锡的基本性质

第1章绪论

1「锡矿资源的分类与锡矿的基本知识

1.1.1锡的地球化学知识

地壳岩石圈中锡的丰度为2x10-6,属于含量较低的元素，与其他金属的丰度相比，约为

钢的1/27,铅的1/6,锌的1/35,故将锡称为稀有金属。

锡的原子半径为0.15nm,在自然界中常见的价态为+2价和+4价，其离子半径分别为

0.093nm和0.069nm,由于离子半径、电负性的相似,离子Sn2+可与Cn2+、In2+、Fe2+等呈

类似同像置换;离子Sn4+可与Fe3+、Sn3+、In3+、Nb5+、Ta5+、Ti4+等呈类质同像置换。锡

常赋存于钛酸盐和笆酸盐的类质同像混合物中或银、但以类似质同形式存在于锡石中。

锡矿床与酸性岩浆岩的关系密切，具有明显的专属性。于锡矿生成物有关的含锡花岗岩

岩石成分长具有高硅、高钾钠、贫钙镁、富疑的特点。

1.1.2锡的矿物

目前世界上已知的系矿物有50多种，可以分为自然元素、金属互化物、硫化物、氧化

物（锡石）、氢氧化物、硅酸盐（硅锡矿）、硫锡酸盐（黄锡矿）、硼酸盐等几类。在地壳岩

石圈中的系矿物主要是以锡石状态存在，常见矿物还有坳锡矿，辉锦锡铅矿、硫锡矿、硫锡

银矿、圆柱锡矿、硼钙锡矿、马来亚石、铝锡矿等十余种，其他的锡矿很少，只有地质学和

矿物学的意义。锡的工业矿物很少，以现有选冶技术条件，有工业价值的锡矿物仅有锡石和

粉锡矿，且以锡石为主。

纯锡石（SnO2）含锡78.8%,但由于天然锡石中常含有铁、镐、锢、铝、银、鸨、钱、

错、钿、镀和铳等元素，其中以铁最多，所以天然锡石的含锡量仅为70%~77%。纯锡石无色

透明的，天然锡石因含杂质元素的不同而使其颜色不同，一般常见为褐色和棕色。

锡石的莫氏硬度位6~7，性脆。密度6.8~7.0g/cm30锡石矿床在成因上与酸性岩浆岩，尤

其是与华港呀有密切的关系。在各类型锡矿床均有锡石产出，其中以锡石石英脉和热液锡石

硫化物矿床最具有工业价值。原生锡石矿经风化破坏后，常形成砂锡矿。

黝锡矿（黄锡矿）分子式为Cu2FeSnS4。其化学组成（质量分数,％）为:Cu29.58.Fe12.99.Sn

27.61.S29.82o呈钢灰色。黝锡矿的莫氏硬度为3~4,性脆。密度4.3~4.4g/cm3.其属热液成因,

分布较广，在铐锡石英脉或锡石硫化物矿床中常有产出，但分布物量较锡石少得多。在氧化

带中的物锡矿易氧化、分解，而形成白色非晶质锡的氢氟化物…锡酸矿（SnO2-nH2O）。

1.13锡矿床及锡矿资源

世界锡矿床分布很不均，按全球性锡矿相对集中的部位，将其分布划分五个主要的锡成

矿带，既东亚滨太平洋锡成矿带（该矿带储量约占世界中储量的23%）、西美滨太平洋锡成

矿带（该矿带储量约占世界中储量的11%）、欧亚大陆锡成矿带（该矿带储量约占世界中储

量的7.5%）及非洲锡成矿带］该矿带储量约占世界中储量的8%）。

我国锡矿成矿区受滨太平洋、特提斯一喜马拉雅及古亚洲三大巨型深断裂体系控制。锡

矿带分布于华南褶皱系、三江褶皱系、大兴安岭褶皱系、北天山脉褶皱系和杨子准地台构筑

单元中根据锡矿所处构造部位和区域分布关系，大体上可分为•个锡矿带。

根据成矿原因或开采条件，锡矿床大致可以分为两大类：（1）原生矿床（俗称山锡、脉

锡矿床）；（2）冲积矿床（俗称砂锡矿床）。若根据锡的矿物成分又可以分为：（1）硫化矿

床（锡石与重金属硫化矿物、黄铁矿等相结合〉；（2）氧化矿床（锡石分散氧化物脉石中）。

我国锡矿资源丰富，现已探明储量居世界前列。同国外产锡国相比，我国锡矿资源有以

下特点：（1）锡矿分布高度集中。主要集中分布于云南、广西、江西、广东、湖南五省（区）

占全国以利用储量的90%,其中云南、广西两省（区）既占80%0（2）锡矿床类型原生脉锡

矿为主。原生矿储量约占90%,砂锡矿仅占10%。（3）原生矿以荥硫系列矿床为主。具约占

脉锡矿储量的85%。

1立锡冶炼的方法

锡的冶炼方法主要取决于精矿（或矿石）的物质成分及其含量。一般以火法为主，湿法为辅。

