Свинцовая руда: виды, месторождения и применение

Свинцовая руда обладает довольно сложной структурой. Ее длительное время подвергают обработке и после плавления полиметаллических руд получают свинец. Судя по археологическим исследованиям, способы добычи свинцовой руды и сам металл известны еще с древних времен. Самая старая находка обнаружена в захоронении возрастом 6000 лет. Форма артефакта – жезл, его рукоять была деревянной, однако имела свинцовый наконечник.

Свойства свинца

Чистый свинец известен, но это чрезвычайно редкое явление. Голубовато-серый металл, свежесрезанная поверхность которого имеет яркий металлический блеск и быстро окисляется при воздействии воздуха. В химической таблице стоит под номером 82. Мягкий, может быть поцарапан гвоздем и оставляет черную полосу на бумаге. Удельный вес металла составляет 11,40. Он плавится при 325 °С и кристаллизуется при медленном охлаждении. Имеет небольшую прочность и не может быть вытянут в проволоку, но тем не менее легко прокатывается или прессуется в тонкие листы.

На его свойства существенно влияет присутствие небольших количеств примесей. Свинец очень легко извлекается из соединений и растворим в ослабленной азотной кислоте. Он образует несколько соединений, имеющих коммерческое значение. Например, свинцовый глет и красный свинец являются оксидами, белый свинец является основным карбонатом.

Виды свинцовой руды

Чаще всего с цинковыми или серебряными рудами ассоциируется галенит. Свинец, полученный из последних называют, «жестким», а из руд свободных от серебра – «мягким». В верхних частях отложения галенита окисляются на многочисленные оксисоли. Таким образом, основными минералами свинца являются: церуссит, англезит, пироморфит, миметит, ванадинит, крокоит и вульфенит.

Как правило, галенит лежит в глубокозалегающих жилах, которые не подвергались окислению. В тех случаях, когда жилы окисляются и выветриваются, в качестве продуктов изменения возникают англезиты. Этот минерал неустойчив по сравнению с церусситом и превращается в последний при воздействии карбонизированных вод. Там, где растворы в зоне окисления пересекают фосфатные породы, развивается пироморфит. В тех случаях, когда галенит содержит серебро, в результате окисления возникают серебряные минералы.

Некоторые из самых важных серебряных руд в мире сформированы именно таким образом. Многочисленные минералы встречаются вместе с галенитом в жилах свинцовой руды, одним из самых распространенных из них является сфалерит. Наиболее важными из других связанных минералов считаются кальцит, доломит, сидерит, пирит, халькопирит, барит и флюорит.

Техника добычи и производства

В свинцово-цинковой обработке имеется 3 основных процесса: дробление, измельчение и обогащение. Для производства свинца, к примеру из галенита или церуссита, руда сначала частично обжигается или прокаливается, а затем плавится в реверберационных или доменных печах. Большинство свинцовых руд содержат серебро. Этот металл получают путем купирования или другими способами. Сфалерит часто ассоциируют с галенитом, но плавильные заводы редко берут свинцовые руды, содержащие более 10 процентов цинка, поскольку его присутствие вызывает трудности в выплавке. В таких случаях прибегают к механическому разделению двух минералов (обогащению). Иногда во время этого процесса происходят значительные потери как свинца, так и цинка.

Когда минералы свинца нагреваются только на древесном угле, они покрываются серно-желтой коркой. При нагревании иодидом калия и серой они создают блестящее желтое покрытие. Обжигание с карбонатом натрия и древесным углем создает металлический свинец, который проявляется в виде свинцового серого шарика, яркого, когда горячий, но блеклого в холодном состоянии. Если сурьма связана с галенитом, руда часто плавится без обработки, непосредственно для производства антимониального свинца.

Области применения

Металлический свинец используется в виде листов, труб и т. д. Его применяют для изготовления весов, пуль и дроби. Также является составной частью различных сплавов, таких как припой (свинец и олово), гарт (свинец и сурьма) и низкоплавкие сплавы (свинец, висмут и олово). Небольшое количество свинца используется в виде основного карбоната, который известен как свинцовые белила и очень ценен в качестве окрашивающего пигмента. Оксиды свинца, глета и сурика используются при изготовлении стекла превосходного качества, в глазури для глиняных изделий и в виде красящих пигментов. Хроматы свинца используются в качестве желтых и красных красок. Ацетат свинца, известный как свинцовый сахар, важен в различных отраслях.

Благодаря богатому свинцовому и цинковому элементу свинцово-цинковая руда обладает отличной способностью к разработке. Она широко используется при производстве электротехники, в машиностроении, военной промышленности, металлургии, легкой, фармацевтической и химической промышленности. Кроме того, цинковый металл имеет широкое применение в атомной и нефтяной индустрии.

Месторождения руды

Отложения свинца обрабатываются в трех разных классах, согласно тому, что из них добывают: только свинец, свинец и цинк, свинец и серебро. В последние годы свинцовые серебряные руды были самым большим источником металла. Большое значение среди других имеет юго-восточный район Миссури.

Галенит встречается как в слоях, так и в жилах. Метасоматические свинцовые и цинковые жилы встречаются в контактных метаморфических отложениях в известняке. Это Дербишир, Флинтшир, Камберленд в Англии; Сале в Швеции; Райбл и Блейберг (Каринтия), Лидвилле (Колорадо), Юте, Висконсине и др.

Гидротермальные первичные жилы – еще один важный способ проявления галенита. Это относится к сфалериту, пириту, кварцу и бариту: месторождения Кардигана, Минера, острова Мэн, Корнуолла, Дербишира, Аспена и Рико (Колорадо), Брокен-Хилл (Новый Южный Уэльс) и Фрайберг (Саксония). Соединенные Штаты Америки когда-то обеспечивали около 90 % мирового производства свинцовой руды. В последнее время было выпущено гораздо меньше. Страны Испании, Австралии, Германии, Польши и Мексики также произвели значительное количество свинца. Следом идут Великобритания, Россия, Франция, Канада, Греция и Италия.

Подсчеты потенциальных запасов свинца в России ставят ее на второе место в мире, однако по объемам добычи страна занимает лишь седьмое. Самые крупные месторождения свинцовых руд расположены на территории Восточной Сибири, всего же их 68.

Свинцовые руды — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Свинцовые руды — руды, служащие сырьём для промышленного извлечения свинца. Как правило, являются составной частью полиметаллических руд, реже — образуют самостоятельные залежи.

Минералы свинца, имеющие промышленное значение[править | править код]

Самородный свинец в природе не встречается. В природе он находится в связанном (сульфиды, карбонаты, сульфаты, хлориды, хромиты, молибдениты и др.) состоянии, образуя чаще всего полиметаллические агломераты.

В природе известно более 180 минералов свинца. Основные — галенит (свинцовый блеск) PbS, а также продукты его разрушения и выветривания — вторичные минералы церуссит («белая свинцовая руда») PbCO₃ и англезит (свинцовый купорос) PbSO₄; реже встречаются пироморфит («зелёная свинцовая руда») PbCl₂·3Pb₃(PO₄)₂, миметит PbCl₂·3Pb

3(AsO₄)₂, крокоит («красная свинцовая руда») PbCrO₄, вульфенит («желтая свинцовая руда») PbMoO₄ и штольцит PbWO₄. В свинцовых рудах часто находятся также другие металлы — медь, цинк, кадмий, серебро, золото, висмут и т. д. В месте залегания свинцовых руд этим элементом обогащена почва (до 1% Pb), растения и воды.

Наиболее распространённой рудой свинца является галенит. После измельчения руды, её обогащают флотацией, в результате большая часть лёгких пород удаляется, доля свинца в концентрате растёт. Концентрат подвергают обжигу, в результате чего улетучивается диоксид серы, углекислота, металлы переходят в окисленный вид. Восстановление проводят углеродом либо монооксидом углерода, металлы-спутники свинца остаются в шламе и подвергаются дальнейшей переработке^[1]. Двуокись серы SO₂ улавливают, и в результате окисления до триоксида серы SO₃, получают серную кислоту.

Основным спутником свинца в рудах является цинк, но и другие металлы представляют ценность для извлечения. Добыча и переработка свинцовых руд является вредной, так как возможно поступление и накопление в организм свинца. В тяжёлых случаях, может наступить свинцовый паралич

[2].

Распространение руд свинца, запасы по странам[править | править код]

Наиболее известные месторождения свинцовых руд находятся в США, Австралии, Канаде, Перу и Мексике^[3].

