Свинец
Свинец — очень пластичный металл и широко применяемый в промышленности как в чистом виде, так и в виде сплавов с другими компонентами. Он хорошо поддается обработке, обладает хорошими литейными свойствами, но низкая механическая прочность и относительно высокая ползучесть ограничивают его применение как конструкционного материала.
Высокая стойкость свинца против коррозии во многих минеральных кислотах обусловила его широкое применение в химической промышленности для облицовки химической аппаратуры, трубопроводов и емкостей, для горячего свинцевания вместо лужения.
Свинец стоек против коррозии потому, что на его поверхности образуется пленка гидроокиси при соприкосновении с воздухом и пленка сернокислого свинца при соприкосновении с серной кислотой.
Марки и химический состав выпускаемого свинца приведены в табл. 33.
Свинец / Металлы и технологии
Примеси очень сильно изменяют механические и физико-химические свойства свинца; некоторые присадки значительно улучшают механические свойства (прочность, твердость, сопротивление ползучести) при сохранении высокой стойкости против коррозии.
Мышьяк и висмут — вредные примеси: уже в небольших количествах они сильно уменьшают пластичность и увеличивают твердость свинца. Висмут снижает кислотоупорность свинца и делает его не пригодным для изготовления качественных свинцовых латуней и бронз. Мышьяк способствует увеличению поверхностного натяжения — это свойство используется для изготовления дроби из мышьяковистого свинца.
Медь и теллур повышают крипоустойчивость и кислотоупорность свинца. Ho медь — нежелательная примесь в свинце, используемом для производства белил и глета, так как уже при содержании сотых долей процента меди свинцовые белила получают голубоватый оттенок и глет становится не пригодным для изготовления хрусталя, потому что хрусталь получается с синеватым оттенком.
Сурьма повышает твердость свинца и его предел прочности, но уменьшает пластичность и электропроводность. Добавки сурьмы повышают кислотоупорность свинца в сернокислой среде.
Олово образует со свинцом легкоплавкую эвтектику (температура плавления 181°), повышает его твердость, предел прочности и сопротивление усталости.
Цинк увеличивает твердость свинца и сильно снижает коррозионную стойкость в кислотах. Серебро и никель повышают устойчивость свинца в серной кислоте.
Натрий, кальций и магний снижают химическую стойкость свинца, но резко повышают его твердость и сопротивление усталости. Кальций повышает температуру рекристаллизации и крипоустойчивость свинца.
Кадмий и теллур повышают твердость свинца.
Влияние различных добавок на твердость свинца характеризуется кривыми, приведенными на рис. 37.
Опять сварил философский камень. Из меди, олова и свинца
Свинцовые сплавы
Основные свинцовые сплавы — подшипниковые (баббиты), деформируемые (для кабельных оболочек), типографские сплавы и припои.
Баббиты делятся на свинцовые и оловянные. Свинцовые баббиты содержат, кроме основной составляющей — свинца, натрий, кальций и другие элементы.
Оловянные баббиты, кроме основных компонентов — свинца и олова, содержат медь, сурьму, кадмий, никель, теллур и др.
Свинцовые натрокальциевые баббиты обладают хорошими механическими антифрикционными свойствами, что позволяет применять их для заливки подшипников вместо дорогостоящих оловянных баббитов. Присадка теллура в свинцовые баббиты улучшает их свойства (повышает пластичность и температуру начала размягчения); присадка меди повышает их твердость и уменьшает ликвацию, к которой они склонны.
Деформируемые свинцовые сплавы имеют в своем составе в качестве добавок олово, медь, теллур и сурьму. Сурьма повышает твердость и прочность сплавов.
Типографские сплавы на свинцовой основе содержат сурьму, которая придает им твердость и уменьшает усадку при остывании; добавка слова улучшает литейные свойства этих сплавов, а присадка меди препятствует ликвации. Типографские сплавы обладают хорошими механическими и антикоррозионными свойствами, они жидкотекучи, имеют низкую температуру плавления и малую усадку.
Химический состав и механические свойства некоторых деформируемых и типографских свинцовых сплавов и баббитов приведены в табл. 34.
- Никель и его сплавы
- Медь и сплавы на медной основе
- Титан и его сплавы
- Магний и его сплавы
- Алюминий и его сплавы
- Цветная металлургия в 1959-1965 гг
- Черная металлургия в 1959-1965 гг
- Редкоземельные элементы
- Индий, галлий, таллий
- Селен и теллур
Источник: metal-archive.ru
Сплавы свинца
Свинец—медь (рис. 95). Диаграмма плавкости системы показывает, что растворимость меди в свинце при понижении температуры до 326° С (температуры плавления эвтектики) сильно понижается. Эвтектика содержит 0,06% Cu. При содержании в свинцово-медном сплаве до 17% Cu температура плавления его ниже 952° С, причем при охлаждении выкристаллизовывается, по данным А.Н.
