Применение и получение свинца

Свинец представляет собой металл, имеющий серебристо-белый цвет и синеватый отлив. В периодической системе химических элементов ему присвоен номер 82. Металл имеет достаточно широкую популярность. Не является дефицитом. Лёгок в добыче и обработке.

Изображение свинца

Таблица 1. Характеристика свинца
ХарактеристикаЗначение
Свойства атома
Название, символ, номер    Свине́ц / Plumbum (Pb), 82
Атомная масса(молярная масса) 207,2(1)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Радиус атома 175 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 147 пм
Радиус иона (+4e) 84 (+2e) 120 пм
Электроотрицательность    2,33 (шкала Полинга)
Электродный потенциал    Pb←Pb2+ −0,126 ВPb←Pb4+ 0,80 В
Степени окисления 4, 2, 0
Энергия ионизации(первый электрон)  715,2 (7,41) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 11,3415[2] г/см³
Температура плавления 600,61 K (327,46 °C, 621,43 °F)[3]
Температура кипения 2022 K (1749 °C, 3180 °F)[3]
Уд. теплота плавления 4,77 кДж/моль
Уд. теплота испарения 177,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 26,65[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём 18,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая гранецентрированая
Параметры решётки 4,950 Å
Температура Дебая 88,00 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 35,3 Вт/(м·К)

По содержанию различных примесей различают следующие виды свинца:

  1. С1 – первичный свинец, имеющий в своем составе количество примесей, равное 0,015%. Считается наиболее качественным продуктом, не поддающимся влиянию агрессивной среде и коррозии.
  2. С2 – чем-то похож на предыдущий вид, однако имеет чуть большее процентное содержание примесей – 0,05%. Его стоимость отличается от стоимости С1 в меньшую сторону.
  3. С3 – первичный свинец, имеющий в своем составе максимальное количество примесей, равное 0,1%. Именно данный вид свинца является основным сырьем для производства слитков и чушек.

Стоит отметить, что человечество знакомо со свинцом еще с древних времен. Свидетельством этого являются археологические находки, среди которых свинцовые бусы 6400 года до н.э., статуэтка стоящей барышни в длинной юбке, которая относится ко временам первой династии Египта и еще много других предметов. Статуэтка датируется 3100 – 2900 гг. до н.э. В настоящее время ее можно увидеть в экспозиции Британского музея. Таким образом, ученые пришли к выводу, что выплавка свинца была одним из первых освоенных металлургических процессов людьми. В те далекие времена пальма первенства по производству свинца принадлежала Древнему Риму, который в год выдавал порядка 80 тысяч тонн материала.

Самородный свинец в природе встретить достаточно сложно. Однако, количество пород, в составе которых был обнаружен свинец, представляет собой огромное множество, начиная от осадочных до ультраосновных интрузивных. В таких образованиях он, как правило, формирует интерметаллические соединения и сплавы с другими элементами. Свинец является неотъемлемым элементом в составе 80 разных минералов, основными среди которых выступают галенит, церуссит англезит, тиллит, бетехнинит, джемсонит ,буланжерит. Также его содержание в рудах урана и тория является постоянным.

Добыча свинца

Как уже было сказано, свинец достаточно распространенный элемент. Его месторождения встречаются на территории многих стран, среди которых: Россия, Австралия, Казахстан и многие другие.

Получение свинца осуществляется, главным образом, путем выплавки из полиметаллических руд: свинцово-цинковых, медно-свинцово-цинковых. Как правило, в их составе содержатся и другие составляющие, например, золото, серебро, висмут, мышьяк.

Производство свинца осуществляется по определенной схеме, которая состоит из добычи сырья, подготовки шихты, агломерирующего обжига, шахтной плавки, огневого рафинирования чернового материала.

С целью получения самоплавкого конечного продукта во время расчета шихты по возможности производят расчеты ее содержимого. Это позволяет избежать ввода флюсов во время плавки.

Из всех минералов в ходе получения металла преимущество имеют галенит – сульфид свинца, церуссит – карбоновая соль, англезит – сульфат. Максимальное содержание металла в руде составляет 8-9%. Данный показатель свидетельствует об экономически невыгодной добыче продукта. В связи с этим, руда перед извлечением из нее свинца, обогащается различными способами, после чего из нее получают свинец. Однако, гораздо рациональнее использовать более богатую руду для добычи свинца – сульфидную.

Порядка 40% металла получают в процессе переработки вторичного сырья. Стоит отметить, что свинец обладает очень высокой токсичностью, в связи с чем абсолютно каждое готовое изделие, содержание в своем составе свинец, подлежит специальной утилизации. В связи с этим, сегодня существуют технологии, позволяющие не утилизировать тяжелый металл, а переработать опасный продукт. Вторсырье, как правило, применяют для изготовления различных сплавов.