— Свинец (общая информация)

Свинец (общая информация)

 

 Илья Леенсон

 

 СВИНЕЦ – химический элемент IV группы периодической таблицы. Относительная атомная масса (Ar = 207,2) является усредненной из масс нескольких изотопов: 204Pb (1,4%), 206Pb (24,1%), 207Pb (22,1%) и 208Pb (52,4%). Последние три нуклида – конечные продукты естественных радиоактивных превращений урана, актиния и тория. Известно также более 20 радиоактивных изотопов свинца, из которых наиболее долгоживущие – 202Pb и 205Pb (с периодами полураспада 300 тысяч и 15 млн. лет). В природе образуются также и короткоживущие изотопы свинца с массовыми числами 209, 210, 212 и 214 с периодами полураспада соответственно 3,25 ч, 27,1 года, 10,64 ч и 26,8 мин. Соотношение различных изотопов в разных образцах свинцовых руд может несколько различаться, что не дает возможности определить для свинца значение Ar с большей точностью.

В земной коре свинца немного – 0,0016% по массе, но этот один из самых тяжелых металлов распространен гораздо больше, чем его ближайшие соседи – золото, ртуть и висмут. Это связано с тем, что разные изотопы свинца являются конечными продуктами распада урана и тория, так что содержание свинца в земной коре медленно увеличивалось в течение миллиардов лет.

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. См. также СВИНЦОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ.

 

История. Происхождение слова «свинец» неясно. В старину свинец не всегда четко отличали от олова. В большинстве славянских языков (болгарском, сербскохорватском, чешском, польском) свинец и называется оловом. Наш же «свинец» встречается только в языках балтийской группы: svinas (литовский), svin (латышский). У некоторых горе-переводчиков это приводило к забавным недоразумениям, например, к «оловянным аккумуляторам» в автомобилях. Английское название свинца lead и голландское lood, возможно, связаны с нашим «лудить». Латинское же plumbum (тоже неясного происхождения) дало английское слово plumber – водопроводчик (когда-то трубы зачеканивали мягким свинцом. И еще одна путаница, связанная со свинцом. Древние греки называли свинец «молибдос» (название сохранилось и в новогреческом языке). Отсюда – латинское molibdaena: так в средние века называли и свинцовый блеск PbS, и более редкий молибденовый блеск (MoS2), и другие похожие минералы, оставлявшие черный след на светлой поверхности. Такой же след оставляли графит и сам свинец. Тонкими свинцовыми стержнями можно было писать на пергаменте; недаром по-немецки карандаш – Bleistift, т.е. свинцовый стержень.

 

Свинец вместе с золотом, серебром, медью, оловом, железом и ртутью входит в семерку металлов, известных с глубокой древности. Эти металлы сопоставлялись с известными тогда планетами (свинцу соответствовал Сатурн). Считается, что впервые люди выплавили свинец из руд 8 тысяч лет назад. Раскопки в Древнем Египте обнаружили изделия из серебра и свинца в захоронениях до династического периода. К этому же времени относятся аналогичные находки, сделанные в Месопотамии. Совместные находки серебряных и свинцовых изделий не удивительны. Еще в доисторические времена внимание людей привлекли красивые тяжелые кристаллы свинцового блеска. Залежи этого минерала находили в горах Армении, в центральных районах Малой Азии. А минерал галенит часто содержит значительные примеси серебра. Если положить куски этого минерала в костер, то сера выгорит и потечет расплавленный свинец (древесный уголь препятствует окислению свинца). Уже за много тысячелетий до новой эры в Месопотамии, Египте из него отливали статуи.

 

В VI в. до н.э. богатые залежи галенита были обнаружены в Лаврионе – гористой местности недалеко от Афин. Во времена пунических войн (264–146 до н.э.) на территории современной Испании работали многочисленные свинцовые шахты, которые были заложены греками и финикийцами. Позднее они разрабатывались римлянами; римские инженеры использовали свинец для изготовления труб древнего водопровода. Древнегреческий историк Геродот (V в. до н.э.) писал о методе укрепления железных и бронзовых скоб в каменных плитах путем заливки отверстий легкоплавким свинцом. Позднее при раскопках Микен нашли свинцовые скобы в каменных стенах.

При получении свинца античные металлурги сначала прокаливали руду, при этом шли реакции

 

2PbS + 3O2 ® 2PbO + 2SO2 и PbS + 2O2 ® PbSO4. Затем температуру повышали, что приводило к выплавке свинца:

 

PbS + 2PbO ® 3Pb + SO2; PbS + PbSO4 ® 2Pb + 2SO2. Первые плавильные печи, сделанные из глины и камней, были весьма примитивны. Их старались установить на склонах холмов, где дуют ветры, помогающие обжигу. Выплавленный свинец, как правило, содержал серебро – иногда до 0,5% и более. При медленном охлаждении такого расплава сначала кристаллизуется чистый свинец, а жидкость обогащается серебром – примерно до 2%. Для выделения серебра использовали метод купелирования: окисляли расплавленный свинец в пористом глиняном сосуде – купели, а его оксид затем снова восстанавливали до металла. Механизм этого процесса был изучен только в 1833.

 

Использовали свинец и для очистки золота и серебра методом купелирования. Для этого подлежащий очистке драгоценный металл сплавляли со свинцом. Свинец и другие примеси легко окислялись при высокой температуре; образующиеся оксиды сдувались струей воздуха, а частично впитывались в поры купели, а на дне оставался слиток чистого серебра или золота. Оксид свинца затем снова могли превратить в металл, нагревая его с древесным углем. Археологические находки в Уре и Трое свидетельствуют, что купелирование было известно на северо-западе Малой Азии уже в первой половине III тыс. до н.э. А греческим умельцам из добытого в Лаврионе свинца удавалось извлечь почти все серебро: по современным анализам его оставалось в свинце всего 0,02%! Искусство древних металлургов достойно удивления: ведь у них не было ни возможности контролировать температуру на разных стадиях процесса, ни проводить химических анализов. И все же в отвалах рудников оставалось много неизвлеченного свинца. Еще лучших результатов добились римские металлурги, вдвое снизив остаточное количество серебра. Конечно, их беспокоила не чистота свинца, а полнота извлечения из него драгоценного металла. Более того, как свидетельствует греческий историк Страбон, перерабатывая старые отвалы в Лаврионе, римляне смогли извлечь довольно много и свинца, и серебра, оставив около двух миллионов тонн отработанной руды в отвалах. После этого рудники были заброшены почти на два тысячелетия, но в 1864 отвалы снова начали перерабатывать – теперь уже ради только серебра (его в них оставалось около 0,01%). На современных металлургических предприятиях в свинце оставляют еще в сотни раз меньше серебра.

 

Древние гончары, размалывая свинцовый блеск с глиной и водой, обливали этой смесью подлежащие обжигу глиняные сосуды. При высокой температуре поверхность сосуда покрывалась легкоплавким свинцовым стеклом. В 1673 английский стекольный мастер Джордж Равенскрофт, добавив в состав стекла оксид свинца, изобрел хрустальное стекло, которое легко плавится, прекрасно поддается обработке и обладает особым блеском, приближающим его к настоящему горному хрусталю. Позднее, сплавив чистый белый песок, поташ и оксид свинца, получили страз (от имени жившего в конце 18 в. ювелира Страсса) – сорт стекла с таким сильным блеском, что оно хорошо имитировало алмаз, а с примесью разных пигментов – другие драгоценные камни.

Тонкими свинцовыми пластинами обшивали деревянные корпуса древних кораблей. Один такой греческий корабль, построенный в III в. до н.э., был найден в 1954 на дне Средиземного моря недалеко от Марселя. Римляне изготовляли также из свинца трубы длиной 3 метра и разного, но строго определенного диаметра (всего было 15 вариантов). Это первый в истории пример стандартизированного промышленного производства. Сначала из свинца отливали пластину, оборачивали ее вокруг деревянного стержня и запаивали шов оловянно-свинцовым припоем (его состав с тех пор практически не изменился). В трубах нередко обнаруживались течи, и их надо было ремонтировать. До сих пор во время раскопок в Италии и в Англии находят такие трубы в очень хорошем состоянии. Римский зодчий и инженер Марк Витрувий Поллион рекомендовал заменить свинцовые трубы керамическими – из обожженной глины. Он обратил внимание на болезненность рабочих, занятых выплавкой свинца и считал, что свинец «лишает кровь ее силы». Однако не все разделяли это мнение. Так, римский государственный деятель, ученый и писатель Плиний, автор знаменитой «Естественной истории», писал о пользе свинцовых препаратов, о том, что свинцовая мазь помогает выводить шрамы, излечивать язвы и глазные болезни.

