Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Свинец

СВИНЕЦ (Plumbum) Pb, хим. элемент IV гр. периодич. системы, ат. н. 82, ат. м. 207,2. Природный С. состоит из пяти стабильных изотопов: 202Рb (следы), 204Рb (1,5%), 206Рb (23,6%), 207Рb (22,6%) и 208Рb (52,3%). Последние три изотопа-конечные продукты радиоактивного распада соотв. U, Ас и Th. В природе образуются и радиоактивные изотопы: 209Рb, 210Рb, 211Рb, 212Рb, 214Рb. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов прир. смеси ок. 0,2·10-28 м2; хороший поглотитель рентгеновского и g-из-лучения. Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 6s26p2; степени окисления +2 (наиб. характерна) и +4; энергии ионизации Рb0 : Рb+

: Рb2+ равны соотв. 7,41678 и 15,0320 эВ; работа выхода электрона 4,05 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,55; атомный радиус 0,175 нм, ионные радиусы (нм, в скобках даны координац. числа) Рb4+ 0,079 (4), 0,092 (6), Рb2+ 0,112 (4), 0,133(6).

Содержание С. в земной коре 1,6-10 3% по массе, в водах Мирового океана 0,03 мкг/л (41,1 млн. т), в речных водах 0,2-8,7 мкг/л. Известно ок. 80 минералов, содержащих С., главнейший из них-галенит, или свинцовый блеск, PbS. Небольшое пром. значение имеют англезит PbSO4 и церус-сит РbСО3. В рудах С. сопутствуют Сu, Zn; Cd, благородные металлы, Bi, Те и др. ценные элементы. Прир. фон в атмосфере 2·10-9-5·10-4 мкг/м3. В теле взрослого человека содержится 7-15 мг С.

Свойства. С.-металл синевато-серого цвета, кристаллизуется в гранецентрир. кубич. решетке типа Сu, а — = 0,49389 нм, z = 4, пространств. группа Fm3m. С.-один из легкоплавких металлов, тяжелый цветной металл; т. пл. 327,50 °С, т. кип. 1751 °С; плотн., г/см3: 11,3415 (20 °С), 10,686 (327,6 °С), 10,536 (450 °С), 10,302 (650 °С), 10,078 (850 °С); http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/7/3/12773.jpeg 26,65 Дж/(моль · К); http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/7/4/12774.jpeg 4,81 кДж/моль,http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/7/5/12775.jpeg 177,7 кДж/моль;http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/7/6/12776.jpeg64,80 ДжДмоль · К); давление пара, Па: 4,3·10-7 (600 К), 9,6·10-5 (700 К), 5,4·10-2 (800 К). 1,2·10-1 (900 К), 59,5 (1200 К), 8,2·102 (1500 К), 12,8·103 (1800 К). С.-плохой проводник тепла и электричества; теплопроводность 33,5 Вт/(м·К) (менее 10% от теплопроводности Ag); температурный коэф. линейного расширения С. (чистотой 99,997%) в интервале т-р 0-320 °С описывается ур-нием: a = 28,15·10-6t + 23,6·10-9t2 °C-1; при 20°С r 20,648 мкОм·см (менее 10% от r Ag), при 300 °С и 460 °С соотв. 47,938 и 104,878 мкОм·см. При -258,7°С r С. падает до 13,11·10 -3 мкОм·см; при 7,2 К он переходит в сверхпроводящее состояние. С. диамагнитен, магн. восприимчивость —0,12·10-6. В жидком состоянии С. жидкотекуч, h в интервале т-р 330-800 °С изменяется в пределах 3,2-1,2 мПа·с; g в интервале 330-1000 °С находится в пределах (4,44-4,01)·10-3 Н/м.

