Цены на свинец, возникновение, добыча и использование

Свинец - это химический элемент с символом элемента Pb (латинский свинец) и порядковым номером 82. Это токсичный тяжелый металл и доступен в 4. Основная группа или 14. Группа ИЮПАК (углеродная группа) и 6. Период периодической таблицы. Свинец легко деформируется и имеет сравнительно низкую температуру плавления.

Изотопы 206Pb, 207Pb и 208Pb являются наиболее тяжелыми стабильными атомами, что делает свинец самой высокой массой и атомным элементом, но стабильным. Все свинцовые изотопы имеют магическое число протонов 82, которое вызывает эту стабильность. 208Pb даже имеет так называемое двойное магическое ядро, потому что у него также есть магическое нейтронное число 126.

Поскольку изотопы свинца -206, -207 и -208 являются конечными продуктами трех серий радиоактивных элементов естественного распада, возникло относительно много свинца; поэтому он распространен в земной коре по сравнению с другими тяжелыми элементами (ртуть, золото и т. д.).

 

история

В начале бронзового века свинец использовался вместе с сурьмой и мышьяком для изготовления бронзы из сплавов с медью, пока олово не получило широкое признание. Вавилоняне уже знали свинцовые вазы. Ассирийцы должны были ввести свинец (abāru), что задокументировано Тиглатом-накопителем I. среди прочего, как дань уважения Мелиду. Римляне использовали металл в качестве материала для сосудов, в качестве строп, для печатей (отсюда и название) и водопроводных труб.

Даже римский автор Витрувий считал использование свинца в трубах с питьевой водой вредным для здоровья, он рекомендовал использовать глиняные трубки, насколько это возможно; Тем не менее, трубы для питьевой воды, изготовленные из свинца, использовались до 1970, что также выражается в английском слове водопроводчик («труба издатель»). С сегодняшней точки зрения добавление свинца в качестве подсластителя в вино было особенно тревожным (так называемый «свинцовый сахар», см. Также ацетат свинца (II)). В Вестфалии римляне добились своего отступления после битвы за Варус. Состав изотопов, характерных для разных мест, показывает, что свинец для производства римских свинцовых гробов, которые были найдены в Рейнской области, происходит из северного Эйфеля. Поскольку некоторые свинцовые руды содержат экономически пригодную порцию серебра, извлечение свинца и серебра было связано друг с другом с древности. Римская обработка свинца привела к обнаруживаемому загрязнению по сей день: ледяные керны из Гренландии показывают между 5. До н.э. Chr. И 3. В. п. Хр. Измеримое увеличение содержания свинца в атмосфере. Даже позже, свинец имел важное значение. Его использовали, например, для окантовки окон из свинцового стекла, например, в церквях или для покрытия свинцовых крыш.

Свинец стал особенно важным после изобретения огнестрельного оружия для военных в качестве материала для снарядов из пистолетов. Так как солдаты делали свои собственные снаряды, они нередко воровали все возможности, которые могли найти для изготовления снарядов.
Алхимический символ для свинца

Свинец также играл важную роль в алхимии. Из-за его сходства с золотом (таким же мягким и тяжелым), свинец считался хорошим исходным материалом для синтеза золота (синтез - изменение цвета с серого на желтый). Алхимический символ свинца - это стилизованный серп (♄), поскольку он был назначен богу и планете Сатурн с древних времен как планетарный металл.

С началом промышленной революции свинец в больших количествах использовался для химической промышленности, например. B. для производства серной кислоты в Блейкаммерверфарене или для футеровки оборудования для производства взрывчатых веществ. Это был тогда самый важный цветной металл.

В попытке определить возраст Земли путем измерения отношения свинца к урану в образцах горных пород американский геохимик Клер Камерон Паттерсон, например, обнаружил, что 1950 был загрязнен большим количеством свинца из атмосферы без исключения. В качестве источника он смог доказать, что тетраэтилблей использовался в качестве антидетонационного агента в топливе. По словам Паттерсона, атмосфера перед 1923 почти не содержала свинца. Основываясь на этих выводах, он всю жизнь боролся за сокращение выбросов свинца в окружающую среду. Его усилия в конечном итоге привели к тому, что 1970 присоединились к Закону о чистом воздухе США с более строгими правилами выбросов. 1986 была продажа этилированного бензина в Соединенных Штатах, в Германии в соответствии с Законом о свинцовых бензинах постепенно от 1988, полностью запрещенной в ЕС для 2001. В результате уровень свинца в крови американцев почти сразу упал на 80 процентов. Однако, поскольку свинец остается практически вечным в окружающей среде, сегодня каждый человек имеет в 600 раз больше металла в крови, чем до 1923. 2000 по-прежнему ежегодно выпускает около 100000 его в атмосферу. Основными виновниками являются горнодобывающая, металлургическая и обрабатывающая промышленность. Свинцово-кислотный аккумулятор для автомобилей.

В 2009 количество свинца, выигранного в цветных металлах, стало четвертым после алюминия, меди и цинка. Он в основном используется для автомобильных аккумуляторов (свинцовых аккумуляторов) (60% от общего объема производства).

В целом, делается попытка снизить нагрузку на человека и окружающую среду свинцом и, таким образом, отравить свинцом. В дополнение к запрету на этилированный бензин директивы RoHS ограничивают использование свинца в электрическом и электронном оборудовании начиная с 2002. 1989 полностью запретил покрытия и покрытия на основе свинца, а использование свинцовых боеприпасов было частично запрещено в некоторых штатах, начиная с 2005. Как материал для водопроводных труб, свинец уже был запрещен в 1973, однако до сих пор нет закона об удалении свинцовых труб из существующих объектов, поэтому Федеральный совет 2017 потребовал запрет на содержащие свинец трубы для питьевой воды.