Вольского, не чистая медь, а твердый раствор свинца в меди переменного состава при содержании от 3 до 5% Pb.
Диграмма показывает также, что медь из свинца можно удалить ликвацией до содержания в обезмеженном свинце 0,06%) Cu и что присутствие даже небольшого количества меди в свинце резко повышает температуру его плавления.
Свинец—цинк (рис. 96). Цинк, как и медь, в жидком состоянии имеет ограниченную растворимость в свинце; растворы, содержащие от 2 до 99,5% Pb, распадаются на два слоя с первоначальной температурой застывания при 418° С; растворы, более богатые по свинцу, застывают при 318° С.
Источник: ctcmetar.ru
Основы металлургии свинца
Свинец обладает гранецентрированной кубической кристаллической решеткой (табл. 11). Температура плавления его 327 ºС, температура кипения 1750 ºС, плотность при комнатной температуре 11,34 г/см 3 . Чистый свинец коррозионностоек в растворах серной, фосфорной и плавиковой кислот и неустойчив в азотной, уксусной, лимонной и винной кислотах.
Его используют для футеровки аппаратов сернокислотного производства, для защитных оболочек электрических кабелей, для изготовления литых пластин электрических аккумуляторов, в военном деле, для производства различных сплавов. Наиболее вредными примесями свинца, снижающими коррозионную стойкость, являются медь, олово и цинк. ГОСТ 3778-93 предусматривает выпуск смеси марок свинца (табл. 10).
Сырье для получения свинца
Сырьем для получения свинца служат руды и промышленные отходы. В рудах он встречается в виде множества различных минералов, важнейший из которых – свинцовый блеск, или галенит PbS. Перерабатывают и руды окисленных минералов свинца – церуссита PbCO4. Однако преобладающее количество металла получают из сульфидных руд.
Необходимость в комплексном использовании свинцовых руд и сложность их состава обусловили широкое применение для их переработки флотационного обогащения. Непосредственно из руд свинец теперь нигде не выплавляют. Флотация позволяет обогащать даже очень бедные руды, содержащие всего 0,3–0,5 % Pb.
Свинцовые концентраты, получаемые из свинцово-цинковых руд, имеют такой состав: 39–78 % Pb; 2–15 % Zn; 0,3–4 % Cu; 2–7 % Fe; 14–20 % S; 1–4 % SiO2; 0,3–2,3 % CaO; 0,1–0,6 % Al2O3.
Способы выплавки свинца из концентратов
Среди применяемых теперь способов получения свинца из концентратов наибольшее распространение в производстве имеет восстановительная шахтная плавка. Перед плавкой свинцовый концентрат подвергают обжигу со спеканием для превращения сульфидов в окислы и получения агломерата.
Галенит окисляется по реакции
Агломерат плавят с коксом, чтобы восстановить свинец:
Восстановительную плавку проводят в шахтных печах, для которых нужен кусковой материал, поэтому одновременно с обжигом концентрат спекают. В шихту обжига вводят флюсы, необходимые при плавке.
Горновая плавка
Этот способ, известный с древних времен, теперь применяют для переработки очень богатых концентратов, содержащих 75–78 % Pb.
В шихту, состоящую из почти чистого свинцового блеска и извести, вдувают воздух; сернистый свинец окисляется:
Окисление протекает медленно. Остаток сульфида взаимодействует с окисью и сульфатом, выделяя свинец:
Реакционная плавка
Плавку, подобную по химизму горновой, иногда проводят в электропечах. Исходный свинцовый концентрат, содержащий 65–70 % Pb, окатывают в смеси с измельченным оборотным агломератом и пылью; окатыши спекают на спекательных машинах при 800 ºС. Агломерат, в котором остается 5–6 % S, плавят в электропечах при 1350 ºС.
В черновой свинец и возгоны извлекается до 98 % Pb, и только 0,5 % его теряется в шлаках. Выход шлаков из-за малого расхода флюсов невелик, а возгоны возвращают на спекание. Расход энергии составляет около 600 кВт⋅ч на тонну шихты. Главным достоинством этого способа считают высокий проплав и лучшие условия труда, чем при шахтной или горновой плавке.
Источник: metallurgist.pro