现代锡的生产，一般包括四个主要过程：炼前处理、还原溶炼、炼渣和粗锡精炼。

炼前处理是为了除去对冶炼有害的硫、种、锚、铅、钿、铁、铛、银、铜等杂质，同

时达到粽合回收各种有用金属的目的。炼前处理的方法包括精擀焙烧和浸出等作业，根据所

含杂质的种类不同，可采用一个或几个作业组成的联合流程。但是我国某些单纯含铅、钮、

铁高的锡精矿也可不经炼前处理。还原熔炼主要是使氧化锡还原成粗锡，同时将铁的氧化物

还原成FeO并与脉石成分造渣。为此，不能使生成金属铁，故需控制较弱的还原气氛和适当

温度，这必然会限制锡氧化物的完全还原，因此炉渣含锡较高（这种渣称富渣），必须进一

步处理。炼渣用烟化炉挥发方法，这样产出的废渣含锡低，金属回收率高，同时大量减少了

铁的循环。

粗锡精炼主要是除去铁、铜、碑、睇、铅、钿和银等杂质，同时综合回收有用金属。一

般分为火法精炼和电解精炼。

1.3烟化炉在锡冶炼过程中的重要性

烟化炉是向液态炉渣中鼓入空气和粉煤的混合物，使渣中的某些有价金属以金属、氧化

物或硫化物的形态挥发出来的设备。烟化炉原是处理铅

鼓风炉渣的设备。1962年，中国用于处理炼锡炉渣，得到含锡50%左右的烟尘，使炉渣

含锡量由3%降至0.1%以下。1972年，又用它处理含锡1〜5%的锡中矿，提高了选矿实收

率（见有色金属冶炼回收率只在铅、锌、锡冶炼厂中，凡含有易挥发的有价金属及其化合

物的物料，都叮用烟化炉处理，用烟化炉处理铅、锡炉渣的优点是：叮利用熔融渣的热量，金

属回收率较高，生产率高，操作简便，可用劣质煤或天然气作燃料。

第2章锡的物理化学性质

7,金属锡

锡的元素符号是Sn,源于拉丁名字stannum,其英文为tin。锡的相对原了•质量为118.69,

在元素周期表其原子序数为£0,属第回主族的元素，位于同族元素楮和铅之间。故锡的许多

性质与铅相似，且易于铅形成合金。

2c金属锡的物理性质

锡是银白色的金属，但锡锭表面由于生成氧化物膜而呈金黄色，迅速冷却的锡，生成粗

大的树枝状结晶.锡条弯曲时，由于晶体间的摩擦，发生响声，称为“锡鸣

..人们常见到的是白锡，在13.•印-16曾之间稳定，低于13.2团时白锡开始转变成灰锡，但转变

速度很.，耍过冷到一3OZ才达到最大的转变速度。灰锡的出现先是成分散的小斑点，破裂成

粉状，逐渐布满整个表.，而粉末的接触作用又加速这种转变，最后全部成为粉末，这种现象

称为“锡疫

.锡的熔点经精确测定为231.96C,沸点的测定数据文献所载不一，可见其液体范围很

大，目前大多数人.为是2270瓦液体锡的比重随温度升高而变小，其蒸气压力在冶炼温度范

围内很小。

・锡的莫氏硬度为3.75,具仃很好的展性，可以制成0.04亳米厚的锡箔，其展性随温度而

变化，在1000•近达到最大，但到2000就失去展性而变脆.锡的延性很差，不能拉成锡丝。

锡有三个同素异形体：灰踢(a-Sn),白锡(p-Sn).和脆锡(y-Sn),其相互转变温度

和特性如下：

灰锡13.2℃白锡161c脆锡231c

液体锡

(a-Sn)(3-Sn)(y-Sn)

晶体结构等轴晶系正方晶系斜方晶系

密度/g-cm-35.357.306.556.99

特征粉状块状，有展性块状，易碎

固态锡的密度在20国时为7.3g/cm3,液态锡的密度随温度的升高而降低，其具体关系见表2-1.

温度/,C25030050070090010001200

密度/g•cm36.9826.9436.8146.6956.5786.5186.339

表2-1

2?金属锡的化学性质

锡是元素周期表中第四主族的元素，位于铅、错之间，许多性质与镜相似.原子盘为

118-69,原子序为50,锡的原子价为二价和四价.二价化合物不稳定，易于失去两个电子变成

稳定的四价化合物，因此锡的二价.合物可作为还原剂使用。

.常温时，锡在空气中稳定，因为锡表面生成了一层致密的氧化物，阻止了锡的进一步氧

化，故工业上用.锡来保护钢铁。在高于150m时，锡开始慢慢地氧化生SnO和SnO2°