трусики женские украина

На головну

 Геохімія титану і свинцю - Геологія

Геологічний факультет

Реферат на тему:

Геохімія титану та свинцю

Виконала студентка

4 курсу геологічного ф-ту

Кафедри гідрогеології

Чубарова Ірина

Санкт-Петербург 2008

Зміст

1. Титан - Ti

1.1 Загальні відомості та історія відкриття елементу титану

1.2 Мінералогія титану

1.3 Геохімія титану

2. Свинець - Pb

2.1 Загальні відомості та історія відкриття елементу свинець

2.2 Мінералогія свинцю

2.3 Геохімія свинцю

Список використаної літератури

1. Титан - Ti

1.1 Загальні відомості та історія відкриття елементу титану

Титан відкритий в кінці XVIII ст., Коли пошуки і аналізи нових, ще не описаних в літературі мінералів захоплювали не тільки хіміків і мінералогів, але і вчених-аматорів. Один з таких любителів, англійський священик Грегор, знайшов у своїй парафії в долині Меначан в Корнуеллі чорний пісок, змішаний з тонким брудно-білим піском. Грегор розчинив пробу піску в соляній кислоті; при цьому з піску виділилося 46% заліза. Частину проби Грегор розчинив в сірчаної кислоти, причому майже всі речовина перейшло в розчин, за винятком 3,5% кремнезему. Після упарювання сірчанокислотного розчину залишився білий порошок у кількості 46% проби. Грегор вважав його особливим видом вапна, розчинної в надлишку кислоти і осаждаемой їдким калі. Продовжуючи дослідження порошку, Грегор прийшов до висновку, що він являє собою з'єднання заліза з якимсь невідомим металом. Порадившись з своїм другом, мінералогом Хавкінсом, Грегор опублікував в 1791 р результати своєї роботи, запропонувавши назвати новий метал меначіном (Menachine) від імені долини, в якій був знайдений чорний пісок. Відповідно до цього вихідний мінерал отримав назву менаконіт. Клапрот познайомився з повідомленням Грегора і незалежно від нього зайнявся аналізом мінералу, відомого в той час під назвою "червоного угорського шерлу" (рутил). Незабаром йому вдалося виділити з мінералу окисел невідомого металу, який він назвав титаном (Titan) за аналогією з титанами - стародавніми міфічними мешканцями землі. Клапрот навмисно обрав міфологічне назва на противагу назвам елементів за їх властивостями, як було запропоновано Лавуазьє і номенклатурних комісією Паризької академії наук і що призводило до серйозних непорозумінь. Підозрюючи, що меначін Грегора і титан - один і той же елемент, Клапрот справив порівняльний аналіз менаконіта і рутилу і встановив ідентичність обох елементів. У Росії в кінці XIX ст. титан виділив з ільменіту і детально вивчив з хімічною боку Т.Є. Ловиц; при цьому він зазначив деякі помилки у визначеннях Клапрота. Електролітично чистий титан був отриманий в 1895 р Муассаном. У російській літературі початку XIХ ст. титан іноді називається титанів (Двигубский, 1824), там же через п'ять років фігурує назва титан.

У періодичній системі елементів титан входить в 4 групу металів (циркон, гафній, ванадій, скандій, ніобій, тантал) з близькими за розмірами атомними радіусами. В хімічних сполуках він проявляє валентність 2, 3, 4. Атомна маса титану 47,9, радіус іона Ti + 40, 064 нм.

Титан існує в двох станах: аморфний - темно-сірий порошок, щільність 3,392-3,395г / см3, і кристалічний, щільність 4,5 г / см3. Для кристалічного титану відомі дві модифікації з точкою переходу при 885 ° (нижче 885 ° стійка гексагональна форма, вище - кубічна); t ° пл. ок. 1680 °; t кип. вище 3000 °. Титан активно поглинає гази (водень, кисень, азот), які роблять його дуже крихким. Технічний метал піддається гарячій обробці тиском. Абсолютно чистий метал може бути прокачаний на холоду. На повітрі при звичайній температурі титан не змінюється, при прожарюванні утворює суміш окису Ti2O3і нітриду TiN. В струмі кисню при червоному калі окислюється до двоокису TiO2. При високих температурах реагує з вуглецем, кремнієм, фосфором, сіркою та ін. Стійкий до морської води, азотній кислоті, вологому хлору, органічних кислот і сильних лугів. Розчиняється в сірчаної, соляної та плавикової кислотах, найкраще - в суміші HF і HNO3. Додавання до кислот окислювача оберігає метал від корозії при кімнатній температурі. У з'єднаннях виявляє валентність 2, 3 і 4.

