某市科学技术局十三五稀贵金属产品开发研究

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个旧市科学技术局“十三五”稀贵金属产品开发研究个旧市冶金研究所2014年12月02日目 录前 言21.白银产品开发21.1 概述21.1.1 白银深加工概念31.1.2 白银产业链61.2 白银精深加工产品市场111.2.1 全球白银消费分析111.2.2 国内白银消费分析131.2.3 国内白银进出口产品分析141.2.4 白银精深加工产品价格分析161.3 白银精深加工产品181.3.1 白银精深加工产品分类191.3.2 主要白银精深加工产品介绍201.4 白银精深加工发展方向281.4.1 银基电接触材料291.4.2 银系列抗菌材料311.4.3 光伏材料321.4.4 电子浆料331.5 白银精深加工技术341.5.1 纳米银纤维技术341.5.2 载纳米银抗菌粉体配制351.5.3 高纯硝酸银工艺361.5.4 纳米银粉制备382 个旧市白银产业发展的现状432.1 个旧市白银产业现状442.2 个旧市白银产业存在的主要问题482.3 个旧市白银产业发展建议503. 铟产品开发533.1 个旧市铟产业发展分析543.2 铟产业的概念563.3 铟消费情况分析593.4 我国铟产业发展的情况分析613.5 我国铟产业发展存在的问题与建议633.6 个旧地区发展铟产业的设想654.金铂钯铑深加工产品简介675.附件69附件 国内纳米银粉的市场情况分析69前 言个旧市是中国重要的锡铅有色金属产业基地,锡铅产品在世界上有举足轻重的地位。锡铅矿产中的其它稀贵金属如:银、金、铟、碲、铂、钯等在锡铅冶炼的过程中得到了富集和有效的回收利用。其中,银、铟已经形成了一定产业规模,大力发展银、铟金属产品精深加工,既是个旧市的发展需要,也是企业自身生存发展壮大的需要,本文系统地分析了银铟产业及银铟精深加工情况,从银铟精深加工产品市场、价格、发展方向、技术等方面进行阐述,结合个旧市实际指出个旧市银铟产业发展的现状、存在的主要问题并提出了相应的建议,希望能给个旧市银铟产业的进一步发展起到抛砖引玉的作用。1.白银产品开发1.1 概述银(Ag)是白色、有光泽的金属。熔点961.93,沸点2212,密度10.5 克/立方厘米(20),熔解热为11.30 千焦/摩尔,汽化热为250.580 千焦/摩尔。银质软,摩氏硬度为3.25 度,有良好的柔韧性和延展性,延展性仅次于金,能压成薄片,拉成细丝。1 克银可拉成1800 米长的细丝,可轧成厚度为1/100000 毫米的银箔,是导电性和导热性最好的金属。银的化学特征:特征氧化数为+1,其化学性质比铜差,常温下,甚至加热时也不与水和空气中的氧作用。但当空气中含有硫化氢时,银的表面会失去银白色的光泽,这是因为银和空气中的H2S 化合成黑色Ag2S 的缘故。银易溶于硝酸和热的浓硫酸,微溶于热的稀硫酸而不溶于冷的稀硫酸。银具有很好的耐碱性能,不与碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐发生作用。纯银是一种美丽的银白色的金属,具有极好的导热性和导电性,塑性良好,化学稳定性较好。白银作为贵金属,在历史上曾经与黄金一样作为重要的货币物资,具有储备职能,曾经作为基础货币使用,是国际间支付的重要手段。随着社会的进步和科技的发展,人们通过白银的精深加工,提供更多有使用价值的银制品,且广泛应用于工业、医学等领域。个旧市享有“中国锡都”的美誉,聚集了一些有一定规模、上档次、发展潜力较大的白银企业,尤其以白银循环经济最为突出。白银及银工艺品是个旧市比较重要的主打产品,占个旧市工业产值的权重较大,白银精深加工是白银产业的发展趋势,对享有“中国锡都”美誉的个旧市来说,大力发展白银精深加工产品和技术,将给个旧市带来更大的经济效益,将有利于实现有色金属产业调结构转方式。1.1.1 白银深加工概念精深加工是进一步的精细加工和深入加工,白银精深加工是将银单质或化合物通过一系列的加工过程,使其物理或化学形态发生变化,变成更有使用价值的银制品的过程。从广义角度讲,银矿物的开采和冶炼、传统的首饰加工,银化学品和电子化学品的生产以及这些产品的使用过程都属于白银精深加工的范畴。狭义的白银精深加工则通常仅仅指将银单质或有关经过加工的化合物再进一步加工成现代工业所需要的各种制品的过程。在此过程中以化学反应为主要手段,辅以必要的化工单元操作来完成加工过程。本文指的是狭义的概念,有时将银的合金化以及合金化以后进一步加工成银单质或合金的板、箔、管、线的过程也纳入白银精深加工的范畴中,狭义的精深加工作为一个新兴精细化加工行业,近年得到很大发展。白银精深加工产品正逐步为众多工业行业所认识和接受。银主要用于制合金、焊药、银箔、银盐、化学仪器等。由于银具有良好的导电性及导热性,银常用来制作灵敏度极高的物理仪器元件,各种自动化装置、火箭、潜水艇、计算机、核装置以及通讯系统,所有这些设备中的大量的接触点都是用银制作的。在使用期间,每个接触点要工作上百万次,必须耐磨且性能可靠,能承受严格的工作求,银完全能满足种种要求。如果在银中加入稀土元素,性能就更加优良。用这种加稀土元素的银制作的接触点,寿命可以延长好几倍。在所有金属中,白银具有最好的电传导性和热传导性,因此应用于众多电气产品中,尤其是用于导体、开关、触电和保险丝中。