差距.发达国家医药产品原料药与制剂产品的比价一般为l:10,而我国一般为1:3.如何利用我国铋的优势资源,提高铋药的研究,开发,设计,生产工艺等技术,将是我国铋药业的一个很大的挑战.铋药制剂产品出口市场和国内市场大有可为.据国外医药市场统计和预测,消化道药物销售额达300亿美元以上.2颜料2.1简介氯氧化铋是应用已久的优良的珠光颜料,氧化铋亦是高性能的黄色颜料.自20世纪70年代人们就开始关注铋黄颜料的研制,几家公司开发了单相纯26湖南有色金属第22卷钒酸铋颜料和若干种钒酸铋颜料混合体,例如钼钒铋黄.进入21世纪后,对铋黄又进行了大量的研究.铋黄主要用于各项性能指标要求较高的场合或单色体系的高档制品.例如黄色汽车外壳最后一道工序的喷涂,黄色工业颜料,电器线圈用涂料等.另外,铋黄颜料在塑料制品,橡胶制品等有机化合物的着色,陶瓷制品及搪瓷制品等无机化合物的着色,印刷油墨的着色方面也具有广阔的前景.2.2研究进展制备铋黄颜料的原料价格比较高,在一定程度上限制了该颜料的应用.如何改进制备方法和原材料,以降低铋黄产业化成本也是目前研究的主要目的之一,在这方面研究人员也作了大量的工作.南方冶金学院利用提铋中间产物氯氧化铋制备出的铋黄颜料,产品性能好,且降低了其生产成本;在此领域研究较多的中南大学,利用液相法制备出的钒酸铋颜料在粒径和遮盖力方面都达到较好效果.2.3前景目前,各国对环境的日益重视,铋黄作为无毒,无污染的高级颜料,已成为现在无机黄颜料的替代品.在我国,近年来,随着国家对环保和卫生法规的强化,含有毒性元素的镉黄,铬黄,铅黄颜料的使用范围也越来越窄,其替代问题也已变得日益紧迫.铋及其化合物钒酸铋等以其无毒,耐腐蚀及良好的色泽等优良性能,在颜料领域日显突出,其社会效益和经济效益不可估量.3超导产品超导产品可广泛应用于国防装备,工业,医疗设备,电子等领域.其产业化生产,可增强国防装备现代化水平和科技竞争力,具有重要战略意义,各国都很重视这方面的开发研究.近年来也不断获得进展,技术上日益成熟.3.1国外超导产品成果2001年,美国一变电站在地下铺改长360多m的超导电缆,电缆中123kg重的导线是由含有铋,锶,钙,铜的氧化物超导陶瓷制造的,这也是世界上首条实用超导输电线路.该变电站使用这条超导电缆取代原有的9条电缆中的8100kg的铜导线.3.2国内超导产品成果我国在超导研究方面也已取得多项世界先进水平的重大成果.西北有色金属研究院成功地制备出210m铋一2223/银超导长带.清华大学340nq铋系超温超导导线研制成功,并实现r产业化.这种超导材料制成的电缆如果用于北京电网,每年可使输送【j的电能损失减少5亿元4铋合金和焊料4.1铋合金传统用途铋可与铅,锡,铜,镉,铟和汞等金属配制成易熔合金系列,一般熔点在200oC以下.如着名的伍德合金(Bi50%,Pb26.7%,Sn13.3%,Cdl0%),Bi-sn模具合金(Bi5l%,sn45%).利用其低熔点性能可制作在预定温度下熔化的消防安全装置,也可制作低熔点焊料,低熔点合金模具等.4.2铋合金新发展随着研究的深入,铋合金和焊料突破了其传统用途,更多地融入到r现代化的高科技产品中.例如日本麦克塞公司成功研发出将铋合金材料运用于可擦写DVD记录膜的技术.这一新技术同时被应用在同立制作所同时公布的16X刻录DVDRAM和次世代的蓝天光盘等高速刻录光盘之中.在此之前,记录膜使用的多为锑合金材料.铋合金突破了其非常易于溶解,数据的保存寿命短,无法实现高速记录的缺点,可以在短时间内实现结晶和溶解,实现高速刻录,数据的保存寿命也大大延长.4.3铋焊料最新成果在焊料方而,日本成功开发出镍和铋等金属的纳米粒子焊锡膏,主要应用于金,银等贵金属的纳米粒子,其特征是拥有强磁性及三方晶结构.粒晶在数十纳米以下的纳米金属粒子会出现一般材料所没有的特殊功能.