Получение свинца

В связи с тем, что руда, из которой добывается свинец, имеет достаточно сложную структуру, ее на протяжении длительного периода тщательно обрабатывают и лишь только потом отправляют на выплавку. Итак, весь процесс производства свинца из руды состоит из следующих этапов:

  • измельчение руды;
  • флотация руды. Стоит сказать, что она имеет различные варианты осуществления, зависимо от характера руды. Существует два основных флотационных методов: коллективный и прямой селективный. Последний метод используется в разы чаще. Он вязан с последовательным выделением свинцового, медного и цинкового концентратов посредством применения различных химических реагентов.

Среди главных промышленных методов получения свинца выделяют:

  1. Пирометаллургический. В данном случае абсолютно все компоненты материала плавятся. Данный метод является наиболее распространенным в металлургии. 
  2. Гидрометаллургический. При использовании этого метода происходит разложения концентратов, для чего применяются растворители, после чего происходит восстановление свинца химическими способами.
Первый метод включает в себя различные виды плавки:

  • восстановительная плавка, которая является универсальным способом, применяемым для руды, в которой содержится любое количество вещества и любые добавки;
  • шахтная плавка, при которой плавление продукта происходит в восстановительной атмосфере;
  • отражательная плавка. В настоящее время не используется;
  • горновая плавка. Как и отражательная, не используется;
  • осадительная плавка. Благодаря ее применению можно получить вещество из руды, миную предварительный обжиг;
  • щелочная плавка. Используется для плавки свинцового концентрата, который нагревают до 8500С с щелочным натром. На выходе получается достаточно чистый металл и щелочной сплав.

Применение свинца

Сфера использования металла достаточно широка. Его соединения используются:

  • для изготовления смесевых взрывчатых веществ (нитрат свинца);
  • в качестве детонатора (азид свинца);
  • для производства жидкости для флотации (перхлорат свинца);
  • как катодный материал в химических источниках тока (фторид свинца самостоятельно или же наряду с фторидом висмута, меди, серебра);
  • как катодный материал в литиевых аккумуляторных батареях (висмутат свинца, сульфид свинца);
  • как термоэлектрический материал (теллурид свинца);
  • со свинцовыми белилами изготавливается шпатлевка, цемент, а также свинцовокарбонатная бумага;
  • в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми и другими различными вредителями(арсенат и арсенат свинца);
  • в художественном искусстве. С помощью бората свинца, представляющего собой нерастворимый белый порошок, производят сушку картин и лаков;
  • для покрытия стекла и фарфора;
  • в производстве мазей, которые предназначены для обработки опухолей (хлорид свинца);
  • в лакокрасочной промышленности в качестве пигмента при производстве красок (хромат свинца, дающий желтый цвет);
  • при производстве спичек (нитрат свинца);
  • а также в ядерных реактора, в качестве присадки для бензина;
  • в качестве припоя, для фигурного литья подшипников;
  • в медицине и в геологии.

Стоит отметить, что это далеко не полный перечень возможных применений свинца, его сплавов и соединений.

иллюстрация
zabika.ru

Комментарии
28 мая
В современном строительстве свинец успешно применяется в качестве материала для уплотнения швов и создания сейсмостойких фундаментов.
28 мая
Древнегреческий историк Геродот (V в. до н. э.) писал о методе укрепления железных и бронзовых скоб в каменных плитах путем заливки отверстий легкоплавким свинцом.
28 мая
В селении Старый Крым до сих пор сохранились развалины так называемой свинцовой мечети, сооруженной в XIV столетии. Такое название здание получило благодаря тому, что зазоры в каменной кладке были залиты свинцом.
28 мая
Свинец в природе в чистом виде не встречается. Он всегда смешан с каким-либо металлом, чаще всего с оловом и сурьмой.
28 мая
Обязательно содержится в урановых и ториевых рудах, потому что свинец – не что иное, как последняя стадия распада урана.
28 мая
Звездный час свинца настал с изобретением огнестрельного оружия. Но этот металл годится не только на пули и дробь. Без него встал бы абсолютно весь транспорт, ведь он – элемент автомобильных аккумуляторов, которые так и называются: свинцово-кислотные.
28 мая
Бокалы за праздничным столом звенели бы не так благозвучно – свинец входит в состав хрусталя (хотя впервые он попал туда по ошибке одного чешского стеклодува).
Добавить комментарий
Имя*:

* — Поля, обязательные для заполнения
Отраслевые индексы
Отраслевые новости