2、金屬镓的性質:元素符號Ga,原子序數31,是IIIA族金屬。密度為(wei) 5.904克/立方厘米,熔點為(wei) 29.76°C (302.91 K,85.57℉),沸點為(wei) 2204℃ (2477 K,3999℉)。固體(ti) 镓為(wei) 藍灰色,液體(ti) 镓為(wei) 銀白色。镓在低溫時硬而脆,而一超過室溫就熔融,溶於(yu) 酸和堿中,微溶於(yu) 汞,腐蝕性很強。镓在幹燥的空氣中比較穩定,表麵會(hui) 生成氧化物薄膜阻止繼續氧化,在潮濕空氣中便失去光澤。镓的凝固點很低,由液態轉化為(wei) 固態時,膨脹率為(wei) 3.1%,镓能浸潤玻璃,故不宜使用玻璃容器存放,宜存放於(yu) 塑料容器中。
3、镓的賦存狀態:镓在地殼中的含量為(wei) 0.0015%。自然界中的镓分布比較分散,多以伴生礦存在,主要賦存在鋁土礦中,少量存在於(yu) 錫礦、鎢礦和鉛鋅礦中。
4、镓的用途:目前,我國金屬镓的消費領域包括半導體(ti) 和光電材料、太陽能電池、合金、醫療器械、磁性材料等,其中半導體(ti) 行業(ye) 已成為(wei) 镓最大的消費領域,約占總消費量的80%。隨著镓下遊應用行業(ye) 的快速發展,尤其是半導體(ti) 行業(ye) 和太陽能電池行業(ye) ,未來金屬镓需求也將穩步增長。
4.1 半導體(ti) 材料
镓是一種低熔點高沸點的稀散金屬,有“電子工業(ye) 脊梁”的美譽。镓的化合物是優(you) 質的半導體(ti) 材料,被廣泛應用到光電子工業(ye) 和微波通信工業(ye) ,用於(yu) 製造微波通訊與(yu) 微波集成、紅外光學與(yu) 紅外探測器件、集成電路、發光二極管等。例如我們(men) 在電腦上看到的紅光和綠光就是由磷化镓二極管發出的。
镓用於(yu) 半導體(ti)
4.2 太陽能電池
镓應用於(yu) 太陽能電池的製造中,如砷化镓三五族太陽能電池,該電池具有良好的耐熱、耐輻射等特性,其光電轉換率非常高。
镓用於(yu) 太陽能電池
4.3 合金
镓與(yu) 銦、鉈、錫、鉍、鋅等可在3℃-65℃之間組成一係列低熔合金,用於(yu) 溫度測控、儀(yi) 表中的代汞物、珠定業(ye) 作中支撐物、金屬塗層、電子工業(ye) 及核工業(ye) 的冷卻回路。例如,含25%銦的镓合金為(wei) 低熔點合金,在16℃時便熔化,可用於(yu) 自動滅火裝置中。镓與(yu) 銅、鎳、錫、金等可組成冷焊劑,適於(yu) 難焊接的異型薄壁,金屬間及其與(yu) 陶瓷間的冷焊接與(yu) 空洞堵塞。
低熔合金
4.4 醫學領域
镓可用於(yu) 醫療診斷,例如使用枸櫞酸镓(67Ga)來診斷肺癌和肝癌等。镓的合金還可以應用到醫療器件和醫用材料中,例如使用镓合金作為(wei) 牙齒填充材料,使用“銦镓合金”製作體(ti) 溫計等。
镓銦體(ti) 溫計
4.4 玻璃製造
镓能增強玻璃折射率,可以用來製造特種光學玻璃。镓對光的反射能力特別強,可以把70%以上折射來的光反射出去,同時又能很好地附著在玻璃上,承受較高的溫度,因而被應用到反光鏡中。
镓用於(yu) 反光鏡
4.5 化工行業(ye)
