Предполагают, что свинец был известен людям, жившим примерно 7—9 тыс. лет назад. Металл легкоплавкий, поэтому и оказался доступным человеку. Но по тем же причинам свинец не стал для человека важным материалом, пригодным для изготовления орудий труда. Это место оказалось занятым медью (и бронзой). Однако и в далеком прошлом свинец находил применение в хозяйстве человека.
Так, древние греки уже в то отдаленное от нас время широко использовали свинец для обшивки бортов своих кораблей, изготовления якорей. В 1980 г. аквалангисты московского клуба «Энергия» подняли у побережья Тамани свинцовый шток якоря древнегреческого судна. Он пролежал в воде более 2000 лет.
Современные токсикологи считают, что свинец сыграл роковую роль в закате римской цивилизации: Рим пал, отравленный свинцом. Археологами обнаружен в костных останках древних римлян в значительных количествах свинец. Дело в том, что свинцовыми были трубы самого древнего в мире римского водопровода.
Но особенно губительным для римлян было использование посуды, оправленной в свинец, свинцовых косметических красок, используемых патрицианками. Из-за постоянных отравлений малыми дозами свинца средняя продолжительность жизни римских патрициев не превышала 25 лет. Еще 4 тыс. лет назад в Китае имели хождение свинцовые деньги.
Цинк — Металл, Придающий МУЖСКУЮ СИЛУ!
Цинк также известен издавна. Об этом свидетельствуют письменные источники Ассирии и Урарту.
Цинк и свинец — тяжелые металлы (плотность их соответственно 11,34 и 7,13 г/см 3 ). Свинец — белый металл, мягкий, ковкий (легко прокатывается в тонкие листы), имеет низкую точку плавления (327,4 °С) и высокую температуру кипения (1740 °С), химически стоек, не пропускает рентгеновские лучи, сплавляется с другими твердыми металлами. Применяется в химической промышленности — покрытия частей аппаратуры, подвергающихся воздействию активных реагентов, покрытия внутренних поверхностей камер для производства серной кислоты, травильных и электролитических ванн Свинец и его соединения используются для производства аккумуляторов, красок, кабеля, дроби, фольги, защитных экранов от радиоактивного излучения; в военном деле (шрапнели, сердечники в пулях); для производства антидетонаторной добавки в бензин (тетраэтилсвинец). Сплавы свинца с медью, сурьмой, оловом, цинком используются в производстве бронз, латуней, баббитов, типографских сплавов.
Цинк — белый металл, обладающий низкой температурой плавления (419,5 °С), кипит при температуре 906 °С, устойчив против коррозии (на воздухе покрывается белым налетом оксида, защищающего его от дальнейшего окисления), способностью давать сплавы с другими цветными металлами Цинк используется для антикоррозийных покрытий — оцинкованные поверхности стальных и чугунных изделий, а также для производства сплавов на основе цинка с добавкой алюминия, меди, магния, обладающих высокими литейными качествами, низкой температурой плавления (что позволяет производить сложное литье под давлением). Цинк используется при производстве латуни, бронзы, мельхиора, антифрикционного металла, типографского сплава. Он идет на изготовление аккумуляторных батарей, на один автомобиль расходуется до 40 кг цинка.
Как точно определить ЦИНК и достоверно отличить его от других металлов!
Обычно в природе цинк и свинец встречаются вместе, образуя комплексные свинцово-цинковые полиметаллические руды. Кроме них в состав этих руд часто входят серебро, медь, кадмий, золото, олово, кобальт, висмут, сурьма, молибден, барий, ванадий, индий и другие элементы. Известно более 150 свинцовых и 58 цинковых минералов. Главнейшими рудными минералами являются в производстве свинца — галенит, или свинцовый блеск (сульфид, содержит до 86 % свинца), церрусит (карбонат, 77%), англезит (сульфат, 68%); цинка — сфалерит, или цинковая обманка (сульфид, 67%), смитсонит (карбонат, 52%), цинкит, или красная цинковая руда (оксид, 80%).
В прошлом металл свинец имел иное название, а слово «свинец», очевидно, происходит от названия «свинца» (слитки называют «чушками»). Древние римляне свинец называли «плюмбум — нигрум» или «свинец темный», а олово — «плюмбум — кандиум» или «свинец кандийский» (о-в Кипр в прошлом назывался о-в Кандиум).
Галенит по-древнелатински означает «свинцовая руда» или «окалина», которая остается после выплавки свинца. Церуссит происходит от древнегреческого термина, означающего свинцовый карбонат, который затем стал латинским термином «церусса» — белила. Минерал англезит назван по месту его находки на острове Ангаси (Уэльс, Великобритания).