С. мягок, пластичен, легко прокатывается в тончайшие листы. Твердость по Бринеллю 25-40 МПа; sраст 12-13 МПа, sсж ок. 50 МПа; относит. удлинение при разрыве 50-70%. Значительно повышают твердость и прочность С. Na, Ca и Mg, но уменьшают его хим. стойкость. Медь увеличивает антикоррозионную стойкость С. (к действию H2SO4). С добавкой Sb возрастает твердость, а также кислотоупорность С. по отношению к H2SO4. Понижают кислотоупорность С. Bi и Zn, a Cd, Те и Sn повышают твердость и сопротивление усталости С. В С. практически не раств. N2, CO, CO2, O2, SO2, H2.

В хим. отношении С. довольно инертен. Стандартный электродный потенциал С. —0,1265 В для Рb0/Рb2+. В сухом воздухе не окисляется, во влажном-тускнеет, покрываясь пленкой оксидов, переходящей в присут. СО2 в основной карбонат 2РbСО3·Рb(ОН)2. С кислородом С. образует ряд оксидов: Рb2О, РbО (глет), РbО2, Рb3О4 (сурик) и Рb2О3 (см. Свинца оксиды). При комнатной т-ре С. не реагирует с разб. серной и соляной к-тами, т. к. образующиеся на его пов-сти труднорастворимые пленки PbSO4 и РbС12 препятствуют дальнейшему растворению металла. Конц. H2SO4 (>80%) и НС1 при нагр. взаимод. со С. с образованием р-римых соед. Pb(HSO4)2 и Н4[РbСl6]. С. устойчив по отношению к фтористоводородной к-те, водным р-рам NH3 и щелочей и к мн. орг. к-там. Лучшие р-рители С.-разб. HNO3 и СН3СООН. При этом образуются свинца нитрат Pb(NO3)2 и свинца ацетат Рb(СН3СОО)2. С. заметно раств. также в лимонной, муравьиной и винной к-тах.

Соли Pb(IV) м. б. получены электролизом подкисленных H2SO4 р-ров солей Pb(II); важнейшие из них-свинца сульфат Pb(SO4)2 и ацетат Рb(ОСОСН3)4. Соли С. легко гидро-лизуются. Рb -энергичный окислитель, поэтому, напр., не существуют РbI4 и РbВr4. При разряде свинцового аккумулятора Рb4+ также служит окислителем:

Рb + РbO2 + 2H2SO4 :2PbSO4 + 2Н2О

При взаимод. оксидов Pb(IV) и Pb(II) с расплавами щелочей образуются соли-соотв. плюмбаты(IV) и плюмбиты(II), напр. Na2PbO3, Na2PbO2. С. медленно раств. в конц. р-рах щелочей с выделением Н2 и образованием М4[Рb(ОН)6].

При нагревании С. реагирует с галогенами, образуя свинца галогениды. С азотистоводородной к-той С. дает свинца азид Pb(N3)2, с серой при нагр.- сульфид PbS (см. Свинца халь-когениды). Гидриды для С. не характерны. В нек-рых р-циях обнаруживают тетрагидрид РbН4-бесцв. газ, легко разлагающийся на Рb и Н2; образуется при действии разб. соляной к-ты на Mg2Pb. См. также Свинца титанат, Сви-нецорганические соединения.

Получение. Осн. источник получения С.-сульфидные по-лиметаллич. руды. Селективной флотацией из руд, содержащих 1-5% Рb, получают свинцовые и др. концентраты. Свинцовый концентрат обычно содержит 40-75% Рb, 5-10% Zn, до 5% Сu, а также благородные металлы и Bi. Ок. 90% С. получают по технологии, включающей стадии: агломерирующий обжиг сульфидных концентратов, шахтная восстановит. плавка агломерата и рафинирование чернового С. Разрабатывают автогенные процессы плавки, позволяющие использовать тепло сгорания сульфидов.