 

В средние века крыши церквей и дворцов нередко покрывали свинцовыми пластинами, устойчивыми к атмосферным влияниям. Еще в 669 свинцом покрыли крышу монастырской церкви в Йорке, а в 688 епископ в Нортумберленде приказал обшить свинцовыми пластинами крышу и стены церкви. Знаменитые витражи в соборах собирали с помощью свинцовых рамок с желобками, в которых укрепляли пластинки цветного стекла. Делали из свинца, по примеру римлян, и водопроводные, а также дренажные трубы. Так, в 1532 в Вестминстерском дворце установили свинцовые водосточные трубы квадратного сечения. Все эти изделия в те времена не прокатывали, а отливали в формах, на дно которых насыпали тонко просеянный песок. Со временем на свинцовых изделиях появлялся прочный защитный слой – патина. Некоторые облицованные свинцом средневековые шпили сохранились в течение почти семисот лет. К сожалению, пожар 1561 в Лондоне уничтожил такой шпиль величайшего собора святого Петра.

 

Когда появилось огнестрельное оружие, большие количества свинца пошли для изготовления пуль и дроби, и свинец начал ассоциироваться также со смертельной опасностью: «Засвищет вокруг меня губительный свинец» (А.Пушкин), «За твой окоп другой боец подставил грудь под злой свинец» (К.Симонов). Сначала дробь отливали в разъемных формах. В 1650 английский принц Руперт изобрел более быстрый и удобный способ. Он обнаружил, что если к свинцу добавить немного мышьяка и лить этот сплав через своего рода большой дуршлаг в бак с водой, то получаются шарики дроби правильной сферической формы. А после того, как в 1436 Иоганн Гутенберг изобрел способ печатать книги с использованием подвижных металлических литер, печатники в течение сотен лет отливали буквы из так называемого типографского сплава на основе свинца (с примесью олова и сурьмы).

 

Из соединений свинца с древних времен использовали свинцовый сурик Pb3O4 и основной карбонат свинца (свинцовые белила) в качестве красной и белой краски. Почти все картины старых мастеров писаны красками, приготовленными на основе свинцовых белил. Оригинальным был старинный способ их получения: горшки с крепким уксусом ставили в навоз, а над ними подвешивали скрученные в спираль тонкие свинцовые пластины. Разлагаясь, навоз давал тепло (оно необходимо для усиленного испарения уксусной кислоты) и углекислый газ. Совместное действие на свинец этих веществ, а также кислорода воздуха и давало белила. Помимо ядовитости, эти белила темнеют со временем, так как реагируют со следами сероводорода, который всегда присутствует в воздухе: 2PbCO3·Pb(OH)2 + 3h3S ® 3PbS + 2CO2 + 4h3O. При реставрации таких картин потемневшие участки осторожно обрабатывают раствором Н2О2, что переводит черный сульфид в белый сульфат: PbS + 4h3O2 ® PbSO4 + 4h3O. В настоящее время ядовитые свинцовые белила заменены более дорогими, но безвредными титановыми. Ограниченное применение (например, в качестве пигментов для художественных масляных красок) имеют пигменты, содержащих свинец: свинцовый крон лимонный 2PbCrO4·PbSO4, свинцовый крон желтый 13PbCrO4·PbSO4, красного цвета свинцово-молибдатный крон 7PbCrO4·PbSO4·PbMoO4.

 

Свойства свинца. Свинец обычно имеет грязно-серый цвет, хотя свежий его разрез имеет синеватый отлив и блестит. Однако блестящий металл быстро покрывается тускло-серой защитной пленкой оксида. Плотность свинца (11,34 г/см3) в полтора раза больше, чем у железа, вчетверо больше, чем у алюминия; даже серебро легче свинца. Недаром в русском языке «свинцовый» – синоним тяжелого: «Ненастной ночи мгла по небу стелется одеждою свинцовой»; «И как свинец пошел ко дну» – эти пушкинские строки напоминают, что со свинцом неразрывно связано понятие гнета, тяжести.

 

Свинец очень легко плавится – при 327,5° С, кипит при 1751° С и заметно летуч уже при 700° С. Этот факт очень важен для работающих на комбинатах по добыче и переработке свинца. Свинец – один из самых мягких металлов. Он легко царапается ногтем и прокатывается в очень тонкие листы. Свинец сплавляется со многими металлами. С ртутью он дает амальгаму, которая при небольшом содержании свинца жидкая.

 

По химическим свойствам свинец – малоактивный металл: в электрохимическом ряду напряжений он стоит непосредственно перед водородом. Поэтому свинец легко вытесняется другими металлами из растворов его солей. Если опустить в подкисленный раствор ацетата свинца цинковую палочку, свинец выделяется на ней в виде пушистого налета из мелких кристалликов, имеющего старинного название «сатурнова дерева». Если затормозить реакцию, обернув цинк фильтровальной бумагой, вырастают более крупные кристаллы свинца.

Наиболее типична для свинца степень окисления +2; соединения свинца(IV) значительно менее устойчивы. В разбавленных соляной и серной кислотах свинец практически не растворяется, в том числе из-за образования на поверхности нерастворимой пленки хлорида или сульфата. С крепкой серной кислотой (при концентрации более 80%) свинец реагирует с образованием растворимого гидросульфата Pb(HSO4)2, а в горячей концентрированной соляной кислоте растворение сопровождается образованием комплексного хлорида h5PbCl6. Разбавленной азотной кислотой свинец легко окисляется:

 

Pb + 4HNO3 ® Pb(NO3)2 + 2NO2 + h3O. Разложение нитрата свинца(II) при нагревании – удобный лабораторный метод получения диоксида азота:

 

2Pb(NO3)2 ® 2PbO + 4NO2 + O2.

 

В присутствии кислорода свинец растворяется также в ряде органических кислот. При действии уксусной кислоты образуется легкорастворимый ацетат Pb(Ch3COO)2 (старинное название – «свинцовый сахар»). Свинец заметно растворим также в муравьиной, лимонной и винной кислотах. Растворимость свинца в органических кислотах могло раньше приводить к отравлениям, если пищу готовили в посуде, луженной или паянной свинцовым припоем. Растворимые соли свинца (нитрат и ацетат) в воде гидролизуются:

 

Pb(NO3)2 + h3O  Pb(OH)NO3 + HNO3. Взвесь основного ацетата свинца («свинцовая примочка») имеет ограниченное медицинское применение в качестве наружного вяжущего средства.

 

Свинец медленно растворяется и в концентрированных щелочах с выделением водорода: Pb + 2NaOH + 2h3O ® Na2Pb(OH)4 + h3, что указывает на амфотерные свойства соединений свинца. Белый гидроксид свинца(II), легко осаждаемый из растворов его солей, также растворяется как в кислотах, так и в сильных щелочах:

 

Pb(OH)2 + 2HNO3 ® Pb(NO3)2 + 2h3O; Pb(OH)2 + 2NaOH ® Na2Pb(OH)4. При стоянии или нагревании Pb(OH)2 разлагается с выделением PbO. При сплавлении PbO со щелочью образуется плюмбит состава Na2PbO2.

 

Из щелочного раствора тетрагидроксоплюмбата натрия Na2Pb(OH)4 тоже можно вытеснить свинец более активным металлом. Если в такой нагретый раствор положить маленькую гранулу алюминия, быстро образуется серый пушистый шарик, который насыщен мелкими пузырьками выделяющегося водорода и потому всплывает. Если алюминий взять в виде проволоки, выделяющийся на ней свинец превращает ее в серую «змею».