Название сфалерит происходит от греческого слова, означающего предательский, непостоянный (поскольку часто в месторождениях этот минерал принимали за галенит, но он не содержал свинца), отсюда и второе имя — цинковая обманка. Смитсонит назван в честь английского химика и минералога Дж. Смитсона, на средства которого создан Смитсоновский институт (Вашингтон, округ Колумбия). Минерал цинкит назван так по составу.
Существует несколько типов полиметаллических месторождений: месторождения замещения, жильные и колчеданные месторождения халькопирит-сфалеритовых руд.
Разведанными запасами свинцово-цинковых руд располагают более трети стран мира. СССР среди них занимает одно из первых мест.
Свинцовый промысел возник в России еще в XVII — начале XVIII вв., с 1698 г. добывается свинец на Нерчинских рудниках в Забайкалье, с 1726 г. — на Алтае. Сейчас разрабатываются месторождения на Рудном Алтае — Золотушинское, Березовское, Зыряновское, Белоусовское; в Средней Азии — Алтын-Топканская группа; в Казахстане — Лениногорское, Текелийское; в Забайкалье — Нерчинское; в Приморье — Дальнегорская группа.
Большие запасы свинца и цинка имеются в Польше, Югославии, Германии, Чехо-Словакии, Венгрии, Болгарии, Албании, КНДР и КНР.
Общие запасы свинца, выявленные по данным 1987 г., в 49 развитых капиталистических и развивающихся странах, составляют 145 млн. т, в том числе подтвержденные 86 млн. т. Почти две трети общих запасов размещено в трех странах (млн. т): США (40), Канаде (24) и Австралии (16).
Общие запасы цинка в 52 развитых капиталистических и развивающихся странах — 296 млн. т, подтвержденные — 171 млн. т, более половины общих запасов располагается в Канаде (56 млн. т), США (53 млн. т) и Австралии (28 млн. т). Кроме того крупные запасы свинца и цинка имеются в ЮАР, Бразилии, Испании, Иране; свинца — в Марокко; цинка — в Индии, Перу, Заире, Ирландии.
В США находятся уникальные месторождения свинца и цинка — Вибурнум Бьюик, на Аляске Рэд Дог. Всего в США насчитывается до 500 месторождений, но основную добычу дают 20—25 крупных горнодобывающих предприятий.
В Канаде основные запасы размещены в уникальных месторождениях Салливан (Скалистые горы, в верховьях р. Колумбии, запасы суммы металлов более 4 млн. т, в том числе серебра 1,4 тыс. т, разрабатывается с 1900 г.), Пайн-Пойнт и др.
В Австралии имеется пять уникальных месторождений полиметаллов — Брокен-Хилл, Маунт-Айза и др. В Мексике основными полиметаллическими месторождениями являются уникальные Санта Барбара, Сан-Мартин. Крупнейшие месторождения имеются в Перу (Серро-де-Паско), в ЮАР (Гамсберг), Ирландии.
Добыча свинца и цинка осуществляется в 38 развитых и развивающихся странах. В 1986 г. производство свинца достигло (в млн. т): 2,3, в том числе в Австралии — 0,4, США — 0,4, Канаде — 0,3, Перу и Мексике — по 0,2, Марокко — 0,1. Добыча цинка составила в металле (в млн. т) — 5, в том числе в Канаде — 1,2, в Австралии — 0,7, Перу — 0,6, Мексике и Японии — по 0,2, в США и Швеции — по 0,2. Международные цены на Лондонской бирже на рафинированный свинец составляют 300 ф. ст. или 500 дол. за 1 т, а на цинк — 600 ф. ст. или 900 дол. за 1 т.
Источник: В.Д. Войлошников, Н.А. Войлошникова. Книга о полезных ископаемых. Издательство «Недра».
Москва. 1991
Дополнительные материалы по теме
- Цинк и марганец в питании животных
- Висмут
- Ванадий
- Свинцовый токсикоз
- Диагноз, прогноз, лечение и профилактика при свинцовом токсикозе
- Патогенез свинцового токсикоза
- Паракератоз. Этиология паракератоза
- Хром
- Молибден
- Борные руды
Источник: www.activestudy.info
Цинковые сплавы: описание, структура и свойства
Металлы и сплавы так тесно вошли в нашу жизнь, что порой мы даже не задумываемся о них. Еще в 4-3 тысячелетиях до нашей эры произошло первое знакомство человека с самородками. С тех пор прошло много времени, и с каждым годом обработка металла только совершенствовалась.
Большую роль в этом сыграл такой металл, как цинк. Сплавы на его основе используются во многих отраслях. В данной статье мы рассмотрим цинковые сплавы и их роль в нашей жизни.
