Цены на цветные сплавы и драгоценные металлы

Цены на цветные сплавы и драгоценные металлы

Своё заглавие цинк получил с лёгкой руки Парацельса, назвавшего этот сплав «zincum» («zinken»). В переводе с германского это значит «зубец» – конкретно такую форму имеют кристаллиты железного цинка.

Нахождение цинка в природе

В чистом виде цинк в природе не встречается, но он содержится в земной коре, в воде и даже фактически в любом живом организме. Его добыча почаще всего осуществляется из минералов: цинкита, виллемита, каламина, смитсонита и сфалерита. Крайний является более всераспространенным, а его основную часть составляет сульфид ZnS. Сфалерит в переводе с греческого – обманка. Такое заглавие он получил из-за трудности определения минерала.

Zn можно найти в термальных водах, где он повсевременно мигрирует, осаждаясь в виде такого же сульфида. В роли головного осадителя цинка выступает сероводород. В качестве биогенного элемента цинк интенсивно участвует в жизни почти всех организмов, при этом некие из их концентрируют внутри себя этот элемент (отдельные виды фиалок).

Более большими месторождениями минералов с содержанием Zn располагают Боливия и Австралия. Главные месторождения цинка в Рф находятся в Восточно-Сибирском и Уральском регионах. Общие предсказуемые припасы страны – 22,7 млн. т.

Цинк: создание

Основное сырье для добычи цинка – это полиметаллическая руда, содержащая сульфид Zn в количестве 1-4 %. В предстоящем это сырьё обогащается селективной флотацией, позволяющей получить цинковый экстракт (до 50-60 % Zn). Его помещают в печи, превращая сульфид в оксид ZnO. Потом обычно применяется дистилляционный (пирометаллургический) метод получения незапятнанного Zn: экстракт обжигается и спекается до состояния зернистости и газопроницаемости, опосля что восстанавливается коксом либо углем при температуре 1200-1300°C. Обычная формула указывает, как из оксида цинка получить цинк:

Данный метод дозволяет достигнуть 98,7-процентной чистоты сплава. Если же нужна чистота в 99,995%, применяется технологически наиболее непростая чистка концентрата ректификацией.

Физические и хим свойства цинка

Элемент Zn, с атомной (молярной) массой 65,37 г/моль занимает в таблице Менделеева ячейку под номером 30. Незапятнанный цинк – это сплав сине-белого цвета с соответствующим железным блеском. Его главные свойства:

• плотность – 7,13 г/см 3
• температура плавления – 419,5 о С (692,5 К)
• температура кипения – 913 о С (1186 К)
• удельная теплоемкость цинка – 380 дж/кг
• удельная электропроводность – 16,5*10 -6 см/м
• удельное электронное сопротивление – 59,2*10 -9 ом/м (при 293 К)

Контакт цинка с воздухом приводит к образованию оксидной пленки и потускнению поверхности сплава. Элемент Zn просто образует оксиды, сульфиды, хлориды и фосфиды:

Цинк ведет взаимодействие с водой, сероводородом, непревзойденно растворяется в кислотах и щелочах:

Также цинк ведет взаимодействие с веществом CuSO₄, вытесняя медь, так как она наименее активна, нежели Zn, а означает, первой выводится из раствора соли.

Цинк может находиться не только лишь в жестком либо порошкообразном виде, да и в виде газа. А именно, пары цинка появляются при сварочных работах. В данном виде Zn представляет собой яд, который становится предпосылкой возникновения цинковой (железной) лихорадки.

Физические свойства цинка таблица

Цинк

Знак, номер

Zn, 30

Атомная масса

65,38 а.е.м.

Электрическая конфигурация

[Ar] 3d 10 4s 2

Электроотрицательность

1,65 по шкале Поллинга

Плотность

7,13 г/см 3

Температура плавления

419,6 °C

Температура кипения

906,2 °C

Структура кристаллической сетки

гексагональная

Теплопроводимость

(300 K) 116 Вт/(м·К)

Цинк — элемент № 30 таблицы Менделеева, переходный сплав 2 группы.

Содержание

[править] История

Хотя население земли весьма издавна употребляло латунь — сплав меди с цинком, выделение цинка как отдельного элемента вышло сравнимо поздно. Древнейшие римляне получали латунь, нагревая каламин с древесным углем и медью.

[править] Происхождение наименования

Считается, что заглавие цинка отдал Парацельс, наверняка, как производную от слова нем. Zinke — зубчатый. По иной версии слово цинк могло быть производным от персидского سنگ (Сенг), что значит «гранит».