Вхождение

Свинец встречается в земной коре с содержанием около 0,0018% и встречается довольно редко, то есть в элементарной форме. Тем не менее, вокруг 200 известны местоположения твердого свинца во всем мире (2017), в том числе в Аргентине, Эфиопии, Австралии, Бельгии, Бразилии, Китайской Народной Республике, Германии, Финляндии, Франции, Грузии, Греции, Гренландии, Италии, Канаде, Казахстан, Кыргызстан, Мексика, Монголия, Намибия, Норвегия, Австрия, Польша, Россия, Швеция, Словения, Чешская Республика, Украина, Виргинские острова США, Великобритания и Соединенные Штаты Америки (США).

Также в образцах горных пород Срединно-Атлантического хребта, точнее, на северо-восточном краю «глубины Маркова» в «зоне разлома Сьерра-Леоне» (порог Сьерра-Леоне), а также за пределами Земли на Луне в Mare Fecunditatis можно найти свинец.

В каждой местности изотопный состав слегка отклоняется от приведенных выше средних значений, поэтому точный анализ изотопного состава можно использовать для определения местоположения открытия и для вывода о том, что древние археологические находки основаны на старых торговых путях. Кроме того, свинец может также содержать различные посторонние вещества, такие как серебро, медь, цинк, железо, олово и / или сурьма, в зависимости от местоположения.

В свинцовой руде свинец обычно присутствует в виде галенита (сульфида свинца, свинца, галенита). Этот минерал также является наиболее значительным коммерческим источником для извлечения нового свинца. Другими минералами свинца являются церуссит (карбонат свинца (II), PbCO3, также белая свинцовая руда), крокоит (хромат свинца (II), PbCrO4, также красная свинцовая руда) и англезит (сульфат свинца (II), PbSO4, также свинцовый купорос). Минералы свинца с самой высокой концентрацией свинца в соединении - это литаргит и массикотит (до 92,8%) и миниатрий (до 90,67%). До настоящего времени известны свинцовые вкладыши 514 (состояние: 2017).

Экономически приемлемые запасы оцениваются во всем мире в 67 млн. Тонн (уровень 2004). Самые крупные месторождения находятся в КНР, США, Австралии, России и Канаде. В Европе Швеция и Польша являются странами с самой высокой заболеваемостью.

Также в Германии был в северной части Айфеля (Решейд / Яма Вольфархт и Шваленбах, Мехерних / рудник Гюннерсдорф и карьер / Вирджиния, Бляйльф), в Шварцвальде, в Гарце (Гослар / Раммельсберг), в Саксонии (Фрайберг / Мюльденхюттен), у Нижняя Лан (Бад-Эмс, Хольцаппель) и Вестфалия (Рамсбек / Зауэрланд) в прошлом добывали, плавили и рафинировали свинцовую руду.

Самым важным источником свинца сегодня является переработка старых свинцовых продуктов. Таким образом, в Германии есть только два первичных металлургических завода, которые производят свинец из руды: кредитный завод Бинсфельдхаммер в Штольберге (Рхлд) и Металевроп в Норденхаме, недалеко от Бремерхафена. Все остальные хижины вырабатывают так называемый вторичный свинец путем переработки старого свинца (особенно из использованных автомобильных аккумуляторов).

восстановление

Безусловно, самый важный свинцовый минерал - галенит. Это часто происходит в связи с сульфидами других металлов (медь, висмут, цинк, мышьяк, сурьма и т. Д.), Которые естественным образом присутствуют в виде примеси необработанного свинца до доли 5%.

Руда, обработанная дроблением, классификацией и флотацией до содержания минералов 60%, превращается в металлический свинец в трех различных промышленных процессах. Процессы восстановления Рёдера и реакции обжига все больше отстают и заменяются прямым плавлением, которое, с одной стороны, можно сделать более экономичным, а с другой - более экологичным.
Röstreduktionsarbeit

Этот процесс протекает в два этапа: обжаривание и обжаривание. Во время обжарки мелкоизмельченный сульфид свинца помещается на решетку для перемещения, и горячий воздух 1000 ° C проталкивается через него. Он реагирует с кислородом воздуха в экзотермической реакции с оксидом свинца (II) (PbO) и диоксидом серы. Это вытесняется через обжиговые газы и может быть использовано для производства серной кислоты. В этих условиях оксид свинца является жидким и стекает вниз. Это может быть спечено там.

(Röstarbeit)

Впоследствии происходит восстановление оксида свинца с помощью кокса до металлического свинца. Это делается в шахтной печи, аналогичной той, которая используется в доменном процессе. Добавляют шлакообразующие добавки, такие как известь.

 (Работа сокращения)

Страны с наибольшим продвижением свинца (2006)

Позиция	Земля	Скорость потока (в 1000 т)	Позиция	Земля	Скорость потока (в 1000 т)
1	Китайская Народная Республика	950	11	Швеция	33,9
2	Австралия	642	12	Казахстан	33
3	Соединённые Шта́ты	445	13	Марокко	31,3
4	Перу	306,2	14	Россия	24
5	Мексика	118,5	15	включая Иран	22
6	Канада	76,7	16	Северная Корея	20
7	Ирландия	65,9	17	Болгария	19
8	Индия	39,8	18	Турция	18,7
9	Польша	38	19	Румыния	15
10	ЮАР	37,5	20	Бразилия	14,7

Röstreaktionsarbeit

Этот процесс в основном используется для обогащенных PbS свинцовых руд и позволяет получать свинец за один этап. Сульфидная руда только не полностью обжарена. Затем смесь сульфида свинца и оксида свинца дополнительно нагревают для исключения воздуха. Оксид свинца реагирует с оставшимся PbS без добавления дополнительного восстановителя до свинца и диоксида серы:

(Röstarbeit)

(Реакция работы).