触点是在两条导线之间设立可断开的连接点,电流可以通过连接点传导;触点在电子行业白银需求中占有最大份额。白银在电子行业中最重要的用途是用于制备厚膜浆料,典型的用于丝状网孔电路、多层贴片陶瓷电容器(MLCC)、薄膜开关中的银-钯浆料,以及用于汽车挡风玻璃上的电动加热银薄膜和传导粘合剂中的银薄膜。光伏电池生产已经在中短期作为白银需求增长的领域,而零售价格的下降带来等离子显示器在电视机中的应用激增,因此推动了这些电子产品中白银的需求。银墨水现在也用于智能卡和射频识别标签(RFID),这也是消费快速增长的领域。从双碱金属氰化物,如氰化银钾,或者使用银阳极板来进行电沉积白银的方法比较简便,因此在电镀行业得到广泛应用。银溶液由氰化物、碳酸盐、银和光亮剂制成。白银通常以单盐、银的氰化物或复盐、氰化钾银的形式作为添加剂。各种形式的白银均可用于制作银阳极板,可以是片、条、杆、颗粒,或者消费者定制的形状。白银还可以作为激光唱盘和数字视频光盘的涂层材料。白银具有独特的光反射性,抛光后的反射率可以达到100%,因此白银用在制镜业、玻璃涂层和玻璃纸上。许多电池、充电电池和一次性电池,都用银合金作阴极。虽然含银电池比较昂贵,但它具有优于其他类型电池的动力-重量特性。最常用的是纽扣型氧化银电池(其中银的重量百分比为35%),这种电池通常用于手表、照相机和类似的电子产品中。网孔状和结晶状的白银在大量化学反应中作为催化剂使用。例如,在生产塑料时白银用在甲醛催化剂中;从更广的范围看,白银用于石化行业的氧化乙烯催化剂。在水净化系统、表面处理和消毒等方面,白银越来越多的作为杀菌剂和灭燥剂来使用。白银的流动性和强度利于材料的联结(温度在600 摄氏度以上时称为铜焊,低于该温度时称为锡焊)。银仟焊合金的应用领域非常广泛,从空调器、制冷设备到电力传输设备。1.1.2 白银产业链含银锡铅矿银泥银废料白 银1#银、2#银、3#银银工艺品超细银粉高纯硝酸银镀银纤维纳米银线导电银浆纳米银抗菌剂 银焊条 银基钎焊粉 银碳化钨触头 氧化银 碘化银 LED导电银胶 银无铅焊料 图1 白银产业链白银上游产品有含银精矿、银泥、银矿石和含银废旧料等,下游产品主要有银饰、银器、银币、银粉、银浆、纳米银、银合金、硝酸银、氧化银、碳酸银、氯化银、溴化银、碘化银等。根据世界白银协会数据,世界白银供给主要来自于矿山产银和回收银,其中矿山产银占到世界银供给的70%。2011年,全球矿山银产量23800吨,其中,墨西哥、秘鲁、中国、澳大利亚、智利、美国、波兰等国是主要的矿产银国家,分别位居世界前七位,产量合计占全球的77%。除矿山银外,再生银的产量也比较大。近年来,美国再生银的产量约占全球的1/3,日本、德国和英国也是三个废旧银料回收中心,其再生银供应量分别为940吨、520吨和367吨左右。发达国家很重视再生银的回收利用。目前,发达国家再生银供应量合计约占世界80%以上。图2 世界白银供给比例 再生白银我国白银生产主要分为:独立银矿产银、铅锌铜金企业副产白银和再生企业回收白银。根据有关方面的统计,目前国内的矿产银中,从伴生铅锌矿中生产的银总量占总产量的40%-50%,从伴生铜矿中生产的银占总产量的20%,从独立银矿生产的银占总产量的15%,从伴生其他矿(金矿、锡矿)中生产的银占总矿产银产量的15%-25%。目前,中国以生产银为主的独立银矿企业基本上都采用浮选法选银,骨干独立银矿企业有20家左右,年产矿产原生银500吨左右,独立银矿企业规模普遍偏小。从铅锌铜阳极泥中回收的白银是我国白银产量的最主要组成部分,白银产量的多数还是伴生于铅锌铜生产中,国内铅锌铜冶炼企业,成为我国白银生产的主要力量。大型冶炼厂基本都对铜阳极泥、铅阳极泥进行处理,从中提取白银,目前个旧市骨干铅锌铜产银企业有10家左右。但规模都偏小,主要集中在个旧市沙甸地区。图3 我国矿产银来源.2007年,我国白银总产量已经跃居全球第一位,根据中国有色金属工业协会的数据显示,2011年我国白银生产12348吨,同比增长6.3%,继续保持全球第一。目前,我国白银产业中间产业板块(冶炼精炼)发达,但上游矿产供给和下游的白银深加工发展滞后。初级产品的产能过剩,依赖出口,电子工业所需的银粉、银浆料等高科技产品的产能严重不足。2011年10月,我国累计进口银3108吨,出口899吨,处于净进口状态;同时,银粉以及半成品银也处于净进口状态。而未锻造银和银首饰则处于净出口状态,尤其是银首饰。2011年10月,我国累计出口银首饰316吨,进口只有22吨,净出口294吨。表1 我国白银制品进出口情况2013年10月累计(单位:千克)进口出口银矿砂140,029,666-银3,108,253899,959银粉1,120,30935,529未锻造银430,270810,558半成品银1,557,67454,073银首饰22,613316,793但近年以来,白银市场的价格出现了比较大的下滑,白银市场价格从国内6500元/Kg下跌到目前的的3500元/Kg左右。个旧地区的白银回收加工企业都出现了大幅的亏损,如何进行银产品的深加工增值,成为个旧市发展白银工业的当务之急。