Найменш стійкі похідні Ti (2). З'єднання Ti (3) стійкі в розчині і є сильними відновниками. З киснем титан дає амфотерний двоокис титану, закис Ti0 і окис Ti2O3, що мають основний характер, а також деякі проміжні оксиди і перекис TiO3. Галогеніди четирехвалентного титану, за винятком TiCl4- кристалічні тіла, легкоплавкі і летючі у водному розчині гідралізовани, схильні до утворення комплексних сполук, з яких в технології та аналітичної практиці має значення фтортітанат калію K2TiF6. Важливе значення мають карбід TiC і нітрид TiN- металлоподобниє речовини, що відрізняються великою твердістю (карбід титан твердіше карборунда), тугоплавкістю (TiC, t ° пл. 3140 °; TiN, t ° пл. 3200 °) і хорошою електропровідністю.

1.2 Мінералогія титану

Основні мінерали титанової сировини

В даний час відомо 214 мінералів титану, в яких він є одним з головних компонентів; з них 85 відносяться до оксидним титановим мінералів, близько 100 складають групу силікатів, два - нітриду, чотири - бората, один - карбонат, чотири - фосфату і три - арсенату.

У породоутворюючих мінералах титан концентрується в основному в темноколірних силікату. До мінералів титану, утворюючим родовища, відносяться ільменіт (FeTiO3) - (43,7-52,8% TiO2), рутил (TiO2) - (94,2-99,0%), анатаз-, лейкоксен- (56,3 -96,4%), Стено, лопаріт- (38,3-41,0%), Стено, тітаніт- (CaTi (SiO4) (O, OH, F) - (33,7-40,8%), перовськит та інші, але головне промислове значення мають перші чотири мінералу. Перспективним мінералом титану є тітаномагнетіт. Він містить TiO2от кількох до 305 і, як правило, домішка V2O5. При плавці титаномагнетиту отримують чавун і титановмістних шлак (до 4% TiO2), який зазвичай розглядається як відхід. Найбільш перспективні високотітаністие титаномагнетиту, що містять більше 16% TiO2

Промислові типи родовищ

Промислові типи родовищ титану представлені основними генетичними групами: магматогенних, метаморфогенні (корінними) і екзогенними (розсипними). Розсипних родовищ у світовій сировинній базі титану займають провідне положення по запасах (52,3%), видобутку (67 - 70%).

Метаморфизованние родовища титану утворюються при метаморфізмі стародавніх розсипів і корінних первинно-магматичних руд. Верхнепротерозойськие метоморфізованние розсипи в межах Башкирського підняття приурочені до піщаниках зільмердакской свити, де зустрінуті прослои потужністю до 2.5 м, збагачені ільменітом (до 250-400 кг / т) і цирконом (до 30 кг / т).

Високоякісні ільменіт-магнетитові масивні і вкраплені ільменітові руди утворюються при регіональному метаморфізмі первинно-магматичних руд

Найбільш значні магматичні родовища титану приурочені до великих масивів анортозітовой формації площею в сотні і тисячі квадратних кілометрів. У Росії до них належать родовища Східного Саяна (Мало-Тагульское, Лисанское, Кручінінское), у Канаді - Лак-Тіо, в США - Тегавус.

Сучасні і поховані тітаноносние кори вивітрювання утворюються на габро-анортозитах (Волинський масив) і метаморфічних породах (Український щит, Казахстан). При винесенні лужних елементів та освіті глинистих мінералів групи каолініту в корі відбувається накопичення більш стійких акцесорних мінералів, в тому числі ільменіту і рутилу. При цьому зерна рудних мінералів зберігають первісну форму кристалів, що не окатани. Потужність кор вивітрювання досягає декількох десятків метрів. Зміст ільменіту може досягати декількох сотень, а рутилу - кількох десятків кілограмів на кубічний метр.

Серед розсипних родовищ титану розрізняються два різновиди: прибережно-морські і континентальні. Головними є прибережно-морські комплексні ільменіт-рутил-цирконовий розсипи; менше значення мають континентальні алювіально-делювіальні розсипи ільменіту. Із сучасних прибережно-морських розсипів рутил і ільменіт видобувають в Західній Австралії, Індії, Шрі-Ланці, Сьєрра-Леоне, частково в Бразилії і США. Великі запаси ільменітових пісків виявлені біля північного узбережжя Гренландії, на східному узбережжі Мадагаскару, вздовж берегів озера Малаві на узбережжі Мозамбіку та Нової Зеландії.

Велике промислове значення в Росії, а також за кордоном, мають морські (донні, пляжні, дельтові) розсипи комплексного циркон - рутил - ільменітового складу.

Розміри родовищ за запасами TiO2, млн т

 Родовища Розміри родовищ

 Вельми великі Великі Середні Дрібні

 Корінні> 50 10-15 5-10 <5,0

 Екзогенні:

 Розсипні> 10 5-10 1-5 <1,0

 Кори вивітрювання> 15 5-15 1-5 <1,0

Одним з джерел титанових мінералів і циркону є родовища будівельних, формувальних і скляних пісків.

Певні потенційні можливості полягають в техногенних утвореннях. Так, в якості техногенних родовищ розглядаються відходи (хвости) збагачення гірничо-видобувних і металургійних підприємств. Накопичуються хвости переробки апатит-нефелінових руд, що містять тітаномагнетіт і сфен.

Природні та технологічні типи руд.