 

При нагревании свинец реагирует с кислородом, серой и галогенами. Так, в реакции с хлором образуется тетрахлорид PbCl4 – желтая жидкость, дымящая на воздухе из-за гидролиза, а при нагревании разлагающаяся на PbCl2 и Cl2. (Галогениды PbBr4 и PbI4 не существуют, так как Pb(IV) – сильный окислитель, который окислил бы бромид- и иодид-анионы.) Тонкоизмельченный свинец обладает пирофорными свойствами – вспыхивает на воздухе. При продолжительном нагревании расплавленного свинца он постепенно переходит сначала в желтый оксид PbO (свинцовый глет), а затем (при хорошем доступе воздуха) – в красный сурик Pb3O4 или 2PbO·PbO2. Это соединение можно рассматривать также как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Pb2[PbO4]. С помощью сильных окислителей, например, хлорной извести, соединения свинца(II) можно окислить до диоксида:

 

Pb(Ch4COO)2 + Ca(ClO)Cl + h3O ® PbO2 + CaCl2 + 2Ch4COOH. Диоксид образуется также при обработке сурика азотной кислотой:

 

Pb3O4 + 4HNO3 ® PbO2 + 2Pb(NO3)2 + 2h3O. Если сильно нагревать коричневый диоксид, то при температуре около 300° С он превратится в оранжевый Pb2O3 (PbO·PbO2), при 400° С – в красный Pb3O4, а выше 530° С – в желтый PbO (разложение сопровождается выделением кислорода). В смеси с безводным глицерином свинцовый глет медленно, в течение 30–40 минут реагирует с образованием водоупорной и термостойкой твердой замазки, которой можно склеивать металл, стекло и камень.

 

Диоксид свинца – сильный окислитель. Струя сероводорода, направленная на сухой диоксид, загорается; концентрированная соляная кислота окисляется им до хлора:

 

PbO2 + 4HCl ® PbCl2 + Cl2 + h3O, сернистый газ – до сульфата: PbO2 + SO2 ® PbSO4, а соли Mn2+ – до перманганат-ионов: 5PbO2 + 2MnSO4 + h3SO4 ®5PbSO4 + 2HMnO4 + 2h3O. Диоксид свинца образуется, а затем расходуется при зарядке и последующем разряде самых распространенных кислотных аккумуляторов. Соединения свинца(IV) обладают еще более типичными амфотерными свойствами. Так, нерастворимый гидроксид Pb(OH)4 бурого цвета легко растворяется в кислотах и щелочах: Pb(OH)4 + 6HCl ® h3PbCl6; Pb(OH)4 + 2NaOH ® Na2Pb(OH)6. Диоксид свинца, реагируя с щелочью, также образует комплексный плюмбат(IV):

 

PbO2 + 2NaOH + 2h3O ® Na2[Pb(OH)6]. Если же PbO2 сплавить с твердой щелочью, образуется плюмбат состава Na2PbO3. Из соединений, в которых свинец(IV) входит в состав катиона, наиболее важен тетраацетат. Его можно получить кипячением сурика с безводной уксусной кислотой:

 

Pb3O4 + 8Ch4COOH ® Pb(Ch4COO)4 + 2Pb(Ch4COO)2 + 4h3O. При охлаждении из раствора выделяются бесцветные кристаллы тетраацетата свинца. Другой способ – окисление ацетата свинца(II) хлором: 2Pb(Ch4COO)2 + Cl2 ® Pb(Ch4COO)4 + PbCl2. Водой тетраацетат мгновенно гидролизуется до PbO2 и Ch4COOH. Тетраацетат свинца находит применение в органической химии в качестве селективного окислителя. Например, он весьма избирательно окисляет только некоторые гидроксильные группы в молекулах целлюлозы, а 5-фенил-1-пентанол под действием тетраацетата свинца окисляется с одновременной циклизацией и образованием 2-бензилфурана.

Органические производные свинца – бесцветные очень ядовитые жидкости. Один из методов их синтеза – действие алкилгалогенидов на сплав свинца с натрием:

 

4C2H5Cl + 4PbNa ® (C2H5)4Pb + 4NaCl + 3Pb. Действием газообразного HCl можно отщеплять от тетразамещенных свинца один алкильный радикал за другим, заменяя их на хлор. Соединения R4Pb разлагаются при нагревании с образованием тонкой пленки чистого металла. Такое разложение тетраметилсвинца было использовано для определения времени жизни свободных радикалов. Тетраэтилсвинец – антидетонатор моторного топлива.

 

 Получение свинца. Количество добываемого свинца непрерывно возрастает. Если в 1800 во всем мире его было получено около 30 000 тонн, то в 1850 – 130 000 т, в 1875 – 320 000 т, в 1900 – 850 000 т, 1950 – почти 2 млн. т, а в настоящее время в год добывают около 5 млн. т. По объему производства свинец занимает четвертое место среди цветных металлов – после алюминия, меди и цинка.

 

Основной источник свинца – сульфидные полиметаллические руды, содержащие от 1 до 5% свинца. Руду концентрируют до содержания свинца 40 – 75%, затем подвергают обжигу: 2PbS + 3O2 ® 2PbO + 2SO2 и восстанавливают свинец коксом и оксидом углерода(II). Более экономичный, так называемый автогенный, способ заключается в проведении реакции PbS + 2PbO ® 3Pb + SO2 (PbO образуется при частичном обжиге PbS). Получаемый из руды свинец содержит от 3 до 7% примесей в виде меди, сурьмы, мышьяка, олова, алюминия, висмута а также золота и серебра. Их удаление (или выделение, если это экономически рентабельно), требует сложных и длительных операций. Очистку свинца можно проводить также методом электрохимического рафинирования. Электролитом служит водный раствор фторосиликата свинца PbSiF6. На катоде оседает чистый свинец, а примеси концентрируются в анодном шламе, содержащем много ценных компонентов, которые затем выделяют.

 

Свинец в организме человека. Соединения свинца ядовиты. Но очевидным это стало далеко не сразу. В прошлом покрытия гончарных изделий свинцовой глазурью, изготовление свинцовых водопроводных труб, использование свинцовых белил (особенно в косметических целях), применение свинцовых трубок в конденсаторах паров на винокуренных заводах – все это приводило к накоплению свинца в организме. Древние греки знали, что вино и кислые соки нельзя держать в глазурованных глиняных сосудах (глазурь содержала свинец), а вот римляне этим правилом пренебрегали. Джемс Линд, рекомендовавший в 1753 английскому адмиралтейству лимонный сок как средство против цинги для моряков в дальнем плавании, предостерегал от хранения сока в гончарных глазурованных изделиях. Тем не менее случаи отравления, в том числе и смертельные, наблюдались по той же причине и двести лет спустя.

 

Свинец проникает в организм через желудочно-кишечный тракт или дыхательную систему и разносится затем кровью по всему организму. Причем вдыхание свинцовой пыли значительно опаснее присутствия свинца в пище. В воздухе городов содержание свинца составляет в среднем от 0,15 до 0,5 мкг/м3. В районах, где расположены предприятия по переработке полиметаллических руд, эта концентрация выше.

 

Свинец накапливается в костях, частично замещая кальций в фосфате Са3(РО4)2. Попадая в мягкие ткани – мышцы, печень, почки, головной мозг, лимфатические узлы, свинец вызывает заболевание – плюмбизм. Как и многие другие тяжелые металлы, свинец (в виде ионов) блокирует деятельность некоторых ферментов. Было установлено, что их активность снижается в 100 раз при увеличении концентрации свинца в крови в 10 раз – с 10 до 100 микрограммов на 100 мл крови. При этом развивается анемия, поражаются кроветворная система, почки и мозг, снижается интеллект. Признак хронического отравления – серая кайма на деснах, расстройство нервной системы. Особенно опасен свинец для детей, так как он вызывает задержку в развитии. В то же время десятки миллионов детей во всем мире в возрасте до 6 лет имеют свинцовое отравление; основная причина – попадание в рот краски, содержащей свинец. Антидотом при отравлении может служить кальциевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты. В отравленном организме происходит замещение кальция на ионы свинца, которые удерживаются в этой соли очень прочно и в таком виде выводятся.

 

Свинец легко может попасть в организм с питьевой водой, если она соприкасалась с металлом: в присутствии углекислого газа в раствор медленно переходит растворимый гидрокарбонат Pb(HCO3)2. В Древнем Риме, где для подачи воды использовали свинцовые трубы, такое отравление было весьма распространенным, на что указывают анализы останков римлян. Причем отравлялись, в основном, богатые римляне, пользовавшиеся водопроводом, хранившие вино, оливковое масло и другие продукты в освинцованных сосудах, использовавшие содержащие свинец косметические средства. Достаточно, чтобы в литре воды был всего один миллиграмм свинца – и питье такой воды становится очень опасным. Это количество свинца так малó, что не изменяет ни запаха, ни вкуса воды, и только точные современные приборы могут его обнаружить.