表2 国内贵金属价格(2014年12月)品名规格产地/牌号参考价均价涨跌日期金99.99%国产227.9元/克227.9-6.8212-01金99.95%国产227.8元/克227.8-6.8412-011#银99.99%国产3490-3500元/千克349526512-022#银99.95%国产3475-3485元/千克348026512-023#银99.90%国产3460-3470元/千克346526512-02铂99.95%国产256-258元/克257612-02钯99.95%国产175-177元/克176112-02钌99.95%国产15-16元/克15.5012-02铑99.95%国产275-280元/克277.5012-02铱99.95%国产115-120元/克117.50表3 白银价值链 上游产品名称规格价格银精矿1000克/吨1.8元/克银精矿2000克/吨2.1元/克银精矿3000克/吨2.5元/克银矿石500克/吨720元/吨硝酸银废料、银泥、废银渣等含银废料-0.5元/千克 白银1#银99.99%3450元/千克2#银99.95%3425元/千克3#银99.90%3350元/千克 下游产品超细银粉粒径0.5微米550元/千克高纯硝酸银-2950元/千克银工艺品-725元/克镀银纤维-150.00元/米纳米银线-980.00元/克导电银浆-2630.00元/千克纳米银抗菌剂-490.00元/千克银焊条HL3121680.00元/千克银基钎焊粉AG205800.00元/千克银碳化钨触头-700.00元/个氧化银-1980.00元/千克碘化银32克/瓶290元/瓶碳酸银-850元/千克LED大功率导电银胶-29元/克表3是采集到的白银产业链部分产品的价格,按照白银上游产品-白银-白银下游产品的顺序各产品依次升值。白银从上游产品通过冶炼提纯得到,产品的发挥空间不大,而从白银衍生出来的下游产品,种类丰富多彩,白银下游产品的价值也得到很大的提升。以从产品链银矿山-1#银-首饰银为例,银在银矿石中的价格为1.8元/克,1#银约为3.4元/克,首饰银为7元/克,1#银的价格是银矿石的1.89倍,首饰银的价格是1#银的2.06倍;若将1#白银加工成纳米银线,纳米银线的价格是980元/克,银的价值增加了288倍。1.2 白银精深加工产品市场白银精深加工产品市场需求巨大,通过分析全球白银消费、国内白银消费、国内白银进出口等情况,我们可以看到发展白银精深加工产品具有很大的市场前景。1.2.1 全球白银消费分析世界白银实物消费主要来自工业制造领域、摄影业、珠宝首饰、银器和铸币印章(此处统计不含金融投资衍生白银需求)。传统白银消费领域摄影业因数码技术的发展对白银的需求呈下降趋势,但仍占有一定比重;工业领域和珠宝首饰业对白银的消费在经济增长的带动下总体呈现增长态势,不过工业需求受经济波动周期影响较大。2010年世界白银实物消费在工业领域和珠宝首饰业的比重分别为54%和24%。最近几年来,白银实物和衍生投资需求在中国增长比较迅速。图4 世界白银实物消费结构图国际白银市场从2007年开始就一直处于供应过剩状态,但由于白银具有金融属性,价格更多受到经济金融因素影响,价格与基本面背离一路上涨后下跌并不断创下价格新低。安泰科综合推算,2013年世界白银总消费达到30362吨,同比增长7.23%,白银下游加工行业已经从金融危机中走出。其中工业用银14838吨,同比增长13.45%;摄影用银2445吨,同比下降8.84%;珠宝首饰与制品用银6414 吨,同比下降4.54%;银币银条和银章用银3565吨,同比增长27.19%。近几年来,随着全球经济回暖,工业订单恢复,带来工业用银的增加;其中电子电气及钎焊料用银有明显回升,而工业用银中一个热点是白银的新型应用如太阳能光伏电池用银粉银浆需求大增等。世界白银消费主要集中在西方工业发达国家如美国、日本、德国等,和一些传统白银首饰饰品生产制造和需求大国如印度、意大利、泰国等;而中国随着工业化进程的加快,世界制造工厂地位的确立促使中国工业白银需求快速增加;另外随着生活水平的提高和投资产品的不断丰富,中国也成为白银投资需求增长最迅速的国家之一。根据世界白银协会和中国有色金属工业协会金银分会统计数据显示,2009年世界最大10个白银消费国总计消费白银20521吨,占全球白银总消费量的75%。世界白银消费的新特点就是消费中心逐步从西方国家向发展中国家转移,中国、印度是世界白银消费潜力最大的两个国家;未来白银消费热点集中于工业应用和投资需求。工业应用新领域将继续集中于食品加工、电子与电气、焊料、催化剂、太阳能电池和水处理等。其中电子电气行业用途主要体现在电池、开关、印制电路板、银系浆料、光盘、等离子电视等。1.2.2 国内白银消费分析近年来,我国在白银深加工方面得到快速发展,白银的深加工主要是利用银为工业原料制备出银的精细化工产品如硝酸银、氧化银、超细银粉、片状银粉、氰化银钾、各类银浆、各种银盐、感光材料和各种银基复合金属材料等,这些产品主要应用于感光工业、电子和信息产业、电镀、化工以及抗菌等行业中。主要包括银化合物、银基仟料、银基接触材料及电子浆料。而未来银粉银浆研发热点将会集中在太阳能电池浆料和银-贱金属复合浆料这两个领域。国外目前在汽车尾气催化剂处理应用有重大进展,白银也被应用于RFID 和太阳能池板,而传导银墨市场未来有望扩张3 倍。我国电子电气、感光材料、化学试剂和化工材料每年所耗白银约占总消耗量的75%左右,白银工艺品及首饰消耗量约占10%,其它用途约占15%。由此可见,白银精深加工产品应该以工业产品为主。从2011年中国白银消费构成可以看到除了感光材料下降了10%外,其他行业的白银消费都有不同程度的增长。电子电器的白银消费占36.04%,银基合金及钎焊料占23.29%,银工业制品及首饰占17.74%,铸币及银质证章占15.49%,前两项消费白银接近60%。