Природні типи руд виділяються за мінеральним складом: ільменітові, лейкоксенового, рутилові, титаномагнетитові, ільменіт-магнетитові (титаномагнетитові), апатит-магнетіт- ільменітові та ін.

В основу типізації природних (мінеральних) типів руд в корінних родовищах титану покладено співвідношення головних рудних мінералів-ільменіту, магнетиту, апатиту. Руди корінних родовищ підрозділяються також за такими ознаками, що впливає на їх технологічні властивості:

За змістом рудних мінералів-бедновкрапленние (до 15% рудних мінералів), умеренновкрапленние (15-30%), богатовкрапленние (30-80%) і суцільні руди (більше 80%

За змістом TiO2в породі: 5-7% -бедние руди - на рівні побутових змістів, 7-10% - рядові, 10-15% і вище-багаті;

За текстурованим ознаками - вкраплення, сідеронітовие, плямисто-вкраплені, масивні;

За структурним прізнакам- велико-, середньо-, дрібно- і тонкозернисті;

За складом петрогенних основи-анортозитами, габброіди, піроксеніти;

За характером її зміни, е за ступенем заміщення первинних мінералів нізкотемпературнимі- слабо змінені породи (заміщено до 30% нерудних мінералів, змінені 9 от30 до 50%), інтенсивно змінені 9 більше 50% 0.

Наведені вище особливості титанових руд дозволяють виділити технологічні типи за ступенем обогатимости: легко-, середньо-, важкозбагачуваних.

Розрізняють за характером комплексності дві групи титанових руд. В одних випадках провідним (або одним з провідних) елементом в комплексних родовищах є титан, попутні ж елементи відіграють другорядну роль. Така сировина видобувається з метою отримання титанової продукції і циркону. В іншій групі руд провідними компонентами є залізо, фосфор, рідкісні землі, ніобій, тантал; титан з цієї сировини витягується попутно.

Розробка родовищ

Розробку родовищ титанових руд виробляють відкритим, підземним та комбінованим способами.

Відкритими гірничими роботами обробляють переважна більшість родовищ і особливо розсипів. При розробці застосовують екскаваторний, бульдозерно- екскаваторний, дражний і гидромеханічеський способи. Спочатку розкривають ґрунтовий шар, який складують окремо, а потім розкривають порожні породи покрівлі.

Підземний спосіб. Розробки родовищ застосовують у разі великих глибин залягання руд9 70м0, а також при менших глибинах, коли техніко-економічні та екологічні показники цього способу розробки є кращими.

Гідроскважінний спосіб видобутку титанових руд може застосовується для родовищ із сильно дезінтегрованих рудами крупністю більше 50 м, чого практично повністю задовольняють розсипних родовищ, що залягають на будь-яких глибинах. З усіх способів розробки родовищ він відрізняється простотою, високою економічністю і екологічністю.

Промислова переробка сировини

Титанові руди є, як правило, бідними сировиною і вимагають попереднього збагачення перед подальшою переробкою і споживанням. При збагаченні застосовують практично всі відомі процеси.

Збагачення розсипів здійснюється звичайно в 2 стадії. На першій стадії отримують чорнові колективні концентрати. Друга стадія (доводочна) передбачає селекцію чорного концентрату з застосування магнітної та електричної сепарації.

Селекція електростатичними методами немагнітних мінералів отримала найбільше розповсюдження. Вона використовує відмінності в електричної провідності мінералів, в міру спадання якій зазначені об'єкти розташовуються в зазначеній послідовності: магнетіт- ільменіт- рутіл- хроміт- лейкоксен- гранат- монаціт- турмалін- ціркон- кварц.

Піски розсипних родовищ становлять более50% всіх титанових руд і часто мають многокомпанентний мінеральний склад. Міститься в них фракція важких мінералів в основному складається з ільменіту, рутилу разом з лейкоксеном і циркону, а також з алюмосилікатів - дистена, силлиманита, ставроліту і турмаліну.

Корінні титанові руди підрозділяються на магнетит - ільменітові, титано-ільменітові різновиди. Магнетіт- ільменітові руди збагачуються за комбінованими схемами. Ільменіт- гематитові вимагають, внаслідок дуже тонкої вкрапленности, застосування пірометалургійних процесів. Магнетитові концентрат очищається від сірки флотаційним методом з отриманням магнетитового і сульфидного сировини.

Ільменіт- магнетитові і ільменіт- гематитових руди переробляються по пірометалургічною схемою з розкладанням твердих розчинів титану і заліза плавленням. Титанові руди практично всіх промислових типів є комплексними. Попутними компонентами є залізо, ванадій, кобальт, мідь, фосфор, цирконій, платина. Особливо високу комплексність мають розсипні родовища.

При переробці корінних титанових руд попутно отримують ванадій- магнетитові, сульфідні концентрати і фосфорну кислоту.

Вимоги до титановим концентратів визначаються їх значенням і подальшої технологією переробки. Вони включають нормування фізичних і хімічних властивостей по мінеральному складу, змісту TiO2, шкідливих елементів і розчинних сполук, вологості, крупності, станом поверхні.