Прямой процесс плавки

Современные процессы производства свинца основаны на процессах прямой плавки, которые были оптимизированы для экологической совместимости и экономической эффективности (например, процесс QSL). Преимуществом является непрерывное управление процессом с ограничением реакционного пространства, которое является единственным источником выбросов загрязняющих веществ - для сравнения, в классических методах производства спекание является дополнительной стадией выброса. Обжарка и восстановление происходят параллельно в реакторе. Сульфид свинца не полностью обжарен, аналогично процессу обжаривания. Таким образом, часть свинца образуется в результате реакции сульфида свинца с оксидом свинца. Поскольку реактор слегка наклонен, свинец и содержащий свинец шлак вытекают. Это проходит через зону восстановления, вдувается в угольную пыль и окись свинца восстанавливается до свинца. При обжаривании вместо воздуха используется чистый кислород. Это значительно уменьшает объем выхлопных газов, которые, с другой стороны, имеют более высокую концентрацию диоксида серы по сравнению с обычными методами. Таким образом, их использование для производства серной кислоты проще и экономичнее.

рафинирование

Свинцовые рулоны, электролитически рафинированные,% 99,989

Полученный свинец содержит 2-5% других металлов, включая медь, серебро, золото, олово, сурьму, мышьяк, висмут в различных пропорциях. Очистка и сбыт некоторых из этих побочных продуктов, в частности серебра, содержащегося до 1% в свинцовом свинце, вносит значительный вклад в экономию извлечения свинца.

Пирометаллическое рафинирование свинца является многостадийным процессом. При плавлении в присутствии нитрата натрия / карбоната натрия или воздуха сурьма, олово и мышьяк окисляются и могут быть выведены в виде антимонатов, станнатов и арсенатов свинца с поверхности расплавленного металла (мазок сурьмы). Медь, а также, возможно, содержащийся в ней цинк, никель и кобальт удаляются из необработанного металла сейгерами заводского свинца. Содержание серы также значительно падает. В зависимости от процесса Парка серебро может осаждаться из свинца путем добавления цинка и осаждения образующихся смешанных кристаллов Zn-Ag («парковочное травление»), в то время как важность более старого процесса Паттинсона значительно снизилась (см. Также раздел «Подготовка»). из серебра, серебристый вид). Висмут может быть снят с поверхности расплава свинца с помощью процесса Кролла-Беттертона путем легирования кальцием и магнием в качестве пены висмута.

Дальнейшая очистка может быть проведена электролитическим рафинированием, но этот процесс является более дорогим из-за высокой потребности в энергии. Хотя свинец является неблагородным элементом, он обладает более отрицательным стандартным потенциалом, чем водород в электрохимическом ряду. Однако это приводит к высокому перенапряжению на свинцовых электродах, так что возможно электролитическое осаждение металлического свинца из водных растворов, см. Электролитическое рафинирование свинца.

Очищенный свинец продается в виде свинца или стандартизированного металлургического свинца с чистотой от 99,9 до 99,97% (например, Eschweiler Raffiné) или в виде свинца с содержанием свинца от 99,985 до 99,99 (DIN 1719, устаревший). В соответствии с предполагаемым использованием также широко используются обозначения, такие как кабельный ввод для сплава с содержанием меди около 0,04. Текущие стандарты, такие как DIN EN 12659, больше не знакомы с этими распространенными названиями.

Физические свойства

Свинец - это основной металл со стандартным электродным потенциалом около -0,13 V. Однако он благороднее, чем многие другие товарные металлы, такие как железо, цинк или алюминий. Это диамагнитный тяжелый металл с плотностью 11,3 г / см3, который кристаллизует гранецентрированный куб и, следовательно, имеет плотную сферу кубической упаковки с пространственной группой Fm3m (номер пространственной группы 225). Параметр решетки для чистого свинца составляет 0,4950 нм (эквивалент 4,95 Å) для формульных единиц 4 на элементарную ячейку.

Это основа для выраженной пластичности металла и низкой твердости по Моосу 1,5. Поэтому легко скатывать листы или формовать проволоку, но из-за их малой твердости они лишь немного устойчивы. Алмазоподобная модификация, как известно из более легких гомологов группы 14, не встречается в свинце. Это связано с релятивистской нестабильностью связывания Pb-Pb и низкой склонностью к четырехвалентности.

Свежие образцы свинца имеют цвет от серовато-белого до металлического белого и имеют типичный металлический блеск, который очень быстро уменьшается из-за поверхностного окисления. Цвет меняется на темно-серый и становится тусклым. На бумаге мягкий металл оставляет (свинцовую) серую линию. По этой причине, свинец был написан и нарисован ранее. Название «карандаш» сохранилось до наших дней, хотя графит использовался долгое время.

Температура плавления свинца составляет 327 ° C, его температура кипения составляет 1740-1751 ° C (в технической литературе значения различаются: 1740 ° C, 1746 ° C, 1751 ° C). Свинец, как типичный металл, проводит как тепло, так и электричество, но это намного хуже, чем у других металлов (см. Электропроводность свинца: 4,8 · 106 S / m, серебро: 62 · 106 S / m). Ниже 7,196 K свинец не показывает никакого электрического сопротивления, он становится сверхпроводником типа I. Скорость звука в свинце составляет около 1200 м / с, в литературе значения что-то рассеивают, вероятно, из-за различной чистоты или обработки.

