Где используется чистое олово

Олово: свойства, формы, способы добычи и применение

Олово представляет собой лёгкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Существуют четыре структурные модификации этого химического элемента:

  • При температуре свыше +13,2 0 C формируется белое олово.
  • При температуре ниже +13,2 0 C возникает структура серого олова.
  • Под воздействием высоких давлений аллотропические формы минерала принимают вид γ-олова и σ-олова.
  • Мягкий, ковкий, пластичный материал.
  • Плотность при комнатной температуре составляет 7,3 г/см 3 .
  • Температура плавления равняется +231,91 0 C.
  • Температура кипения … +2620 0 C.
  • При нагревании до температуры свыше 170 0 C металл приобретает хрупкость.
  • В нормальных условиях олово – непрочный материал, легко деформирующийся под физическим воздействием.
  • На поверхности при нормальных условиях олово образует оксидную плёнку, защищающую минерал от химических воздействий.
  • При нагревании проявляет активность, вступая во взаимодействие с кислородом и неметаллами.

Формы нахождения в природе

Олово – малораспространённый в природе химический элемент. Среди других минералов, по этому показателю оно занимает лишь 47 место, а содержание его в земной коре не превышает одной сотой доли процента.

В недрах олово имеет две формы присутствия: рассеянную и минеральную. Представители последней и представляют промышленный интерес. Основным среди добываемых минералов выступает касситерит, содержащий в себе 78,8% олова, второстепенную роль играет станнин с 27,5% минерала.

К натуральным природным образованиям, содержащим в себе этот химический элемент, относятся:

  • горные породы: базальты, диориты, дуниты,
  • гранитоиды,
  • глины,
  • морская вода,
  • почва,
  • биомасса,
  • зола, образовавшаяся при сжигании растений,
  • каменные метеориты.

Твёрдая фаза. Минералы

Фактов встречи рассеянной формы данной фазы в отложениях не имеется. В то время как в минерал-концентраторах, на ряду с целым рядом других минералов, таких как: биотиты, гранаты, магнезиты, пироксены, турмалины и железо Fe +2 , олово в минеральной форме присутствует. Имеется также оно в изоморфной форме среди сульфидных залежей сфалеритов, пиритов и халькопиритов.

Самородные элементы, сплавы и интерметаллические соединения

Встречающиеся среди целого ряда геологических образований самородки цветных и драгоценных металлов нередко содержат в своём составе олово. Имеется оно и в сплавах с сурьмой и свинцом, с медью и сурьмой. В виде интерметаллических соединений его можно найти среди атакитов, звягинцевитов, стистаитов, таймыритов и штумырлитов.

Все эти образования присутствуют в следующих группах пород:

  • интрузивных и эффузивных магматических,
  • гидротермально и метасоматически изменённых,
  • современного образования,
  • осадочных.

Окисные соединения олова

Соединения олова с кислородом представлены в химии:

  • Оксидом олова SnO2 – касситеритом.
  • Оксидом двухвалентного олова SnO – коричневым оксидом.
  • Оксидом четырёхвалентного олова SnO2 – оловянным ангидридом.

Касситерит

Основной промышленный минерал для извлечения олова, содержащий в себе почти четыре пятых искомого вещества. Представляет собой аморфный порошок белого цвета, плотностью 7036 кг/м 3 или кристаллы, не обладающие цветом, плотностью в 6950 кг/м 3 . Обе фракции в залежах бывают выделены в виде зёрен, отдельных скоплений, сплошных массивов.

Касситерит химически устойчив, плохо взаимодействует с жидкостями, имеет матовый блеск и раковистый излом.

Гидроокисные соединения

Образующиеся в результате взаимодействия полиоловянных кислот или с помощью других методов соединения:

  • варламовит,
  • гидромартит,
  • гидростаннат меди,
  • мушистонит,
  • затвердевший магнетитный раствор олова.

Эти минералы не играют значительной роли в промышленном производстве металла.

Силикаты

Породообразующие соединения земной коры представлены в природе следующими оловосодержащими веществами:

  • Малаятитом, образующим скопления, вызывающие интерес разработчиков полезных ископаемых.
  • Пабститом – редким минералом группы бенитонитов, обнаруженном в окремнелом известняке.
  • Стоказитом.

Шпинделиды

Значительная группа окаэдрических кристаллов. В их среде присутствует нигерит – минерал, имеющий в своём составе олово и названный так в честь страны своего нахождения – Нигерии.

