Известно много рудных месторождений, богатых свинцом, причем металл легко выделяется из минералов. Всего известно более ста свинцовых минералов. Из них основные – галенит (свинцовый блеск) PbS и продукты его химических превращений – англезит (свинцовый купорос) PbSO4 и церуссит («белая свинцовая руда») PbCO3.
Реже встречаются пироморфит («зеленая свинцовая руда») PbCl2·3Pb3(PO4)2, миметит PbCl2·3Pb3(AsO4)2, крокоит («красная свинцовая руда») PbCrO4, вульфенит («желтая свинцовая руда») PbMoO4, штольцит PbWO4. В свинцовых рудах часто находятся также другие металлы – медь, цинк, кадмий, серебро, золото, висмут и др. В месте залегания свинцовых руд этим элементом обогащена почва (до 1% Pb), растения и воды.
В сильноокислительной щелочной среде степей и пустынь возможно образование диоксида свинца – минерала платтнерита. И исключительно редко встречается самородный металлический свинец. Свинец всегда содержится в рудах урана и тория.
СВИНЕЦ — Добыча, применение и переработка
Источник: www.allmetals.ru
Свинец
Свинец обладает прекрасной пластичностью и ковкостью, но низкой устойчивостью к нагрузке на разрыв. Металл плотный и тяжелый при сравнительной мягкости. Плавится уже при температуре 327 0 C, что делает работу с металлом предельно легкой. Сдерживает радиоактивное излучение — например, свинцовый лист толщиной всего 5 миллиметров будет непроходим для рентгеновских лучей.
В металлургии и промышленности ценится способность свинца вступать в сплавы с металлами, которые между собой без свинца соединяться не могут. Устойчивость к кислотам (сравнимая с золотом) находит применение в различных производственных отраслях — из свинца изготавливают трубы и емкости для транспортировки кислот. В сочетании с низкой стоимостью, перечисленные качества предопределили сферы использования этого уникального металла. Картину портит лишь один существенный минус — токсичность для человека и окружающей среды.
Нахождение в природе
В виде самородков практически не встречается, зато присутствует в множестве полиметаллических пород. Металл всегда содержится в урановых рудах. Забайкальские и северно-сибирские месторождения часто представляют собой свинцово-цинковую руду. В соединениях с другими металлами свинец присутствует в составе более 80 минералов. Наиболее богатые свинцом залежи находятся в США, России, Австралии и Казахстане.
Основные свинцовые руды
Галенит — главный источник свинца, упоминавшийся еще в трудах античных авторов. Характерен кубической структурой кристаллизации и классическим «свинцовым» цветом. Имеет металлический блеск, но на воздухе активно вступает в реакцию с кислородом и становится тускло-матовым. Среди примесей отмечается кадмий — ценный для промышленности металл.
Церуссит — образуется от выветривания галенита, также ценный источник свинца. Отличается высокой прозрачностью, из-за чего можно легко спутать с более ценными породами. Еще пару столетий назад растертый в порошок церуссит использовался как косметическое средство, а кристаллы предавали огранке и торговали ими под видом драгоценных.
Андорит — стоит особняком среди многочисленных руд, содержащих свинец, благодаря равнозначному содержанию серебра, добывается для получения и того, и другого металла. Распространен в Средней Азии и гористых районах Южной Америки.
Крокоит — один из немногих минералов свинца, который не имеет промышленного значения и применения, но используется в качестве декоративного или коллекционного экспоната. «Красная свинцовая руда» обладает уникальным внешним видом и структурой, напоминающей прессованный шафран (от французского названия которого и получил свое название). Хотя открыт минерал был в России, на Урале, и изначально назывался «сибирский красный свинец».