 

Свинцовым отравлением некоторые историки объясняют и болезненность ряда русских царей. В 1633 в московском Кремле закончили строительство водопровода. Вода в него поступала из колодца в нижнем этаже Свибловой башни, стоявшей на слиянии Неглинной и Москвы-реки. Воду из колодца качали при помощи подъемной машины – взвода (с тех пор эта кремлевская башня называется Водовзводной). Машину приводили в движение лошади. Воду закачивали в большой бак, а оттуда вода сама по трубам текла на царскую кухню, в сады, другие места. Трубы были изготовлены из свинца; бак для воды изнутри тоже был выложен свинцовыми листами, чтобы вода из него не просачивалась в щели. Особенно много свинца накапливалось в воде за ночь, после ее неподвижного стояния в свинцовом баке и трубах.

Кремлевский «свинцовый водопровод» работал чуть больше 100 лет – его уничтожил пожар 1737. И в период действия этого водопровода русские цари жили меньше обычного. Так, царь и великий князь Иван V Алексеевич, сын царя Алексея Михайловича и первой жены его, Милославской, прожил всего 29 лет. Незадолго до смерти он выглядел дряхлым стариком. С детства он был, как писали тогда, «слабый и болезненный, немощен телом и рассудком, заикался, скорбен головою, страдал цингою и глазною болезнью». Из шести братьев царя пятеро не дожили до 20 лет. Некоторые ученые считают, что это последствия свинцового отравления. А вот шестой брат, Петр Алексеевич, будущий Петр I, избежал отравления – детство и отрочество он провел не в Кремле, а в подмосковных селах. Да и позднее он мало бывал в Кремле – много воевал, путешествовал по Европе, а потом и вовсе перенес столицу на берега Невы. Кстати, первый водопровод в Петербурге, который давал воду для дворцов и фонтанов Летнего сада, был деревянным. Его трубы были сделаны из бревен с просверленными в них отверстиями. Свинец же Петр использовал в военных целях – для отливки пуль.

 

А вот как пишут о свинцовом отравлении современные медицинские справочники: вялость, апатия, потеря памяти, раннее слабоумие, ослабление зрения, больные выглядят старше своих лет. Удивительно напоминает старинное описание царя Ивана Алексеевича!

 

Травились когда-то не только «свинцовой водой». Свинец широко использовали при изготовлении посуды (свинцовая глазурь), свинцовых белил, которыми окрашивали стены домов. Сейчас такое применение свинца строжайше запрещено. Белила, например, делают цинковые или титановые. Тем не менее у жителей промышленно развитых стран свинца в организме больше, чем у жителей отсталых и развивающихся стран, а у городских жителей больше, чем у сельских. Разница может быть огромной – в сотни раз.

 

Свинцовое загрязнение приобрело в 20 в. глобальный характер. Даже в снегах Гренландии его содержание за сто лет увеличилось в пять раз, а в центрах крупных городов в почве и растениях свинца в 25 раз больше, чем на окраинах! Загрязнение свинцом наблюдается в районах его добычи, а также в местах переработки и автострад, особенно если еще используется этилированный бензин. Немало свинца оседает на дне озер в виде охотничьей дроби. Каждый год в Мировой океан со сточными водами попадает более полумиллиона тонн этого ядовитого металла. А кто не видел выброшенные в мусорные ящики, а то и просто в канавы отработанные аккумуляторы! Пока свинец дешев, собирание и переработка его отходов невыгодна. Малая растворимость большинства соединений свинца, к счастью, не позволяет ему накапливаться в значительных количествах в воде. В водах Мирового океана его содержится в среднем 0,03 мкг/л (3·10–9%). Мало в среднем свинца и в живом веществе – 10–4%.

 

 Применение свинца. Несмотря на ядовитость свинца, отказаться от него невозможно. Свинец дешев – вдвое дешевле алюминия, в 11 раз дешевле олова. После того как в 1859 французский физик Гастон Планте изобрел свинцовый аккумулятор, для изготовления аккумуляторных пластин с тех пор израсходовали миллионы тонн свинца; в настоящее время на эти цели уходит в ряде стран до 75% всего добываемого свинца! Постепенно снижается применение свинца для изготовления очень ядовитого антидетонатора – тетраэтилсвинца. Способность тетраэтилсвинца улучшать качество бензина было открыто группой молодых американских инженеров в 1922; в своих поисках они руководствовались периодической таблицей элементов, планомерно приближаясь к наиболее эффективному средству. С тех пор производство тетраэтилсвинца непрерывно росло; максимум приходится на конец 1960-х, когда только в США ежегодно с выхлопами выбрасывались сотни тысяч тонн свинца – по килограмму на каждого жителя! В последние годы применение этилированного бензина запрещено во многих регионах, и его производство снижается.

 

Мягкий и пластичный свинец, не ржавеющий в присутствии влаги, – незаменимый материал для изготовления оболочек электрических кабелей; на эти цели в мире расходуется до 20% свинца. Малоактивный свинец используют для изготовления кислотоупорной аппаратуры для химической промышленности, например, для облицовки реакторов, в которых получают соляную и серную кислоты. Тяжелый свинец хорошо задерживает губительные для человека излучения и потому свинцовые экраны используются для защиты работников рентгеновских кабинетов, в свинцовых контейнерах хранят и перевозят радиоактивные препараты. Свинец содержат также подшипниковые сплавы баббиты, «мягкие» припои (самый известный – «третник» – сплав свинца с оловом).

 

В строительстве свинец используют для уплотнения швов и создания сейсмостойких фундаментов. В военной технике – для изготовления шрапнели и сердечников пуль.

Илья Леенсон

ЛИТЕРАТУРА

A History of Technology. Vol. I – V. Oxford: Clarendon Press, 1956–1958
Chisolm J.J. Lead Poisoning. Scientific American, 1971, February
Свинец. Женева: изд-воООНиВОЗ, 1980
ПолянскийН.Г. Свинец. М., «Наука», 1986
Давыдова С.Л., Пименов Ю.Т., Милаева Е.Р. Ртуть, олово, свинец и их органические производные в окружающей среде. Астрахань, 2001

 

Назад к списку

Свинец

Свинец — элемент главной подгруппы четвёртой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 82. Обозначается символом Pb (лат. Plumbum).

Плотность — 11,3415 г/см³ (при 20 °C)^[1]

Температура плавления — 327,4 °C (621,32 °F; 600,55 K)

Температура кипения — 1740 °C (3164 °F; 2013,15 K)

Нахождение в природе свинца

В земной коре свинца немного — 0,0016 % по массе, но этот один из самых тяжелых металлов распространен гораздо больше, чем его ближайшие соседи — золото, ртуть и висмут. Это связано с тем, что разные изотопы свинца являются конечными продуктами распада урана и тория, так что содержание свинца в земной коре медленно увеличивалось в течение миллиардов лет. Свинец (урановый) частично концентрируется в пегматитах. Обычный свинец концентрируется лишь в контактово-метасоматических и гидротермальных образованиях.

Известно много рудных месторождений, богатых свинцом, причем металл легко выделяется из минералов. В природе известно 180 минералов свинца. Многие из них имеют гипергенное происхождение. 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 («зелёная 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.

Получение свинца

Основной источник получения свинца — сульфидные полиметаллические руды, минерал галенит PbS. На первом этапе руду обогащают. Полученный концентрат подвергают окислительному обжигу:

2PbS + 3O₂ = 2PbO + 2SO₂↑.

При обжиге добавляют флюсы (CaCO₃, Fe₂O₃, SiO₂). Они образуют жидкую фазу, цементирующую шихту. Полученный агломерат содержит 35—45 % Pb. Далее содержащиеся в агломерате свинец (II) и оксид меди восстанавливают коксом:

PbO + C = Pb + CO↑ и PbO + CO = Pb + CO₂↑.

Черновой свинец получают взаимодействием исходной сульфидной руды с кислородом (автогенный способ). Процесс протекает в два этапа:

2PbS + 3O₂ = 2PbO + 2SO₂↑,

PbS + 2PbO = 3Pb + SO₂↑.

Для последующей очистки чернового свинца от примеси Cu, Sb, Sn, Al, Bi, Au, и Ag его очищают пирометаллургическим методом или электролизом.

Физические свойства свинца

Свинец имеет довольно низкую теплопроводность, она составляет 35,1 Вт/(м·К) при температуре 0 °C. Металл мягкий, легко режется ножом. На поверхности он обычно покрыт более или менее толстой плёнкой оксидов, при разрезании открывается блестящая поверхность, которая на воздухе со временем тускнеет.