随着中国工业的发展,银的需求正在保持旺盛的增长。表4 2011年中国白银消费类别消费量(单位:吨)占百分比(%)增幅(%)电子电器219436.043银基合金及钎焊料141823.298感光材料1802.96-10铸币及银质证章94315.4915银工业制品及首饰108017.7410抗菌等其他领域2734.485全国白银消费总量6088-6.81.2.3 国内白银进出口产品分析虽然近年来我国在扩大白银的应用领域、提高白银产品的加工深度和附加值方面取得了长足进展,但是我国白银产业的整体应用水平同发达国家相比还有很大差距,从表4可以知道:我国主要进口白银加工产品,出口白银初级产品,如银锭等。从2000年我国放开白银的管制以后,我国白银出口配额逐年递增,2000年出口配额200吨,2011年已达5670吨。从2001年至2009年,银锭出口量增长了196%,由1199吨增长到2009年的3554吨,中国已经成为国际上最重要的白银供应国之一。但是我国的出口量在2007年达到了一个峰值以后出现逐年大幅下降的趋势,主要原因是国家已经取消了出口退税优惠的政策,原来是完全退税,缩减到5%,到后来5%也取消掉,造成了出口的大幅度减少。从2007年白银出口达到4484吨的历史高位,骤减到2011年1178吨的水平。这也使我国从白银的净出口国转为净进口国。2011年我国白银银锭的出口是1178吨,同比下降了17%,而半制成银的进口是1750吨左右,同比下降44.8%,这个降幅也比较大。中国一方面出口白银初级产品,另一方面大量进口银深加工产品,我国白银精深加工产品的消费前景十分广阔。表5中国白银进出口情况(单位:吨)主要白银进出口产品20022003200420052006进口出口进口出口进口出口进口出口进口进口未锻造银(银锭)20120222622892278352035041256874478银粉56610025159-30617767半制成银(实物量、非金属含量)14718617649240586861602164227主要白银进出口产品20072008200920102011进口出口进口出口进口出口进口出口进口出口未锻造银(银锭)5214484941404373835545901422502.41178.2银粉97971511181412651395161321.847.7半制成银(实物量、非金属含量)42411833709124348010931741381751.154.51.2.4 白银精深加工产品价格分析图5 上海黄金交易所Ag(T+D)历史价格走势国内白银价格近几年总体呈现上升随后又开始下降趋势,2007年初,白银价格约为3600元/千克,随后白银价格逐渐上涨,至2008年3月阶段性高点超过5000元/千克,白银月平均价格为4670元/千克。金融危机爆发后,白银价格出现大幅回落,至2008年12月降至2300元/千克之下,随后宽松货币政策及积极财政政策纷纷出台,国内白银价格持续上涨,到2011年4月,最高达到10788元/千克,白银月平均价格也高达9535元/千克。随后受国际银价的影响,国内白银价格也经历了几次巨幅震荡行情。截至2014年12月,国内白银价格在3450元/千克左右波动。图6 白银2014年612月国内价格走势图图6是2014年6月至12月白银价格走势图,该数据是统计当日前一周的白银价格平均值。从图中得知2014年8月至11月份每千克的白银平均价格分别是4100元,3700元,3250元。表6是从网上查询后采集的11月份一些白银精深加工产品的价格。从表中列举的白银精深加工的产品和价格可以看到:在银制品中银的价值得到更大的发挥。同质量的银存在于白银精深加工产品中的价格比白银的价格有了很大的提高。将白银加工为银粉,粒径越小,价格越高。粒径为0.5微米的超细银粉售价比银的售价增加了近29%。纳米银线的价格达到每克980元,银的价值相对于1#白银增加了288倍。硝酸银中银的比重约63.5%,高纯硝酸银每千克售价1980元,使用完硝酸银产生的废料中还含有大量的银,能继续回收再利用。因此,大力发展白银精深加工,不仅使必需的银制品种类丰富多样化,而且,使银的价值得到更大的提升和利用。表5 部分白银精深加工产品价格产品名称价格来源备注超细银粉5100元/千克东莞亦胜电子材料有限公司粒径:0.510 microns;纯度:银含量大于99.5%。主要用于印刷线路板、集成电路块、陶瓷电容以及各种电子元件高纯硝酸银1980元/千克桐柏鑫泓银制品有限责任公司生产技术采用中国科学院的专利成果镀银纤维160元/米北京绿洲银花纺织品商贸有限公司幅宽:1.5,规格:1.5*50,纱支密度:80克,重量:130克/平米,功能:防辐射纳米银线980元/克苏州冷石纳米材料有限公司银纳米线呈浅灰色,可存放于(如水,乙醇,异丙醇等)不同的溶剂中,为胶态悬浮液导电银浆ACM-121A2100元/千克ACM科技有限公司固化后具有优越的耐弯折性能和低阻值。