Сульфидные соединения олова

Date: 2015-10-07; view: 460.

Тяжелые цветные металлы

Тяжёлые конструкционные металлы: медь, цинк, олово, свинец и их соединения. Распространённость, основные минералы, методы получения, химические и физические свойства, использование в технике.

К ним относятся: медь, олово, свинец, никель, хром, вольфрам и др. В чистом виде эти цветные металлы в автомобилестроении обычно не применяют из-за несовершенства их свойств. Сплавы же этих металлов широко используют для изготовления и ремонта автомобиля.

Медные сплавы применяют для изготовления деталей, от которых требуются высокие электро-, теплопроводность, антикоррозийная стойкость.

Оловянистая бронза является сплавом меди с оловом (от 3 до 14% олова). Сплав меди со свинцом (до 35%) называется свинцовистой бронзой.

Латунь — сплав меди с цинком (до 39% цинка). Это хорошо обрабатываемый материал, из которого изготовляют различные детали водопроводной и паропроводной арматуры, а также некоторые детали приборов (винты, трубки и т. д.).

Олово обладает высокой антикоррозионной стойкостью, высокой пластичностью и легкоплавкостью. В автомобилестроении применяют в виде сплавов с другими металлами (припой, антифрикционные сплавы).

Включает различные соединения олова с серой. Это вторая по промышленному значению группа минеральных форм нахождения олова. Наиболее важным из них является станнин, второй по значению минерал. Кроме этого отмечаются франкеит Pb₅Sn₃Sb₂S₁₄, герценбергит SnS, берндтит SnS₂, тиллит PbSnS₂ и кестерит Cu₂ZnSnS₄. Выявлены и более сложные сульфидные соединения олова со свинцом, серебром, медью, имеющие в основном минералогическое значение. Тесная связь олова с медью обусловливает частое присутствие на оловорудных месторождения халькопирита CuFeS₂ с образованием парагенезиса касситерит — халькопирит.

Медь встречается в природе как в соединениях, так и в самородном виде. Промышленное значение имеют халькопирит CuFeS₂, также известный как медный колчедан, халькозин Cu₂S и борнит Cu₅FeS₄. Вместе с ними встречаются и другие минералы меди: ковеллин CuS, куприт Cu₂O, азуритCu₃(CO₃)₂(OH)₂, малахит Cu₂CO₃(OH)₂. Иногда медь встречается в самородном виде, масса отдельных скоплений может достигать 400 тонн^[2]. Сульфиды меди образуются в основном в среднетемпературных гидротермальных жилах. Также нередко встречаются месторождения меди в осадочных породах — медистые песчаники и сланцы. Наиболее известные из месторождений такого типа — Удокан в Забайкальском крае, Жезказган в Казахстане, меденосный пояс Центральной Африки и Мансфельд в Германии. Другие самые богатые месторождения меди находятся в Чили (Эскондида и Кольяуси) и США (Моренси)^[3].

Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %.

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.

Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконструкций).

Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах

Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, которые отличаются весьма высокой удельной энергоёмкостью. Они перспективны для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор — 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух — 220—300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км).

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТА́ЛЛЫ — группа цветных металлов с плотностью, большей, чем у железа: медь Cu, никель Ni, кобальт Со, свинец Pb, олово Sn, цинк Zn, кадмий Cd, висмут Bi, сурьма Sb, ртуть Hg. Сырьем для получения тяжелых металлов служат сульфидные и окисленные полиметаллические руды, в которых обычно содержатся также многие благородные, редкие, ценные элементы, добываемые попутно с основными металлами. Многообразием типов руд и номенклатуры металлов обусловлено большое число разнообразных и сложных методов их получения, обеспечивающих максимально полное извлечение всех ценных составляющих сырья.

Методы получения тяжелых металлов подразделяются на пирометаллургические (осуществляемые при высоких температурах обычно с расплавлением всей массы сырья) и гидрометаллургические (основанные на избирательном растворении ценных составляющих в водных растворах кислот и последующем выделении из раствора методами электролиза или цементации). Пирометаллургической переработке обычно предшествует механическое обогащение руд, в процессе которого происходит частичное разделение методами флотации или гравитационного обогащения ценных минералов и минералов пустой породы. Полученные черновые металлы подвергают рафинированию. Мировое производство меди, свинца, цинка, никеля исчисляется миллионами тонн в год. Тяжелые металлы применяют как в чистом виде, так и в виде сплавов с другими. цветными металлами и железом. В промышленности и сельском хозяйстве нашли применение химические соединения тяжелых металлов; некоторые соединения (PbS, CdS, ZnS, HgTe, CdTe) обладают ценными полупроводниковыми свойствами и играют важную роль в развитии электронной техники.