Свинец всплывает на поверхность, будучи погружен в ртуть. В расплаве меди свинцовый кораблик, несомненно, опустился бы на дно, тогда как в золоте плавал бы с очень большой легкостью. «Бы» – потому, что этого произойти не может: свинец плавится задолго до меди или золота (температуры плавления – 327, 1083 и 1063°C соответственно), и кораблик расплавится раньше, чем утонет.

Свинец очень легко куется и прокатывается. Уже при давлении 2 т/см² свинцовая стружка спрессовывается в сплошную монолитную массу. С увеличением давления до 5 т/см² твердый свинец переходит в текучее состояние. Свинцовую проволоку получают, продавливая через фильеру не расплав, а твердый свинец. Обычным волочением ее сделать нельзя из-за малой разрывной прочности свинца.

Химические свойства свинца

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p², в соответствии с чем он имеет степени окисления +2 и +4. Свинец не очень активен химически. На металлическом разрезе свинца виден металлический блеск, постепенно исчезающий из-за образования тонкой плёнки PbO.

С кислородом образует ряд соединений Pb₂О, PbO, Pb₂О₃, Pb₃О₄, PbO₂. Без кислорода вода при комнатной температуре не реагирует со свинцом, но при большой температуре при взаимодействии свинца и горячего водяного пара получаются оксиды свинца и водород.

Оксидам PbO и PbO₂ соответствуют амфотерные гидрооксиды Pb(ОН)₂ и Pb(ОН)₄.

При реакции Mg₂Pb и разбавленной HCl получается небольшое количество PbH₄. PbH₄ — газообразное вещество без запаха, которое очень легко разлагается на свинец и водород. При большой температуре галогены образовывают со свинцом соединения вида PbX₂ (X — соответствующий галоген). Все эти соединения мало растворяются в воде. Могут быть получены галогениды и типа PbX₄. Свинец с азотом прямо не реагирует. Азид свинца Pb(N₃)₂ получают косвенным путём: взаимодействием растворов солей Pb(II) и соли NaN₃. Сульфиды свинца можно получить при нагревании серы со свинцом, образуется сульфид PbS. Сульфид получают также пропусканием сероводорода в растворы солей Pb(II). В ряду напряжений свинец стоит левее водорода, но свинец не вытесняет водород из разбавленных HCl и H₂SO₄, из-за перенапряжения Н₂ на Pb, а также на поверхности металла образуются плёнки трудно-растворимых хлорида PbCl₂ и сульфата PbSO₄, защищающие металл от дальнейшего действия кислот.

Серная кислота до 80%-ной крепости, даже нагретая, не разъедает свинец. Достаточно стоек он и к действию соляной кислоты. В то же время слабые органические кислоты – муравьиная и уксусная – сильно действуют на элемент №82. Странным это кажется лишь поначалу: при действии серной и соляной кислот на поверхности свинца образуется труднорастворимая пленка сульфата или хлорида свинца, препятствующая дальнейшему разрушению металла; органические же кислоты образуют легкорастворимые свинцовые соли, которые ни в коей мере не могут защитить поверхность металла.

Концентрированные кислоты типа H₂SO₄ и HCl при нагревании действуют на Pb и образуют с ним растворимые комплексные соединения состава Pb(HSO₄)₂ и Н₂[PbCl₄]. Азотная, а также некоторые органических кислоты (например, лимонная) растворяют свинец с получением солей Pb(II). По растворимости в воде соли свинца делятся на нерастворимые (например, сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молибдат и сульфид), малорастворимые (хлорид и фторид) и растворимые (к примеру, ацетат, нитрат и хлорат свинца).

Оксиды свинца

Оксиды свинца имеют преимущественно основный или атмосферный характер. Многие из них окрашены в красные, жёлтые, чёрные, коричневые цвета. На фотографии в начале статьи, на поверхности свинцовой отливки, в её центре видны цвета побежалости — это тонкая плёнка оксидов свинца, образовавшаяся из-за окисления горячего металла на воздухе.

Области применения свинца

Народы древности не могли изготовить из свинца ни меча, ни лемеха, ни даже горшка – для этого он слишком мягок и легкоплавок. Но в природе нет ни одного металла, который при обычных условиях мог бы соперничать с ним в пластичности. По десятибалльной «алмазной» шкале Мооса сравнительная твердость элемента №82 выражается цифрой 1,5. Чтобы получить на свинце какое-нибудь изображение или надпись, нет надобности прибегать к чекану, достаточно простого тиснения. Отсюда – свинцовые печати старины. И в наше время принято товарные вагоны, сейфы, складские помещения опечатывать свинцовой пломбой. Кстати, само слово «пломба» (а их сейчас делают из разных материалов) произошло, видимо, от латинского названия свинца plumbum; по-французски название элемента – plomb.

Раньше, если на глубине нескольких сот метров в скважине ломался бур, то как его извлечь обратно, как подцепить? Самое простое и надежное в таком случае средство – свинцовая болванка. Ее бросали в скважину, и она расплющивается от удара, наткнувшись на сломанный бур. Извлеченная на поверхность болванка «предъявит» отпечаток, по которому можно определить, каким образом, за какую часть зацепить обломок. Появились, правда, гораздо более средства в виде камер.

Нитрат свинца применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ. Азид свинца применяется как наиболее широкоупотребляемый детонатор (инициирующее взрывчатое вещество). Перхлорат свинца используется для приготовления тяжелой жидкости (плотность 2,6 г/см₃), используемой во флотационном обогащении руд, он иногда применяется в мощных смесевых взрывчатых веществах как окислитель. Фторид свинца PbF₂ самостоятельно, а также совместно с фторидом висмута, меди, серебра применяется в качестве катодного материала в химических источниках тока. Висмутат свинца PbBiO₃, сульфид свинца PbS, иодид свинца PbI₂ применяются в качестве катодного материала в литиевых аккумуляторных батареях. Хлорид свинца PbCl₂ в качестве катодного материала в резервных источниках тока. Теллурид свинца PbTe широко применяется в качестве термоэлектрического материала (термоЭДС 350 мкВ/К), самый широкоприменяемый материал в производстве термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников. Двуокись свинца PbO₂ широко применяется не только в свинцовом аккумуляторе, но так же на её основе производятся многие резервные химические источники тока, например — свинцово-хлорный элемент, свинцово-плавиковый элемент и др.

В сернокислотной промышленности свинец – незаменимый материал. Основное оборудование – камеры, промывные башни, желобы, трубы, холодильники, детали насосов – все это изготовляется из свинца или свинцом облицовывается. Труднее аналогичным образом защитить от агрессивной среды движущиеся детали – крыльчатки вентилятора, мешалки, вращающиеся барабаны. Эти детали должны обладать бóльшим запасом прочности, чем имеет мягкий свинец. Выход из положения – детали из свинцово-сурьмянистого сплава гартблея. Используют также освинцованные детали, сделанные из стали, но покрытые свинцом из расплава. Чтобы получить равномерное свинцовое покрытие, детали предварительно лудят – покрывают оловом, а уже на оловянный слой наносят свинец.

Кислотная промышленность – не единственное производство, использующее антикоррозийную стойкость свинца. Нуждается в нем и гальванотехника. Хромовые ванны с горячим электролитом изнутри облицовывают свинцом.

Некоторые соединения свинца защищают металл от коррозии не в условиях агрессивных сред, а просто на воздухе. Эти соединения вводят в состав лакокрасочных покрытий. Свинцовые белила – это затертая на олифе основная углекислая соль свинца 2PbCO₃ · Pb(OH)₂. Хорошая кроющая способность, прочность и долговечность образуемой пленки, устойчивость к действию воздуха и света – вот главные достоинства свинцовых белил. Но есть и антидостоинства: высокая чувствительность к сероводороду, и главное – токсичность. Именно из-за нее свинцовые белила применяют сейчас только для наружной окраски судов и металлоконструкций.

В состав масляных красок входят и другие соединения свинца. Долгое время в качестве желтого пигмента использовали глет PbO, но с появлением на рынке свинцового крона PbCrO₄ глет утратил свое значение. Однако это не помешало ему остаться одним из лучших сиккативов (ускорителей высыхания масел).

Свинцовые белила, основной карбонат Pb(OH)₂•PbCO₃, плотный белый порошок, — получается из свинца на воздухе под действием углекислого газа и уксусной кислоты. Использование свинцовых белил в качестве красящего пигмента теперь не так распространено, как ранее, из-за их разложения под действием сероводорода H₂S. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлевки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги.