Агломерирующий обжиг при традиц. произ-ве С. проводят на прямолинейных машинах с дутьем воздуха либо путем просасывания его. При этом PbS окисляется преим. в жидком состоянии: 2PbS + 3О2 : 2РbО + 2SO2. В шихту добавляют флюсы (SiO2, CaCO3, Fe2O3), к-рые, реагируя между собой и с РbО, образуют жидкую фазу, цементирующую шихту. В готовом агломерате С. в осн. концентрируется в свинцовосиликатном стекле, занимающем до 60% объема агломерата. Оксиды Zn, Fe, Si, Ca кристаллизуются в форме сложных соед., образуя жаропрочный каркас. Эффективная (рабочая) площадь агломерац. машин 6-95 м2.

В готовом агломерате содержится 35-45% Рb и 1,2-3% S, часть к-рой находится в виде сульфатов. Производительность агломерац. машин по агломерату зависит от содержания S в шихте и колеблется от 10 (бедные концентраты) до 20 т/(м2 · сут) (богатые концентраты); по выжигаемой S она находится в пределах 0,7-1,3 т/(м2· сут). Часть газов, содержащих 4-6% SO2, используют для произ-ва H2SO4. Степень утилизации S составляет 40-50%.

Полученный агломерат направляют на восстановит. плавку в шахтных печах. Печь для выплавки С. представляет собой шахту прямоугольного сечения, образуемую водо-охлаждаемыми коробками (кессонами). Воздух (или воздушно-кислородная смесь) подается в печь через спец. сопла (фурмы), расположенные по всему периметру печи в ниж. ряду кессонов. В шихту плавки входят в осн. агломерат и кокс, иногда загружают кусковое оборотное и вторичное сырье. Уд. проплав агломерата 50-80 т/(м2 · сут). Прямое извлечение С. в черновой металл 90-94%.

Цель плавки-максимально извлечь С. в черновой металл, a Zn и пустую породу вывести в шлак. Осн. р-ция шахтной плавки свинцового агломерата: РbОрасплав + СО : Рb + + СО2. В качестве восстановителя в шихту вводят кокс. Часть С. восстанавливается им непосредственно. Для восстановления С. требуется слабовосстановит. атмосфера (давление О2http://www.pora.ru/image/encyclopedia/7/7/7/12777.jpeg10-6-10-8 Па). Расход кокса к массе агломерата при шахтной плавке 8-14%. В этих условиях оксиды Zn и Fe не восстанавливаются и переходят в шлак. Медь присутствует в агломерате в форме СuО и CuS. Оксид меди в условиях шахтной плавки легко восстанавливается до металла и переходит в С. При высоком содержании Си и S в агломерате при шахтной плавке образуется самостоят. фаза-штейн.

Осн. шлакообразующие компоненты шлаков (80-85% от массы шлака) - FeO, SiO2, CaO и ZnO-направляются на дальнейшую переработку для извлечения Zn. В шлак переходит до 2-4% Рb и ~20% Си, содержание в нем этих металлов соотв. 0,5-3,5 и 0,2-1,5%. Образующаяся при шахтной плавке (и агломерации) пыль служит исходным сырьем для извлечения редких и рассеянных элементов.

В основе автогенных процессов выплавки С. лежит экзо-термич. р-ция PbS + О2 : Рb + SO2, состоящая из двух стадий:

2PbS + 3O2:2PbO + 2SO2 PbS + 2РbО:3Рb + SO2

Преимущества автогенных способов перед традиц. техно-логией: исключается агломерац. обжиг, устраняется необходимость разбавления концентрата флюсами, что снижает выход шлака, используется тепло от горения сульфидов и исключается (частично) расход кокса, повышается извлечение SO2 с газами, что упрощает их использование и повышает безопасность на заводе. В пром-сти применяют два автогенных процесса: КИВЦЭТ-ЦС, разработанный в СССР и осуществленный на Усть-Каменогорском заводе и в Италии на заводе Порто-Весме, и американский процесс QSL.