Химические свойства

В воздухе свинец пассивируется путем образования слоя оксида свинца и, таким образом, защищается от дальнейшего окисления. Поэтому свежие срезы изначально блестят металлическим, но они быстро начинают формировать матовую поверхность. В тонкоизмельченном состоянии свинец легко воспламеняется (пирофорный свинец).

Также в различных кислотах свинец нерастворим при пассивации. Таким образом, свинец устойчив к серной кислоте, фтористоводородной кислоте и соляной кислоте, поскольку нерастворимые соли свинца образуются с анионами соответствующей кислоты. Поэтому свинец для определенных применений имеет определенное значение в химическом приборостроении.

Напротив, свинец растворим в азотной кислоте (нитрат свинца (II) растворим в воде), горячей концентрированной серной кислоте (образование растворимого комплекса Pb (HSO4) 2), уксусной кислоте (только в присутствии воздуха) и горячих щелочах.

В воде, которая не содержит кислорода, металлический свинец стабилен. Однако в присутствии кислорода он медленно растворяется, поэтому протекающие трубы для питьевой воды могут представлять опасность для здоровья. С другой стороны, если вода содержит много ионов гидрокарбоната и сульфата, что обычно связано с высокой жесткостью воды, через некоторое время образуется слой основного карбоната свинца и сульфата свинца. Это защищает воду от свинца, но даже тогда некоторые из свинца от линий в воде над.

Изотоп

Природный свинец составляет в среднем около 52,4% изотопа 208Pb, около 22,1% 207Pb, около 24,1% 206Pb и около 1,4% 204Pb. Состав немного отличается в зависимости от месторождения, так что анализ изотопного состава, происхождение свинца может быть определено. Это важно для исторических находок из свинца и знаний о прошлых торговых отношениях.

Первые три изотопа стабильны. 204Pb является первичным радионуклидом. Он разлагается, испуская альфа-излучение с периодом полураспада 1,4 · 1017 лет (140 квадриллион лет) в 200Hg. 208Pb имеет двойное магическое ядро; это самый тяжелый стабильный нуклид. (Еще более тяжелый, продолжительный 209Bi нестабилен в соответствии с недавними измерениями и распадается с периодом полураспада (1,9 ± 0,2) 1019 лет (19 триллион лет), испускающих альфа-частицы в 205Tl.) Его очень медленный распад объясняется тем, что с Z = 83 он имеет только на один протон больше, чем магический номер протона 82 и магический номер нейтрона 126, который очень похож на двойное магическое ядро ​​свинца с нуклонами 208).

Стабильные изотопы встречающегося в природе свинца являются конечными продуктами серии распада урана и тория: 206Pb является конечным нуклидом серии уран-радий, начиная с 238U, 207Pb является концом серии уран-актиния, начинающейся с 235U, и 208Pb является концом серия тория, начинающаяся с 244Pu или 232Th. Эта серия распадов приводит к тому, что соотношение изотопов свинца в образце не является постоянным во времени при отсутствии обмена материала с окружающей средой. Это может быть использовано для определения возраста методом уран-свинец или торий-свинец, что связано с длительным периодом полураспада изотопов урана и тория в отличие от радиоуглеродного метода только для датирования подходящих образцов миллионов лет. Кроме того, этот эффект приводит к дифференцированным изотопным сигнатурам свинца из разных месторождений, что можно использовать для подтверждения происхождения.

Кроме того, нестабильные изотопы 33 и нестабильные изомеры 13 существуют от 178Pb до 215Pb, либо искусственно произведенных, либо найденных в серии распада урана или тория, таких как 210Pb в серии уран-радий. Самым долгоживущим изотопом среди них является 205Pb с периодом полураспада 153 миллионов лет.

Использовать

Крупнейшими ведущими потребителями являются США, Япония, Германия и Китайская Народная Республика. Потребление в значительной степени зависит от экономики автомобильной промышленности, где в ее аккумуляторах используется примерно 60% мирового спроса на свинец. Далее 20% перерабатываются в химической промышленности.

радиационная защита

Из-за высокой атомной массы свинец пригоден в достаточно толстых слоях или блоках для защиты от гамма-излучения и рентгеновского излучения; Он очень эффективно поглощает рентгеновское и гамма-излучение. Свинец дешевле и его легче обрабатывать, например, в виде мягкого листа, чем даже «более тяжелый атом», более плотный металл. Поэтому он обычно используется в радиационной защите (например, в ядерной медицине, радиологии, лучевой терапии) для экранирования. Одним из примеров является свинцовый фартук, который носят врачи и пациенты во время рентгеновских снимков. Этилированное стекло также используется для радиационной защиты.

В больничном секторе в качестве технического показания для структурных объектов с функцией экранирования, таких как стены, двери, окна, выравнивание толщины свинца является обычным и часто записывается для расчета эффективности радиационной защиты и радиационного воздействия.

Ведущий, следовательно, z. Б. также используется для сетки против рассеяния.

Специальное применение - экранирование гамма-спектрометров для точной дозиметрии, для чего требуется свинец с минимально возможной внутренней радиоактивностью. Естественное содержание радиоактивного 210Pb вызывает беспокойство. Чем ниже, тем дольше длится время плавления, потому что при плавлении исходные нуклиды из серии уран-радий (компаньон в руде) отделяются от свинца. Таким образом, 210Pb распадается со времени плавления с периодом полураспада 22,3, без новой эмуляции. Поэтому для производства свинца с низким уровнем излучения для производства таких щитов ведется поиск исторических свинцовых изделий, таких как уравновешенные грузы с затонувших кораблей или исторические пушечные ядра. Есть и другие исследовательские институты, которые нуждаются в этом старом руководстве по тем же причинам.