Арсенат Pb₃(AsO₄)₂ и арсенит свинца Pb₃(AsO₃)₂ применяют в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых — вредителей сельского хозяйства (непарного шелкопряда и хлопкового долгоносика). Борат свинца Pb(BO₂)₂·H₂O, нерастворимый белый порошок, используют для сушки картин и лаков, а вместе с другими металлами — в качестве покрытий стекла и фарфора. Хлорид свинца PbCl₂, белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде, растворах других хлоридов и особенно хлорида аммония NH₄Cl. Его применяют для приготовления мазей при обработке опухолей.

Хромат свинца PbCrO₄ известен как хромовый желтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. В промышленности хромат применяют в основном в производстве желтых пигментов. Нитрат свинца Pb(NO₃)₂ — белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Это вяжущее ограниченного применения. В промышленности его используют в спичечном производстве, крашении и набивке текстиля, окраске рогов и гравировке. Сульфат свинца Pb(SO₄)₂, нерастворимый в воде белый порошок, применяют как пигмент, в аккумуляторах, литографии, в технологии набивных тканей.

Сульфид свинца PbS, чёрный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для обнаружения ионов свинца.

Поскольку свинец хорошо поглощает γ-излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках (например, в кабинетах флюорографии в виде свинцовых накидок, накладок и фартуков) и в ядерных реакторах. Кроме того, свинец рассматривается в качестве теплоносителя в проектах перспективных ядерных реакторов на быстрых нейтронах.

Значительное применение находят сплавы свинца. Пьютер (сплав олова со свинцом), содержащий 85-90 % Sn и 15-10 % Pb, формуется, недорог и используется в производстве домашней утвари. Припой, содержащий 67 % Pb и 33 % Sn, применяют в электротехнике. Сплавы свинца с сурьмой используют в производстве пуль и типографского шрифта, а сплавы свинца, сурьмы и олова — для фигурного литья и подшипников. Сплавы свинца с сурьмой обычно применяют для оболочек кабелей и пластин электрических аккумуляторов. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину в виде тетраэтилсвинца (C₂H₅)₄Pb (умеренно летучая жидкость, пары к-рой в малых концентрациях имеют сладковатый фруктовый запах, в больших-неприятный запах; t_пл = 130 °C, t_кип = 80°С/13 мм рт.ст.; плотн. 1,650 г/см₃; n_D²⁰ = 1,5198; не раств. в воде, смешивается с орг. растворителями; высокотоксичен, легко проникает через кожу; ПДК = 0,005 мг/м₃; ЛД₅₀ = 12,7 мг/кг (крысы, перорально) для повышения октанового числа.

Влияние свинца на человека

Свинец является одним из наиболее токсичных металлов и включен в списки приоритетных загрязнителей рядом международных организаций, в том числе ВОЗ, ЮНЕП, Американским агентством по контролю за токсичными веществами и заболеваниями (CDC), и другими аналогичных государственными организациями в различных странах.

Металл токсичен для микроорганизмов, растений, животных и людей.

Попадая в организм, свинец накапливается в костях, вызывая их разрушение. Предельно допустимая концентрация в атмосферном воздухе соединений свинца 0,003 мг/м3, в воде 0,03 мг/л, почве 20,0 мг/кг. Выброс свинца в Мировой океан 430—650 тысяч т/год.

Избыток свинца в растениях, связанный с высокой его концентрацией в почве, ингибирует дыхание и подавляет процесс фотосинтеза, иногда приводит к увеличению содержания кадмия и снижению поступления цинка, кальция, фосфора, серы. Вследствие этого снижается урожайность растений и резко ухудшается качество производимой продукции. Внешние симптомы негативного действия свинца – появление темно-зеленых листьев, скручивание старых листьев, чахлая листва. Устойчивость растений к его избытку неодинаковая: менее устойчивы злаки, более устойчивы бобовые.

Токсическая доза свинца для человека: 1 мг. Летальная доза для человека: 10 г.

Мировой рынок свинца

Свинец является четвертым по потреблению цветным металлом после алюминия, меди и цинка.

Общие мировые объемы потребления свинца за последние годы не снизились. Небольшой спад США и ЕС в 2001-2002 году вполне компенсирует быстрый рост потребления свинца в развивающихся странах. Добыча свинцовых руд и выплавка металла в последние годы неуклонно растут.

Самые большие запасы свинца в недрах находятся в Австралии (15,6 млн. тонн), Казахстане (14,8 млн. тонн), США (12,2 млн. тонн), Канаде (9,6 млн. тонн), Китае (7,6 млн. тонн). Доля России в мировых запасах свинца оценивается в 10-12%. По данным на 2000 год, основные производители свинцового сырья в мире – Австралия (685 тысяч тонн свинца в концентрате), Китай (580), США (460), Перу (270), Мексика (175). В значительных объемах добыча ведется в Казахстане, России, Ирландии, Швеции, ЮАР.

Соответственно основными производителями свинца в мире являются Австралия, Китай и США (более 70% мирового выпуска). Австралия по производству свинца в концентратах занимает первое место в мире – 25% мирового производства.

Мировые рынки свинца и цинка завершат 2010 год с излишком металлов, так как предложение свинца может превысить спрос почти на 100 тыс. т.
Международная группа изучения цинка и свинца (ILZSG) отмечает, что добыча свинца в 2010 г. должен возрасти на 5,1% до 4,2 млн. т главным образом ввиду роста показателей в Австралии, Китае, Индии и Мексике. Производство чистого свинца увеличится на 7,5% до 9,41 млн. т, главным образом, благодаря 11,9-процентному повышению выпуска и вводу новых проектов в Бразилии и Индии. Также на прежние объемы производства выйдут некоторые комбинаты, сократившие свой выпуск в 2009 г. Ожидается, что спрос на металл возрастет на 7,3% до 9,31 млн. т, главным образом, благодаря Китаю, а также Европе и США.

Средняя цена свинца на Лондонской бирже металлов в 2000 году составляла 455 долл. за тонну, в 2001 г. – 476 долл., в 2002 г. – 463 долл. за тонну. Цены января 2004 года достигли уровня 720-730$/т., а в мае 2010 были уже 1724$ за тонну металла.

Производство свинца в России

Конец прошлого века оказался знаковым для свинцовой промышленности России. После потрясений 1990-х годов, вызванных развалом Советского Союза, основные производители свинца (Усть-Каменогорский свинцово-цинковый комбинат, Чимкентский свинцовый завод, объединение «Укрцинк») оказались за пределами России.

В ближайшие несколько лет в Хакасии может появиться первый в России современный завод по производству первичного свинца. В качестве площадки для размещения предприятия рассматривается город Сорск.

В настоящее время в России практически нет заводов по переработке первичного свинца. Хотя в Красноярском крае находится одно из крупнейших в мире месторождений этого металла – Горевское. Оно содержит 42 % российских запасов свинца. Завод, строительство которого планируется в Хакасии, будет заниматься переработкой свинцового концентрата этого месторождения.

Производство металлического свинца рядом крупнейших производителей в 2003 году составляет: в «ГМК Дальполиметалл» (из руды) около 12 тыс.т (рост более 30%) и в холдинге УГМК (из лома) около 10,2 тыс.т (рост на 24%).

Так, выпуск продукции в 2007 г. предприятием Цветметсервис составил 5,13 тыс. т., в 2008 г. — 6,2 тыс. т., по итогам 2009 г. Цветметсервис произвел 10,5 тыс. т. различных видов свинцовых сплавов».

Тем не менее, производство необработанного свинца в России за первые два месяца 2010 года показало тенденцию к росту. Согласно данным Федеральной службы государственной статистики, в январе-феврале выпуск свинца увеличился в два раза по отношению к аналогичному периоду 2009 г. При этом в феврале 2010 г. производство свинца выросло на 64,8% к февралю 2009 г., а к январю 2010 г. — на 12,3%.

Прогнозные ресурсы свинца России, всего чуть более 17 млн т, или менее 1% мировых. Наиболее разведанная часть – ресурсы категории Р₁  – составляет в общем количестве около 14%. Основная часть ресурсов прогнозируется на территории Красноярского, Алтайского и Приморского краёв и о.Новая Земля (Архангельская обл.).

Состояние сырьевой базы свинца России (2008 г.), млн т.