Переходный металл
Известно, что цинк – это голубовато-белый хрупкий переходный металл. Его добывают из полуметаллических руд. Процесс получения чистого цинка достаточно сложный и трудоемкий. В первую очередь руду, содержащую от 1-4% цинка, обогащают селективной флотацией. Благодаря этому процессу получают концентраты (55% Zn).
Далее необходимо получить оксид цинка. Для этого в печах в кипящем слое обжигают полученные концентраты. Только из оксида цинка можно получить этот металл в чистом виде, и для этого существует два способа.
Получение цинка
Первый – электролитический, основывается на обработке оксида цинка серной кислотой. В результате этой реакции образовывается сульфатный раствор, который очищают от примесей и подвергают электролизу. На алюминиевых катодах осаживается цинк, который затем плавят в индукционных печах. Чистота цинка, полученного таким образом, составляет около 99,95%.
Второй способ, наиболее давний – дистилляционный. Концентраты нагревают до очень высокой температуры (около 1000°С), выделяются пары цинка, которые путем конденсации оседают на глиняных сосудах. Но этот способ не дает такой чистоты, как первый. В полученных парах содержится около 3% различных примесей, включая такой ценный элемент, как кадмий. Поэтому дальше Zn очищают ликвацией.
При температуре 500°С его отстаивают некоторое время и получают чистоту 98%. Для дальнейшего изготовления сплавов этого достаточно, ведь потом цинк все равно легируют этими же элементами. Если этого недостаточно, применяют ректификацию и получают цинк с чистотой 99,995%. Таким образом, оба способа позволяют получить высокочистый цинк.
Неразлучная пара металлов
Если говорить об эвтектике этих двух элементов, то важно заметить, что до температуры 800°С они не смешиваются между собой и представляют две разные жидкости. При быстром охлаждении происходит равномерное распределение Pb в виде округлых включений по границам зерен. Сплав цинк-свинец используется для изготовления типографского клише благодаря тому, что он очень быстро растворяется в кислоте. Чаще всего примеси свинца удаляют из цинка при помощи дистилляционного способа.
Сплав меди с цинком
Латунь – это сплав, известный еще до нашей эры. В те времена цинк еще не был открыт, но руда использовалась достаточно широко. Раньше получали латунь, сплавляя смитсонит (цинковую руду) и медь. Только в XVIII веке впервые изготовили этот сплав с использованием металлического цинка.
В наше время существует несколько разновидностей латуни: однофазные и двухфазные. Первые содержат в себе около 35% цинка, а вторые – 50% и 4% свинца. Однофазные латуни очень пластичны, в то время как вторая разновидность характеризуется хрупкостью и твердостью.
Рассмотрев диаграмму состояния этих двух элементов, можно сделать вывод, что они образуют ряд фаз электронного вида: β, γ, ε. Интересная разновидность латуни – это томпак. Он содержит всего до 10% цинка и за счет этого отличается очень высокой пластичностью. Томпак с успехом применяется для плакирования стали и получения биметаллов. Раньше его использовали для изготовления монет и имитации золота.
Цинк и сталь
Практически в каждом доме можно встретить оцинкованные вещи: ведра, кастрюли, выварки и пр. Все они надежно защищены от ржавчины именно благодаря цинку. Образно выражаясь, конечно, на сталь наносится напыление этого металла, и по логике вещей речь не идет о сплаве. С другой стороны, зная, как происходит оцинкование, можно утверждать обратное. Дело в том, что цинк плавится при очень низкой температуре (около 400°С), а когда он в жидком состоянии попадает на поверхность стали, то диффундирует в неё.
Атомы обоих веществ очень крепко связываются между собой, образуя железоцинковый сплав. По этой причине можно смело сказать, что Zn не «уложен» на изделие, а «внедрен» в него. Это можно наблюдать в обычной бытовой ситуации. К примеру, на оцинкованном ведре появляется царапина. Начинает ли оно в этом месте ржаветь? Ответ однозначный – нет.
Это происходит потому, что при попадании влаги начинают разрушаться соединения цинка, но при этом они образуют некую защиту для стали. Так, в большинстве случаев такие цинковые сплавы предназначены для защиты изделий от коррозии. Конечно, для этих целей можно использовать и другие вещества, такие как хром или никель, но стоимость этих изделий будет в разы больше.
Олово и цинк
Конечно же, как антикоррозионное покрытие данный сплав также может быть использован. По своим характеристикам он очень похож на кадмиевое покрытие, но при этом менее дорогостоящий.
Свойства цинковых сплавов
Так, например, алюминий делает их структуру однородной, мелкозернистой, облагораживает её, уменьшает отрицательное влияние железа. Еще один важный легирующий элемент – медь. Он увеличивает прочностные характеристики и уменьшает межкристаллическую коррозию. Медно-цинковый сплав обладает высокой ударной вязкостью, но при этом частично теряет свои литейные свойства.
