Свинец и его сплавы широко используют для изготовления шрифтов, подшипников скольжения и множества небольших деталей. Кроме того, свинец является основным компонентом аккумуляторных батарей разной емкости.

В быту свинец используют для получения рыболовных снастей, грузов для балансировки колес и пр.
Большая часть деталей машин и узлов, изготавливаемых с использованием свинца, производят, применяя литейные технологии.

Технологический процесс литья из свинца

Свинцовые сплавы - это многокомпонентные составы, которые могут содержать в своем составе до 10% меди. Ее наличие существенно повышает температуру плавления. Второй по значимости компонент – сурьма. Основное достоинство свинцовых сплавов является то, что для работы с ними можно использовать формы практически любой конфигурации, при довольно небольших давлениях. Температура плавления свинца довольно небольшая – 325-350 градусов и это позволяет отливать свинцовые детали в домашних условиях.

Для литья свинца применяют технологию литья под давлением. В качестве печей для расплава применяют оборудование, работающее на различных видах топлива – газа, мазута, кокса и электрической энергии. Это оборудование должно обеспечивать выполнение следующих требований:
1. Минимальное время, затрачиваемое на плавку.
2. Минимальные потери материала.
3. Минимальный расход топлива.
4. Безопасную и комфортную работу.
Для получения расплава свинца и его сплава температуры обеспечиваемой в печах достаточно для плавления свинца.
Обработку свинца производят в тигельных печах. Главное отличие этого класса оборудования заключается в том, что расплав не входит в контакт с продуктами сгорания топлива. Свинец и его сплава плавят в печах с металлическими или графитовыми тиглями, которые могут работать на нескольких видах топлива.

Тигельные печи выпускают в двух исполнениях:
стационарное;
поворотное.
Печи с графитовыми тиглями для литья позволяют выполнять плавку различных металлов – и свинец, и олово, и алюминий. Причем переход с одного металла на другой происходит с минимальными затратами. Но тигли, выполненные из графита, обладают невысокой стойкостью и поэтому чаще применяют тигли, выполненные из чугуна.

Процедура получения свинцовых деталей выглядит следующим образом. Свинцовые чушки или лом погружают, где и происходит переход свинца из твердого состояния в жидкое. После этого жидкий материал разливают по подготовленным моделям.
Принцип отливок в промышленности и домашнем хозяйстве одинаков, ключевые различия заключаются только в масштабах.

Формы для выплавки свинца

Как уже отмечалось ранее, свинец для получения деталей отливают в формы. Формы для литья изготавливают из разных материалов – в промышленности используют сталь, чугун, графит, алюминиевые сплавы. В домашних условиях используют песок, гипс, силикон и другие материалы.
Форма свинцовой отливки может быть изготовлена руками, но чаще всего применяют механизированное оборудование. Тем более что во многих домашних мастерских можно встретить хоббийное механическое оборудование.

Конструктивно форма для отливки свинцовых изделий состоит из нескольких частей:
1. Собственно форма, как правило, включающая в свой состав две части.
2. Плавкие или неплавкие стержни, направляющие и замки.
Для изготовления гипсовой формы необходимо подготовить две коробки, выполненные из дерева. Затем, гипс, разведенный до сметанообразного состояния гипс, заливают в деревянную коробку. После того как через некоторое время гипс начнет застывать, в это время можно в него установить будущее изделие. При этом оно, должно быть, погружено в гипс наполовину. Так будет сформирована первая половина формы. Аналогичную операцию необходимо выполнить для получения второй формы. После того как гипс высохнет форма будет готова. Для того, что бы можно было заливать расплавленный свинец во время изготовления формы необходимо сформировать литьевое отверстие.

Перед тем как залить в форму ее рабочую поверхность необходимо смазать маслом. Это облегчит в дальнейшем разборку формы. После того как заготовка готова ее достают из формы и подвергают механической обработке.
Детали можно получать, применяя различные виды материалов для изготовления форм. Например, литье в металлические формы, это самый распространенный вид, применяемый на производстве. Для изготовления форм применяют чугун, сталь и алюминий. В промышленных масштабах изготовление литейных форм из металла не составляет особого труда. Вся документация, необходимая для изготовления форм, разрабатывается в конструкторском бюро и передается в производство, где и происходит ее изготовление.

Один из способов получения свинцовых отливок — это литье свинца в силиконовую форму. Изготовление литьевой формы из силикона, пожалуй, самое длительное по времени. Дел в том, что практически все операции по созданию формы производят вручную, нанося силикон на макет слоями и тщательно его, выравнивая руками. Кроме того, надо учитывать, что нанесенный слой должен просохнуть, а это 10 – 15 минут. Но в этом случае результат оправдывает ожидания и на выходе будет получена многооборотная форма.

Литье свинца под давлением

Технологию литья под давлением применяют в том случае, если стоит задача производства небольших отливок с тонкими стенками.

Эта технология имеет определенные преимущества:
1. Высокая точность отливок.
2. Высокое качество поверхности.
3. Отсутствие необходимости проведения дальнейшей механический обработки отлитых изделий.
4. Возможность изготовления заготовок со сложной конфигурацией.
5. Высокая производительность комплекса литья под давлением.
6. Низкое количество некондиционных изделий.
7. Экономия средств и ресурсов при изготовлении крупных партий отливок.

Свинец входит в первую пятерку используемых в быту и промышленности цветных металлов. Он уступает только алюминию, меди и цинку.
Свойства свинца и определили сферу его применения. Основной потребитель этого металла предприятия по производству аккумуляторных батарей. Это вызвано тем, что свинец обладает высокой стойкостью к воздействию щелочей. Для установки в аккумуляторы используют решетки, выполненные из сплава свинца и сурьмы.
Определенные объемы свинца применяют для нужд электротехники, его используют для производства кабельно-проводниковой промышленности. Производство топлива также не обходится без свинца. Из него производят тетраэтилсвинц, используемый для повышения эксплуатационных характеристик топлива.

Использование ядерной энергии породило множество технических проблем и одна из них – защита от радиации. Свинец поглощает гамма-лучи именно это свойство, позволило использовать свинец для защиты от радиации.
Лакокрасочная промышленность потребляет большое количество свинца, из его оксида производят сурик.
Литье из свинца в домашних условиях
Литье свинца в домашних условиях вполне осуществимо. Для получения расплава свинца достаточно обеспечить его разогрев до температуры 327 градусов. Для этого можно использовать газовую плиту, горелку. Некоторые умельцы умудряются использовать промышленные фены, способные разогреть воздух до 500 градусов.

Как правило, литье в домашних условиях производят с целью получений рыболовной оснастки – грузил, блесен. Кроме того, из свинца отливают фигурки солдатиков, части ювелирных изделий и пр.

СВИНЕЦ, Pb (лат. plumbum * а. lead, plumbum; н. Blei; ф. plomb; и. plomo), — химический элемент IV группы периодической системы Менделеева , атомный номер 82, атомная масса 207,2. Природный свинец представлен четырьмя стабильными 204 Pb (1,48%), 206 Pb (23,6%), 207 Pb (22,6%) и 208 Pb (52,3%) и четырьмя радиоактивными 210 Pb, 211 Pb, 212 Pb и 214 Pb изотопами; кроме того, получено более десяти искусственных радиоактивных изотопов свинца. Известен с древних времён.

Физические свойства

Свинец — мягкий пластичный синевато-серый металл; кристаллическая решётка кубическая гранецентрированная (а=0,49389 нм). Атомный радиус свинца 0,175 нм, ионный радиус 0,126 нм (Pb 2+) и 0,076 нм (Pb 4+). Плотность 11 340 кг/м 3 , t плавления 327,65°С, t кипения 1745°С, теплопроводность 33,5 Вт/(м.град), теплоёмкость Cp° 26,65 Дж/(моль.К), удельное электрическое сопротивление 19,3.10 -4 (Ом.м), температурный коэффициент линейного расширения 29,1.10 -6 К -1 при 20°С. Свинец диамагнитен, при 7,18 К становится сверхпроводником.

Химические свойства свинца

Степень окисления +2 и +4. Свинец сравнительно мало химически активен. На воздухе свинец довольно быстро покрывается тонкой плёнкой оксида, предохраняющей его от дальнейшего окисления. Хорошо реагирует с азотной и уксусной кислотами, растворами щелочей, не взаимодействует с соляной и серной кислотами. При нагревании свинец взаимодействует с галогенами, серой , селеном , таллием . Азид свинца Pb(N 3) 2 разлагается при нагревании или ударе со взрывом . Соединения свинца токсичны , ПДК 0,01 мг/м 3 .

Среднее содержание (кларк) свинца в земной коре 1,6.10 -3 % по массе, при этом ультраосновные и основные горные породы содержат меньше свинца (1.10 -5 и 8.10 -3 % соответственно), чем кислые (10 -3 %); в осадочных горных породах — 2.10 -3 %. Свинец накапливается главным образом в результате гидротермальных и гипергенных процессов, нередко образуя крупные месторождения. Существует более 100 минералов свинца, среди которых наиболее важное значение имеют галенит (PbS), церуссит (PbCО 3), англезит (PbSО 4). Одна из особенностей свинца состоит в том, что из четырёх стабильных изотопов один (204 Pb) нерадиогенный и, следовательно, количество его остаётся постоянным, а три других (206 Pb, 207 Pb и 208 Pb) — конечные продукты радиоактивного распада 238 U, 235 U и 232 Th соответственно, вследствие чего их количество постоянно возрастает. Изотопный состав Pb Земли за 4,5 млрд. лет изменился от первичного 204 Pb (1,997%), 206 Pb (18,585%), 207 Pb (20,556%), 208 Pb (58,861%) до современного 204 Pb (1,349%), 206 Pb (25,35%), 207 Pb (20,95%), 208 Pb (52,349%). Изучая изотопный состав свинца в горных породах и рудах , можно устанавливать генетические соотношения, решать разнообразные вопросы геохимии , геологии , тектоники отдельных регионов и Земли в целом и т.д. Изотопные исследования свинца применяются и в поисково-разведочных работах. Широкое развитие получили также методы U-Th-Pb геохронологии , основанные на изучении количественных соотношений между материнскими и дочерними изотопами в горных породах и минералах. В биосфере свинец рассеян, его очень мало в живом веществе (5.10 -5 %) и в морской воде (3.10 -9 %). В промышленно развитых странах концентрация свинца в воздухе, особенно вблизи автомобильных дорог с интенсивным движением, резко возрастает, достигая в отдельных случаях опасных содержаний для здоровья людей.

Получение и применение

Металлический свинец получают окислительным обжигом сульфидных руд с последующим восстановлением PbO до чернового металла и рафинированием последнего. В черновом свинца содержится до 98% Pb, в рафинированном — 99,8-99,9%. Дальнейшая очистка свинца до значений, превышающих 99,99%, проводится с помощью электролиза. Для получения особо чистого металла применяют методы амальгамации , зонной перекристаллизации и др.

Свинец широко применяется в производстве свинцовых аккумуляторов, для изготовления аппаратуры, устойчивой в агрессивных средах и газах. Из свинца изготавливают оболочки электрических кабелей и различные сплавы. Широкое применение нашёл свинец при изготовлении средств защиты от ионизирующих излучений. Оксид свинца добавляют в шихту при производстве хрусталя. Соли свинца используются при производстве красителей, азид свинца — как инициирующее взрывчатое вещество , а тетраэтилсвинец Pb(С 2 Н 5) 4 — как антидетонатор горючего для двигателей внутреннего сгорания.

Данное видео продолжит рассказ о свойствах свинца:

Электропроводность

Тепло- и электропроводность металлов довольно хорошо коррелируют друг с другом. Свинец не слишком хорошо проводит тепло и к лучшим проводникам электричества тоже не относится: удельное сопротивление составляет 0,22 Ом-кв. мм/м при сопротивлении той же меди 0,017.

Коррозионная стойкость

Свинец – металл неблагородный, однако по уровню химической инертности к таковым приближается. Низкая активность и способность покрываться оксидной пленкой и обуславливает достойную коррозионную стойкость.

Во влажной сухой атмосфере металл практически не корродирует. Причем в последнем случае сероводород, угольный ангидрид и серная кислота – обычные «виновники» коррозии, на него не влияют.

Показатели коррозии в разной атмосфере такие:

• в городской (смог) – 0,00043–0,00068 мм/год,
• в морской (соли) – 0,00041–0,00056 мм/год;
• сельской – 0,00023– ,00048 мм/год.

Воздействие пресной или дистиллированной воды нулевое.

• Металл устойчив к действию хромовой, плавиковой, концентрированной уксусной, сернистой и фосфорной кислоте.
• А вот в разбавленной уксусной или азотной с концентрацией менее 70% быстро разрушается.
• Так же действует и концентрированная – более 90%, серная кислота.

Газы – хлор, сернистый газ, сероводород на металл не действуют. Однако под влиянием фтористого водорода свинец корродирует.

На коррозионные качества его влияют другие металлы. Так, контакт с железом и никак не сказывается на коррозионной стойкости, а добавка висмута или снижает стойкость вещества к кислоте.

Токсичность

И свинец, и все его органические соединения относятся к химически опасным веществам 1 класса. Металл очень токсичен, а отравление им возможно при многих технологических процессах: выплавка, изготовление свинцовых красок, добыча руды и так далее. Совсем не так давно, менее 100 лет назад, не менее распространены были и бытовые отравления, поскольку свинец добавляли даже в белила для лица.

Наибольшую опасность представляют собой пары металла и его пыль, поскольку в таком состоянии они легче всего проникает в организм. Основной путь – дыхательный тракт. Часть может усвоиться и через кишечно-желудочный тракт и даже кожу при непосредственном контакте – те же свинцовые белила и краски.

• Попадая в легкие, свинец всасывается кровью, разносится по всему телу и скапливается в основном в костях. Главное его отравляющее действие связано с нарушениями в синтезе гемоглобина. Типичные признаки свинцового отравления сходны с анемией – усталость, головные боли, расстройства сна и пищеварения, но сопровождаются постоянными ноющими болями в мышцах и костях.
• Длительное отравление может вызвать «свинцовый паралич». Острое отравление провоцирует повышение давления, склерозирование сосудов и так далее.

Лечение специфическое и длительное, поскольку вывести тяжелый металл из организма непросто.

О том, какими экологическими свойствами обладает свинец, расскажем ниже.

Экологические характеристики

Загрязнение свинцом окружающей среды считается одним из самых опасных. Все изделия, где используется свинец, нуждаются в специальной утилизации, которая проводится только лицензированными службами.

К сожалению, загрязнение свинцом обеспечивается не только деятельностью предприятий, где это хоть худо-бедно, да регулируется. В городском воздухе наличие свинцовых паров обеспечивает сгорание топлива в автомобилях. На этом фоне наличие свинцовых стабилизаторов в таких, например, привычных конструкциях, как металлопластиковое окно уже не кажется стоящим внимания.

Свинец – металл, имеющий . Несмотря на токсичность, в народном хозяйстве он используется слишком широко, чтобы можно было металл чем-то заменить.

О свойствах солей свинца поведает данное видео:

В истории развития человечества именно свинец был одним из первых металлов, который был взят в обработку. Первые упоминания об этом относятся к третьему тысячелетию до нашей эры. Гораздо позже перед человеком возникла необходимость изготовления труб для водопроводов и было решено производить их из свинца. От этой идеи пришлось отказаться, когда ученые доказали наличие вредных свойств этого необыкновенного металла. Прошло много времени с тех пор, но и сегодня, имея большой арсенал знаний о токсичности свинца, люди даже не думают отказываться от его использования. Есть много отраслей промышленности и сфер производства, где промышленный прокат и продукция из свинца постоянно востребованы.

Какие марки свинца бывают?

В зависимости от того, какое количество различных примесей содержит свинец, различают 3 основных вида:

С1 - cвинец, называемый первичным, с примесями в количестве 0,015%. Агрессивная среда и коррозия ему не страшны. Пластичен, легок в обработке и плавлении.

C2 - большое сходство с С1, только примесей 0,05%, потому и стоит меньше.

C3 - первичный свинец с предельно допустимым количеством примесей - 0,1%. Слитки и чушки производят именно из такого свинца.

Какие виды проката и изделий из свинца востребованы?

Свинцовый прокат бывает таких типов:

Листовой свинец в рулонах

Трубы из свинца

Свинцовая чушка

Проволока из свинца

Свинцовая дробь

Каждый из этих видов применим в своей сфере. Во многих случаях свинец, как металл токсичный, жизненно необходим людям для защиты от многих природных факторов. Невероятно, но факт. Обо всем подробнее.

1) Листовым свинцом обшивают стены рентгеновских кабинетов с целью защиты их от радиоактивного облучения. Пластины аккумуляторов транспортных средств также изготовлены из листового свинца. Цвет этого вида свинца серый с синим оттенком. Вес листа по ГОСТу в пределах от 3-х кг до 57 кг в зависимости от размеров продукции. Свинец легко плавится и закипает, демонстрируя во всей красе свои летучие свойства, награждая окружающих вредными веществами. Производство свинца является особо опасным.

2) Не зря наши предки изготавливали трубы из свинца - коррозия им не по чем, потому в химической промышленности таким трубам нет равных. Интересным их свойством является то, что они отличные проводники звуков.

3) Слитки в форме параллелепипеда получили название свинцовых чушек и стали заготовками для проката. Для их производства подходит любая марка свинца.

4) Свинцовая проволока мало кому неизвестна. Рыбаки используют грузила, стекольная промышленность по технологии тоже применяет свинцовую проволоку.

5) Про дробь из свинца и говорить нечего - известна каждому. Рыбаки, охотники, военные, полиция знают о ней не понаслышке. Существует целый ряд типоразмеров дроби, каждый из которых предназначен для соответствующих целей. при этом используется не только на охоте, но и для спортивной стрельбы по тарелочкам, а также в спецподразделениях и армии для снаряжения патронов гладкоствольного штурмового оружия.

Свинцовый прокат в нашей жизни.

Оглянувшись вокруг, понимаем, что свинцовый прокат рядом с нами, хотя и название у него другое, привычное с детства: батарейка, аккумуляторы, тросы, кабели и многое другое. Свинец легко плавится, поэтому с успехом используется в датчиках, извещающих о пожаре. Антикоррозийные свойства применяются особенно часто. Подводные фундаменты без этой защиты не обходятся. В строительстве применяются листы из свинца, благодаря их крепости, гибкости, возможности длительного использования. Интересным является факт использования свинцовых труб в органах и других музыкальных инструментах. Приборостроительные отрасли промышленности тоже не обходятся без продукции из свинца.

В природе существуют элементы, которые, будучи добавленными в свинец, значительно улучшают многие его свойства: мышьяк, никель, кальций, натрий, медь, кадмий, олово. Многие характеристики, являющиеся важными в технологических процессах, значительно улучшаются. Часто свинец находит применение в таких областях, о которых многие не знают:

Производство керамической глазури

Экраны, поглощающие звуки

Производство хрусталя

Изготовление зеркал

Вторичное использование лома свинца является не только выгодно финансово, но и приносит большую пользу природе.

Восемьдесят второй элемент таблицы Менделеева людям знаком давно. Скифские шаманы в обязательном порядке нашивали на ритуальную одежду свинцовые пластинки и бусины, «чтобы не улететь безвозвратно в мир духов». В египетских захоронениях обнаружены фигурки из свинца, датируемые VI веком до нашей эры. Но особым почтением к свинцу отличались древние римляне – там из него делали водопроводы, крыши, посуду для вина, и много еще чего. Их опыт попытались перенять строители Московского кремля, но, увы (или может быть, к счастью, учитывая влияние свинца на человека) первый же пожар уничтожил их труды...

Подробный экскурс в историю займет не одну страницу, поэтому разумнее посвятить ему отдельную статью.

Применение и свойства

Звездный час свинца настал с изобретением огнестрельного оружия. Но этот металл годится не только на пули и дробь. Без него встал бы абсолютно весь транспорт, ведь он – элемент автомобильных аккумуляторов, которые так и называются: свинцово-кислотные. Бокалы за праздничным столом звенели бы не так благозвучно – свинец входит в состав хрусталя (хотя впервые он попал туда по ошибке одного чешского стеклодува). Рентгеновские кабинеты прекратили бы прием пациентов – от радиации ничто не защищает, кроме свинцовых фартуков. А чем бы мы паяли? И еще много, много всего не удалось бы сделать, если бы в арсенале человечества не было тяжелого серого металла. Да, кстати, про арсеналы: нитрат свинца используется для производства мощной взрывчатки, а в качестве детонатора наиболее распространен азид свинца.

«Серебристо-белый металл с голубоватым отливом, блестящий на срезе»… Так говорит про свинец Википедия. Многих это описание приведет в недоумение, ведь цвет свинца всем известен – он серо-черный, как низкие грозовые тучи. А все потому, что на воздухе происходит стремительное окисление свинца, а пленка окислов придает поверхности металла темный оттенок.

В детстве многие самостоятельно изготавливали свинцовые грузила для рыбалки. Нужно насыпать в консервную банку «потроха» от старых аккумуляторов и совсем недолго нагреть плошку на костре. Температура плавления свинца всего 328 градусов по Цельсию. Затем вылить расплавленный металл на плоский камень… готово, можно резать. Для этого не нужны особые усилия – подойдет обычный нож и даже старые ножницы. Plumbum – мягкий металл, его пластинки можно без усилий свернуть в трубочку.

Фото: Свинец очень удобно использовать в качестве рыболовных грузил -
он не подвержен коррозии, легко принимает нужную форму.

Что тяжелее свинца? Из тех веществ, которые можно встретить в быту, прямо скажем, немногие. Золото – оно тяжелее свинца почти в два раза. И ртуть. Если кусок свинца положить в емкость с ртутью, он будет плавать на поверхности.

Расплавленный свинец напоминает ртуть – он блестящий, подвижный, и в нем, как в зеркале, отражаются окружающие предметы. Но, остывая, свинец тут же окисляется и покрывается мутной пленкой, темнеющей на глазах. Если вылить каплю расплавленного свинца в воду, то получатся всякие замысловатые фигурки, не хуже иных творений модных скульпторов. Но не рекомендуем увлекаться подобным творчеством – свинец ядовит, хотя влияние его на человека проявляется далеко не сразу. Особенно коварны его пары. Тот, кто работает со свинцом, должен регулярно проходить медицинские осмотры.

Ученые из США на протяжении многих лет собирали статистику, которая подтвердила, что в тех районах, где ведется добыча и переработка свинца, уровень преступности в 4 раза превышает аналогичные показатели в среднем по стране.

От автора: российским ученым стоит провести встречный эксперимент и поразить коллег из США сенсационными данными: в районах, где ведется добыча свинца открытым способом, похмелье переносится в 4 раза легче, чем в среднем по стране…

Месторождения свинца

Свинец в природе в чистом виде не встречается. Он всегда смешан с каким-либо металлом, чаще всего с оловом и сурьмой. Обязательно содержится в урановых и ториевых рудах, потому что свинец – не что иное, как последняя стадия распада урана. Вернее, в природе существует пять стабильных изотопов свинца, из которых три – продукты распада U и Th. Эти три изотопа занимают 98,5% от всего количества Pb, содержащегося в земной коре. В процессе ядерной реакции возникают и тут же распадаются многочисленные радиоактивные изотопы свинца.

Основным сырьем для получения свинца служит галенит, он же - свинцовый блеск, химическая формула - PbS. Его кристаллы тяжелые, блестящие и хрупкие.

Фото: Галенит или свинцовый блеск, PbS

Минералы, содержащие свинец и цинк (а также серебро, медь, железо, кадмий и ряд других металлов) образуют общее рудное тело. Комплексные полиметаллические руды имеют в составе такие ценные элементы, как золото, галлий, индий и многие другие. В настоящее время наиболее экономически выгодно извлекать из них свинец и цинк, реже – серебро. Остальное складируют под открытым небом в так называемые хвостохранилища. Это не отходы, а резервы сырья. В перспективе возможна их повторная отработка.

Состав руд Горевского месторождения уникален в своем роде:

(Продолжение следует...)