Как выглядит руда свинца

Свинец

Свинец — редкий минерал, самородный металл класса самородных элементов. Ковкий, сравнительно легкоплавкий металл серебристо-белого цвета с синеватым отливом. Известен с глубокой древности. Очень пластичный, мягкий (режется ножом, царапается ногтем). При ядерных реакциях образуются многочисленные радиоактивные изотопы свинца.

СТРУКТУРА

Свинец кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке (а = 4,9389Å), аллотропических модификаций не имеет. Атомный радиус 1,75Å, ионные радиусы: Рb 2+ 1,26Å, Рb 4+ 0,76Å. Двойниковые кристаллы по <111>. Встречается в мелких округлых зёрнах, чешуйках, шариках, пластинках и нитевидных образованиях.

СВОЙСТВА

Свинец имеет довольно низкую теплопроводность, она составляет 35,1 Вт/(м•К), при температуре 0 °C. Металл мягкий, режется ножом, легко царапается ногтем. На поверхности он обычно покрыт более или менее толстой плёнкой оксидов, при разрезании открывается блестящая поверхность, которая на воздухе со временем тускнеет. Температура плавления — 600,61 K (327,46 °C), кипит при 2022 K (1749 °C). Относится к группе тяжёлых металлов; его плотность — 11,3415 г/см 3 (+20 °С). С повышением температуры плотность свинца падает. Предел прочности на растяжение — 12—13 МПа (МН/м 2 ). При температуре 7,26 К становится сверхпроводником.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Содержание в земной коре — 1,6•10 −3 % по массе. Самородный свинец встречается редко, круг пород, в которых он установлен, достаточно широк: от осадочных пород до ультраосновных интрузивных пород. В этих образованиях он часто образует интерметаллические соединения (например, звягинцевит (Pd,Pt)3(Pb,Sn) и др.) и сплавы с другими элементами (например, (Pb + Sn + Sb)). Он входит в состав 80 различных минералов. Важнейшие из них: галенит PbS, церуссит PbCO3, англезит PbSO4 (сульфат свинца); из более сложных — тиллит PbSnS2 и бетехтинит Pb2(Cu,Fe)21S15, а также сульфосоли свинца — джемсонит FePb4Sn6S14, буланжерит Pb5Sb4S11. Всегда содержится в рудах урана и тория, имея часто радиогенную природу.

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). 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. Затем щелочным рафинированием удаляют мышьяк и сурьму. Далее выделяют серебро и золото с помощью цинковой пены и отгоняют цинк. Обработкой кальцием и магнием удаляют висмут. В результате содержание примесей падает до менее чем 0,2 %[

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Образует вкрапленность в изверженных, главным образом кислых, горных породах, в м-ниях Fe и Мn ассоциирует с магнетитом и гаусманитом. Встречается в россыпях с самородными Au, Pt, Os, Ir.

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.

ПРИМЕНЕНИЕ

Нитрат свинца применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ. Азид свинца применяется как наиболее широко употребляемый детонатор (инициирующее взрывчатое вещество). Перхлорат свинца используется для приготовления тяжёлой жидкости (плотность 2,6 г/см³), используемой во флотационном обогащении руд, он иногда применяется в мощных смесевых взрывчатых веществах как окислитель. Фторид свинца самостоятельно, а также совместно с фторидом висмута, меди, серебра применяется в качестве катодного материала в химических источниках тока.

Висмутат свинца, сульфид свинца PbS, иодид свинца 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 (термо-э.д.с. 350 мкВ/К), самый широкоприменяемый материал в производстве термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников. Двуокись свинца PbO2 широко применяется не только в свинцовом аккумуляторе, но и также на её основе производятся многие резервные химические источники тока, например — свинцово-хлорный элемент, свинцово-плавиковый элемент и другие.

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 шпатлёвки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги.

Читайте также:  Как восстановить пластичность свинца

Арсенат и арсенит свинца 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 жёлтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. В промышленности хромат применяют в основном в производстве жёлтых 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.

Поскольку свинец хорошо поглощает γ-излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках 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. Было время, когда на оболочки кабелей шла значительная часть производимого в мире свинца, благодаря хорошим влагозащитным свойствам таких изделий. Однако впоследствии свинец в существенной мере вытеснили из этой области алюминий и полимеры. Так, в странах Запада использование свинца на оболочки кабелей упало с 342 тысяч тонн в 1976 году до 51 тысяч тонн в 2002 году. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину в виде тетраэтилсвинца (C2H5)4Pb (умеренно летучая жидкость, пары которой в малых концентрациях имеют сладковатый фруктовый запах, в больших — неприятный запах; Тпл = 130 °C, Ткип = +80 °С/13 мм рт. ст.; плотность 1,650 г/см³; nD2v = 1,5198; не растворяется в воде, смешивается с органическими растворителями; высокотоксичен, легко проникает через кожу; ПДК = 0,005 мг/м³; ЛД50 = 12,7 мг/кг (крысы, перорально)) для повышения октанового числа.