Металл

Свинец преимущественно используется в качестве металла или сплава. В отличие от предыдущих времен, когда свинец был одним из наиболее важных и широко используемых металлов, сегодня пытаются заменить свинец другими нетоксичными элементами или сплавами. Однако из-за его важных свойств, особенно его коррозионной стойкости и высокой плотности, а также простоты его изготовления и обработки, он по-прежнему имеет большое значение в промышленности. Например, элементы одинаковой или даже более высокой плотности либо еще более проблематичны (ртуть, уран), либо очень редки и дороги (вольфрам, золото, платина).

электрический

Свинцово-кислотный аккумулятор для автомобилей

Большая часть свинца используется сегодня для хранения химической энергии в виде свинцово-кислотных аккумуляторов (например, для автомобилей). Автомобильный аккумулятор содержит электрод из свинца и оксида свинца (IV) и разбавленную серную кислоту (37%) в качестве электролита. Ионы Pb2 +, образованные в результате электрохимической реакции, образуют нерастворимый сульфат свинца (II) в серной кислоте. Перезарядка возможна посредством обратной реакции сульфата свинца (II) с свинцом и оксидом свинца (IV). Одним из преимуществ свинцово-кислотной батареи является высокое номинальное напряжение одного элемента батареи 2,06 Volt.

Машиностроение

Поскольку свинец имеет высокую плотность, он используется в качестве веса. В разговорной речи, поэтому существует термин «свинец тяжелый» для очень тяжелых вещей. Свинцовые грузы были использованы в качестве балансировочных грузов для балансировки автомобильных колес, среди других. Но это со времен 1. Июль 2003 на новых автомобилях и начиная с 1. Июль 2005 запрещен на всех автомобилях (до 3,5 т); свинцовые гири были заменены на цинковые или медные гири. Другие области применения, использующие высокую плотность: свинцовые гирлянды для затяжки штор и погружения грузов, чтобы сбалансировать плавучесть дайверов и снаряжения во время погружения. Кроме того, свинец используется в качестве гасителя вибрации в чувствительных к вибрации (авто) деталях, для стабилизации судов и для специальных применений звукоизоляции.

Apparatebau

Свинец химически очень устойчив к пассивации и устойчив к серной кислоте и брому. Поэтому он используется в качестве защиты от коррозии в конструкции аппаратов и контейнеров. Одним из ранних важных применений был свинцово-кислотный процесс производства серной кислоты, поскольку свинец был единственным известным металлом, который сопротивлялся парам серной кислоты. Еще раньше заводы и помещения по производству нитроглицерина были облицованы свинцом на полу и на стене. Свинец также широко используется для защиты кабелей от воздействия окружающей среды, таких как телефонные кабели. Сегодня свинец в основном из пластмассы, например. Как ПВХ, был заменен, но все еще используется сегодня в кабелях на нефтеперерабатывающих заводах, так как он нечувствителен к углеводородам.

строительство

Поскольку свинец легко обрабатывать и разливать, в прошлом свинец часто использовался для металлических предметов. Самые важные продукты свинца включали трубы. Однако из-за токсичности соединений свинца, которые могут образовываться в результате свинца (отравление свинцом), свинцовые трубки не использовались с 1970 лет. Несмотря на сформированный карбонатный слой в трубах, свинец продолжает растворяться в питьевой воде. Опыт показывает, что предельное значение применимого постановления о питьевой воде больше не соблюдается уже через несколько метров.

Дальнейшее использование в строительстве найденного свинца для соединения камней с помощью встроенных металлических кронштейнов или металлических дюбелей, например, для крепления петель к каменному дверному порогу или железных перил на каменной лестнице. Эта техника до сих пор широко используется в реставрации. Например, на вершине шпиля в соборе Святого Стефана в Вене или на мосту в Мостаре. Также для оконных рам, з. Б. В окнах средневековой церкви часто использовались свинцовые прутья. Свинец (рулонный свинец) также используется в качестве кровельного покрытия (например, главных куполов собора Святой Софии) или для закрытия крыш (например, в знаменитых «свинцовых камерах», бывшей тюрьме Венеции и в Кельнском соборе), а также для ограждения крышных проемов , Кроме того, в прошлом к ​​свинцу добавлялись краски и антикоррозийные краски, особенно краски для металлических поверхностей. Даже сегодня свинец в существующих зданиях является загрязняющим веществом в зданиях, которое необходимо принимать во внимание, поскольку его все еще можно найти во многих старых зданиях и компонентах завода.

пневматические элементы управления

Специальное применение свинцовых труб было с конца 19. Пневматическое управление веками для органов (пневматическое действие), пневматические художественные пианино и, в качестве особого и очень успешного применения, управление тренажером связи, первым широко распространенным симулятором полета. Преимущества свинцовых труб (дешевая, стабильная, гибкая, небольшая потребность в пространстве для необходимых обширных пучков труб, паяемых, механически простых в обработке, долговечных) были решающими для этого.

Военная техника

Важным заказчиком свинцового металла были и остаются военные. Свинец служит основным материалом для снарядов, как для вращения, так и для огнестрельного оружия. Расколотый свинец был обстрелян так называемым выстрелом винограда. Причиной использования свинца была и является, с одной стороны, высокая плотность и, следовательно, высокая проникающая способность, а с другой стороны, легкость производства путем литья. В настоящее время свинец обычно окружен оболочкой (отсюда и «пулей») из медного сплава (томбак). Преимуществами являются прежде всего более высокая достижимая скорость пули, при которой свинцовая пуля без покрытия больше не может использоваться из-за ее мягкости, а также предотвращение отложения свинца внутри ствола огнестрельного оружия. Тем не менее, бессвинцовые боеприпасы также доступны.