Главные страны-производители свинца
Львиная доля мирового объема производства свинца приходится на Евросоюз, но стоит отметить, что 60% металла они получают от вторичной переработки, а не прямой добычей — такая тенденция набирает популярность и в других странах. Следующие 3 места делят между собой США, Россия и Китай, с небольшими отрывами друг от друга. На постсоветском пространстве высокие показатели производства свинца традиционно демонстрируют Украина и Казахстан. Последний также обладает одними из крупнейших в мире разведанных запасов этого металла.
Промышленное получение
Из руды, содержащей свинец (чаще всего это галенит — минерал сульфидного класса), на первом этапе получают концентрат 50-70%. Для этого сырье измельчают и перемешивают с маслом и водой. Сульфидные соединения обволакиваются маслом и удерживаются на поверхности раствора, в то время как побочная порода выпадает в осадок. Этот метод называется флотация.
На последнем этапе получают чистый свинец. Для удаления из сплава конкретного металла и прочих примесей необходима отдельная процедура:
Важнейшие соединения свинца и их применение
Свинец, будучи легкоплавким тяжелым металлом, издревле и по сей день применяется для изготовления боеприпасов, в том числе и гражданского назначения. Другая особенность свинца — способность поглощать радиацию, обусловила его широкое использование в атомной энергетике и медицинской технике. Но гораздо более обширные возможности открывают различные соединения свинца с другими веществами и сплавы металлов. Без них сложно представить какую-либо отрасль жизнедеятельности человека. Химическая промышленность и сельское хозяйство, военное дело и аккумуляторы, машиностроение и литография, геология и многое другое — во всех этих сферах задействованы соединения свинца.
Свинцовые баббиты
Это сплавы свинца с целью придать ему лучшую износостойкость и снизить коэффициент трения. В качестве легирующих добавок может быть использован целый ряд металлов – медь, никель, кальций и другие. Баббиты на основе свинца хорошо зарекомендовали себя при производстве подшипников различного назначения:
- вагоны и электровозы;
- крутящиеся части дизелей;
- тяжелая промышленность;
- сложная техника и автомобилестроение.
С 1847 года свинцовые баббиты — неотъемлемая часть российской промышленности. Из недостатков отмечают довольно быстрое разрушение от тяжелых нагрузок, поэтому долговечность агрегатов с применением подобных сплавов сильно зависит от качества металла корпуса подшипникового устройства. Чем он толще и прочнее — тем более объемным можно сделать баббитовый слой, а значит и увеличить срок службы изделия.
Плюмбаты
Ортоплюмбат кальция — кристаллическое вещество слабо-оранжевого цвета. На протяжении всего 20-го столетия использовался в химии и медицине как источник для простого получения чистого кислорода, который выделяется при нагревании. Способствовала этому и простота синтеза самого вещества — оно получается при прокаливании оксида свинца и карбоната кальция. Дальнейшему успеху мешала лишь токсичность процесса.
Следующая группа плюмбатов применяется в химическом получении сложных свинцовых соединений:
- метаплюмбат натрия;
- гексахлороплюмбат аммония;
- гексахлорсвинцовая кислота;
- триодоплюмбат калия.
Все они легко разлагаются, растворяются в воде и вступают в реакцию с другими соединениями. Это делает их незаменимым сырьем и катализатором для многих процессов, а также базовым компонентом при получении некоторых сложных веществ.
Оксиды свинца
Оксид свинца (PbO) – представляет собой слаборастворимые в воде кристаллы, желтоватого или алого цвета. Применяется в изготовлении стеклянных изделий, хрусталя, глянцевых эмалей и лаков. Распространенный компонент кислотно-свинцовых аккумуляторов. Сырье для других соединений.
Диоксид свинца — ядовитый бурый порошок с характерным запахом. Важный катализатор множества химических реакций и процессов, ни одна исследовательская лаборатория не обходится без этого вещества. При добавлении в состав красок ускоряет процесс их высыхания, чем активно пользуются производители лако-красочной продукции.