Виробництво синтетичного рутилу. Ведеться інтенсивний пошук нових способів отримання синтетичного рутилу, що містить до 95-98% TiО2прі масовій частці його у вихідних концентратах близько 35-55% і в шлаках - більше 70-80%. Одержуваний при цьому синтетичний рутил по реакційної здатності перевершує природний внаслідок високої питомої поверхні, що дуже сприятливо позначається на виробництві пігментного діоксиду і чотирихлористого титану.

Виробництво пігментного діоксиду титану здійснюється 2 способами: сульфатним, заснованим на розкладанні ільменітових концентратів або спеціальних титанових шлаків сірчаною кислотою, та хлорним, що полягає в хлоруванні природних рутилових концентратах, синтетичного рутилу або тютюнових шлаків з подальшою переробкою отриманого тетрахлорида на оксид титану.

Виробництво титанової губки (губчастого титану) здійснюється із сировини, яким за кордоном є головним чином рутил, в країнах СНД-ільменітові концентрати, розплавляють шлаки.

Для виробництва металевого титану вихідне рудна сировина перекладається в тетрахлорид титану TiCl4. Процес виробництва останнього складається з 5 основних меж: підготовки сировини, хлорування, конденсації продуктів хлорування, очищення TiCl4і переробки відходів.

Застосування

Основні переваги титану іншим конструкційним метил - поєднання легкості, міцності і корозійної стійкості. Титанові сплави по абсолютній, а тим більше по питомій міцності (тобто міцності, віднесеній до щільності) перевершують більшість сплавів на основі ін. Металів (наприклад, заліза або нікелю) при температурах від -250 до 550 ° C, а по корозійності вони порівнянні зі сплавами благородних металів .Однак як самостійний конструкційний матеріал титан застосовуватися тільки в 50-і рр. 20 в. у зв'язку з великими технічними труднощами його витягання з руд і переробки .Основна частину титану витрачається на потреби авіаційної та ракетної техніки і морського суднобудування Сплави титану з залізом, відомі під назвою "ферротитан" (20-50% Т.), в металургії якісних сталей і спеціальних сплавів служать легирующей добавкою і розкислювачем.

Технічний титан йде на виготовлення ємностей, хімічних реакторів, трубопроводів, арматури, насосів та ін. Виробів, що працюють в агресивних середовищах, наприклад в хімічному машинобудуванні. У гідрометалургії кольорових металів застосовується апаратура з титану. Він служить для покриття виробів із сталі. Використання титану дає у багатьох випадках великий техніко-економічний ефект не тільки завдяки підвищенню терміну служби устаткування, але і можливості інтенсифікації процесів (як, наприклад, в гідрометалургії нікелю). Біологічна нешкідливість титану робить його чудовим матеріалом для виготовлення обладнання для харчової промисловості та в відновної хірургії. В умовах глибокого холоду міцність титану підвищується при збереженні хорошої пластичності, що дозволяє застосовувати його як конструкційний матеріал для кріогенної техніки. Титан добре піддається поліровці, кольоровому анодуванню та ін. Методам обробки поверхні і тому йде на виготовлення різних художніх виробів, в тому числі і монументальної скульптури. Прикладом може служити пам'ятник в Москві, споруджений на честь запуску першого штучного супутника Землі. З сполук титану практичного значення мають оксиди галогеніди титану, а також силіциди титану, використовувані в техніці високих температур; бориди титану та їх сплави, вживані як сповільнювачі в ядерних енергетичних установках завдяки їх тугоплавкости і великому перетину захоплення нейтронів. Карбід титану, що володіє високою твердістю, входить до складу інструментальних твердих сплавів, використовуваних для виготовлення ріжучих інструментів і як абразивний матеріал.

минералогия геохімія свинець титан

1.3 Геохімія титану

Титан по поширеності хімічних елементів у земній корі займає дев'яте місце. Середній вміст титану в земній корі становить, за А.П Виноградову, 0,45%.

У природі п'ять стабільних ізотопів: 46Ti (7,95%), 47Ti (7,75%), 48Ti (73,45%), 49Ti (5,51%), 50Ti (5,34%).

Найбільше титану міститься в основних породах так званої "базальтової оболонки" (0,9%), менше в породах "гранітної оболонки" (0,23%) і ще менше в ультраосновних породах (0,03%) та ін. До гірських породам, збагаченим титаном, відносяться пегматити основних порід, лужні породи, сиеніти і пов'язані з ними пегматити та інші породи. У біосфері титан в основному розсіяний. У морській воді його міститься 1-10-7%; Тітін - слабкий мігрант.

У природних умовах він зустрічається головним чином у чотирьохвалентного стані, що визначає підвищену стійкість його кисневих сполук. Двовалентний титан в породах зустрічається дуже рідко. Присутність TiO + 3отмечено в силікатних мінералах (піроксенах, амфіболи, біоти). Ільменіт і в рідкісному мінерале- армоколіте. Оміліт- власний мінерал тривалентного титану також зустрічається дуже рідко. Вільний титан в природі не спостерігається.