кузовной ремонт

До появления современной компонентной замазки 2, свинец или сплавы олова и олова использовались для заполнения кузовов автомобилей, поврежденных и ремонтируемых из-за их низкой температуры плавления. Для этого материал был припаян на поврежденную область с помощью паяльной горелки и флюса. Впоследствии место было отшлифовано, как при заполнении. Преимущество этого заключается в том, что свинец, в отличие от замазки, прочно сцепляется с листом и входит в термическое расширение его продольной протяженности. Поскольку образующиеся пары и пыль токсичны, сегодня этот процесс практически не используется, за исключением восстановления исторических транспортных средств.

Я Brauch

Старый обычай оракула, который римляне использовали для культивирования, - литье свинца, при котором жидкий свинец (в настоящее время также легированный оловом) затвердевает в холодной воде. Перспективы на будущее должны быть сделаны на основе случайных форм. Сегодня обычай все еще успешно практикуется в Новый год, чтобы получить (не обязательно воспринимать всерьез) прогноз на предстоящий год.

Водные

При погружении свинцовые гири используются для тарирования; Избыток с высокой плотностью (скважина 10 г / см3) по сравнению с водой обеспечивает компактную прижимную силу, так что дайвер может плавать даже на мелкой воде. Использование свинца в качестве веса также выигрывает от сравнительно низкой цены: исходя из мировых цен на металлы 2013 в июле, свинец имеет отличное соотношение цены и веса. Они используются в виде пластин на подошвах бронированного гидрокостюма, нарезанных в виде закругленных блоков на широком поясном поясе или - современных - в виде гранул дробовика в карманах компенсатора плавучести. Открытие пряжки или карманов (внизу) позволяет быстро сбросить балласт при необходимости.

Киловый балласт парусных яхт предпочтительно выполнен из свинца. Железный лом дешевле, но также и менее плотный, что не оптимально для современных тонких килей. В дополнение к плотности еще одно преимущество заключается в том, что свинец не ржавеет и поэтому не вырождается даже в случае повреждения обтекателя киля.

компонент сплава

Свинец также используется в некоторых важных сплавах. При легировании других металлов в зависимости от металла изменяются твердость, температура плавления или коррозионная стойкость материала. Наиболее важным свинцовым сплавом является твердый свинец, свинцово-сурьмянистый сплав, который значительно тверже и поэтому механически прочнее чистого свинца. Следы некоторых других элементов (медь, мышьяк, олово) обычно содержатся в твердом свинце и также значительно влияют на твердость и прочность. Hartblei используется, например, в приборостроении, где он зависит не только от химической стойкости, но и от стабильности.

Другим свинцовым сплавом является Letternmetall, свинцовый сплав, содержащий 60-90% свинца, который содержит сурьму и олово в качестве дополнительных компонентов. Он используется для писем в классической печати высокой печати, но сегодня больше не имеет значения для массового производства печатных материалов, но в лучшем случае для библиофильных изданий. Кроме того, свинец в подшипниках используется в качестве так называемого подшипникового металла.

Свинец играет роль компонента сплава в мягком припое, который используется, в частности, в электротехнике. В мягких припоях олово является самым важным компонентом помимо свинца. Использование свинца в припоях составляет около 1998 тонн 20.000 по всему миру. Директива ЕС 2002 / 95 / EG RoHS исключает свинец с июля 2006 в основном из пайки. Однако для специальных приложений существует ряд исключений.

Свинец является распространенным вторичным компонентом в латуни. Там содержание свинца (до 3%) помогает улучшить обрабатываемость. Также в других сплавах, таких как. В качестве металлического оружия свинец может быть включен в качестве второстепенного компонента. Поэтому после длительного стояния желательно не пить первую воду, выходящую из латунных фитингов из-за растворенного свинца.

неэтилированный

Свинецсодержащие продукты и области применения либо полностью заменяются (например, тетраэтилсвинец в бензине), либо содержание свинца ограничивается пределами до значения, соответствующего технической примеси (например, олово и припой). Эти продукты часто называют «без свинца». Существуют ограничения, среди прочего, в законодательстве вокруг так называемой RoHS (Директива 2011 / 65 / EU), которая предусматривает 1000 ppm (0,1%). Strenger - это предел для упаковки 100 ppm (директива 94 / 62 / EC).

Политическая воля к замене свинца также применяется в тех случаях, когда использование будет технически или экономически привлекательным из-за свойств, риска для здоровья низок и возможна утилизация с разумными усилиями (например, свинец как кровля).

свинцовое стекло

Из-за экранирующего эффекта свинца конус электронно-лучевых трубок (то есть «задней» части трубки) для телевизоров, экранов компьютеров и т. Д. Представляет собой свинцовое стекло. Свинец поглощает мягкое рентгеновское излучение, неизбежно возникающее в электронно-лучевых трубках. Для этой цели свинец еще не безопасен для замены, поэтому директива RoHS здесь не применяется. Из-за этого эффекта экранирования стекло с очень высоким содержанием свинца также используется в радиологии и радиационной защите (например, в оконных стеклах). Кроме того, свинцовое стекло используется в качестве так называемого свинцового кристалла из-за его высокого показателя преломления для высококачественной посуды.

токсичность

Элементарный свинец может всасываться через легкие, особенно в виде пыли. Напротив, свинец почти не впитывается в кожу. Поэтому элементный свинец в компактной форме не токсичен для человека. Металлический свинец образует в воздухе плотный, плохо растворимый в воде защитный слой карбоната свинца. Токсичными являются растворенные соединения свинца, а также свинцовая пыль, которые могут попасть в организм при проглатывании или вдыхании. Особенно токсичными являются органические соединения, например. Как тетраэтиллид, который высоко липофилен и быстро всасывается через кожу.