Технология плавки по методу КИВЦЭТ-ЦС: тонкоизмельченную, хорошо высушенную шихту, содержащую концентрат, оборотную пыль и кокс, с помощью горелки инжектируют техническим О2 в плавильную камеру печи, где происходит окисление сульфидов металлов, получение С. и формирование шлака. Газы (содержат 20-40% SO2) после очистки от пыли, возвращаемой в шихту плавки, поступают на произ-во H2SO4. Черновой С. и шлак через разделит. перегородку протекают в электротермич. печь-отстойник, откуда их выпускают через летки. Кокс подают в шихту для восстановления избыточного оксида С. в плавильной зоне.

Процесс QSL проводят в агрегате типа конвертера. Печь разделена перегородкой на зоны. В плавильной зоне происходит загрузка гранулир. концентрата, плавка и окисление расплава техническим О2. Шлак поступает во вторую зону, где с помощью фурм он продувается пылеугольной смесью для восстановления С. Во всех способах плавки осн. кол-во Zn (~80%) переходит в шлак. Для извлечения Zn, а также оставшегося С. и нек-рых редких и рассеянных элементов шлак перерабатывают способом фьюмингования или вальцевания.

Черновой С., полученный тем или иным способом, содержит 93-98% Рb. Примеси в черновом С.: Сu (1-5%), Sb, As, Sn (0,5-3%), Аl (1-5 кг/т), Аu (1-30%), Bi (0,05-0,4%). Очистку чернового С. производят пирометаллургически или (иногда) электролитически.

Пирометаллургич. методом из чернового С. последовательно удаляют: 1) медь-двумя операциями: ликвацией и с помощью элементарной S, образующей сульфид Cu2S. Предварит. (грубую) очистку от Си до содержания 0,5-0,7.% проводят в отражательных либо электротермических печах с глубокой свинцовой ванной, имеющей перепад т-ры по высоте. Медь взаимод. на пов-сти с сульфидным свинцовым концентратом с образованием Cu-Pb штейна. Штейн направляют в медное произ-во либо на самостоят. гидроме-таллургич. переработку.

2) Теллур-действием металлич. Na в присут. NaOH. Натрий селективно взаимод. с Те, образуя Na2Te, всплывающий на пов-сть ванны и растворяющийся в NaOH. Плав идет на переработку для извлечения Те.

3) Олово, мышьяк и сурьму-окислением их либо О2 воздуха в отражат. печах при 700-800 °С, либо NaNO3 в присут. NaOH при 420 °С. Щелочные плавы направляют на гидрометаллургич. переработку для регенерации из них NaOH и извлечения Sb и Sn; As выводят в виде Ca3(AsO4)2, к-рый направляют на захоронение.

4) Серебро и золото-с помощью Zn, избирательно реагирующего с растворенными в С. благородными металлами; образуются AuZn3, AgZn3, всплывающие на пов-сть ванны. Образовавшиеся съемы удаляют с пов-сти для послед. переработки их на сплав Ag-Au. На этой стадии С. загрязняется Zn (0,5-0,8%).

5) Цинк-окислением воздухом либо NaNO3 в щелочном расплаве, хлорированием, а также отгонкой в вакууме.

6) Висмут-действием Са, Mg, Sb. Предварительно вводят в ванну Са и Mg, при этом образуется Bi2CaMg2, а в С. остается 0,008-0,01% Bi; затем добавляют в ванну, наряду с Са и Mg, также Sb, при этом в С. остается 0,006-0,004% Bi. Полученные на предварит. стадии богатые съемы (дроссы) направляют на переработку для извлечения из них Bi. В свинцовой ванне остаются Са, Mg, Sb.

7) Примеси Са, Mg, Sb и Zn удаляют окислением NaNO3 в присут. NaOH либо хлорированием.