Титан відноситься до літофільних елементів - він не утворює природних сульфідів і арсенидів, а також солей слабких кислот, так як сам є слабкою основою. Для гідротермальних утворень титан мало характерний, у вигляді летючих галоїдних і сірчистих сполук (типу TiCl4) встановлено до 5, 52 мг / л в природних конденсатах вулканічних газів.

В умовах гіпергенезу титан малорухомий. У поверхневих умовах земної кори він у вигляді стійких мінеральних різниць переміщається механічно-водними потоками, частково вітром, а не у формі істинних розчинів. В пісках рутил і ільменіт залишаються практично незмінними. В глинах вони зазвичай присутні у вигляді пелітових частинок.

Титан в організмі. Титан постійно присутній в тканинах рослин і тварин. У наземних рослинах його концентрація - близько 10-4%, в морських - від 1,2 ? 10-3до 8 ? 10-2%, в тканинах наземних тварин - менше 2 ? 10-4%, морських - від 2 ? 10- 4до 2 ? 10-2%. Накопичується у хребетних тварин переважно в рогових утвореннях, селезінці, надниркових, щитовидної залозі, плаценті; погано всмоктується з шлунково-кишкового тракту. У людини добове надходження титану з продуктами харчування і водою складає 0,85 мг. Щодо малотоксичний.

2. Свинець - Pb

2.1 Загальні відомості та історія відкриття елементу свинець

Свинець (англ. Lead, франц. Plomb, нім. Blei) відомий з III - II тисячоліття до н.е. в Месопотамії, Єгипті та інших стародавніх країнах, де з нього виготовляли великі цеглини (чушки), статуї богів і царів, печатки і різні предмети побуту. Зі свинцю робили бронзу, а також таблички для письма гострим твердим предметом. У більш пізній час римляни стали виготовляти з свинцю труби для водопроводів. У давнину свинець зіставлявся з планетою Сатурн і часто іменувався Сатурном. У середні століття завдяки своєму важкому вазі свинець відігравав особливу роль в алхімічних операціях, йому приписували здатність легко перетворюватися в золото. Аж до XVII в. свинець нерідко плутали з оловом. На давньослов'янських мовами він іменувався оловом; ця назва збереглася в сучасному чеською мовою (Olovo) .Древнегреческое назва свинцю, ймовірно, пов'язано з якою-небудь місцевістю. Деякі філологи зіставляють грецька назва з латинським Plumbum і стверджують, що останнє слово утворилося з mlumbum. Інші вказують, що обидва ці назви походять від санскритського bahu-mala (дуже брудний); в XVII в. розрізняли Plumbum album (білий свинець, т. е. олово) і Plumbum nigrum (чорний свинець). У алхімічної літературі свинець мав безліч назв, частина яких належала до таємних. Грецька назва алхіміки іноді перекладали як plumbago - свинцева руда. Німецьке Blei зазвичай виробляють не від лат. Plumbum, незважаючи на явне співзвуччя, а від давньогерманської blio (bliw) і пов'язаного з ним литовського bleivas (світло, ясний), але це мало вірогідно. З назвою Blei пов'язано англ. Lead і датське Lood.

Свинець (Plumbum) Рb - елемент IV групи 6-го періоду періодичної системи Д. І. Менделєєва, номер 82, атомна маса 207,19.

Самородний свинець зустрічається рідко, найбільш важливий мінерал - галеніт (свинцевий блиск) PbS. Свинець - м'який, ковкий і пластичний метал сірого кольору. На повітрі швидко покривається тонким шаром окису, що захищає його від подальшого окислення. В електрохімічному ряді напруг свинець стоїть безпосередньо перед воднем. Проявляє валентність 2 +, а також 4+. З'єднання чотирьохвалентного свинцю значно менш стійки. Розбавлена ??соляна і сірчана кислоти майже не діють на свинець внаслідок малої розчинності PbCl2і PbS04. Легко розчиняється в азотній кислоті. Свинець так само як і гідроокис його, розчиняється в лугах, при цьому утворюються плюмбіт-іони. Всі розчинні сполуки свинцю отруйні. З міцною сірчаною кислотою (при концентрації більше 80%) свинець реагує з утворенням розчинного гідросульфату Pb (HSO4) 2, а в гарячій концентрованій соляній кислоті розчинення супроводжується утворенням комплексного хлориду H4PbCl6.