Прогнозные ресурсы	Р1	Р2		Р3
количество	2,4	7,8		6,9
доля распределённого фонда*, %	14	6		0
Запасы	АВС1		C2
количество	13,3		6,6
изменение по отношению к запасам на 1.01.2007 г.	— 0,35		0,4
доля распределённого фонда, %	87,1		81,5

Количество балансовых запасов свинца в России достигает почти 20 млн т; страна занимает по этому параметру второе место в мире после Австралии.

Около 70% запасов свинца сосредоточено в трех крупнейших месторождениях: Горевском в Красноярском крае, заключающем почти 44% разведанных запасов РФ, Озерном и Холоднинском в Республике Бурятия.

Российские месторождения свинца, как правило, комплексные (свинцово-цинковые). Руды крупнейшего в стране «стратиформного» Горевского месторождения характеризуются очень высокими содержаниями свинца (более 7%) и низкими – цинка. Только в Австралии есть крупные свинцовые месторождения с более богатыми рудами, такие как Брокен-Хилл (8,5% свинца в рудах), Хилтон (7,3%) и Каннингтон (10,7%), однако все они относятся к колчеданно- полиметаллическому промышленному типу. Основная часть запасов Горевского месторождения расположена под руслом р.Ангара; разработка их пока не планируется.

Свинец | История

Свинец

Свинец (англ. Lead, франц. Plomb, нем. Blei) известен с III — II тысячелетия до н.э. в Месопотамии, Египте и других древних странах, где из него изготовляли большие кирпичи (чушки), статуи богов и царей, печати и различные предметы быта. Из свинца делали бронзу, а также таблички для письма острым твердым предметом. В более позднее время римляне стали изготовлять из свинца трубы для водопроводов. В древности свинец сопоставлялся с планетой Сатурн и часто именовался сатурном. В средние века благодаря своему тяжелому весу свинец играл особую роль в алхимических операциях, ему приписывали способность легко превращаться в золото. Вплоть до XVII в. свинец нередко путали с оловом. На древнеславянских языках он именовался оловом; это название сохранилось в современном чешском языке (Olovo).

Происхождение слова «свинец» неясно. В старину свинец не всегда четко отличали от олова. В большинстве славянских языков (болгарском, сербскохорватском, чешском, польском) свинец и называется оловом. Наш же «свинец» встречается только в языках балтийской группы: svinas (литовский), svin (латышский). У некоторых горе-переводчиков это приводило к забавным недоразумениям, например, к «оловянным аккумуляторам» в автомобилях. Английское название свинца lead и голландское lood, возможно, связаны с нашим «лудить». Латинское же plumbum (тоже неясного происхождения) дало английское слово plumber – водопроводчик (когда-то трубы зачеканивали мягким свинцом. И еще одна путаница, связанная со свинцом. Древние греки называли свинец «молибдос» (название сохранилось и в новогреческом языке). Отсюда – латинское molibdaena: так в средние века называли и свинцовый блеск PbS, и более редкий молибденовый блеск (MoS₂), и другие похожие минералы, оставлявшие черный след на светлой поверхности. Такой же след оставляли графит и сам свинец. Тонкими свинцовыми стержнями можно было писать на пергаменте; недаром по-немецки карандаш – Bleistift, т.е. свинцовый стержень.

Свинец вместе с золотом, серебром, медью, оловом, железом и ртутью входит в семерку металлов, известных с глубокой древности. Считается, что впервые люди выплавили свинец из руд 8 тысяч лет назад. Раскопки в Древнем Египте обнаружили изделия из серебра и свинца в захоронениях до династического периода. К этому же времени относятся аналогичные находки, сделанные в Месопотамии.

Тонкими свинцовыми пластинами обшивали деревянные корпуса древних кораблей. Один такой греческий корабль, построенный в III в. до н.э., был найден в 1954 на дне Средиземного моря недалеко от Марселя. Римляне изготовляли также из свинца трубы длиной 3 метра и разного, но строго определенного диаметра (всего было 15 вариантов). Это первый в истории пример стандартизированного промышленного производства.

В средние века крыши церквей и дворцов нередко покрывали свинцовыми пластинами, устойчивыми к атмосферным влияниям. Еще в 669 свинцом покрыли крышу монастырской церкви в Йорке, а в 688 епископ в Нортумберленде приказал обшить свинцовыми пластинами крышу и стены церкви. Знаменитые витражи в соборах собирали с помощью свинцовых рамок с желобками, в которых укрепляли пластинки цветного стекла. Делали из свинца, по примеру римлян, и водопроводные, а также дренажные трубы. Так, в 1532 в Вестминстерском дворце установили свинцовые водосточные трубы квадратного сечения.

Когда появилось огнестрельное оружие, большие количества свинца пошли для изготовления пуль и дроби, и свинец начал ассоциироваться также со смертельной опасностью. Сначала дробь отливали в разъемных формах. В 1650 английский принц Руперт изобрел более быстрый и удобный способ. Он обнаружил, что если к свинцу добавить немного мышьяка и лить этот сплав через своего рода большой дуршлаг в бак с водой, то получаются шарики дроби правильной сферической формы. А после того, как в 1436 Иоганн Гутенберг изобрел способ печатать книги с использованием подвижных металлических литер, печатники в течение сотен лет отливали буквы из так называемого типографского сплава на основе свинца (с примесью олова и сурьмы).

Из соединений свинца с древних времен использовали свинцовый сурик Pb₃O₄ и основной карбонат свинца (свинцовые белила) в качестве красной и белой краски. Почти все картины старых мастеров писаны красками, приготовленными на основе свинцовых белил.

Ответы Mail.ru: где добывают свинец?

Для получения свинца в основном используют руды, содержащие галенит. Сначала методом флотации получают концентрат, содержащий 40-70 процентов свинца. Затем возможно несколько способов переработки концентрата в веркблей (черновой свинец): прежде широко распространённый метод шахтной восстановительной плавки, разработанные в СССР метод кислородно-взвешенной циклонной электротермической плавки свинцово-цинковых продуктов (КИВЦЭТ-ЦС), метод плавки Ванюкова (плавка в жидкой ванне)[4]:37-38. Для плавки в шахтной (ватержакетной) печи предварительно производят агломерационный обжиг концентрата, а затем его загружают в шахтную печь, где происходит восстановление свинца из оксида. Веркблей, содержащий более 90 процентов свинца, подвергается дальнейшему очищению. Сначала для удаления меди применяют зейгерование и последующую обработку серой[4]:42. Затем щелочным рафинированием удаляют мышьяк и сурьму. Далее выделяют серебро и золото с помощью цинковой пены и отгоняют цинк[4]:45. Обработкой кальцием и магнием удаляют висмут. В результате содержание примесей падает до менее чем 0,2%[9]. В природных условиях часто образует крупные залежи свинцово-цинковых или полиметаллических руд стратиформного типа (Холоднинское, Забайкалье), а также скарнового (Дальнегорское (бывшее Тетюхинское), Приморье; Брокен-Хилл в Австралии) типа; галенит часто встречается и в месторождениях других металлов: колчеданно-полиметаллических (Южный и Средний Урал), медно-никелевых (Норильск), урановых (Казахстан), золоторудных и др. Сульфосоли обычно встречаются в низкотемпературных гидротермальных месторождениях с сурьмой, мышьяком, а также в золоторудных месторождениях (Дарасун, Забайкалье). Минералы свинца сульфидного типа имеют гидротермальный генезис, минералы окисного типа часты в корах выветривания (зонах окисления) свинцово-цинковых месторождений. В кларковых концентрациях свинец входит практически во все породы. Единственное место на земле, где в породах больше свинца по сравнению с ураном — Кохистанско-Ладакхская дуга на севере Пакистана[14].

Свинец | Subnautica вики | Fandom

Свинец

Характеристики

Категория

Ресурсы

Добывается из:

Песчаник

Большие ресурсные залежи

Биом\ы

• Безопасные отмели
• Лес водорослей
• Редкий риф
• Большой риф
• Травяные плато
• Горные пещеры
• Пещеры леса водорослей
• Пещеры Грибного леса
• Неактивная лавовая зона

Слоты инвентаря

1

ID ресурса

lead

Pb. Защищает от радиации

― КПК

Описание

Свинец (Lead) – это ресурс, который можно найти в кусках песчаника. Используется как изоляция от радиации.

С применением свинца делаются:

• Противорадиационный костюм
• Топливный стержень реактора
• Фундамент
• Модификационная станция
• Стыковочная шахта
• Мотылёк
• Костюм «КРАБ»
• Циклоп
• Стартовая площадка «Нептуна»

Использование

Изготовитель ×2×2 ×3