Тема
Цинк
Введення
Елемент цинк (Zn) втаблиці Менделєєва має порядковий номер 30. Він знаходиться в четвертому періодідругої групи. Атомний вагу - 65,37. Розподіл електронів по верствам 2-8-18-2
Походження назвиелемента неясно, проте здається правдоподібним, що воно вироблено від Zinke(По-німецьки В«вістряВ», або В«зубВ»), завдяки зовнішньому вигляду металу.
Цинк являє собоюсинювато - білий метал, що плавиться при 419 С, а при 913 З перетворюється напар; щільність його дорівнює 7,14 г/см3. При звичайної температурі цинк доситькрихкий, але при 100-110 С він добре гнеться й прокочується в листи. На повітріцинк покривається тонким шаром окису чи основного карбонату, що оберігає йоговід подальшого окислення.
Вода майже не дієна цинк, хоча він і стоїть у ряду напруг значно лівіше водню. Цепояснюється тим, що утворюється на поверхні цинку при взаємодії його зводою гідроокис практично нерозчинна і перешкоджає подальшому перебігуреакції. У розбавлених ж кислотах цинк легко розчиняється з утвореннямвідповідних солей.
Крім того, цинк подібнобериллию та іншим металам, що створює амфотерні гідроокису, розчиняється влугах. Якщо нагріти цинк надворі до температури кипіння, то пари йогоспалахують і згоряють зеленувато-білим полум'ям, створюючи окис цинку
При нагріванні цинквзаємодіють з неметалами (крім водню, вуглецю та азоту). Активнореагує з кислотами:
Zn + H2SO4 (разб.) =ZnSO4 + H2
Цинк - єдинийелемент групи, який розчиняється у водних розчинах лугів з утворенняміонів [Zn (OH) 4] (гідроксоцінкатов):
Zn + 2OH +2H2O = [Zn (OH) 4] + H2
1.Сировина дляотримання цинку
Вміст у земнійскладає Zn 2,0 * 10 -2 %. Цинк зазвичайміститься в поліметалічних рудах і є супутником свинцю і міді.
НДІ В«УралмеханобрВ»(Належить УГМК) розробив технологію витягання металлізованних окатишівцинкового концентрату з відходів електросталеплавильного виробництва. Новийметод дозволить металургам отримувати недорога сировина і вирішувати екологічніпроблеми.
Джерелом отриманняцинку є рудна сировина, яка зазвичай знаходиться в сульфідних стані, ацинк представлений переважно сфалеритом (ZnS). Руди завжди комплексні,містять крім цинку свинець, мідь, залізо, срібло і ін Останнім часомвикористовується вторинна сировина в країнах з високим споживанням.
Сировиною є цинковийконцентрат. В якості вихідного матеріалу використовують не тільки мінеральне івторинне, але також і цинкоутримуючий продукти інших виробництв: шлаки і пилуметалургійних виробництв свинцю, міді, олова, чавуну. Ці продукти набагатобідний по цинку, ніж цинкові концентрати і все ж їх включають до цинковесировину. Цінковістие шлаки донедавна вважалися відвальними продуктами,хоча в них міститься значна кількість цинку, особливо в свинцевихшлаках (10-17% цинку).
Поширення цинку вприроді і його промислове витяг. Вміст цинку в земній корістановить 7,6 В· 10-3%, він поширений приблизно так само, як рубідій(7,8 В· 10-3%), і трохи більше, ніж мідь (6,8 В· 10-3%).
Основними мінераламицинку є сульфід цинку ZnS (відомий як цинкова обманка або сфалерит)і карбонат цинку ZnCO3
Перше місце в світі повидобутку (16,5% світового видобутку, 1113 тис. т, 1995) і запасах цинку займаєКанада. Крім того, багаті родовища цинку зосереджені в Китаї (13,5%),Австралії (13%), Перу (10%), США (10%), Ірландії (близько 3%).
Видобуток цинку ведеться в 50країнах. У Росії цинк витягується з Медноколчеданная родовищ Уралу, атакож з поліметалічних родовищ в горах Південного Сибіру і Примор'я.Великі запаси цинку зосереджені в Рудному Алтаї (Східний Казахстан), начастку якого припадає понад 50% видобутку цинку в країнах СНД. Цинк добуваютьтакож в Азербайджані, Узбекистані (родовище Алмалик) і Таджикистані.
Інноваційністьтехнології в тому, що вона дозволяє одночасно отримувати з відходів цинк іметалеве залізо. Раніше таке не вдавалося. Суть процесу пояснивзавідувач відділом окускования руд і концентратів В«УралмеханобраВ» СамуїлМеламуд: В«Пилу разом зі шлаками доменного виробництва та іншізалізовмісні відходи огрудковується і завантажуються в спеціально створенуобертову піч. У ній створюється особлива атмосфера і режим випалу (саме в нихполягає ноу-хау), які дозволяють витягати цинк і металлізованнихнаявне в окісної формі залізо. Цинк вловлюється в тканинних рукавнихфільтрах, а окатиші охолоджуються, обробляються і передаються дляметалургійного переділу В».
За підрахунками вчених, усередньому з однієї тонни пилу можливо отримати 300 - 350 кг металевого заліза і 50 - 70 кг цинку. Новий спосіб переробки відходів дозволитьвикористовувати дешеве вторсировина, знизити витрати на зберігання шкідливих відходів іекологічні платежі. У результаті собівартість одержуваного цинку буде на 15 -20% нижче його нинішніх світових цін (1,9 тис. тонн на Лондонській біржі металів).Термін окупності нових установок при обсязі 20 - 30 тис. тонн переробки на рікстановить не більше чотирьох років.
Зараз готуєтьсяекономічне обгрунтування доцільності впровадження технології на підприємствахУГМК: Металургійному заводі ім. А.К. Сєрова, Вторкольормет (Сухий Лог),Мідногорськ мідно-сірчаному комбінаті. В подальшому планується продаватиліцензії на право використання ноу-хау іншим меткомпаніям.
Вчені ВАТ В«Уралмеханобр В»(підприємство наукового комплексу УГМК) спільно з фахівцямиУГМК розробили нову для вітчизняних і зарубіжних підприємств чорноїметалургії технологію по витяганню цинку і заліза з пилівелектросталеплавильного виробництва. Інноваційність технології полягає в тому,що вона дозволяє одночасно отримувати з сировини цинк і металеве залізо,чого раніше не вдавалося.
Як повідомив один завторів розробки, завідувач відділу окускования руд і концентратів ВАТВ«УралмеханобрВ» Самуїл Меламуд, технологія забезпечує вилученняметаллізованних окатишів і цинкового концентрату шляхом відновноговипалу цинкоутримуючий пилів. Попередні результати показали, що з тоннипилів Металургійного заводу ім. А.К. Сєрова можна отримати 300-350 кгметалевого заліза і 50-70 кг цинку.
В«Зростання витрат на видобутокрудної сировини і ломів, обмеженість природних ресурсів і очікуване збільшенняштрафних санкцій за забруднення навколишнього середовища закономірно призводить до того,що промисловці починають все більш серйозно ставиться до питань вторинноїпереробки техногенних відходів, - говорить Самуїл Меламуд. - Тим більше щосучасні технології вже здатні бути економічно вигідними В».
У квітні поточного року наМідногорськ мідно-сірчаному комбінаті (Оренбурзька область, підприємствометалургійного комплексу УГМК) вдало пройшли дослідно-промислові випробуваннянової технології. В даний час готується економічне обгрунтування доцільностіпо впровадженню технології на одному з підприємств УГМК
2.Способи отриманняцинку
При різкому охолодженніпари цинку відразу ж, минаючи рідкий стан, перетворюються на тверду пил. Частобуває потрібно зберегти цинк саме у вигляді пилу, а не переплавляти його в злитки.
Цинк в природі яксамородний метал не проявляється. Цинк добувають двома способами:
1)пірометалургійнихметод
2)гідрометалургійнийметод з поліметалічних руд, що містять 1-4% Zn у вигляді сульфіду, а такожCu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руди збагачують селективної флотацією, отримуючи цинковіконцентрати (50-60% Zn) і одночасно свинцеві, мідні, а іноді такожпіритні концентрати. Цинкові концентрати обпалюють в печах в киплячому шарі,переводячи сульфід цинку в оксид ZnO; утворюється при цьому сірчистий газ SO2витрачається на виробництво сірчаної кислоти. Від ZnO до Zn йдуть двома шляхами.
1) ЗаПірометалургійних (дистиляційні) способом, існуючому здавна,обпалений концентрат піддають спіканню для додання зернистості ігазопроникності, а потім відновлюють вугіллям або коксом при 1200 - 1300 В° С:
ZnO + З = Zn + CO.
Утворені при ць...