У присутності кисню свинець розчиняється також у ряді органічних кислот. При дії оцтової кислоти утворюється легкорозчинний ацетат Pb (CH2COO) 2 (старовинна назва - «свинцевий цукор»). Свинець помітно розчинний також в мурашиної, лимонної та винної кислотах. Розчинність свинцю в органічних кислотах могло раніше приводити до отруєнь, якщо їжу готували в посуді, лудиться або паянной свинцевим припоєм. Розчинні солі свинцю (нітрат і ацетат) у воді гідролізуються:

Pb (NO3) 2 + H2OPb (OH) NO3 + HNO3

При нагріванні свинець реагує з киснем, сіркою і галогенами. Так, в реакції з хлором утворюється тетрахлорид PbCl4- жовта рідина, димить на повітрі через гідролізу, а при нагріванні розкладається на PbCl2і Cl2. (Галогеніди PbBr4і PbI4не існують, так як Pb (IV) - сильний окислювач, який окислив б бромід- і йодид-аніони.) Тонкоподрібнений свинець володіє пірофорні властивості - спалахує на повітрі. При тривалому нагріванні розплавленого свинцю він поступово переходить спочатку в жовтий оксид PbO (свинцевий глет), а потім (при хорошому доступі повітря) - в червоний сурик Pb3O4ілі 2PbO · PbO2. Це з'єднання можна розглядати також як свинцеву сіль ортосвінцовой кислоти Pb2 [PbO4]. За допомогою сильних окисників, наприклад, хлорного вапна, сполуки свинцю (II) можна окислити до діоксиду:

Pb (CH3COO) 2+ Ca (ClO) Cl + H2O ® PbO2 + CaCl2 + 2CH3COOH.

Діоксид утворюється також при обробці сурику азотною кислотою:

Pb3O4 + 4HNO3® PbO2 + 2Pb (NO3) 2 + 2H2O.

Якщо сильно нагрівати коричневий діоксид, то при температурі близько 300 ° С він перетвориться на помаранчевий Pb2O3 (PbO · PbO2), при 400 ° С - в червоний Pb3O4, а вище 530 ° С - в жовтий PbO (розкладання супроводжується виділенням кисню).

Органічні похідні свинцю - безбарвні дуже отруйні рідини. Один з методів їх синтезу - дія алкилгалогенидов на сплав свинцю з натрієм:

4C2H5Cl + 4PbNa ® (C2H5) 4Pb + 4NaCl + 3Pb

Дією газоподібного HCl можна отщеплять від тетразамещенних свинцю один алкільний радикал за іншим, замінюючи їх на хлор. З'єднання R4Pb розкладаються при нагріванні з утворенням тонкої плівки чистого металу. Таке розкладання тетраметілсвінца було використано для визначення часу життя вільних радикалів.

2.2 Мінералогія свинцю

Мінерали свинцю

Мінералів, що містять в тій або іншій кількості свинець, більше 150. Найголовніша ж промислове значення мають лише галенит і церуссит.

Галеніт - найпоширеніший мінерал свинцю. Його хімічна формула PbS. В якості домішок він часто містить срібло, вісмут, сурму, миш'як і деякі інші елементи. Різновиди галеніту - селенистий галенит (галеніт з домішками селену), Свинчак - суцільний тонкозернистий галеніт.

Галеніт є найголовнішим первинним мінералом свинцю. У земній корі він найчастіше утворюється при осадженні з гарячих водних розчинів (флюїдів). На поверхні галенит під дією повітря і води розкладається (хімічно вивітрюється). В результаті за рахунок галеніту утворюються інші мінерали: карбонати - церуссит і англезит, оксиди - глет і сурик, фосфати та аналогічні фосфатам хімічно природні арсенати і ванадати - Піроморфіт, ванадиніт, міметезіт і деякі інші.

Церусит (PbCO3.) Після галеніту є найважливішою свинцевою рудою. Мінерал зазвичай зустрічається у вигляді суцільних, рідше зернистих мас білого, брудно-сірого або сірого кольору. Церусит - типовий екзогенний мінерал, що виникає в зоні окислення свинцевих родовищ, причому тут він утворює псевдоморфози по галенітом, англезіта та іншим свинцевим мінералів. За церуссіту відомі псевдоморфози піроморфіта, глету (РbО).

Піроморфіт Pb5 [PO4] 3Cl. Піроморфіт - типовий екзогенний мінерал, що виникає в зоні окислення свинцевих родовищ. Тут він часто утворює псевдоморфози по галенітом, причому заміщення починається у внутрішніх частинах кристалів. Спостерігаються також псевдоморфози піроморфіта по церуссіту.

Англезіт Pb [S04]. Англезіт є типовим екзогенним мінералом, що виникають за рахунок взаємодії поверхневих розчинів з первинними свинцевими рудами, найчастіше з ґаленітом, по такій реакції:

PbS + 2O2 = PbSO4.

Цей мінерал присутній головним чином у верхніх горизонтах свинцевих родовищ. Відомі дуже рідкісні знахідки англезіта гидротермального походження.

Бурноніт PbCuSbS3.Бурноніт виникає гідротермальних шляхом і спостерігається в поліметалічних жилах в тісній асоціації з бляклими рудами, галенітом, а також з сульфоантімонідамі свинцю - джемсонітом і буланжеріта. Часто він зустрічається на контакті тетраедріта і галеніту, де, ймовірно, є реакційним освітою.

Джемсоніт.