Тетраоксид свинца, он же сурик — нерастворимый порошок оранжево-красного цвета. Редко, но встречается в природном виде. Широкое применение получил в качестве пигмента для антикоррозийных покрытий при строительстве зданий, мостов, кораблей и других крупных объектов. Когда некоторые детали недостроенного судна кажутся «ржавыми» — это эффект от свинцового сурика в составе защитных эмульсий.
Отдельно стоит упомянуть ЦТС — оксид соединения цирконатов и титанатов свинца. Ценнейшее вещество, способное при деформирующем воздействии индуцировать заряд, или же выдавать обратную реакцию — под влиянием тока деформироваться. Без него было бы невозможным создание многих видов электроакустических устройств и конденсаторов.
Соли свинца
Нитрат свинца — получают растворением свинцовых пластин в азотной кислоте. Известен более 400 лет, но коммерческое производство начато лишь в 19-м веке. В спокойном состоянии представляет собой бесцветный порошок, хорошо растворимый в воде. Применяется в качестве подавителя реакций в нейлоновых полимерах и улучшителя при цианировании золота.
Некоторое время использовался в качестве пестицида и окислителя в органической химии, но из-за сильной токсичности применение фактически сошло на нет. В настоящее время служит сырьем для получения более сложных соединений свинца и других веществ.
Азид свинца — соль азотистоводородной кислоты, чрезвычайно ядовита. Распространенное взрывчатое вещество, используемое в качестве инициатора (в детонаторах). Будучи очень чувствительным к физическому и температурному воздействию, требует особых мер осторожности при обращении.
Хлорид свинца — получается при реакции с соляной кислотой. Изредка встречается в природе (коттунит) с относительно малым количеством примесей. При этом имеет умеренную радиоактивность, некоторых ученых это наводит на мысли о метеоритном происхождении минерала. Широко используется в аккумуляторах, как катод.
Сульфат свинца — он же свинцовый купорос. Ядовит, опасен для здоровья людей. Часто встречается в природе (англезит). Синтезируется как побочное вещество при реакциях в аккумуляторах и является одним из главных загрязняющих факторов. В промышленности нашел применение в качестве пигментирующего материала.
Воздействие свинца на человека
Самым частым виновником отравления тяжелыми металлами является именно свинец. Долгое время свинцовые присадки использовались для этилирования бензина, что приводило к тяжелейшим загрязнениям воздуха в крупных городах. Сегодня использование свинца для повышения октанового числа топлива запрещено почти по всему миру (в Российской Федерации — с 2002 года). Другие возможные источники отравления:
Попадая в организм, свинец оказывает сильное токсическое действие. Особенно опасным является отравление металлом в детском возрасте. Интоксикация ребенка свинцом приводит к отставанию в физическом и умственном развитии, а когнитивные нарушения могут проявляться в течение всей последующей жизни. У взрослых постоянный контакт со свинцом или регулярное вдыхание его паров вызывает хроническое отравление, нарушает функцию мозга и в разы увеличивает вероятность тяжелых заболеваний, в том числе онкологических.
Источник: metallpro.su
Особенности свинца, его основные характеристики и применение
Свинец – мягкий тяжелый металл серебристо-серого цвета, блестящий, но довольно быстро теряющий свой блеск. Наравне с оловом и медью относится к элементам, известным человечеству с самых древних времен. Использовался свинец весьма широко, да и сейчас его применение чрезвычайно разнообразно. Итак, сегодня мы узнаем, свинец — это металл или неметалл, а также цветной или черный металл, узнаем о его видах, свойствах, применении и добыче.
Что такое свинец
Свинец – элемент 14 группы таблицы Д. И. Менделеева, расположен в одной группе с углеродом, кремнием и оловом. Свинец является типичным металлом, но инертным: вступает в реакции крайне неохотно даже с сильными кислотами.
Молекулярная масса – 82. Это не только указывает на так называемое магическое число протонов в ядре, но и на большой вес вещества. Самые интересные качества металла связаны именно с его большим весом.