Так как вдыхаемые 2006 фракции свинца и неорганические соединения свинца были классифицированы как канцерогенные Комиссией MAK Deutsche Forschungsgemeinschaft:

Арсенат свинца и хромат свинца в категории 1 («Вещества, вызывающие рак у людей и, как считается, способствуют риску рака». Эпидемиологические исследования предоставляют разумные доказательства связи между воздействием на человека и возникновением рака. «)
Свинец и другие неорганические соединения свинца, кроме арсената свинца и хромата свинца, в категории 2 («Вещества должны рассматриваться как канцерогенные для человека, поскольку считается, что достаточные результаты длительных исследований на животных или данные исследований на животных и эпидемиологических исследований способствуют Риск рака. ").

Свинец накапливается в организме даже при приеме наименьшего количества, которое устойчиво принимается в течение более длительного периода, так как это z. Б. внедряется в кость и выводится очень медленно. Свинец может вызвать хроническую интоксикацию, включая головные боли, усталость, истощение и дефекты крови, нервной и мышечной систем. Отравление свинцом особенно опасно для детей и беременных женщин. Это также может привести к повреждению фруктов и невозможности производства. В крайних случаях отравление свинцом может привести к смерти. Токсичность свинца основана, в частности, на нарушении синтеза гемоглобина. Он ингибирует несколько ферментов и, следовательно, препятствует включению железа в молекулу гемоглобина. В результате кислородное снабжение клеток организма нарушается.

Свинцовое стекло и свинцовая глазурь не подходят для емкостей для еды и питья, поскольку уксус (кислота) может растворять свинец в виде водорастворимого ацетата свинца из силикатного композита. Когда автомобильные двигатели все еще работали на бензине с тетраэтилом свинца, растительность возле дорог и в городах была загрязнена свинцом в виде оксидной пыли. Грубые и утопленные поверхности, такие как сбор вокруг стебля яблока, являются ловушками для пыли.

Свинец загрязнение окружающей среды

Воздух

Загрязнение воздуха свинцом в основном вызвано содержащей свинец пылью: основными источниками являются промышленность, производящая свинец, сжигание угля и, еще несколько лет назад, особенно автомобильное движение из-за сжигания этилированного топлива в автомобильных двигателях, - реакция с галогенированными углеводородами, добавляемыми в бензин. тетраэтил свинца добавляют в дополнение к более низким количествам хлорида свинца (II) и бромида свинца (II), особенно оксида свинца и свинца (II). В результате запрета на содержащее свинец топливо соответствующее загрязнение воздуха значительно сократилось в последние годы.

Загрязнение свинцом свинцовой пылью в настоящее время является наиболее высоким на предприятиях по производству и переработке свинца. Даже при очистке и удалении старых картин Менниге пескоструйной обработкой образуется свинцовая пыль. Пыль диоксида свинца, получаемая в результате рафинирования свинца и сжигания угля, может быть уменьшена с помощью подходящих фильтров. Другим источником, который незначителен с точки зрения количества, является сжигание бытовых отходов на мусоросжигательных заводах.

Спортивные и другие стрелки подвергаются значительному бремени из-за (тяжелых) металлов, содержащихся в огне дульного среза или детонатора, включая свинец, сурьму, медь и ртуть; меры предосторожности [48] могут быть обеспечены при использовании соответствующих систем выпуска отработавших газов на стрельбищах и без использования свинца Боеприпасы должны быть приняты.

Boden

Даже почвы могут быть загрязнены свинцом. Среднее содержание свинца в континентальной коре составляет 15 мг / кг. В почвах содержится от свинца 2 и 60 мг / кг; если они образуются из свинецсодержащих пород, их содержание может быть значительно выше. Большая часть свинцового загрязнения почв является антропогенной, источники разнообразны. Большая часть проникновения происходит через свинец из воздуха, который идет с дождем или сухим отложением в почве. Для Германии и года 2000 атмосферный вклад в почву оценивался в 571 т свинца / год. Другим источником является загрязненное удобрение, как минеральное удобрение (136 т Pb / a), особенно аммиачная селитра, так и навоз (182 т Pb / a). Осадок сточных вод (90 т Pb / a) и компост (77 т Pb / a) также способствуют загрязнению свинцом почв. [51] Существует также значительный вклад от боеприпасов свинцовой дроби. Для загрязненных участков такое. Как и в прежних местах производства свинца или вблизи старых кабелей со свинцовой оболочкой, почва также может иметь высокую свинцовую нагрузку. Особенно велика диверсификация свинца в городе Санто-Амаро-да-Пурификасао в Бразилии.

Воды

Загрязнение свинцом рек и озер происходит в основном из-за вымывания свинца из загрязненных почв. Выброс небольшого количества свинца в результате дождя из свинцовых материалов, таких как свинцовые плиты, способствует загрязнению свинца в водах. Прямое загрязнение вод свинцовой промышленностью и добычей свинца (по крайней мере, в Германии) из-за строительства очистных сооружений почти не имеет значения. Ежегодное поступление свинца в воду сократилось в Германии с примерно 900 т в год 1985 до примерно 300 т в год 2000. В Германии предел с 1. Декабрь 2013 10 мкг / л (ранее 25 мкг / л); основой измерения является выборка, представляющая среднее еженедельное потребление воды потребителями (см. Постановление о питьевой воде).

питание

Под воздействием свинца из воздуха, почвы и воды металл попадает в пищевую цепь человека через грибы, растения и животных. Особенно высокий уровень загрязнения свинцом может быть обнаружен в различных грибах. На листьях растений отложения свинца в виде пыли, что было характерно для окружающей среды дорог с большим автомобильным движением, так как бензин был еще свинцом. Эта пыль может быть удалена путем тщательной стирки. Дополнительными источниками могут быть свинцовые боеприпасы у охотящихся животных. Свинец также может превращаться из свинцовой глазури керамических сосудов в пищу. В свежих фруктах и ​​овощах в подавляющем большинстве случаев свинец и кадмий не обнаруживаются или обнаруживаются в очень небольших количествах.