Джемсоніт - рідкісний мінерал. Він зустрічається в гідротермальних поліметалічних родовищах в асоціації з галенітом, кварцом і різними сульфоанті-монідамі.

Промислові родовища свинцю

1) скарнах.

2) Метосоматіческіе поклади поліметалічних руд в еффузівноосадочних породах.

3) Пластові родовища в карбонатних товщах.

4) пластообразних і галактика поклади колчеданних руд в ефузивних породах.

5) Кварцово-сульфідні жили переважно в гранитоидах.

Витяг і застосування свинцю

Для вилучення свинцю з твердих матеріалів можна застосовувати різні методи, в тому числі і гідрометалургійні. Вибір методу переробки завжди обумовлений складом вихідного матеріалу. Так, для вилучення свинцю з мідно-свинцевого матеріалу застосовують лужний розчин гіпохлориту, що містить 80 - 100 г / л їдкого лугу і 10 - 40 г / л хлору. Недоліками зазначеного способу є забруднення розчину іонами хлору і складність регенерації реагенту. Відомий також метод селективного відділення свинцю від міді при рівному їх вмісті в концентраті (? 11 - 12%). Обпалений мідно-свинцевий матеріал витравлюють розчином їдкого натру при 70 - 100оС. Однак у цих умовах в розчин переходить частина міді, і для її видалення пульпу охолоджують до 20 - 40оС і вводять в неї порошок металевого свинцю. Матеріали, що містять миш'як, сірку і важкі кольорові метали, що представляють собою возгони, пилу, шлаки та інші промислові напівпродукти, обробляють розчином кальцинованої соди при 35 - 45оС і рН 7,5 - 8,0. Отриману пульпку фільтрують і з фільтрату виділяють сульфат натрію, а кек витравлюють в теміфатурном інтервалі 95 - 100оС з оборотним розчином, що містить 90 - 100 г / л NaOH і не більше 10 г / л Na2СО3. Після фільтрування пульпи метали виділяють карбонізацією вуглекислим газом. Процес багатостадійний, тривалий, енергоємний і не дає відновленого металу.

Відомі також методи добування свинцю з рудних матеріалів сплавлением їх з лугами при температурі 365 - 450оС. При цьому свинець перетворюється в тверді плюмбіти. Далі сплавлений матеріал відновлюють в електропечах, можлива також додаткова продування поновлюючим газом

У середні століття даху церков і палаців нерідко покривали свинцевими пластинами, стійкими до атмосферних впливів. Коли з'явилася вогнепальна зброя, великі кількості свинцю пішли для виготовлення куль і дробу. З сполук свинцю з давніх часів використовували свинцевий сурик Pb3O4 і основний карбонат свинцю (свинцеві білила) як червоної і білої фарби. Майже всі картини старих майстрів писані фарбами, приготовленими на основі свинцевих білил.

В даний час отруйні свинцеві білила замінені більш дорогими, але нешкідливими титановими. Обмежене застосування (наприклад, в якості пігментів для художніх олійних фарб) мають пігменти, що містять свинець: свинцевий крон лимонний 2PbCrO4 · PbSO4, свинцевий крон жовтий 13PbCrO4 · PbSO4, червоного кольору свинцево-молибдатного крон 7PbCrO4 · PbSO4 · PbMoO4.

До 45% свинцю від загального споживання йде на виробництво електродів, акумуляторів; до 20% -на виготовлення проводів і кабелів і покриттів до них; 5-20% С.-на виробництво тетраетилсвинцю. Свинець використовують для виготовлення футерування, труб та апаратури в хімічній промисловості. Застосовують сплави свинцю з Sn, Са, що містять Sb, Cu, As, Cd. У будівництві свинець використовують в якості ізоляції, ущільнювача швів, стиків, в тому числі при створенні сейсмостійких фундаментів. У військовій техніці свинець застосовують для виготовлення шрапнелі і сердечників куль. Екрани зі свинцю служать для захисту від радіоактивного й рентгенівського випромінювань.

2.3 Геохімія свинцю

Природний свинець складається з п'яти стабільних ізотопів: 202Рb (сліди), 204Рb (1,5%), 206Рb (23,6%), 207Рb (22,6%) і208Рb (52,3%). Останні три ізотопи-кінцеві продукти радіоактивного розпаду соотв. U, Ас і Th. У природі утворюються і радіоактивні ізотопи: 209Рb, 210Рb, 211Рb, 212Рb, 214Рb.

Іонні радіуси:

Рb4 + 0,079, 0,092

Рb2 + 0,112, 0,133.

Вміст свинцю в земній корі 1,6-103% за масою, у водах Світового океану 0,03 мкг / л (41,1 млн. Т), в річкових водах 0,2-8,7 мкг / л.

За класифікацією Гольдшмідт свинець належить до халькофільних елементам. Володіє 18-електронною оболонкою.

Кларки елемента в земній корі і Г / П різного складу.