[править] Описание

Обычное вещество. Сплавы цинка (латунь) были известны с глубочайшей древности (2400—2000 до н. э.). Получение цинка обрисовал Страбон (I в. до н. э.). Промышленное создание цинка в Европе началось в 1743, в Китае на 400 лет ранее. Незапятнанный цинк получен лишь в XVI в. Пластический ковкий голубовато-серый сплав плотностью 7,13 г/см 3 . t_плав 419,88 °С; t_кип 907 °С. Реагирует с кислотами, щелочами, аммиаком и солями аммония, в присутствии паров воды — с хлором и бромом, при нагревании — с кислородом.

[править] Распространение

Содержание цинка в земной коре — 8,3·10 −3 масс%. Цинк в природе как самородный сплав не встречается. Его добывают из полиметаллических руд, содержащих 1-4 % Zn в виде сульфида, также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Из бессчетных минералов цинка наибольшее значение имеют сфалерит ZnS (67 %), содержащий примесь Cd, Ir, Ga и Ge, вюртцит ZnS (63 %), в зоне окисления — смитсонит ZnCO₃ (52 %) и каламин Zn[Si₂O₇](OH)₂ (53,7 %). Главные промышленные минералы свинцово-цинковых руд — галенит и сфалерит.

[править] Изотопы

В природе встречается 5 изотопов цинка, посреди которых почаще всего встречается 64 Zn (48,63 % от общего числа). [1] Период полураспада этого изотопа так велик, что его радиоактивностью можно пренебречь. [2] Аналогично, обычно не считается радиоактивным 70 Zn (0,6 %) с периодом полураспада 1,3·10 16 лет. В природе встречаются также 66 Zn (28 %), 67 Zn (4 %) и 68 Zn (19 %).

Зарегистрирован ряд радиоактивных изотопов. 65 Zn с периодом полураспада 243,66 дней живет подольше из их. За ним следует 72 Zn с периодом полураспада 46,5 часов. Существует 10 ядерных изомеров цинка. Посреди их больший период полураспада имеет 69m Zn — 13,76 часов. [1] Верхний индекс m обозначает, что этот изотоп метастабилен. Ядро метастабильного изотопа находится в возбужденном состоянии, из которого ворачивается в основное состояние, излучая фотон, гамма-квант. Изотоп 61 Zn имеет три возбужденных состояния, а изотоп 73 Zn — два. [3] Изотопы 65 Zn, 71 Zn, 77 Zn и 78 Zn имеют одно возбужденное состояние. [1]

Обычно радиоизотопы цинка с массовым числом, наименьшим чем 66, распадаются с захватом электрона. Продуктом распада в таком случае один из изотопов меди: [1]

• N Zn + e — → N Cu

Для изотопов с массовым числом, больше чем 66, обычным каналом распада является бета-распад (β —), при котором образуются изотопы галлия: [1]

• N Zn → N Ga + e — + ν E

[править] Образование

Цинк очень тяжкий, чтоб создаваться снутри звезд, потому главным механизмом его нуклеосинтеза является R-процесс, происходящий при взрыве сверхновых звезд.

[править] Получение

В мире раз в год делается 10 млн тонн цинка. Это 4-ый по размеру использования сплав опосля железа, алюминия и меди. В главном сырьем служат серные руды, в каких сфалерит смешан с сульфидами остальных металлов.

Цинк в природе как самородный сплав не встречается. Его добывают из полиметаллических руд, содержащих 1-4 % Zn в виде сульфида, также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50-60 % Zn) и сразу свинцовые, медные, а время от времени также пиритные концентраты. Цинковые концентраты обжигают в печах в бурлящем слое, переводя сульфид цинка в оксид ZnO; при всем этом появляется сернистый газ SO₂, затрачиваемый на создание серной кислоты. От ZnO к Zn идут 2-мя способами. Пирометаллургическим (дистилляционным) методом, который существует давно, обожженный экстракт подвергают спеканию для роста зернистости и газопроницаемости, а потом восстанавливают углем либо коксом при 1200—1300 °С: ZnO + С = Zn + CO. Образовавшуюся при всем этом пару сплава конденсируют и разливают в формы. Поначалу восстановление проводили лишь в ретортах из обожженной глины, обслуживаемых вручную, позже стали использовать вертикальные механизированные реторты с карборунда, потом — шахтные и дуговые электропечи; из свинцово-цинковых концентратов цинк получают в шахтных печах с дутьем. Производительность равномерно повышалась, но цинк содержал до 3 % примесей, в том числе и ценный кадмий. Дистилляционно цинк очищают ликвацией (другими словами отстаиванием водянистого сплава от железа и части свинца при 500 °C), достигая чистоты 98,7 %. Используют время от времени наиболее сложную и драгоценную чистку — ректификацию, она дает сплав чистотой 99,995 % и дозволяет извлекать из цинка кадмий.