用于薄膜开关、塑料薄膜式键盘、软性电路等纳米银抗菌剂420元/千克晶瑞(广州)新材料有限公司主要成分:纳米二氧化钛银交换体;平均粒径(nm):30;PH值(1:10水分散液):6-8;有效含量99.0%;银含量:3.6%HL312银焊条1500元/千克河北耐特合金焊条厂包含Ag40.Cu.Zn.Cd 595-605 钎焊铜及铜合金、钢及不锈钢等银基钎焊粉AG205620元/千克长沙迈拓金属材料有限公司Ag30Cu38Zn32;用于钢,铜及铜合金,镍及镍合金的窄缝钎焊,用于黄铜同色钎焊银碳化钨触头520元/个吴江市东风电工器材有限公司含高熔点碳化钨40-65%,硬度高,机械磨损小,熔焊倾向小,接触电阻相对稳定氧化银1950元/千克常州市国宇环保科技有限公司电池级碳酸银750元/千克南京典欧商贸有限公司试剂级碘化银250元/ 瓶武汉志远化工有限公司含量:99%,25g/瓶LED大功率导电银胶35元/克深圳德邦电子技术有限公司适合自动点胶机与半自动设备点胶1.3 白银精深加工产品白银精深加工产品很多,且不断衍生出新的产品,通过两个不同的标准将产品进行分类,并详细介绍了白银精深加工产品。1.3.1 白银精深加工产品分类金属银的传统用途是作为货币以及制造银质器皿和首饰。白银的现代用途主要是作为工业原料和工业材料。根据白银精深加工产品的应用类型,白银精深加工产品分为七大部分,如图7:银深加工产品银基电接触材料感光材料化学试剂银制品及工艺品超导电缆医用杀菌材料抗菌材料图7 白银精深加工产品分类(一)根据银在精深加工产品中的形态的不同,可以将白银精深加工产品分为合金、化合物和单质混合物等类型,如图8。含银的合金类产品很多,银含量差异很大,主要应用于电子工业的各类触点和焊条、首饰和其他装饰品等;含银化合物和银单质混合物通常又称为银的精细化工产品,包括硝酸银、氧化银、超细银粉和片状银粉、氰化银钾、各类银浆和各种银盐感光材料等,是银实现其工业用途的主要媒体,也是白银精深加工的主要内容。它们在感光工业、电子和信息产业、电镀和化工等行业中有着广泛的用途。白银深加工产品合 金化合物单质或混合物各类银触点焊料;银无铅焊料及焊条;银首饰和其他装饰品硝酸银;氧化银;碳酸银超细银粉;片状银粉;各类银浆和各种银感觉材料图8 白银精深加工产品分类(二)1.3.2 主要白银精深加工产品介绍白银精深加工产品较多,根据银在精深加工产品中的形态不同,下面列举介绍了银饰银器、银合金、纳米银、硝酸银、氧化银、银粉和银浆、银纤维、卤化银、氰化银钾、硫酸银、碳酸银、铬酸银等白银精深加工产品。(1)银饰银器银器品种很多,工艺多样,具有鲜明的地方特色。银器有首饰、胸针、头饰、餐具、茶具、酒具、烟具、文具、灯具、罐、盒、盘、瓶,以及壁饰、摆件等。银饰是用银制成的各种各样的装饰品,银饰采用各种加工工艺,加工成的银饰品种类繁多,基本分为耳饰、颈饰、手饰、足饰和服饰五大类。耳饰包括:耳钉,耳环,耳线,耳吊;项饰包括:项链,吊坠,项圈;手饰包括:戒指,手镯,手链;足饰包括:脚链、脚环;服饰专指服装上的饰物,包括领花、领带夹、胸饰、袖扣。925银是92.5%的银加入7.5% 的铜及其它合金,使得银的硬度和光泽都有所改善。白银的成色,用千分数表示。含银不小于99.0,印记为足银或S990、银99.0;含银不小于92.5,印记为S925或银925。925银为银饰的国际标准,因为硬度增强,所以主要用于制作工艺比较复杂的时尚银饰品,而足银相对较软,不适合镶嵌宝石或精细款式,一般用于制作传统的童锁童镯和老人手镯等。按工艺处理,银饰品基本上分为亮银、原色银、泰银等三大类。亮银:通过在银饰表面电镀铑或其它电镀材料,而使银有白金一样的光泽,并使银与空气隔绝,只要不破坏镀层,可以使银饰更长时间不氧化,是现在主流的银饰工艺。原色银:银本身不经过任何加工处理,并通过半手工或全手工的工艺制作,使银饰有朴实自然的风格。泰银:复古风格的银饰,通过人工硫化,使银饰氧化做旧,此类银饰风格更加个性,突出了银饰自己的风格,与黄白金首饰明显区分开,款式多样,既有高贵典雅型的,也有休闲个性型的,受到很多时尚人士的喜爱。(2)银合金银合金是指以银为基与其他金属组成的合金。银虽然在有机气氛中呈惰性,但很容易被含硫的气氛腐蚀而硫化。改善银的抗硫化性能也是通过合金化的手段,如添加金和钯可以降低硫化银膜生成的速度。另外,很多贱金属元素如锰、锑、锡、锗、砷、镓、铟、铝、锌、镍、钒加进银中也可以改善其抗硫化性能。银基电接触材料种类很多,有合金态的,也有用粉末冶金办法做成假合金,其目的都是强化、耐磨及改善电接触性能等。为了不同的目的,常加入多种组元。在合金型小功率滑动接触材料中,常加进锰、铱、铋、铝、铅或铊等,以增加耐磨性。银基合金钎料是贵金属钎料中牌号最多、应用最广、用量最大的一类钎料。对钎焊合金的主要要求是焊接温度、熔流点、浸润性和焊接强度等。作为钎料的银合金常加入铜、锌、镉、锰、锡、铟等合金元素,以改善焊接性能。银合金的应用主要有:(1)银基钎料。主要是以银铜锌合金为基础组成的合金系列,如银铜锌系、银铜锌镉系、银铜锌镍系;银镍合金、银铜合金;含40%或60%银与铜、锌、镉的合金叫做银焊剂,主要用于连接强度要求较高的金属制品。(2)银基接触材料。主要有银铜合金,还有银-氧化镉合金和银镍合金;(3)银基电阻材料。银锰锡合金的电阻系数适中,电阻温度系数低,对铜热电势小,可用作标准电阻及电位器绕组材料;银钼合金、银钨合金、银铁合金、银镉合金;(4)银基电镀材料。常用的有银锡合金,银铅合金,银钯合金等;(5)银基牙科材料。银汞合金又称汞齐,是以汞为溶剂,银铜锡锌为合金粉,经研磨发生反应而形成的一种合金,是较理想的镶牙材料。(3)纳米银纳米银就是将粒径做到纳米级的金属银单质。纳米银粒径小于100纳米,一般在25至50纳米之间。纳米银的性能与其粒径有直接关系。研究发现,粒径越小,价态越高,杀菌性能越强。纳米银杀菌具有广谱抗菌、强效杀菌、渗透性强、修复再生、抗菌持久、安全无毒、无耐药性等特点。