Сульфидные соединения олова

При соединении с серой, олово образует ряд достаточно важных в промышленном отношении соединений:

  • Герценбергит – минерал, имеющий бурую окраску.
  • Берндтит – ярко-жёлтое вещество.
  • Кестерит.
  • Тиллит.
  • Франкеит.

Станнин

По своему практическому значению второй среди оловосодержащих минералов, часто встречающийся на территории России. Оловянный колчедан класса сульфидов, обычно в сочетании с варламовитом представляющий треть имеющегося олова в месторождениях. Кристаллическое вещество с металлическим блеском, часто подверженное распаду.

Коллоидная форма

Клеевидные соединения олова являются промежуточной формой на пути: от горячих внутри земных растворов к твёрдым осаждённым минералам. Однако наряду с кремнистыми соединениями олова, коллоиды этого химического элемента также недостаточно изучены. Имеются факты, доказывающие высокий уровень растворимости оксида олова в жидкостях, содержащих хлор-кремний. Но для создания полной картины представления о формировании оловосодержащих минералов в земной коре, этого недостаточно.

Читайте также:  Олово как элемент таблицы менделеева

Формы в жидкой фазе

Проводимые научные исследования и эксперименты свидетельствуют в пользу содержания олова в минеральных растворах с некоторой долей вероятности. Остаётся констатировать, что данный вопрос требует дальнейшего изучения.

Тем не менее, установленные в ходе проведённых экспериментов формы присутствия минерала в растворах вполне можно группировать следующим образом:

  • Ионные соединения, в группу которых входят: галогениды, гидроксильные соединения, простые ионы олова и сульфиды.
  • Комплексные соединения, образующиеся при растворении во фторированных средах касситерита.
  • Олово-кремнистые и коллоидные соединения.

Способы добычи

Методы рудо добычи всегда определятся формой и условиями залегания. Проще всего поддаются разработке россыпные (аллювиальные) месторождения, насыщенные зернистыми песками.

Драгирование

Способ заключается в том, что со дна озёр, рек, искусственных водохранилищ или даже морей с помощью землесосных или многоковшовых драг извлекается россыпь, содержащее в своём составе олово.

Драга – это движущаяся землечерпальная машина, установленная на деревянном или стальном понтоне, которая спереди забирает подводный грунт, а сзади – за кормой выгружает обработанную породу в отвал. Тем самым этот перемещающийся по водной поверхности горно-обогатительный агрегат решает сразу несколько задач:

  • Производит добычу полезного ископаемого.
  • Осуществляет гравитационный процесс обогащения, включающий в себя грохочение, отсадку минерала и концентрирование.
  • Углубляет русло водоёма.

В результате драгирования получается концентрат касситерита.

С помощью песковых насосов

Здесь производится первоначальное вскрытие верхнего слоя пустой породы с помощью специальной техники. После чего направленными под высоким давлением водяными струями размывается рудное тело, в результате чего образующиеся стоки поступают в нижерасположенный накопительный пруд.

Водо-грязевая суспензия при помощи песковых агрегатов подаётся вверх на галерею промывки. Далее жидкая фракция по промывным шлюзам стекает вниз, а более тяжёлый касситерит остаётся на дне, откуда затем забирается для отсадки и концентрирования. В результате процесса сырьё получается с 70-76% содержанием олова.

Рафинирование

Оловянное производство включает в себя не только извлечение и обогащение руд, но и выплавку с последующим рафинированием.

Выплавка производится в отражательных или специальных шахтных печах с использованием углеродсодержащих материалов. С помощью этого технологического процесса получают черновое олово. Непосредственно перед выплавкой руду для удаления ненужных пород подвергают обжигу или технологическому выветриванию.

Рафинирование – это очистка материала от примесей, с целью его дальнейшего использования в более концентрированном виде.

Термическое

Выполняется в изготовленных из стали котлах полусферической формы при температуре +300 0 C. С помощью термического рафинирования добиваются удаления:

  • Железа и меди с помощью серы и угля.
  • Мышьяка и сурьмы посредством сплавления их с алюминием.
  • Свинца под воздействием хлорида олова.
  • Висмута, вследствие проведения соединительных реакций с магнием и кальцием.

В результате чего концентрация олова в прошедшем рафинирование металле достигает 99,75-99,95%.

Электролитическое

С помощью данного метода, впервые опробованного на сильно загрязнённых боливийских рудах, достигается 99,98% очистка исходного материала. В основе его лежит процесс электролиза в ваннах при 30 0 C, куда добавляется электролит, содержащий в себе кислотный набор и двухвалентное олово.