Области применения цинка и его сплавов
На самом деле, детали из цинковых сплавов достаточно распространены и в наше время. Несмотря на то что пластик вытесняет металлические изделия, в некоторых случаях без них не обойтись. Например, автомобилестроение – отрасль, в которой не обойтись без цинковых сплавов. Фильтры, отстойники, корпуса карбюраторов и бензонасосов, надколесные кожухи, глушители – всё это и многое другое изготавливается при помощи соединений этого химического элемента.
Благодаря тому что цинковые сплавы имеют хорошие литейные свойства, из них отливают сложные детали различных форм с минимальной толщиной стенок. Строительство – еще одна область, в которой не обойтись без этих сплавов. Цинковый прокат используют для кровельных покрытий, изготовления труб и сточных желобов. Несмотря на то что существует тенденция снижения производства цинковых сплавов, отказаться от их изготовления не представляется возможным из-за относительной дешевизны и механических свойств материала.
Источник: fb.ru
Факты о свинце и цинке
Свинец и цинк в природе обычно встречаются совместно, образуя месторождения свинцово-цинковых (полиметаллических) руд. Кларк свинца 0,0016%, цинка 0,01%.
Главный минерал свинца — галенит, следует назвать также буланжерит, бурнонит и джемсонит. В зоне окисления распространены промышленные минералы: церуссит, англезит и другие, вторичные соединения свинца. Основные минералы цинка: сфалерит и вюртцит; в зоне окисления образуются смитсонит и каламин.
Выделяют несколько типов свинцово-цинковых руд: свинцовые, цинковые, свинцово-цинковые и полиметаллические. Главное промышленное значение имеют последние два типа. Свинцово-цинковые руды в качестве основных полезных компонентов содержат свинец и цинк и в значительных количествах серебро.
Полиметаллические руды в промышленных концентрациях содержат свинец, цинк, медь, в качестве примесей — кадмий, германий, индий, галлий, иногда кобальт, никель, висмут, сурьму, мышьяк, селен, олово и другие ценные металлы.
В зависимости от преобладающих металлов выделяются типы руд: свинцово-цинково-оловянные, свинцово-цинково-оловянно-молибденовые и др. По содержанию свинца и цинка, и сопутствующих элементов выделяют сорта — богатые полиметаллические руды, рядовые и бедные. В богатых рудах содержится (в %) свинца более 5, или свинца и цинка более 7, в рядовых — свинца 2—5 или свинца и цинка 4—7, в бедных — свинца 1—2 или свинца и цинка 3—4.
Ценные качества свинца — мягкость, ковкость, антифрикционные свойства — обусловили его широкое применение в производстве аккумуляторов, труб для коррозирующих жидкостей, покрытий электролизных ванн, подшипниковых сплавов и др. Свинец используется в рентгенотехнике и атомной промышленности.
Цинк применяется в производстве сплавов: с оловом и медью, он входит в состав бронз, с никелем — в состав мельхиора. Сплав цинка со свинцом, оловом и сурьмой называется баббитом и типографским металлом. Сплавы используются в авиастроении, машиностроении, приборостроении. Мельхиор идет для изготовления художественных изделий, медицинских инструментов и др.
Также может быть интересно: Магматические месторождения фосфора
Основным потребителем цинка в последнее время стала автомобильная промышленность (производство цинковых отливок). Цинк используется для оцинкования листового железа, труб, телеграфного провода, в производстве цинковых белил. Общие запасы свинца в 1975 г. оценивались в 135 млн. т, цинка 214 млн. т. В месторождениях промышленно развитых стран заключено 84% разведанных запасов свинца и 78% запасов цинка. Особо значительны запасы (60% от общего числа разведанных) трех стран—США, Австралии, Канады. Крупными запасами располагают Мексика, Перу, Испания, Германия, Ирландия, Иран, Индия, ЮАР.
К весьма крупным относятся месторождения с разведанными запасами свинца и цинка свыше 2 млн. т, к крупным от 600 тыс. т до 2 млн. т, к средним от 200 до 600 тыс. тик мелким — менее 200 тыс. т. Производство свинцовых концентратов в 1975 г. достигло 2,4 млн. т, цинковых — 4,39 млн. т. Месторождения свинца и цинка находятся в Казахстане (Лениногорское, Зыряновское, Жайремское, Ачисай и др.), в Средней Азии (Карамазар, Алтын-Топкан, Кансай и др.), на Дальнем Востоке (Дальнегорское), на Кавказе (Садон, Згид).
Источник: geomineral.ru