纳米银对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用,而且不会产生耐药性。该产品遇水抗菌效果愈发增强,更利于疾病的治疗。其利用前沿纳米技术将银纳米化,纳米技术出现,使银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃,极少的纳米银可产生强大的杀菌作用,可在数分钟内杀死650多种细菌,广谱杀菌且无任何的耐药性,能够促进伤口的愈合、细胞的生长及受损细胞的修复,无任何毒性反应,对皮肤也未发现任何刺激反应,这给广泛应用纳米银来抗菌开辟了广阔的前景,是最新一代的天然抗菌剂。专家认为,这种纳米银抗菌微粉还可广泛应用于环境保护、纺织服饰、水果保鲜、食品卫生等领域。(4)硝酸银硝酸银为无色透明大形结晶或白色小结晶。硝酸银是银的最重要化合物,易溶于水,遇有机物变灰黑色,分解出银。纯硝酸银对光稳定,但由于一般的产品纯度不够,其水溶液和固体常被保存在棕色试剂瓶中。硝酸银是许多其他深加工产品的原料。其主要用途有以下几个方面:(1)制作照相底片。通过沉淀法制成卤化银后用于各类银盐感光材料。随着数码技术的发展,用于制备感光材料的硝酸银将逐步减少;(2)制镜。白银涂布在玻璃上有极好的反光性,因此目前最好的镜子是用白银制作的。通过还原过程将硝酸银中的银沉积到玻璃表面,用于制造反光镜和保温瓶胆。随着铝及铝合金用于镜面和日常饮用水结构的变化,未来用于制镜的硝酸银的量将逐渐减少;(3)电镀和电子工业。通过硝酸银直接配缸或制成氰化银钾后用于镀银工艺。银的优异的导电和导热性能使白银在电子工业的应用量急剧增加,通过硝酸银制成各类电子浆料用印刷方法涂布到滤波片、蜂鸣片、热敏电阻、光敏电阻等器件上而得到应用;(4)医药。将硝酸银直接配成溶液加入或浸渍到烫伤膏药、医用消毒纱布等有关材料上作为消炎、腐蚀药品是近年来硝酸银消耗的一个增长点;另外硝酸银也是制备其他含银物质的基础原料,也是重要的分析化学试剂。(5)氧化银氧化银是褐色或灰黑色固体,是有机合成中的常用氧化剂和催化剂。在工业上的主要用途有:(1)电子元器件中的表面银涂层的主要原料。将氧化银与有机成膜物质(如聚乙烯醇等)和适当的添加剂(如玻璃料等)混合,置于球磨机中球磨,得到具有特定涂布性能和电性能的浆料(氧化银浆)。将氧化银浆料通过丝网印刷或手工刷涂的方法涂布于蜂鸣器、滤波器等器件的陶瓷基底材料表面,再通过烧结的方法使氧化银还原成金属银而均匀分布于陶瓷基底材料表面;(2)扣式氧化银电池的主要原料。将氧化银粉末与锌或锰等金属的化合物混合均匀,置于电池外壳内,通过有关工艺而得到符合要求的扣式氧化银电池。该种电池体积小、电容量大、放电时间长,广泛应用于手表、电脑和其他需要小体积电池的场合。因此,工业用银中用于氧化银电池生产的白银用量逐年上升;此外,氧化银还常作为其他含银化合物的原料、分析试剂、防腐剂、玻璃着色剂、玻璃研磨剂和饮用水净化剂等。(6)银粉和银浆银粉是具有一定颗粒度和一定形状的纯银粉末(含银量一般大于99.95 %)。根据银粉的颗粒度和形状不同,可以将银粉分为超细银粉和片状银粉。它们的主要用途是用于调制各类银浆和作为化工催化剂。银浆为用适当的银粉或银化合物与有关助熔剂、黏合剂、溶剂等组成的有机胶体混合物,按其用途可以分为导体浆料、电阻浆料、电极浆料、玻璃包封浆料、PTC 浆料和太阳能电池用浆料等,广泛用于制造电容器、电位器、电阻器以及压电陶瓷材料的电极。我国在银粉和银浆产品的深加工方面与国外的差距很大,一些高档次的银粉和银浆几乎全部依赖进口。预计未来几年我国用于银粉和银浆的白银量将大大增加。(7)银纤维银纤维是通过特殊技术,将一层纯银永久的结合在纤维表面上所得的高科技产物。这种结构不仅使银纤维保持了原有的纺织品属性,更赋予了银所具有的神奇功能。银纤维具有以下几个方面的效能:(1)防辐射。银具有良好的导电性,是一般导电金属的数倍乃至数百倍。用银纤维织成的面料是屏蔽电磁辐射优秀材质。(2)抗静电。银具有电磁屏蔽功能,银纤维可以非常快速且有效率的把电传导出去,并可保护人体免受电磁波侵害,也可保护孕妇腹中胎儿免受电磁波污染。(3)强力除臭。细菌滋生会让身体产生臭味,而银纤维表面的银离子能非常迅速将阿摩尼亚及变质的蛋白质吸附其上而降低或消除臭味。(4)强力抗菌。在温暖潮湿的环境里,银离子具有非常高的生物活性。这意味着银离子极易同其它物质相结合,使得细菌细胞膜内外的蛋白质凝固,从而阻断细菌细胞的呼吸和繁殖过程。(5)全天然。银纤维采用纯银制成,是一种自然界形成的天然元素,完全无一般化学性产品的毒副作用。(6)隔热保温。在寒冷的天气里,因辐射效应体温流失,而银是最有效的储存及反射材质,可将辐射能储存或反射回身体,以产生最佳的保暖效果。(7)医疗保健。银的快速传导特性,可促进血液循环,可以消除或显著减轻疲劳感,达到医疗卫生保健的功用。(8)卤化银银的卤化物总称。卤素与银形成的化合物,包括氟化银,氯化银,溴化银,碘化银。除氟化银外均为沉淀,氟化银、氯化银为白色,溴化银为淡黄色,碘化银为黄色。溴化银具有感光性,变色镜片是在普通玻璃中加入了适量的溴化银和氧化铜的微晶粒。当强光照射时,溴化银分解为银和溴。分解出银的微小晶粒,使玻璃呈现暗棕色。当光线变暗时,银和溴在氧化铜的催化作用下,重新生成溴化银。于是,镜片的颜色又变浅了。碘化银用于制造照相底片或感光纸,以及用在人工降雨方面。以卤化银微晶作为光敏物质的感光材料。卤化银微晶尺寸一般在0.1至1微米之间,薄片颗粒的宽度可达15微米,厚度仅十分之几微米。卤化银感光材料主要由支持体和涂在支持体上的乳剂层构成。支持体有玻璃板、纸基、醋酸纤维素片基和聚酯片基;乳剂层的基本成分是明胶和卤化银。不同用途的感光材料采用不同的支持体。在支持体上涂布乳剂层后,通常还要涂一层保护膜。现今广泛应用的底片是将卤化银涂抹在乙酸片基上,当有光线照射到卤化银上时,卤化银转变为黑色的银,经显影工艺后固定于片基,成为我们常见的黑白负片。彩色负片则涂抹了三层卤化银以表现三原色。除了负片之外还有正片及一次成像底片等等。(9)氰化银钾白色晶体,不溶于酸,溶于水和乙醇。将氰化银(或氯化银)加入氰化钾溶液而得。用于装饰和电镀银,也用于杀菌剂和防腐剂。(10)硫酸银无色结晶或白色结晶性粉末。主要用于比色测定亚硝酸盐、钒酸盐、磷酸盐和氟。测定乙烯。用作分析试剂,测定水中化学耗氧量时用作催化剂。(11)碳酸银碳酸银,无机化合物,新制得的为浅黄色粉末。久置色变暗,感光性极强。溶于氨水、稀硝酸、氟化钾、硫代硫酸钠溶液,不溶于水和醇。需要避光保存。碳酸银主要用于制造电影胶片、彩色照相乳剂、光胶片等感光材料,用于镀银、制造导电黏合剂、银锌电池、其他银盐和催化剂、医药上用作杀菌,用于陶瓷等。(12)铬酸银红棕色单斜结晶或粉末。深红色晶体。用作化学试剂。用作分析试剂,有机合成催化剂,电镀,卤化物莫氏法滴定确定终点的指示剂。(13)其他含银化合物随着白银工业用途的拓展,工业上需要使用的含银化合物的种类不断增加,值得注意的是有机含银化合物近年来的使用量在不断增加,它们往往是根据某些特殊的需要而开发和生产,产品的使用具有一定的专一性。因此,白银精深加工的内容实际上是一个动态概念。白银精深加工产品将不断拓宽和延伸。1.4 白银精深加工发展方向白银精深加工产品的最大应用行业是工业,工业用银的一个主要方向是电接触材料。随着科学技术的发展,工业领域用银增加新的应用方式。图9列举银基电接触材料、银系列抗菌材料、光伏材料、电子浆料四个具有发展潜力的白银精深加工方向。白银精深加工方向银基电接触材料银系列抗菌材料银光伏材料银电子浆料图9 白银精深加工发展方向1.4.1 银基电接触材料工业用银的一个主要方向是电接触材料。银的工业产品中,将银与贱金属制成复合材料,具有银的含量低、综合性能好、价格便宜的特点,广泛应用于各种电器。电子、电器工业用银是银的最大用途。银中加少量其他元素组成的电接触材料可克服其天然柔性,提高力学性能和耐腐性,而仍保持其高的导电率。银基电接触材料适用于在各种功率条件下工作,而且大量用于大、中负荷电器中,如各种开关、继电器、接触器等。银及银合金以其优良的性能及良好的加工性和抗氧化性成为了电接触材料的主导材料并形成系列产品。目前,国外用于强电接点的电接触材料有数十种,获得广泛应用的有银氧化镉、银氧化锡、银镍、银石墨和银钨等系列。(1)银氧化锡接触材料。长期以来,银氧化镉触头广泛用于几伏到上千伏的各种电器。但随着继电器小型化,对接点的耐焊性提出了新的要求。一方面,对银-氧化镉接触材料进行改进达到此目的。如添加锑、铜、铋、镍的氧化物或添加钨可提高其抗弧焊性和耐腐蚀性能,但此类触头材料主要特点是接触电阻不稳定,添加镉、锌、镁及铁族元素在其中可解决此问题。对银-镍触头材料,添加难熔金属(钨、钼)或难熔金属碳化物以及其它金属氧化物如氧化铜、氧化锌、二氧化锡等均可提高其抗熔焊性和耐损蚀性。另一方面,寻找代镉材料。银氧化镉电接触材料因其中的镉对人体有害,代镉材料的研究一直受人们关注。1972年日本限制使用银-氧化镉电接触材料。此后研制成功银-二氧化锡、银-氧化铟、银-氧化锌等材料,并大量生产和使用。美国、英国、法国也先后研制出银-硅、银-硅-钼、银-硅-锗、银-三氧化铋、银-氧化镍等代用品,有的性能与之接近或更好,但综合性能很好的触头品种还不多。(2)纤维复合电接触材料和贵金属复合电接触材料。材料的复层技术和复合材料已成为现代小功率触头材料研究的主要方向,包括轧制复层(最薄可达0.5mm),有单面、双面复层、单条复层及型材复层等多种;电镀(可进行带材的连续或局部电镀);物理沉积(蒸镀、离子溅射等);复层铆钉触头;焊接复层。银的纤维复合材料有银/镍、银/铁、银/钢、银/铝和银/碳等。这类材料制备困难,且成本高,长期处于试验研究阶段,但其性能独特,越来越受重视。国内制备的银/镍纤维复合材料,既保留了银基体的高导电性及良好工艺性,又兼备镍纤维高熔点、高硬度、耐电蚀损及抗熔焊性等特性,是优良的电器材料。纤维复合材料和贵金属复合材料是今后电接触材料的方向。用作复层材料的银及银基触头材料,主要有:纯银、银稀土类、银锆合金、银镍、银氧化物等;可用作复合接点材料基体的材料有:铜、黄铜、青铜、白铜和铁等。这些复层材料与基体材料组配,可生产许多不同用途的复合电接点材料。每年的需求量很大,市场广阔。1.4.2 银系列抗菌材料银系列抗菌材料是一类无机抗菌材料。无机载银抗菌材料具有持续性、持久性、广谱性,耐热性好、安全性高、不易产生耐药性等特点。 银系列抗菌材料主要有载银羚基磷灰石、磷酸锆钠银、载银沸石、硅硼酸钠银、二氧化钛二氧化硅银铜等。载银抗菌材料应用范围很广,可开发出许许多多的实用制品。采用基本组分为磷酸锆钠银的抗菌材料,其应用范围包括:抗菌 PE、PP、ABS等膜制品,冰箱内衬、洗衣机内衬、抗菌防霉包装材料、抗菌陶瓷、浴盆、洗面器、便器、磁砖、涂料、磁牙、抗菌珐琅制品、容器、餐具、食品容器等。载银锌沸石,可用于抗菌纤维制品、无纺布、内裤、鞋袜、汽车、飞机座垫、医秀白大褂、床单等。抗菌PE、PP、ABS等膜制品、PE等膜铝合金制品等。硅硼酸钠银,可用于抗菌PE、PP、ABS等膜制品、抗菌玻璃制品、抗菌纤维制品、抗菌纸、丝织品等。二氧化钛二氧化硅银铜,可用于土壤杀菌剂。载银羚基磷灰石,可用于防霉防菌PP、PVC、PE等膜制品、船舶装璜、工业循环水防菌工程、涂膜等。三唑银、硫代水杨酸银和甘草酸银等化合物也具有良好的抗菌杀菌效果。(1)抗菌机理:纳米抗菌剂以受控制的速度缓释带正电银离子,牢牢吸附并穿透细菌、霉菌的细胞壁,破坏微生物电子传输系统、呼吸系统、物质传输系统从而迅速杀死菌体;进入细胞体后,还能与细菌的羟基反应,使细菌的蛋白质凝固,破坏细菌细胞合成酶的活性,使细胞丧失分裂繁殖能力而死亡。在光的作用下,氧化态的银离子又可成为催化活性中心,激活水和空气中的氧,产生具有很强氧化能力的OH自由基和活性氧离子,在短时间内破坏细菌的繁殖能力,导致细菌死亡。当细菌体失去活性后,银离子又会从菌体中游离出来,重复进行杀菌活动。(2)使用范围:各种塑料、冰箱、洗衣机、电视机、照相机、电话机、电脑键盘、电源开关、家电制品。化工建材类:水泥、涂料、油漆、壁纸、装饰材料等。各种化纤、服装衣料、内衣、鞋、袜、手套、毛巾等。纸制品:卫生纸、卫生巾、办公用纸、学生用纸等。各种玩具、文具、生活用品、包装品等。医疗卫生:医院设施、手术室、医疗用具,如注射器、输液器、无菌衣等。1.4.3 光伏材料日本和美国是光伏产品的主要制造商,运用的原材料是9S的银条,欧洲运用的是9S的银粒。原材料一般还有铅、铋等杂质,先制成硝酸银,之后将硝酸银晶体化形成银粉和银片(银粉比银片多很多),在很多运用中,这代表了最后一道工序。目前来说,银粉和银片的制造被美国和日本垄断,银粉之后再制作成银浆,然后是运用于光伏电池的导体浆。我国在光伏行业的用银量逐年增加,2011年已经超过了两千吨,它的消费量占比非常大。根据中金公司的预测,中国2011 年光伏发电新增装机容量达到1.5GW,全球新增装机容量预测达到21GW;到2014 年中国新增装机容量预测7.5GW,全球新增装机容量预测达到37GW。根据每瓦电池需要0.8-1.0 克银浆涂料推断,光伏行业将在2011 年带来1600-2100 吨新增需求,在2015 年需求预期将达到3000-3700 吨,2010 年至2014 年复合增长率22%。光伏行业的银浆比一些其他中低端的银浆要贵,因为技术要求比较高。银价大概在六千到七千元左右的区间范围内,而银浆的价格在一万二到一万三左右,加工费也是比较贵的。随着中国光伏产业的发展,中国的银浆市场增长很快,但是市场过于分散,且外资的银浆制作厂较多。1.4.4 电子浆料电子浆料按用途不同分为介质浆料、电阻浆料和导体浆料。银浆是制造与开发电子元器件、厚膜混合电器和触摸元件的基础材料,是电子浆料中应用最为广泛的产品。目前常见的银浆有十多种,主要用在轿车玻璃、荧光显示屏、电容器、电阻器、谐振器、滤波器、太阳能电池等产品中。电子浆料在国外应用比较成熟。60年代以来,美国先后有20多个公司开发、制造、销售各类电子浆料。80年代后,日本逐渐发展成世界上主要的浆料生产国,是唯一能与美国抗衡的浆料大国。我国涉足电子浆料比较晚,电子浆料的应用上主要以导体浆料为主,其他浆料应用上还不到位。随着国外电子企业不断迁入中国,中国国内对银浆的需求仍然在不断扩大,目前我国每年进口银浆银粉高达数百吨。总体看国内银浆生产面临的主要问题是进一步提高银粉质量、解决大批量生产银浆的性能稳定性。电子浆料作为一种新型材料,远远优异于传统电路器材(如电阻丝、电热管等),且具有环保、高效和节能等特点,其成本也与传统材料接近,无疑将是将来的主要应用方向。需要指出的是未来银浆研发热点将会集中在太阳能电池浆料和银-贱金属复合浆料这两个领域。1.5 白银精深加工技术白银精深加工技术有很多,并且随着科学研究不断深入和企业实践不断积累,越来越多的白银精深加工技术不断出现,而且逐渐走向高效和完善。下面仅介绍纳米银纤维、纳米银抗菌剂、硝酸银、纳米银粉四种产品的加工技术。1.5.1 纳米银纤维技术国内能够生产纳米银纤维的厂家为数不多,大部分技术不成熟,产品性能不稳定。现在国内银纤维面料、纳米银纤维生产技术最先进最成熟的应该是“广布式纳米植入镀银技术”,该技术是以化学纤维和棉纤维为基体,通过广布式纳米植入镀银技术,使银离子芯巧妙而牢固地与纤维素结合成一体。从而克服了银纤维的不稳定性。依托该技术生产的银纤维面料具有优异的抗辐射、抗菌除臭等性能,这使得纳米银纤维面料除充分具有以上银纤维面料的优点之外,更具有超强的稳定性。根据模拟机洗100次的洗涤试验结果,银纤维防辐射面料机洗100次以后,1GHz下,屏蔽效果仍在45dB以上,即可屏蔽99.98%以上的电磁辐射。按每三到四天机洗一次的频率,正常使用一年仍然保证其屏蔽效果在45dB以上。如果采用轻揉手洗的方式,使用中性洗涤液,这个时间将更长。所以,在我们推荐的洗涤保养方式下,产品正常使用两年之内屏蔽效能将不低于30dB(1GHz)。“广布式纳米植入镀银技术”是青岛唯爱服饰公司联合国内先进的学术、科研机构,耗费巨资,历时三年开发出来的,唯爱拥有自主知识产权,该技术系国内首创。大大促进了国内功能型面料的研发生产,摆脱了银纤
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