Главный метод получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожженные концентраты обрабатывают серной кислотой; приобретенный сульфатный раствор очищают от примесей осаждением их цинковой пылью и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных снутри свинцом либо винипластом. Цинк оседает на дюралевых катодах, с которых его ежесуточно убирают (сдирают) и плавят в индукционных печах. Обычно чистота электролитного цинка 99,95 %, полнота извлечения его из концентрата (с учетом переработки отходов) 93-94 %. Из отходов производства получают цинковый купорос, Pb, Cu, Cd, Au, Ag, время от времени также In, Ga, Ge, Tl.

[править] Хим свойства

Цинк является малоактивным сплавом, проявляет амфотерные свойства. Из-за наличия на собственной поверхности оксидной либо карбонатного пленки, он фактически не подвергается действию коррозии (благодаря этому свойству некие железные изделии покрывают узким слоем цинка). На воздухе цинк окисляется при нагревании выше 225 °C:

• [math]mathrm <2Zn + O_2 xrightarrow 2ZnO>[/math]

Разогретый цинк интенсивно взаимодействия с водяным паром:

• [math]mathrm ZnO + H_2>[/math]

Обычно цинк вступает во взаимодействие лишь за значимого нагрева. Исключение составляют реакции с брутальными окислителями, к примеру, с галогенами:

• [math]mathrm ZnF_2>[/math]

Без нагрева реагирует с огромным количеством кислот. Реакция вытеснения водорода обширно употребляется в лабораторной практике для синтеза технического H₂ (в аппарате Кипа):

• [math]mathrm [/math]
• [math]mathrm [/math]
• [math]mathrm Zn (NO_3) _2 + 2NO_2 + 2H_2O>[/math]

При больших температурах ведет взаимодействие с неметаллами и их оксидами (кислотными оксидами):

• [math]mathrm ZnS>[/math]
• [math]mathrm <3Zn + 2P xrightarrow <400-650 ^ oC>Zn_3P_2>[/math]
• [math]mathrm ZnO + CO>[/math]

Проявляя амфотерные свойства, цинк реагирует с также с щелочами. В конечных соединениях он выступает в качестве комплексообразователя, координируя вокруг себя четыре лиганды:

• [math]mathrm <4Zn + 7NaOH + NaNO_3 (conc.) + 6H_2O xrightarrow 4Na_2 [Zn (OH) _4] + NH_3>[/math]
• [math]mathrm Na_2 [Zn (CN) _4] + 2NaOH + H_2>[/math]

В виде порошка цинк способен восстанавливать либо даже теснить из солей наименее активные сплавы:

• [math]mathrm ZnCl_2 + SnCl_2>[/math]
• [math]mathrm ZnSO_4 + Cd>[/math]

[править] Применение

Цинк употребляется как противокоррозионный материал, им покрывают изделия из стали и железа (цинкования), также как конструкционный материал для цинкографии анодов, применяемых в электролизерах и в гальванических элементах.

Употребляется также в латуни как сплав цинка с медью.

[править] Био роль

Цинк влияет на активность тропных гормонов гипофиза (гипофиз — мозговой придаток в форме округлого образования, расположенного на нижней поверхности головного мозга в костном кармане), участвует в реализации био функций инсулина, нормализуя жировой обмен. Цинк участвует в кроветворении, также нужен для обычного функционирования гипофиза (гипофиз — мозговой придаток в форме округлого образования, расположенного на нижней поверхности головного мозга в костном кармане), поджелудочной железы, семенных пузырьков.

Соединения цинка употребляют в медицине в качестве фармацевтических средств. Но излишек цинка в организме может привести к общей интоксикации и мутации ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов).

Способы нанесения цинкового покрытия

Если вы когда-либо сталкивались с сплавом в индустрии либо в быту, то практически наверное для вас знакомо явление коррозии. Другими словами, ржавления сплава.

Бессчетные исследования коррозии дозволили создать ряд способов ее предотвращения. Одним из самых действенных является способ цинкования.

Хим свойства цинка

Цинкование – это нанесение на железную поверхность защитного слоя цинка. Цинк владеет высочайшей стойкостью к действию атмосферного кислорода за счет образования оксидной пленки на его поверхности. Не считая того, химический потенциал цинка выше, чем железа. Это обеспечивает химическую защиту от коррозии: цинк разрушается, а главный сплав изделия остается в постоянном виде.

Ранее интенсивно применялись различные материалы противокоррозионной защиты. Но, сейчас цинк лидирует по всем показателям.

В таблице приведены данные о долговечности цинковых покрытий в разных типах атмосферы.

Из таблицы видно, что долговечность цинковых покрытий зависит от типа атмосферы и толщины нанесенного слоя цинка. Покрытия противокоррозионные шириной в 100 мкм срок службы которых может составлять от 5 до 75 лет. В подобных критериях срок службы лакокрасочных покрытий составляет от 0,5 до 7 лет.

Толщина цинкового слоя зависит от способа нанесения покрытия на железную поверхность.

Способы нанесения цинкового покрытия

Цинк на поверхность можно нанести:

• электроосаждением;
• погружением в расплав;
• электродуговым и газопламенным распылением;
• термодиффузионным способом;
• способом прохладного цинкования.

Выбор того либо другого способа нанесения цинка определяется требованиями к покрытию, эксплуатационным факторам, условиям нанесения и экономическим качествами.

Электроосаждение

Гальваническое цинковое покрытие выходит электрокристаллизацией в ванне с веществом цинкового электролита, при всем этом толщина покрытий не превосходит 40-60 мкм, а размер деталей ограничен размером ванны. Этот способ обычно употребляется для геометрически обычных и маленьких деталей. Комфортен для покрытия маленьких деталей в барабанах либо для непрерывного покрытия листов и проволоки. Преимуществом электроосаждения является возможность нанесения покрытий данной толщины с высочайшей точностью. Недочетом является вредность и непривлекательность производства, необходимость устройства дорогостоящих очистных сооружений.

Горячее цинкование

Горячее цинкование применяется для получения толстых, наиболее долговременных покрытий. Это более всераспространенный способ цинкования – около 40% мирового производства цинка затрачивается на жаркие покрытия для железных конструкций и изделий. Суть цинкования жарким способом состоит в том, что изделие,, прошедшее ряд предварительных операций, погружается в расплав цинка с температурой 450-460 градусов.

Размер изделия, которое подвергается обработке, ограничивается размером ванны, но техника двойного погружения (поначалу одним концом, потом остальным) дозволяет обрабатывать изделия длинноватой до 30 метров. Значимым недочетом будет то, что толщину покрытия недозволено регулировать.

Электродуговое и газопламенное распыление

Достоинства процесса распыления цинка заключается в том, что оборудование компактно, переносного типа и быть может применено в любом месте на огромных и малых системах. Толщину покрытий можно регулировать от 50 до 500 мкм. Цинк в виде проволоки либо порошка расплавляется под действием электронной дуги и пламени газовой горелки и при помощи сжатого воздуха напыляется на поверхность защищаемой конструкции. Процесс неудобен для покрытия внутренних полостей либо изделий сложной формы. Покрытия получаются пористыми, но по мере необходимости поры можно заполнить пропитками либо нанесением поверх цинка лакокрасочных покрытий.

Термодиффузионный способ

Смесь из цинковой пыли с маленьким песком контактирует с поверхностью при температуре 350-400 градусов. Такие покрытия различаются равномерностью на изделиях сложной формы, потому предпочтительны в этом случае, когда требуется определенный допуск по размеру либо покрытие полых деталей. Покрытия получаются твердые, с высочайшим сопротивлением к истиранию.

Способ прохладного цинкования разработка

Способ прохладного цинкования металлоконструкций заключается в нанесении на поверхность цинксодержащего состава. При всем этом употребляются техники и оборудование, используемые при обыденных лакокрасочных работах. Технологический процесс прохладного цинкования весьма экономичен, потому что не просит приобретения специального оборудования.

Содержание цинка в покрытиях для прохладного цинкования может достигать 95%. Опосля высыхания на поверхности появляется крепкое покрытие с высочайшим содержанием цинка.

Этот способ отыскал обширное применение в автомобилестроении, для защиты мостовых конструкций, труб, резервуаров, газопроводов, цистерн.

Способ прохладного цинкования довольно юный. Он был разработан в 80-х годах двадцатого века в Уральском отделении Русской академии.

Прохладное цинкование можно производить при наличии маленьких изъянов поверхности. Методика нанесения прохладного цинкования не просит демонтажа конструкции. Нанесение можно выполнить на поверхность хоть какой формы и размера. Не считая того, прохладное цинкование быть может единственным слоем защиты, а может заходить в состав всеохватывающей защиты: на покрытие можно наносить лакокрасочные материалы, срок службы такового покрытия возрастает в пару раз.

Из лаконичного анализа способов нанесения цинкового покрытия видно, что хорошим является способ прохладного цинкования.

Краски и грунтовки с содержанием цинка до 96%:

Выяснить больше о защитных составах для сплава можно у наших профессионалов по тел. +7 (343) 351-78-01