Для использования при изготовлении полупроводниковых изделий сырьё, полученное после электролитического рафинирования, дополнительно подвергается зонной плавке, позволяющей достичь 99,995% чистоты металла.

Сфера применения

Благодаря своим свойствам: низкой температуре плавления, большому набору легко производимых сплавов, устойчивости к кислотным воздействиям, олово нашло широкое применение в ряде отраслей промышленности.

Непосредственно сам металл в значительной степени используется в качестве нетоксичного антикоррозийного покрытия, ценимого при изготовлении пищевой тары. Также он входит в состав припоев, химических реактивов, оловянного порошка и серого чугуна. Чаще всего его можно встретить в виде красивых декоративных покрытий, хотя также и на поверхности пребывающих в эксплуатации труб. Кроме того, олово служит в качестве анодного материала в химических источниках тока и является легирующим материалом в производстве титановых конструкционных сплавов.

Однако значительно большее распространение получили оловянные сплавы. Бронза, разнообразные припои, типографские краски, покрытие красителями текстиля и шерсти, сверхпроводники, жаропрочные материалы, гамма излучатели – всё это появилось на свет благодаря широкому набору сплавов этого серебристо-белого металла.

Месторождения в России и мире

Наиболее крупными залежами оловосодержащих руд в мире располагают:

  • в Азии – Китай, Индонезия, Таиланд, Малайзия, Мьянма;
  • в Южной Америке – Боливия, Бразилия, Перу;
  • континент и страна Австралия.

На территории нашей страны имеются 271 рудных месторождений олова: 147 россыпных и 124 коренных. Располагаются они в Карелии, Иркутской и Магаданской областях, в Забайкальском, Хабаровском и Приморском краях, Еврейской АО Бурятии, Якутии и на Чукотке.

Мировые запасы

Подтверждённые мировые запасы оловянных руд составляют 8,174 млн. тонн. Из них в России сосредоточено 0,3 млн. тонн (91% располагается на территории Дальневосточного федерального округа).

Расположение залежей олова по континентам:

  • Азия (без России) – 4,903 млн. тонн.
  • Америка – 2,095 млн. тонн.
  • Африка – 0,415 млн. тонн.
  • Австралия – 0,247 млн. тонн.
  • Европа (без России) – 0,214 млн. тонн.

Страны, добывающие олово

Мировыми лидерами олово добычи в 2019 году стали:

  • Китай – 85,0 тыс. тонн.
  • Индонезия – 80,0 тыс. тонн.
  • Мьянма – 54,0 тыс. тонн.
  • Перу – 18,5 тыс. тонн.
  • Боливия – 17,0 тыс. тонн.
  • Бразилия – 17,0 тыс. тонн.
  • Конго – 10,0 тыс. тонн.
  • Нигерия – 7,5 тыс. тонн.
  • Австралия – 7,0 тыс. тонн.
  • Вьетнам – 4,5 тыс. тонн.
  • Малайзия – 4,0 тыс. тонн.
  • Руанда – 3,0 тыс. тонн.
  • Россия – 1,4 тыс. тонн.
  • Лаос – 1,0 тыс. тонн.
Читайте также:  Электролиз олова с меди

Источник

Применение олова

Одним из наиболее распространенных металлов, применяемых в промышленности, является олово. Но в чистом виде, без примесей, его практически нигде не используют.

Основными полезными свойствами, которыми обладает олово, являются: не высокая температура плавления, возможность образования сплавов со сторонними химическими элементами и высокой устойчивостью к воздействиям ряда органических кислот. Все эти и другие, менее важные, особенности олова, способствуют его обширному применению в различных отраслях промышленности.

Наверняка, каждый из нас знает, что бронза образовывается при соединении меди и олова. Большие количества олова используют для создания этого, очень распространенного, сплава.

Сплавы олова со свинцом, висмутом или кадмием, получили названия припоев. Такие сплавы обладают высокой прочностью и легко плавятся, от чего их широко применяют при соединении деталей. Данные сплавы образуют надежные и герметичные швы. А при соединении свинца, сурьмы и олова, получают сплав, часто используемый для типографских шрифтов.

Так как олово имеет антикоррозийные свойства, не редко его применение олова служит для прокатки фольги, и производства разнообразных труб. Кстати, о том, что олово не ржавеет, знали еще наши далекие предки, поэтому, они использовали металл, для производства посуды. Но так как олово, в древние времена, стоило не дешево, такая посуда, распространения не получила.