Используется для защиты пациентов от излучения рентгеновских аппаратов.

Источник

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.

Читайте также:  Припой с малым содержанием свинца

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.

Источник

Свинцовая руда: виды, способы добычи и применение

Свинец — металл, широко использующийся в тяжелой и легкой промышленности, медицине, геологии и других сферах. Он имеет серебристо-белый цвет вплоть до синеватого отлива. В Периодической системе химических элементов свинец имеет номер 82. Металл не является дефицитом, он легок в добыче и последующей обработке.

Структура и состав металла

Свинцовая руда — металл сложной структуры. Он имеет кубическую, гранецентрированную кристаллическую решетку, а также довольно большую молекулярную массу.

Обычно свинец встречается в виде небольших зёрен округлой формы, в шариках, пластинках, чешуйках, а также в виде нитевидных образований.

Свойства свинца

Свинец — мягкий голубовато-серый металл с металлическим блеском на свежих срезах (быстро окисляется при воздействии с воздухом). Его удельный вес составляет 11.40 единиц, а температура плавления — 325 градусов по Цельсию. В процессе медленного охлаждения металл довольно быстро кристаллизуется.

Прочность довольно низка, а потому из него не может быть вытянута проволока. Зато металл легко поддается прессовке. Его также можно прокатывать в тонкие листы. Другие свойства металла во многом зависят от примесей.
Металл хорошо растворяется в ослабленной азотной кислоте и легко извлекается из каких-либо соединений.

Данный металл — инертен, он быстро покрывается защитной оксидной пленкой. Имеет довольно низкую электро- и теплопроводность. Свинец считается тяжелым металлом, однако при нормальной температуре он довольно мягкий и легко режется ножом.

Свинец сохраняет свои свойства даже при резких скачках температуры или давления. Он также способен поглощать рентгеновские лучи. Благодаря этому качеству и относительной доступности, свинец часто используется для создания защитного слоя.

Виды свинцовой руды

Существует несколько разновидностей свинцовой руды. Так, галенит обычно вызывает ассоциации с серебряными и цинковыми рудами. Добытый из первых свинец называют жестким, тогда как металл, что производится из руд, свободных от серебра, называют мягким.

Список основных минералов свинца:

Обычно галенит располагается глубоко под землей, в жилах, которые не были подвержены процессу окисления. В тех жилах, которые были выветрены и окислены, в качестве продуктов изменения образуются минералы англезиты. По сравнению с ними церуссит куда менее устойчив и способен превратиться в свинец лишь из-за сильного воздействия карбонизированных вод. Тогда как в местах, где растворы зоны окисления пересекают породы фосфатного характера, постепенно образовывается и развивается пироморфит. При наличии серебра в галените в процессе окисления могут появляться серебряные минералы.

Читайте также:  С чем реагирует свинец реакции

Нередко в жилах свинцовой руды всевозможные минералы встречаются вместе с галенитом. Минерал сфалерит — один из наиболее распространенных из них.

Происхождение

Свинец обычно создает небольшую вкрапленность в изверженных (преимущественно кислых) горных породах, может встречаться в виде россыпи и в качестве самородных минеральных элементов.

Что касается естественных условий, в них часто образовываются довольно большие залежи свинцово-цинковых и полиметаллических руд скарного типа. Реже в природе находят залежи руд нередко стратиформного характера. В месторождениях медно-никелевых, золотых, урановых и колчеданно-полиметаллических минералов попадается галенит.

В месторождениях с гидротермальными низкотемпературными природными условиями, мышьяком и сурьмой, часто встречаются сульфосоли — разновидность минералов свинца, обладающих таким свойством, как гидротермальный генезис. Минералы окисного типа обычно находят в зонах окисления свинцово-цинковых зарождений. В кларковых концентрациях геологи находят все виды свинцовых пород.

Запасы и добыча

Согласно официальным данным, РФ занимает первое место в мире по количеству потенциальных запасов свинцовой руды. Однако, что касается объемов ее добычи, страна находится лишь на 7 месте. Наибольшим месторождением свинцовых руд России является район Восточной Сибири. Всего по всей РФ их насчитывается 68.