Понятие и особенности металла свинец рассмотрены в данном видео:
Понятие и особенности
Свинец – металл достаточно мягкий при нормальной температуре, его несложно процарапать или расплющить. Такая пластичность позволяет получить листы и прутки металла очень малой толщины и любой формы. Ковкость и была одной из причин, по которой свинец стал использоваться с самой древности.
Свинцовые водопроводные трубы Древнего Рима общеизвестны. С тех пор такого рода водопровод устанавливался не единожды и не в одном месте, но действовал не столь долго. Что, без сомнений, сохранило немалое количество человеческих жизней, так как свинец, увы, при длительном контакте с водой, в конце концов, образует растворимые соединения, которые являются токсичными.
Токсичность – то самое свойство металла, благодаря которому его применение стараются ограничить. Пары металла и множество его органических и неорганических солей очень опасны и для окружающей среды, и для людей. В основном, конечно, опасности подвергаются работники таких предприятий и жители зоны вокруг промышленного объекта. 57% выбрасывается вместе с большими объемами запыленного газа, а 37% – с конвертерными газами. Проблема этого одна – несовершенство очистительных установок.
Однако и в других случаях люди становятся жертвами свинцового загрязнения. До недавнего времени самым эффективным и популярным стабилизатором бензина являлся тетраэтилсвинец. При сгорании топлива он выделялся в атмосферу и загрязнял ее.
Зато свинец обладает другим, крайне полезным и необходимым качеством – способностью поглощать радиоактивное излучение. Причем жесткую составляющую металл поглощает даже лучше, чем мягкую. Свинцовый слой толщиной в 20 см способен защитить от всех видов излучения, известных на Земле и в ближайшем космосе.
Плюсы и минусы
Свинец соединяет в себе свойства необыкновенно полезные, превращаясь в незаменимый элемент, и откровенно опасные, которые делают его использование задачей очень непростой.
К плюсам с точки зрения народного хозяйства можно отнести:
- легкоплавкость и ковкость – это позволяет формировать из металла изделия любой степени сложности и любой тонкости. Так, для производства звукопоглощающих мембран используются свинцовые пластины толщиной в 0,3–0,4 мм;
- свинец в состоянии образовать сплав с другими металлами (в т.ч. оловом, медью, цинком и др.) которые при обычных условиях друг с другом не сплавляются, на этом качестве основано его применение в качестве припоя;
- металл поглощает радиационное излучение. На сегодня все элементы защиты от радиации – от одежды до отделки рентген-кабинетов и помещений на испытательных полигонах, производятся из свинца;
- металл устойчив к кислотам, уступая в этом лишь благородному золоту и серебру. Так что его активно применяют для облицовки кислотоупорной аппаратуры. По этим же причинам из него производят трубы для передачи кислоты и для стоков на опасных химических предприятиях;
- свинцовый аккумулятор пока что не потерял своего значения в электротехнике, так как позволяет получить ток большого напряжения;
- низкая стоимость – свинец в 1,5 раза дешевле цинка, в 3 раза меди, и едва и не в 10 раз олова. Этим объясняется очень большая выгодность применения именно свинца, а не других металлов.
- токсичность – использование металла в любом виде производства составляет опасность для персонала, а при авариях – чрезвычайную опасность для окружающей среды и населения. Свинец относится к веществам 1 класса опасности;
- изделия из свинца нельзя выбрасывать как обычный мусор. Они требуют утилизации и порой весьма затратной. Потому вопрос о вторичной переработке металла всегда актуален;
- свинец – металл мягкий, так что использоваться в качестве конструкционного материала не может. Учитывая все остальные его качества это, скорее, стоит считать плюсом.
Далее будут рассмотрены температура плавления и плотность свинца, удельная теплоемкость и масса, а также иные свойства и характеристики такого металла.
Источник: stroyres.net