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Le bismuth est un métal argenté et cassant que l'on trouve fréquemment dans les alliages à faible point de fusion. La demande de métal de bismuth a augmenté au cours des 20 dernières années en grande partie en raison de son utilisation efficace comme substitut du plomb .
Propriétés:
- Symbole atomique: Bi
- Numéro atomique: 83
- Catégorie de l'élément: Métal post-transition
- Densité: 9,78 g / cm 3 (20 ° C)
- Point de fusion: 521 ° C (272 ° F)
- Point d'ébullition: 2864 ° C (1564 ° F)
- La dureté de Moh: 2.25
Caractéristiques:
Le bismuth est un métal fragile vert argenté qui a une basse température de fusion et une densité élevée.
Étant à la fois stable et non toxique, le bismuth est souvent utilisé pour remplacer les métaux toxiques tels que l'antimoine, le cadmium, le plomb et le mercure .
Comme l'eau, le bismuth est moins dense en tant que solide que liquide (il se dilate en refroidissant), une propriété unique pour un métal. De tous les éléments métalliques, le bismuth a également la résistance électrique la plus élevée et la thermoconductivité la plus faible (sauf le mercure), ainsi que l'effet Hall le plus élevé (augmentation de la résistance électrique lorsqu'il est placé dans un champ magnétique).
Histoire:
Le bismuth a été reconnu pour la première fois au Moyen Age, mais, sans pouvoir isoler le métal, il a souvent été confondu avec l' étain , le plomb, l' antimoine et le zinc . En 1450, le moine allemand Basil Valentine a fait référence à wismut , ou «white lead», qui serait plus tard latinized comme bisemutum .
L'extraction du bismuth dans les pigments a commencé dès le 15ème siècle dans les mines d' argent de Schönberg en Allemagne. Au milieu du XVIIIe siècle, les recherches de Johan Heinrich Pott et de Claude Geoffroy ont permis de mieux comprendre le bismuth et ses propriétés uniques.
À cette époque, les médecins ont également pris conscience des propriétés bénéfiques du bismuth dans le traitement des problèmes gastriques.
Les premières utilisations métallurgiques du bismuth étaient dans les alliages d'étain, où il était utilisé avec du plomb et de l'étain pour abaisser les températures de fusion, et dans des alliages avec de l'antimoine pour les métaux du type presse à imprimer.
Un stimulant majeur pour l'industrie du bismuth est apparu au milieu des années 1990 avec le Safe Drinking Water Act (1995), qui interdisait la présence de plomb dans les robinets d'eau potable aux États-Unis. Au cours des 20 dernières années, le mouvement sans plomb a permis l'adoption du bismuth dans un large éventail d'applications.
Production:
Le bismuth se trouve le plus souvent naturellement dans le minerai de sulfure, la bismuthinite (Bi2S3) ou l'oxyde de bismite (Bi2O3). Cependant, l'extraction de tels minerais uniquement pour leur teneur en bismuth est rarement économique et le bismuth est plutôt produit principalement comme sous-produit de la fusion du plomb. En Chine, de grandes quantités de bismuth sont également extraites des minerais de tungstène , d'étain et de zinc.
L'extraction du métal de bismuth du plomb se produit généralement par l'un de deux processus; le processus Betterton-Kroll ou le processus Betts.
Le procédé Betterton-Kroll sépare le bismuth du plomb par l'introduction de calcium ou de magnésium dans une solution fondue de plomb et de bismuth. Le bismuthide de calcium ou de magnésium résultant, étant plus léger que le plomb fondu, remonte à la surface sous forme de scories (impuretés solides) et peut ensuite être éliminé. Les crasses sont ensuite traitées avec du chlore à des températures d'environ 380-500 ° C (572-932 ° F) pour éliminer le magnésium ou le calcium.
Le bismuth de haute pureté est produit après traitement avec de l'hydroxyde de sodium.
Le processus Betts implique un affinage électrolytique du plomb. Dans une solution catalytique, des plaques de plomb métallique pur sur l'anode, tandis que les impuretés, y compris le bismuth, se déposent au fond du récipient. Le mélange boueux de métaux peut être fondu pour produire un alliage métallique et un laitier riche en bismuth, qui est ensuite réduit avec du carbone pour produire du métal de bismuth.
En Chine, des concentrés mixtes de bismuth sont produits par des techniques de lixiviation, de séparation magnétique et / ou de flottation différentielle. Les concentrés sont ensuite fondus pour produire du bismuth brut pour le raffinage.
Les plus grands pays producteurs de bismuth sont la Chine, le Pérou, le Mexique (brut et raffiné) et la Belgique (raffinée). En 2013, l'US Geological Survey a estimé la production de bismuth raffiné à l'échelle mondiale à environ 17 000 tonnes métriques.
De ce nombre, la production chinoise représentait environ 90%. Avec plus de 70 mines de bismuth, la Chine représente également la grande majorité des réserves mondiales de bismuth.
Les principaux producteurs de bismuth sont Hunan Nonferrous Group (Chine), Shizhuyuan Nonferrous (Chine), Penoles (Mexique), Sidech (Belgique) et MCP (Royaume-Uni).
Applications:
En raison de la fragilité du bismuth, les formes pures du métal ne sont pas utilisées dans les applications métallurgiques. Il est cependant utilisé comme alliage additif dans le cuivre , l' aluminium , le fer et l' acier comme substitut au plomb et pour durcir et rendre les alliages plus usinables.
Sources:
Elementymology & Elements Multidict. Bismuth.
http://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=Bi
US Geological Survey. Bismuth.
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/bismuth/