Производство свинца

Перед началом плавки руда, из которой добывается свинец, предварительно обрабатывается в течение длительного времени. Обусловлено это ее сложной структурой. Тогда как процесс производства можно разделить на следующие этапы:

  1. Измельчение исходного материала (руды).
  2. Процедура флотации. Осуществляться она может несколькими способами (зависит от характера руды). Существуют прямой селективный и коллективный методы флотации. Последний используется довольно редко.

Сырье

Наиболее ценными минералами для добычи свинца являются церуссит, галенит, а также англезит. Зачастую содержание этого металла в руде составляет не более 8–9 процентов, поэтому в ходе производства исходный материал сначала обогащается.

Технологии

Пирометаллургический и гидрометаллургический методы являются основным способом получения свинца. Поговорим о них подробнее.

Пирометаллургический метод

Данный метод встречается в металлургии чаще всего. Он предусматривает плавление всех компонентов руды.

Виды плавки, которые предусматриваются пирометаллургическим методом:

  1. Восстановительная плавка — это способ получения свинца из руд, в которых может содержаться любой процент вещества, а также любые примеси.
  2. Осадительная плавка представляет собой способ получения металла из руд без необходимости проведения их предварительного обжига.
  3. Шахтная плавка предусматривает плавление исходного материала в восстановительной среде.
  4. Щелочная плавка — метод плавки концентрата со свинцом, предварительно нагретым до температуры 850 градусов по Цельсию. Продукты на выходе производства — довольно чистый металл и сплав щелочи.

Гидрометаллургический метод

Применение данного метода подразумевает разложение концентратов. Для этого на производстве применяются специальные растворители. После чего металл восстанавливается химическим путем.

Гидрометаллургический метод предусматривает следующие этапы производства:

  1. Растворение солей свинцового типа.
  2. Процедура, предусматривающая процесс выщелачивания соединений металла с добавлением в раствор различных примесей.
  3. Последующая очистка растворов.
  4. Осаждение свинца.

Несмотря на то, что гидрометаллургический метод менее опасен для людей, в последние годы он практически не используется. Обусловлено это высокой стоимостью сульфатизирующего и хлорирующего обжига. Помимо этого, конечный продукт гидрометаллургического метода производства нуждается в рафинировании.

Оборудование

Основным устройством для производства металла выступает плавильная печь. Выбор необходимого оборудования осуществляется исходя из производственных требований и особенностей. Плавка является индивидуальным процессом, тогда как каждый завод производит ее по собственной технологии.

В России наибольшей популярностью пользуются 2 вида устройств:

  1. Печь для обжига металла, находящегося во взвешенном состоянии. Впервые данная технология была разработана в прошлом веке на территории СССР. С ее помощью можно получить черновой материал, процент свинца в котором достигает 97 единиц. В шахту вертикального типа под высоким давлением вдувается руда, которая предварительно проходит процесс обогащения, кислород, либо дымовые газы. Там весь материал обжигается, тогда как сам концентрат переходит в состояние суспензии. Что касается свинца и других используемых при производстве металлов, то они переходят в форму оксидов.
  2. Кислородный конвертер предусматривает продувку кислорода через специальные дутьевые трубы. Стоит упомянуть, что производительность подобной технологии значительно ниже.

Применение свинца

Сфер производства, в которых применяется металлический свинец, довольно много. Данный материал хорошо подходит для изготовления тонких листов, металлических труб и множества других изделий. Свинец — один из наиболее значимых составных элементов многих сплавов: гарты (свинец и сурьма), припоя (олово и свинец), а также всевозможных низкоплавких сплавов из висмута, свинца и олова.

К тому же, свинец и его соединения используются в следующих областях и сферах деятельности:

  1. Перхлорат свинца необходим при создании жидкости для флотации.
  2. Сельскохозяйственная деятельность.
  3. Нефтяная промышленность.
  4. Производство противоопухолевых лечебных мазей.
  5. Создание мощных смесей взрывчатки. Азид свинца же может использоваться в качестве детонатора.
  6. Изготовление цемента, лаков, шпатлевки, свинцовокарбонатной бумаги.
  7. Создание покрытий для фарфора и стекла.
  8. Лакокрасочная промышленность (в частности, производство красок), геология и медицина.
  9. Использование при работе с химическими источниками тока.
  10. Нитрат свинца используется при производстве спичек.
  11. Создание пуль и дроби.
  12. Изготовление подшипников и других фигурных деталей.
  13. Производство инсектицидов для борьбы с насекомыми.

Нашел свое применение свинец и в искусстве. Его нередко используют для быстрой сушки полотен, красок и лаков. Он также незаменим при создании ядерных реакторов, пластин в электрических аккумуляторах и термоэлектрогенераторах, при создании оболочек кабелей, в медицине и геологии.

Источник