Рафинирование С. осуществляют в стальных котлах полу-сферич. формы емкостью 50-300 т с открытой пов-стью ванны. Готовый С. разливают в чушки (~ 30 кг) либо блоки (~1 т). При электролитич. рафинировании чернового С'Г в качестве электролита используют водный р-р фторосили-ката С. (8-10% H2SiF6, 6-8% PbSiF6). Черновой С. предварительно рафинируют (пирометаллургически) от Sn и Си. Электролиз проводят при напряжении на ванне 0,4-0,7 В, плотн. тока 130-180 А/м2 и т-ре электролита 40-50 °С. Выход С. по току составляет 90-97%. Примеси С. концентрируются в анодном шламе.

Определение. С. определяют: по изменению степени мутности р-ра, образующегося при взаимод. Рb2+ с К2СrО4; колориметрически с дитизоном, амперометрич. титрованием с молибдатом аммония; спектрометрически с диэтилди-тиокарбаматом Na и 8-гидроксихинолином; хроматогра-фически.

Применение. До 45% С. от общего потребления идет на произ-во электродов аккумуляторов; до 20%-на изготовление проводов и кабелей и покрытий к ним; 5-20% С.-на произ-во тетраэтилсвинца. С. используют для изготовления футеровки, труб и аппаратуры в хим. пром-сти. Применяют свинца сплавы с Sn, Са, содержащие Sb, Cu, As, Cd. В стр-ве С. используют в качестве изоляции, уплотнителя швов, стыков, в т.ч. при создании сейсмостойких фундаментов. В военной технике С. применяют для изготовления шрапнели и сердечников пуль. Экраны из С. служат для защиты от радиоактивного и рентгеновского излучений.

По объему произ-ва и потребления С. занимает четвертое место среди цветных металлов после А1, Си и Zn. Произ-во С. в капиталистич. и развивающихся странах ок. 4,0 млн. т/год (1983). Осн. производители и потребители: США, ФРГ, Великобритания, Япония, Канада и Австралия.

С. был известен за 6-7 тыс. лет до н.э. народам Месопотамии, Египта и др. стран древнего мира.

С.-яд, вызывает профессиональные отравления. ПДК в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/м3, атм. воздухе 0,003 мг/м3, воде 0,03 мг/л, почве 20,0 мг/кг. Осн. источники загрязнения С. окружающей среды: металлургич. предприятия (ежегодный выброс не менее 89 тыс.т), выхлопные газы двигателей внутр. сгорания (до 260 тыс. т/год), сточные воды пром. предприятий (выброс в Мировой океан 430-650 тыс. т/год) и др.

Лит.: Гудима Н.В., Шейн Я. П., Краткий справочник по металлургии цветных металлов, М., 1975; Смирнов М. П., Рафинирование свинца и переработка полупродуктов, М., 1977; Рабинович В. А., Хавин З.Я., Краткий химический справочник, Л., 1977; Зайцев В. Я., Маргулис Е. В., Металлургия свинца и цинка, М., 1985; Козин Л.Ф., Морачевский А. Г., Физико-химия и металлургия высокочистого свинца, М., 1991. М.П. Смирнов.