这一进展近年来在电子材料,光学材料,色彩材料等各领域备受重视.5以铋代铅自20世纪90年代初期,铋开始替代铅用在陶瓷,渔具,食物加工设备和乐器制造上.1996年,许多发达国家对1986年制订的饮用水标准进行了修改,水源受法律管制要求无铅化.与此同时,美国鱼类和野生动物保护组织批准用97%的BiSn子弹取代铅弹狩猎水禽.2005年口本计划用铋代铅用于生产汽车玻璃.2006年欧盟将强制实施法令,全面禁止在电子电气产品中使用铅汞镉等6种有害物质.该法令对从国外进U的(包括中国)的电子电气产品同样有效.由于铅的毒性,铋将取代铅.铋在电子工业的无铅焊第1期吴海国.等:铋深加工产品的应用现状与展望27接,温度保险丝,消防易熔塞,电视和计算机屏幕的辐射屏蔽中发挥越来越重要的作用.汽车工业也在努力消除产品中的有毒材料,越来越多的汽车涂料生产商也愿意取代黄色颜料中的铅.随着绿色环保的呼声越来越高,生产商们会使用更多的铋,以避免产品废旧处理污染土地而付出高昂的代价.现在,全球铋消费量每年的增长率在l0%一15%左右,铋在替代铅的新领域中功不可没.6铅和铋混合物代替放射性铀获取核能新方法俄罗斯研究人员发现以铅和铋为主体的混合物在一定的条件下能发生裂变,混合物可作为新的核能源.据报道,其用回旋加速器的高能质子流轰击低熔的铅和铋的混合物时获得新发现.有专家指出用铅和铋作原料的反应堆使用期限受辅助设备使用时间的限制,要使其爆炸是不可能的.因此,用铅和铋为原料的核电站将更加安全.7纳米钛酸铋用于电子陶瓷生产传统的铁电压电陶瓷都含有大量的氧化铅,在制备和使用过程中都会给环境和人类健康带来很大的损害,研发新型环境友好的铁电压电陶瓷已成为世界发达国家致力研发的热点材料之一.钛酸铋取代锆钛酸铅,锆钛酸铅镧等具有潜在环保和经济优势.2001年我国某研究所成功地开发了钛酸铋钠基无铅压电陶瓷系列,因其具有高的厚度机电耦合系数Kt,相对低的平面机电耦合系数KD,高的频率常数Nt以及较小的介电系数特别适合于作工业探伤,测厚,医用超声诊断等无铅压电元件.该研究成果在国内外市场需求巨大,有着极大的经济效益.我国利用化学共沉淀法研制纳米钛酸铋,熔盐法生产片状钛酸铋已获成功.钛酸铋应用于电子陶瓷行业的巨大商机已显示出来.8结束语众所周知,中国是世界上最大的铋生产国,年产量可达到70008000t,占世界铋产量40%50%,而我国80%的铋以金属铋初级产品出口.现今环境已经成为人类面l的一个十分严峻的考验,而铋是全球公认的一种非常安全的无毒金属,随着人类环保意识的增强,这种绿色产品将得到越来越广泛的应用.有业内专家预测,今后全球对绿色环保新材料使用的呼声会越来越高.对消除有毒材料的力度会更大,铋的消费量将持续增长.尤其是近年来,美,日,欧等发达国家制定了有关法令,限制或禁止使用铅等有毒物质,必然为铋的应用领域提供更多的商机.因此,更应抓住这一良好时机,利用我国铋生产及资源的优势,研究开发出多品种,优质量,性价比高的系列铋产品,使其在环保及其他领域中发挥更大的作用,而不能只一味地出口铋原料.这也是当前我国铋产业面l的一个巨大挑战和良好机遇参考文献:1张昌松,高峰,杨祖培,等.熔盐法制备片状钛酸铋粉体的研究J.材料工程,2004,(12):l931.2江涛宏.以铋代铅前景广阔J.中国金属通报,2005,(23):13.收稿日期:20050525TheDevelopmentoftheBismuthFurtherProcessedProductWUHaiguo.LIJie(HunanResearchInstituteofNonferrousMetals,Changsha410015,China)Abstract:ThepaperhasgivenanintroductionoftheBismuthfurtherprocessedproductathomeandaboradse-volveme