Водопроводные трубы из свинцовых труб могут загрязнять питьевую воду. Они не были установлены в Германии до 1970 лет. Свинцовые трубы все еще можно найти, особенно в старых зданиях в некоторых регионах северной и восточной Германии. Согласно Stiftung Warentest, уровень содержания свинца в водопроводной воде превышал текущий законный предел для более чем 5% проб воды из этих зданий. То же самое относится и к Австрии и касается линий снабжения домов поставщика воды и линий в доме, которые являются собственностью домовладельца. Из свинцовой посуды свинец может растворяться в кислой пище (фрукты, вино, овощи).

Фитинги для ватерлинии (запорные краны, фитинги, угловой клапан, смеситель) обычно изготавливаются из латуни или металлического оружия. Латунь добавлен для хорошей обрабатываемости 3%, свинцовый металл содержит 4-7%. Проникновение ионов свинца и других тяжелых металлов (Cu, Zn, Ni) в воду в соответствующей степени зависит от качества воды: жесткость воды, pH, кислород, соленость. С 2013 предельное значение для свинца в питьевой воде было снижено до 0,01 мг / л. В основном, после длительного стояния воды в трубопроводе, примерно в течение ночи, при работе водопроводной трубы в течение примерно одной минуты (промывка) перед удалением для целей питьевой воды, содержание всех иммигрировавших из ионов стенки канала может быть уменьшено.

Аналитикa

Классическое качественное определение свинца
Доказательство кристаллизацией

Ионы свинца могут быть представлены как йодид свинца (II) в реакции микроскопического обнаружения. Образец растворяют в разбавленной соляной кислоте и осторожно выпаривают до кристаллизации. Остаток забирают каплей воды, а затем кристаллом водорастворимого йодида, например. В качестве йодида калия (KI) добавлено. Через короткое время образуются микроскопические желтые шестиугольные листочки йодида свинца (II).

Качественное доказательство в процессе разделения

Поскольку свинец не осаждается количественно как PbCl2 при добавлении HCl, он может быть обнаружен как в группе HCl, так и в группе H2S. PbCl2 может быть осажден путем добавления йодида калия в соответствии с вышеуказанной реакцией в виде желтого PbI2, а также с K2Cr2O7 в виде желтого свинцового хромата, PbCrO4.

После введения H2S в образец соляной кислоты двухвалентный свинец осаждается в виде черного PbS. Это обнаруживается после расщепления с помощью (NH4) SX и добавления 4 M HNO3 в виде PbI2 или PbCrO4.

Инструментальный количественный анализ свинца

Для анализа следов свинца и его производных органов имеется ряд методов. Тем не менее, в литературе постоянно представлены новые и улучшенные методы, в том числе в отношении часто необходимой предварительной концентрации. Не следует недооценивать проблему обработки образцов.
Атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС)

Среди различных методов AAS технология кварцевых и графитовых труб обеспечивает наилучшие результаты для анализа свинца в соединениях свинца. Часто свинец превращают в летучий гидрид свинца, PbH4, используя NaBH2. Это передается в кварцевую кювету и затем электрически нагревается до температуры выше 900 ° C. Образец распыляется, и поглощение при 283,3 нм измеряется с использованием лампы с полым катодом. Был достигнут предел обнаружения 4,5 нг / мл. AAS также любит использовать воздушно-ацетиленовую горелку (F-AAS) или индуцированную микроволновой плазмой (MIP-AAS) для распыления.

Атомно-эмиссионная спектрометрия (АЭС)

В AES, микроволновая плазма (MIP-AES) и индуктивно связанная плазма аргона (ICP-AES) зарекомендовали себя для атомизации. Обнаружение происходит при характерных длинах волн 283,32 нм и 405,78 нм. Предел обнаружения 3 пг / г был определен для триметилсвинца (CH3) 0,19Pb + с использованием MIP-AES. [61] ICP-AES обеспечивает предел обнаружения свинца в питьевой воде 15,3 нг / мл.

Масс-спектрометрия (мс)

В природе четыре стабильных изотопа встречаются с различной скоростью для свинца. Для масс-спектрометрии часто используется изотоп 206Pb. С помощью квадрупольной МС ICP этот изотоп мочи может быть определен с пределом обнаружения 4,2 пг / г.

фотометрия

Наиболее широко используемый метод фотометрического обнаружения свинца - это так называемый метод дитизона. Дитизон является бидентатным, ароматическим лигандом и образует при рН 9-11,5 с ионами Pb2 + красный комплекс, у которого измеряется поглощение при 520 нм (ε = 6,9 104 л / моль · см). Висмут и таллий мешают определению и должны сначала быть осаждены или количественно извлечены.

вольтамперометрии

Субтрактивная анодная инверсионная вольтамперометрия (SASV) идеально подходит для электрохимического определения следов свинца. Фактическому вольтамперометрическому определению предшествует период восстановительного обогащения на вращающемся Ag-дисковом электроде. Затем следует фактическое определение путем измерения тока окисления при сканировании потенциального окна от -800 мВ до -300 мВ. Затем измерение повторяется без предварительного обогащения, и полученная кривая вычитается из первого измерения. Высота оставшегося пика окисления при -480 мВ коррелирует с количеством присутствующего свинца. Был определен предел обнаружения свинца 50 pM в воде.

Цены на свинцовый слиток

Цены на свинцовый лом

Цены на свинцовый концентрат