Не менее широкую область применения занимают соли олова. Их используют для ситцепечатания и при изготовлении шелковых тканей.

Сплавы олова и других элементов часто применяют, для покрытия жестяных банок.

Применение олова в медицине, например, для создания некоторых пломб, применяют этот металл. Ранее хлористое олово использовалось в виде пилюль, для лечения эпилепсии и определенных видах нервозов.
Как микроэлемент, олово содержится и в организме человека. При нехватке данного элемента, может замедляться рост и вес человека.

Нельзя отрицать то, что химический элемент олово, играет очень важную роль во многих сферах жизнедеятельности человека. Обширная область применения в медицине, промышленности и производстве техники, делают этот металл, стратегически важным элементом современного мира.

Источник

Изделия из олова и другие области применения чистого металла, а также его различных сплавов

Несмотря на свое наименование – «стойкий», олово к прочным металлам не относится. Оно слишком легкое и ковкое, чтобы его можно было применять для производства любых несущих конструкций. А вот ковкость при относительно низкой температуре и пластичность делают вещество весьма популярным в соответствующей области. О том, как можно использовать олово, где купить его для пайки, какие припои с ним возможны — все это и даже больше вы узнаете из данной статьи.

Изделия из олова и другие сферы его применения

Сплавы

В современном народном хозяйстве в абсолютном большинстве случаев используется не олово, а его разнообразные сплавы.

  • Самая древняя и известная сфера использования – получение оловянной бронзы, то есть, сплава меди и олова. Он обладает не только превосходными эстетическими качествами, но прекрасными техническими: бронза прочна, тверда, устойчива к износу, не подвержена коррозии и так далее. Ну а красоту сплава оценили очень и очень давно: бронзовые скульптуры, посуда, предметы быта и сейчас привлекают богатством цвета и блеска.
  • Второе наиболее известное применение – припои. Это сплавы олова и свинца, серебра, меди, а так же кадмия или висмута. Отличительная особенность этого сплава – низкая температура плавления, способность образовывать связи с другими металлами и высокая прочность таких соединений. С помощью припоев соединяют между собой самые разнообразные детали из металлов, которые друг с другом соединены быть не могут – из-за слишком разной температуры плавления, например. Изредка, но применяются и чисто оловянные припои.

Свойства припоя определяются его составом. Традиционно он используется в радио- и электротехнике. А вот сплав из 30% олова и 70% свинца отличается очень широким диапазоном затвердевания. Эту характеристику используют при пайке труб разного рода.

  • И само олово, и оловянно-свинцовые сплавы обладают хорошим сцеплением к металлу. А поэтому и те и другие используются для внешнего покрытия деталей с целью защитить изделия от коррозии и придать им привлекательный вид. Наносят слой, погрузив предмет в ванну с расплавом, или электролитическим методом из водных растворов.
  • Еще один известный сплав из олова, сурьмы и меди известен за счет своих выдающихся антифрикционных качеств. Такие составы – баббиты, применяют для покрытия различных движущихся с целью уменьшить их износ.
  • Сплав металла со свинцом и сурьмой применяют при изготовлении типографских шрифтов. Его прочность и устойчивость к усталости позволяют длительное время использовать один и тот же набор.
  • Еще одно необычное применение соединения металла со свинцом – органные трубы. Олово – наиболее тонально-резонансный металл из известных. Его количество в сплаве определяет тон трубы.
Читайте также:  Как спаять свинец с оловом

О сферах использования олова расскажет данное видео:

Самостоятельное вещество

Олово применяют и в качестве подачи самостоятельного вещества – с долей до 97–99%.

  • Почти половина такого чистого металла как олово уходит на покрытие консервных банок. Всем известные жестяные предметы представляют собой стальное изделие, покрытое тончайшим слоем олова – 0,4 мкм. Последний обеспечивает превосходную антикоррозийную защиту.
  • Из олова производят массу разнообразных пищевых контейнеров и даже посуду, поскольку металл отличается прекрасными гигиеническими свойствами и абсолютно безопасен в отличие от своего средневекового «собрата», представляющего собой сплав со свинцом. Посуда из этого легкого серебристого металла очень красива. Кроме того, высокая ковкость и пластичность вещества позволяют не просто штамповать кастрюльки и тарелки, а изготавливать действительно превосходные предметы столовой сервировки. Соответственно, популярностью пользуются подарки из олова.
  • Благодаря отличным антикоррозийным свойствам олово используют и при изготовлении трубопровода. Особенно ценны эти его качества при организации системы снабжения питьевой водой. Большого распространения они, правда, не получают, поскольку материал довольно дорогой, а, самое главное, дефицитен на строительном рынке.