Хондрити 2 * 10-5, ультраосновних порід 1 * 10-5, Середні породи 1,5 * 10-3, Основні породи 8 * 10-4, Граніти 2 * 10-3, сиеніти 1,2 * 10-3, Пісковик 7 * 10-4, Глинисті сланці 2 * 10-3, Карбонатні породи 9 * 10-4

Для Свинцю головним фактором механічної міграції, ймовірно, є сорбція глинами.

Свинець - амфотерний елемент - катіогенний і аніогенний (у тому числі утворює комплексні аніони). Він бере участь як окислювач і відновник не відіграє суттєвої ролі в окисно-відновних реакціях (головним чином через низькі кларков і малої здатністю до концентрації).

Для Рb в сільнощелочних водах можливі комплексні аніони НРbО2-, а в термальних водах - тіосульфатние комплекси типу [Pb (S2O3) 3] 4-, [Pb (S2O3)] °, [Pb (S2O3) 2] 2-.

Перенесення Рb відбувається в основному у водних розчинах в ендогенних умовах за участю S2і Сl.

Тільки в зоні окислення свинцевих родовищ, де у воді підвищується концентрація РЬ2 +, може утворитися англезит (PbSO4), a PbS може виникнути майже скрізь, де є іон S2-. Підтвердженням цьому служать знахідки галеніту і сфалериту у вугільних покладах, в яких важко припустити високі концентрації Рb2 + і Zn2 + в живлять водах.

Свинець є стабільним продуктом розпаду головних і природних радіоактивних елементів в земній корі. Газоподібні сполуки свинцю знаходяться тільки в глибоких частинах земної кори (гідротермальних, метаморфічних і магматичних системах) Має середню інтенсивність концентрації.

Аналіз газово-рідких включень, вивчення складу гідротермальних мінералів, термодинамічні розрахунки свідчать про велику різноманітність іонів гідротерм. Для свинцю - РbСl +, PbF +, Pb (OH) +, [Pb (ОН)] 3-, PbHS +, [Pb (HS) 3] -, [Pb (S203) 2] 4

Гідротермальні системи - основне джерело свінца.Інтенсівность міграцій свинцю - слабка або середня. Свинець - елемент середнього біологічного захоплення.

Типи геохімічних бар'єрів свинцю: сульфідні, лужний, випарний, сорбційний і термодинамічний.

Свинець мігрує в кислих і лужних водах окисної обстановки. Біофільность (біогенна міграція) - 6 * 10-1

Техногенна міграція. Серед інших галузей найбільш неблагополучними по РЬ є підприємства кольорової металургії (особливо з виробництва Pb, Zn, Сі, А1 тощо.), Машинобудування, металообробки, будівельної, друкованої, хімічної, електротехнічної промисловості, комунального господарства і т.д. Серед них в пилях підприємств перших шести галузей промисловості коефіцієнти концентрації Рb найбільш великі і становлять n * 100, в інших п - n * 10. свинець один з елементів-забруднювачів «страшної трійці», до якої входять також Hg і Cd.

Найбільш значно воздействіе210Рb для населення районів Крайньої Півночі.

У грунтах ГДК свинцю становить 20мг / кг, з урахуванням фону - 6мг / кг (розчинної) і 32 мг \ кг (валового).

У зонах впливу високосвінцового виробництв (завод кольорових металів), по І.Л. Борисенко (1993 р), РЬ в основному накопичується в грунтах, так як має в них низьку рухливість. Повітря має еталон частоти по Pb 0,19-1,2 нг \ м3.

У біосфері концентрації Рb в основному пов'язані з техногенезу, мають чітку тенденцію до швидкого збільшення в часі - в сучасних грунтах, атмосфері та водних джерелах в районах промислових і міських агломерацій вони на порядок вище. Небезпека свинцю для людини визначається її значною токсичністю і здатністю накопичуватися в організмі. Різні сполуки свинцю мають різною токсичністю: малотоксичний стеарат свинцю; токсичні солі неорганічних кислот (хлорид свинцю, сульфат свинцю та інші) .В організм людини більша частина свинцю надходить з продуктами харчування (від 40 до 70% в різних країнах і за різними віковими групами), а також з питною водою, атмосферним повітрям, при палінні, при випадковому попаданні в стравохід шматочків свинецсодержащей фарби чи забрудненій свинцем грунту. У продовольча сировина і харчові продукти свинець може надходити з грунту, води, повітря, кормів сільськогосподарських тварин по ходу харчового ланцюга. Крім того, певне значення має і можливість прямого забруднення при виробництві готових виробів. Найбільш високі рівні вмісту свинцю відзначаються в консервах в жерстяній тарі, рибі свіжої та мороженої, пшеничних висівках, желатині, молюсках і ракоподібних. Високий вміст свинцю спостерігається в коренеплодах та інших рослинних продуктах, вирощених на землях поблизу промислових районів і вздовж доріг.

Список використаної літератури

А. І. Перельман «Геохімія» Москва 1983р

В. В. Іванов Довідник

Металургія титану, М., 1968

Горощенко Я. Г., Хімія титану

Фізико-хімія і металургія високочистого свинцю, М., 1991. М.П. Смирнов.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка