Свойства и применение цинка
жүктеу/скачать 135.87 Kb.
|
|
2 МЕТАЛЛУРГИЯ ЦИНКА 2.1 Свойства и применение цинка Цинк является третьим по объёмам производства металлом после алюминия и меди и является 23 элементом по распространённости в земле. Среднее содержание цинка в земной коре (кларк) составляет 8,3∙10-3%, а среднее содержание в морской воде – 5,0∙10-6 г/л. Производство и потребление цинка растёт высокими темпами в 1990 г. выплавляли 6,7 млн т чистого цинка, в 1995 г. – 7,2 млн т, в 2001 г. – 9,2 млн т. 2009 -11,277 млн т. Самыми крупными производителями цинка являются Китай, Канада , Япония Южная Корея. На долю этих стран приходится более половины мирового производства цинка. В 2009г в Казахстане было получено 300 тыс т. цинка, что больше, чем во всей России (236 тыс т.). Потребление цинка в 2008 году составило также 11,3 млн т. Крупнейшими потребителями цинка являются Китай, США, Япония, Германия. На их долю приходится потребление 51% произведённого цинка. Цинк- светло-серый металл с синеватым оттенком. Является элементом второй группы таблицы Менделеева с порядковым номером 30.Основные физические свойства цинка приведены в таблице 2.1. Таблица 2.1 – Основные свойства цинка
В обычных условиях цинк – хрупкий и твёрдый металл, который практически не поддаётся прокатке. Однако при нагреве до 100-150 оС цинк приобретает высокую пластичность. При нагреве выше 200 оС цинк снова становится хрупким. При нагревании на воздухе цинк окисляется до оксида ZnO, который плавится при температуре 2000 оС. В атмосфере сухого воздуха цинк практически не окисляется. В присутствии в атмосфере паров воды и углекислого газа поверхность цинка покрывается тонкой плёнкой ZnСО3∙Zn(ОН)2, которая предохраняет металлический цинк от дальнейшего окисления. В разбавленных растворах кислот цинк растворяется с выделением водорода Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 (2.1) При взаимодействии со щелочами цинк образует соли (цинкаты) Zn + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2 (2.2) Являясь наиболее электроотрицательным элементом, цинк вытесняет из раствора медь, никель, кобальт, свинец, кадмий, олово, благородные металлы Zn + МеSO4 = ZnSO4 + Me (2.3) где Ме – Cu, Ni, Co, Cd, Sn, Pb. Это свойство широко используется в металлургической практике для выделения металлов из растворов методом цементации. Из химических соединений цинка наиболее важное значение имеют сульфид цинка ZnS, оксид цинка ZnO, сульфат цинка ZnSO4 и карбонат цинка ZnCO3. Сульфид цинка не растворяется в слабых и холодных растворах соляной и серной кислот. Он подвергается разложению азотной кислотой и горячими концентрированными растворами Н2SO4 и НСl. Сульфид цинка способен образовывать сплавы с другими сульфидами металлов Cu2S, FeS, PbS. Это обуславливает переход цинка в штейн при проведении металлургических плавок с образованием штейна. На воздухе при температурах выше 600 оС сульфид цинка окисляется в зависимости от условий до оксида или сульфата ZnS + 1,5O2 = ZnO + SO2 (2.4) ZnS + 2O2 = ZnSO4 (2.5) Оксид цинка хорошо растворяется в разбавленных кислотах по реакции ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O (2.6) Оксид цинка является трудно восстановимым оксидом. При высоких температурах он может быть восстановлен Н2, С и СО до металлического состояния. Восстановление его до металла становится возможным только при температуре выше 1000 оС в атмосфере, состоящей практически из чистого СО. При температурах выше 650 ос оксид цинка при взаимодействии с Fe2O3 Образует феррит ZnO∙Fe2O3, который практически не растворяются в разбавленных кислотах. Ферриты могут быть восстановлены до металлического цинка углеродом, оксидом углерода (2), водородом и углеводородами. Это свойство используется при переработке цинковых кеков и шлаков свинцовой плавки. Сульфат цинка хорошо растворяется в воде. При температурах выше 750 оС сульфат цинка разлагается по реакции ZnS04 = ZnО+ SO2 + 0,5O2 (2.7) а в восстановительных условиях восстанавливается до сульфида ZnSO4 + CO = ZnS + CO2 (2.8) При температуре выше 700 оС сульфат цинка разлагается по реакции ZnSO4 = ZnO + SO3 (2.9) Смитсонит ZnCO3 уже при температуре выше 140 оС диссоциирует по уравнению ZnCO3 = ZnO + CO3 (2.10) В современном мире наиболее широкое применение цинк нашёл для защиты от коррозии. Почти половина производимого цинка используется на нанесение антикоррозионных покрытий стали и чугуна (цинкование). Пятая часть цинка идёт на производство латуни и бронз, около 15 % - для литья деталей из цинка под давлением и порядка 15% потребляет химическая промышленность Цинковая пыль нашла широкое применение при очистке сульфатных цинковых растворов и рафинировании свинца. Оксид цинка широко используется в медицине, парфюмерной промышленности и при производстве резины. Краска, приготовленная из сульфида цинка, широко используется в космической отрасли для покрытия космических кораблей. Цинковые соединения ( Zn- Ag-оксидные батареи) широко используются в качестве источников энергии на космических кораблях. жүктеу/скачать 135.87 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|