Про теплоту, градус, удельную температура плавления олова для изготовления изделий и пайки микросхем, про особенности применения в промышленности белого, серого, хлорного, жидкого олова, его свойства расскажем ниже.

Применение металла в строительстве

Невысокая прочность и твердость значительно ограничивают применение олова в строительной сфере. Да и большинство сплавов с металлом предполагают совершенно другие характеристики.

Однако и в этой области веществу нашлось место.

Оловянные бронзы

Сплав олова с медью – наиболее известное применение металла, за исключением, возможно, получения белой жести. Оловянная бронза обладает превосходными антифрикционными свойствами, устойчива к коррозии, гигиенична и не боится мороза. Кроме того, материал необычайно привлекателен внешне и обладает доставочной ковкостью.

Эти свойства и определяют сферы применения оловянного сплава.

  • Трубопровод – стойкость к действию высоких температуры и очень малая усадка – менее 1%, обуславливают применение бронзовых труб для любого типа трубопровода: горячего и холодного водоснабжения, отопления и так далее. Благодаря тому, что материал не поддается коррозии, он исключительно долговечен: бронзовый трубопровод (не путать с керамическим) рассчитан на использование столетиями. Кроме того, его значительно проще обслуживать. Внешний вид его со временем становится только привлекательнее: правильная черная патина придает даже простой трубе элегантность, свойств своих материал не теряет, к тому же материал не накапливает электричество, как сталь, например.
  • Сантехника – ванные, умывальники, унитазы из этого сплава не только «честно» выполняют свою роль, то есть, являются долговечными предметами с прекрасными гигиеническими свойствами, они зачастую еще и очень красивы. Ковкость бронзы позволяет превратить ванную в художественный шедевр.
  • То же самое касается и мелких аксессуаров для ванной, санузла или кухни. Бронзовые краны, лейки, подставки, полотенцесушители и прочие придадут любому интерьеру вид совершенно роскошный.
  • Фурнитура другого рода – ручки, замки, дверные накладные петли и даже кольца для штор, весьма изысканный штрих классического стиля.
  • Лестничные перила и ограждения – пожалуй, самое эффектное применение бронзы в жилом доме, поскольку имеет относительно большую площадь. Кованые или литые бронзовые перила – способ сделать интерьер не только уникальным, но и в высшей степени роскошным и элегантным.
  • Скульптуры и предметы быта, которые можно сделать из металла – вешалки, скамьи, держатели, рамы для зеркала и так далее. Выполненные из бронзы эти изделия являются украшением любого дома и в любом стиле.

О том, что делать, если вам не хватает олова для пайки, расскажет данное видео:

Предметы быта

Канули в Лето оловянные подсвечники, подстаканники, пуговицы и солдатики. Сегодня чистое олово, несмотря на куда меньшую стоимость по сравнению с прошлыми веками, имеет куда меньшее применение, поскольку вытесняется более дешевыми и доступными сплавами.

Однако любители ретростилей и сейчас не преминут найти оловянное изделие для украшения интерьера.

  • Оловянная фурнитура – в основном дверные ручки, хотя можно найти и другие изделия. По сравнению с бронзой или латунью олово кажется более скромным и обладает меньшим блеском. Однако для стилей кантри или английского это является достоинством. Ну а высокая ковкость материала значительно компенсирует его неяркость.
  • Оловянная посуда – от самой простой «дедовской» кружки, из которой «такая вкусная вода», до изысканного столового прибора. Посуда из олова изящна и составит честь любой гостиной. А уж набором оловянных десертных ложечек и сейчас можно удивить любителя старины.
  • В позапрошлом веке повсеместно использовались штампованные оловянные уличные фонари. Использовать их давно перестали, а вот оловянные светильники разного рода – от люстр до скромных настольных, изготавливают до сих пор.

Олово – металл малораспространенный, более всего известен как компонент бронзы, да и применение в строительстве и быту нашел именно в виде бронзового сплава. Однако оловянные предметы быта и посуда и сейчас являются украшением столовой.

Решили самостоятельно изготовить небольшие поделки из олова? Тогда посмотрите прежде этот видеосюжет:

Источник