镓的鹵化物具有較高的活性,可以用於(yu) 聚合和脫水等工藝,例如使用三氯化镓(GaCl3)作催化劑生產(chan) 乙基苯、丙基苯和酮。而來自美國和丹麥科研人員開發的一種新的鎳-镓催化劑,可以用來轉化氫和二氧化碳為(wei) 甲醇。此外,為(wei) 了提高石油開采的經濟效益,包括中國在內(nei) 的一些國家都在研究使用硝酸镓的新型石油催化劑。
镓鹽催化劑
4.6 其他用途
(1)在原子能工業(ye) 中,镓可以作為(wei) 熱傳(chuan) 導物質,將反應堆中的熱量傳(chuan) 導出來。此外,镓還可以吸收中子,從(cong) 而達到控製中子數目和反應速度的效果。(2)镓還可以用來製造陰極蒸汽燈。將碘化镓加入到高壓水銀燈中,可以增大水銀燈的輻射強度。(3)由於(yu) 镓具有“熱縮冷脹”性質,所以具有較好的鑄造性,可以用來製造鉛字合金,使字體(ti) 清晰。(4)镓蒸汽壓很低,可以在真空裝置中做密封液。
镓空心陰極燈
5、镓的儲(chu) 量與(yu) 分布:根據美國地質調查局2015年發布的數據,全球鋁土礦中镓的儲(chu) 量超過100萬(wan) 噸,鋅礦中還有一定儲(chu) 量的镓資源。雖然鋁土礦和鋅礦中所含的镓資源相對較多,但目前能從(cong) 中開發回收的镓資源量卻很少。
截止2008年底,我國共探明镓礦礦區總數166個(ge) ,在全國25個(ge) 省(市、區)均有分布,資源儲(chu) 量為(wei) 13.66萬(wan) 噸,基礎儲(chu) 量為(wei) 0.71萬(wan) 噸。镓資源儲(chu) 量較多的省份除內(nei) 蒙古外,還有廣西、貴州、河南、山西、雲(yun) 南5省。從(cong) 镓資源分布類型來看,廣西、貴州、河南、山西、吉林、山東(dong) 等省區的镓主要存在於(yu) 鋁土礦中,雲(yun) 南、黑龍江等省的镓主要存在於(yu) 錫礦或煤礦中,湖南等省區的镓主要存在於(yu) 閃鋅礦中。
6、 镓主要產(chan) 地:內(nei) 蒙古、廣西、貴州。
高純镓錠 Ga≥99.99% 1500元/kg
硝酸镓 99% 2000元/kg
氧化鉀 1400元/kg
8.1镓對人體(ti) 健康的影響
人體(ti) 內(nei) 镓的含量特別低,例如,體(ti) 重為(wei) 70kg的人體(ti) 內(nei) 隻含有0.7mg的镓。人體(ti) 內(nei) 的镓可能來源於(yu) 水源、食物等。
純镓並不會(hui) 對接觸者產(chan) 生危害,而且有些镓的放射性化合物也被應用到醫學領域,如枸櫞酸镓(67Ga)常用於(yu) 肺癌和肝癌的診斷、淋巴係統腫瘤的診斷和分期、腫瘤療效觀察和活動性炎症灶的探查。此外,有研究報告指出,微量元素镓是人體(ti) 的抗癌及強骨固鈣劑,對大骨節病有防治效果。
雖然小劑量的镓對人體(ti) 沒有危害,但镓的一些化合物,尤其是含有砷、碲、磷、氯等有毒物質的化合物,如果攝入過量,則會(hui) 對人體(ti) 產(chan) 生不良影響,例如短時間接觸大劑量的氯化镓( III )就會(hui) 引起不良反應,如咽喉發炎、呼吸困難、胸痛等,而它的煙霧則能引起更嚴(yan) 重的不良反應,如肺水腫和局部癱瘓。因而人們(men) 在接觸大劑量的镓化合物前應確認該物質是否會(hui) 對健康產(chan) 生不良影響,並采取相應保護措施,如戴手套、穿工作服等。