Если в советское время вам довелось бы побывать на обеде у сотрудника института сплавов, то самым «опасным» моментом было чаепитие. Гостю наливали горячий чай, ставили перед ним сахар и давали ложечку. Ничего не подозревающий визитёр начинал размешивать сахар в чае и вдруг обнаруживал, что ложечка исчезала в его руках.
«Сплав Вуда!» - торжественно провозглашал «баловень прогресса» - «Плавится при температуре 65°С». Тому, кто интересовался составом, охотно поясняли, что складывается он из висмута (1/2 часть), свинца (1/4 часть), олова и кадмия (по 1/8 части).
Свойства
Итак, висмут (Bi) – тяжёлый (немного уступает по плотности свинцу), хрупкий, легкоплавкий (271°С), нетоксичный металл серебристого цвета с розоватым оттенком.
В Европе известен с XV века (стал 10-м открытым металлом). Правда, его часто путали со свинцом, но в середине XVIII века было неопровержимо доказано, что это совершенно другой металл. Происхождение названия точно не выяснено до сих пор, по одной из версий означает «белая масса».
Является самым сильным природным диамагнетиком (сильнее других отталкивается от магнитного поля, вплоть до левитации над постоянными магнитами).
В отличие от многих других элементов, при низких температурах висмут расширяется, что позволяет ему компенсировать усадку других компонентов в составе сплавов.
Изотоп висмут-209 имеет период полураспада в 1,4 млрд. раз больше возраста Вселенной (иными словами, можно просто округлить до вечности).
Применение
Главные практические применения висмута: фармацевтика (безрецептурные препараты для желудочно-кишечного тракта) и косметология (белая пигментирующая добавка).
Также Bi используется для производства изделий из стекла и керамики (придаёт перламутровый блеск).
В металлургии он добавляется в сталь, чугун, алюминий и другие материалы для улучшения обрабатываемости.
После принятия в ряде стран жёстких законов, ограничивающих использование токсичного свинца, висмут выступает безопасной альтернативой последнего. Особенно это актуально для труб и другого сантехнического оборудования.
Низкая температура плавления делает его востребованным в клапанах систем пожаротушения.
Плёнки с использованием соединений висмута применяются в полупроводниковых приборах.
В качестве катализатора он является составной частью технологического процесса производства синтетических волокон.
Другими направлениями использования являются: припои, охотничьи боеприпасы, рыболовные снасти (грузила), типографское оборудование.
Перспективы
Несмотря на то что на сегодняшний день наблюдается не слишком много практических применений висмута, в будущем это положение может сильно измениться.
Учёные работают с металлом по самым разным направлениям: высокотемпературные сверхпроводники, сцинтилляторы (светятся под воздействием ионизирующего излучения), диамагнетики, теплоносители ядерных реакторов (в том числе на быстрых нейтронах), рабочее тело межпланетных ионных двигателей, а также спинтронные устройства, которые, возможно, перевернут всю традиционную электронику.
Добыча
Висмут – далеко не самый распространённый элемент в земной коре (находится в седьмом десятке). Сопоставим с такими элементами, как серебро или ртуть.
Общая мировая добыча, по данным U. S. Geological Survey, в 2022 году составила 20 тыс. тонн (примерно соответствует предыдущему году).
Ключевые страны-производители: Китай (16 тыс. тонн, 80%), Лаос (2 тыс. тонн, 10%), Южная Корея (950 тонн, 5%), а также Япония (480 тонн), Казахстан (220 тонн), Боливия (60 тонн) и другие страны.
В самородном виде встречается крайне редко.
Добыча висмута как основного продукта осуществлялась всего на двух рудниках: в Китае и Боливии (последний закрыт в 1996 году).
Во всех остальных случаях он является побочным продуктом производства свинца, реже вольфрама, цинка, меди, олова, серебра, золота и других металлов.
Достоверные сведения о мировых запасах Bi отсутствуют.
Порядка 4-8% потребления обеспечивается за счёт вторичной переработки.
Россия
Англоязычные источники почти никогда не указывают Россию в качестве страны, добывающей значительные объёмы висмута. Сведений о резервах также не публикуется.
Тем не менее, по некоторым данным, висмут получают как побочный продукт при переработке руд вольфрама, золота, кадмия и других металлов, главным образом в месторождениях Дальневосточного федерального округа.
Экспортно-импортные операции с висмутом, по данным ГТС РФ, в последние 8-9 лет не осуществлялись.
В то же время на внутреннем рынке Bi в свободной продаже присутствует .
Цена
Относительно невысокие объёмы торговли висмутом, вызванные ограниченностью направлений его использования в промышленности, удерживают цены на достаточно низких значениях.
Средняя биржевая цена на металлический висмут (99,99%) в 2022 году составила $3,90 за фунт, или $8,60 за 1 кг. Значительных колебаний за первые 3 месяца 2023 года также не зафиксировано.
Цены на висмут серьёзно просаживались в пандемию – до $6,00 за 1 кг в 2020 году (в связи со снижением спроса на средства от пищевого отравления и косметику). Однако в последующие два года последовало восстановление.
В случае радикального изменения со стороны спроса (о предпосылках мы рассказывали выше), цена может кратно возрасти.
Металлургия инков
Висмут на территории современной Перу до настоящего времени встречается в самородном виде (следствие высокой вулканической активности). А потому нет ничего удивительного в том, что его использовали в различных металлических изделиях древние кузнецы империи инков.
Особый интерес представляет один артефакт – бронзовый нож, созданный на рубеже XV и XVI веков, и найденный в столице инков Мачу-Пикчу. Причём лезвие и рукоять выполнены из разных видов бронзы.
Последняя сделана в виде головы ламы и содержит 18% висмута. Рукоять отливалась непосредственно на хвостовике, и присутствие висмута позволяло добиться наилучшего сцепления двух частей изделия.
Однако если бы этот нож изготавливали в Европе того времени, столь высокое содержание висмута неизбежно сделало бы рукоять очень хрупкой. Тем не менее кузнецам-инкам удалось этого избежать путём добавления большего количества олова (9% в рукояти против 3% в лезвии). Это свидетельствует об исключительно высокой культуре металлургического производства, развивавшегося много столетий в империи, которую испанские конкистадоры посчитали варварской.
Возможно, после прихода европейцев свои секреты мастера инков унесли в затерянный в тропических лесах легендарный город Пайтити. Найти этот город – одна из самых захватывающих задач современной археологии. В течение последних 100 лет на поиски загадочного города было снаряжено несколько десятков экспедиций (часть из них бесследно исчезли).
В XXI веке поиски активизировались (в том числе с использованием спутниковых снимков). Если они увенчаются успехом, вероятно мы увидим и другие интересные находки.
Возможно, вам также будет интересно:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Подпишитесь на канал, и мы обещаем ещё много интересного.