1. www.pravda.ru: В Приморье нашли свинец в американских сосисках
07.04.2014
... относят к канцерогенным веществам. Доза в 1 мг вызывает побочные эффекты, а при дозе в 10 мг возможен летальный исход, отмечается в сообщении. ...
2. www.pravda.ru: Офис российского телеканала разбомбили в секторе Газа
19.11.2012
... от действий израильской армии. Зимой с 27 декабря 2008 по 18 января 2009 офис Russia Today был полностью разрушен, попав под обстрел во время проведения израильскими боевыми силами операции "Литой свинец". В это время телеканал являлся единственным российским источником, информирующим о событиях в секторе Газа. ...
3. www.pravda.ru: ЦАХАЛ готовит наземную операцию в Газе
13.11.2012
... что самая масштабная за последние 10 лет военная операция в секторе Газа была проведена в январе 2009 года. Операция "Литой свинец" продолжалась более трех недель. Тогда Армии обороны Израиля удалось ликвидировать ряд важных руководителей ХАМАС, таких как Низар Райан и Саид Сиям. 10 января 2009 года израильские войска вступили ...
4. www.pravda.ru: Сектору Газа угрожает экономический коллапс
30.08.2012
... правительство допустило немало стратегических просчетов, пытаясь совмещать методы "кнута и пряника" в отношениях с администрацией ПА. А непропорциональное применение силы во время операции "Литой свинец" в 2009 году едва ли способствовало дальнейшему урегулированию арабо-израильского конфликта. Однако нельзя не отметить, что очередные попытки свалить всю вину за сложившееся положение дел в ...
5. www.pravda.ru: Новый призрак войны над Газой
27.12.2011
... года назад, 27 декабря 2008 года началась операция "Литой свинец" — самая масштабная за последние 10 лет израильская операция на палестинских территориях. Среди израильских политиков и военных экспертов нет единого мнения относительно ее итогов. ...
6. www.pravda.ru: Мельница заблуждений: Кольт был штатским
13.05.2011
... 47 лет, пережив Крымскую войну, американскую гражданскую войну между Севером и Югом и многочисленные стычки и столкновения, одним из главных героев в которых было его изрыгающее смертельный свинец детище. ...
7. www.pravda.ru: В cекторе Газа убиты двое боевиков
27.12.2010
... между тем, устроил торжественную церемонию в знак траура по погибшим в ходе израильской операции "Литой свинец", со дня которой прошло два года. В ходе акции, посвященной памяти погибших, члены ХАМАС намерены посадить 100 тысяч деревьев - в честь каждого из убитых за всю "историю сопротивления" шахида, пишет ...
8. www.yoki.ru: Анекдоты … (10 ноября 2009 г. выпуск 3)
10.11.2009
... по традиции,  посмотришь остальные.Заходят в немецкий ад. Там дикие вопли, проклятия по-немецки. На карачках стоит клиент, и ему в задницу черти вливают через воронку расплавленный свинец.- Вот такой у нас порядок, - говорит Сатана, - каждое утро дьяволы  привозят печку, плавят на ней свинец... дальше ты видел.Заходят дальше в американский ад, шведский, японский - ...
10. www.medpulse.ru: Онищенко взялся за детские игрушки
16.08.2007
... содержащих мелкие детали и покрытых краской на основе свинцовых белил. «Мы дали команду проверить, была ли эта партия в России, и по определению её изъять с тем, чтобы потом определить, есть там свинец или нет», - сказал Онищенко. «Если вы спросите меня, что нужно сделать в стране, кроме контроля, я считаю, нужно восстановить индустрию производства детских игрушек. Ее, к ...
11. www.yoki.ru: С Великим праздником Победы!
08.05.2007
... ветераны, нынче деды - В боях прошел ваш звездный час... Поздравить с Днем Святой Победы Позвольте, дорогие, вас! Враг вас на части рвал снарядом, Враг не жалел на вас свинец... Спасибо, что еще вы рядом- Защитник Родины, боец - Мужчина. Дедушка. Отец. Вы не молоды - уж седы, Но стройны еще, моложавы... Дорогие наши деды- ...
12. www.medpulse.ru: Проверьте, здоровы ли ваши ноги
29.04.2007
... - 0 очков. Нет - 10 очков. 8. К вечеру лодыжки и ноги распухают так, что привычная обувь кажется тесной, а ноги становятся тяжелыми, как свинец. Вы часто чувствуете тяжесть в ногах и отеки к концу дня? Да - 0 очков. Нет - 15 очков. Если вы набрали более 25 очков ...
13. www.medpulse.ru: Бойтесь "желтого дракона"
27.04.2005
... после того, как его срезали. А вы сорвали его, привезли в электричке - все это время разрушительные ферменты делали свое дело. Потом вы разложили травку на газете. С газетного листа на нее перешли свинец и органические примеси, которые используют при типографской печати. Многие еще любят сушить траву в пучках, развешивают их на кухне. В результате стебель загнивает, хотя с виду это и незаметно. Да ...
Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео