ЦИНКОВА ПРОМИСЛОВІСТЬ
ЦИНКОВА ПРОМИСЛОВІСТЬ. У стародавні часи було помічено, що властивості міді залежать від місця, де добувалася руда. Зрештою зміни властивостей були пов'язані з домішками, які змінювали властивості металу. Фактично виходила не мідь, а сплав з міддю. Вважається, що таким способом арсенід міді був вперше виготовлений в Єгипті, мідно-нікелевий сплав і коппертін (бронза) - в Німеччині, а мідно-цинковий сплав (латунь) - в Індії. Лише латунь, що вироблялася задовго до цинку, виплавлялася з цинкових поліметалічних руд; це не викликає подиву, оскільки цинк не існує в природі у вигляді чистого металу, а цинкові руди не можна розплавити методами, придатними для міді або свинцю. Цинк плавиться при порівняно низькій температурі (419 ° С), однак руда відновлюється до металу при значно вищій температурі, при якій цинк випаровується і повинен бути далі Сконденсована. Про таких процесах первісні металурги не мали уявлення.
Цинкові руди.
Хоча металевий цинк вперше був отриманий з каламина, що є по суті карбонатом цинку ZnCO3. цей метал тепер майже завжди отримують з сульфідних руд, що містять деяку кількість свинцю і часто срібло. Найбільш важливі з цих руд - цинкова обманка (сфалерит) і марматіт. Цинкові руди добуваються в США, Канаді, Мексиці, Австралії, Південній Америці, на півдні центральної Африки, в Росії, Казахстані, Японії та інших країнах. Хоча руди зазвичай переробляються в метал в тих країнах, де видобуваються, деякі країни, особливо Бельгія, ввозять велику кількість концентратів для внутрішнього виробництва. США і Японія, будучи головними виробниками цинкової руди, одночасно є і її великими імпортерами. Руди збагачуються або селективним флотаційним, або мокрим гравітаційним методами. Перший із зазначених методів важливіший, так як дозволяє відокремити цинк від свинцю, а також від порожньої породи.
Виплавка та очищення.
Виплавка та очищення виконуються двома головними способами - термічним і електролітичним. У будь-якому випадку першою стадією процесу є випал подрібненої і збагаченої сульфідної руди в печах з киплячим шаром, в результаті якого утворюється оксид цинку і виділяється сірчистий газ
За допомогою електролітичного і термічного методів отримують приблизно половину всього виробленого цинку.
Термічний метод.
За термічним методом концентрат оксиду цинку, що залишається після випалу руди, часто змішують з порошкоподібною вугіллям в циліндричних ретортах, виготовлених з вогнетривкої глини, які вводять в піч в горизонтальному положенні. Для відновлення цинку вугіллям з оксиду потрібна температура від 1200 до 1300 ° С, а оскільки температура кипіння металевого цинку становить 907 ° С, він випаровується відразу ж після відновлення ZnO + C ® Zn + CO. Цей метод, удосконалений пізніше, застосовували з перших років комерційного виробництва цинку; він відомий під назвою «процес в горизонтальних ретортах». Альтернативний термічний процес був розроблений так, щоб забезпечити безперервну подачу матеріалу зверху в вертикальну реторту, виготовлену з карборунда; продукт реакції відводиться з дна реторти. Цей процес, названий процесом у вертикальній реторти, був розроблений фірмою «Нью-Джерсі цинк компані» в кінці 1920-х років. За допомогою фракційної дистиляції цинку, виробленого таким способом, отримують метал чистотою 99,99%. Процес у вертикальній реторти високоефективний і забезпечує більшу продуктивність, ніж процес в горизонтальній реторти. У деяких печах сірчистий газ вловлюється для виробництва побічного продукту - сірчаної кислоти; з печей іншого типу, розташованих головним чином в малонаселених безлісих областях, він викидається в атмосферу.
Електролітичним методом.
Електролітичним методом виплавки і очищення цинку запущений у виробництво в штаті Монтана і Канаді в період Першої світової війни. У цьому процесі обпалений цинковий концентрат обробляють сірчаної кислотою, щоб перевести окис цинку в сульфатний розчин. Присутні в концентраті домішки теж розчиняються і повинні бути видалені з розчину до його електролізу. Цинк, що отримується електролітичним методом, має високу ступінь чистоти.
Литий цинк.
Ломів і вторинний цинк.
Виплавка та очищення цинку можуть також включати стадію переплавки цинкового брухту. Переплавлення проводиться як в рудних печах, так і в печах, спеціально призначених для обробки брухту. Існують два види брухту - новий і старий. Основна частина брухту є «новий лом», що складається з побічних продуктів технологічних операцій цинкування, отримання злитків латуні і виготовлення гипосульфита натрію. Інший вид, «старий лом», складається головним чином з гравірувальних пластин, старих кокільних виливків і інших відслужили виробів, що містять значні кількості цинкових сплавів.
Застосування.
Положення цинку в таблиці електрохімічних потенціалів металевих елементів вказує, що він здатний захистити залізо, сталь і мідні сплави від корозії. Це властивість відомо як анодна захист, і половина виробленого в світі цинку витрачається на покриття стали. Найстаріший метод цинкування шляхом занурення в розплав все ще залишається найбільш зручним методом нанесення покриттів на металеві віконні рами та інші механічно оброблені вироби. Наступне за важливістю застосування цинку - латунь і інші ливарні сплави на основі цинку. Такі сплави мають хорошу корозійну стійкість; цинк, що витрачається на їх отримання, споживається приблизно в тій же кількості, що і цинк, що йде на цинкування. Цинкові сплави міцні, стійки і мають міцність на розтяг до 300 МПа. Легкість і точність, з якими можуть формуватися вироби з них методами лиття в кокіль, обумовлюють їх використання в якості матеріалів для автомобільних деталей, залізних виробів, іграшок та іншої продукції. Оксид цинку застосовується в покриттях, а цинковий пил - в антикорозійних фарбах. Літопона - продукт соосаждения сульфіду цинку і сульфату барію - використовується в фарбах і пластмасах. Цинк з невеликими добавками інших металів застосовується як покрівельний матеріал, для виготовлення фрикційних накладок барабанних гальм, сухих гальванічних елементів та електричних конденсаторів. Див. Також електрохімії; Корозія металів.
Казаков Б.І. Метал з Атлантиди. М. 1984
Зайцев В.Я. Маргуліс Є.В. Металургія свинцю і цинку. М. 1985