Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Приготовление расплава и температура плавления свинца.

Статьи

Получение и применение важнейших металлов

МеталлСимволТемпература плавления,
°С
Важнейшее сырье и способ получения металлаОбласти применения
АлюминийAl660,1Бокситы (Al2O3 с примесями). Электролиз при
950 ° С расплава, содержащего боксит и криолит Na3[AlF6] (искусственный или природный)
Атомная техника, электротехника, теплообменная аппаратура, отражатели, зеркала. Получение сплавов (дуралюмин и др.)
БериллийBe1287Берилл
(Be3Al2)Si6O18, фенакит Be2SiO4 и др. переводят в BeCl2 или BeF2. Далее – электролиз BeCl2 в расплаве (с добавкой NaCl), либо восстановление BeF2 магнием при 925-1325 °С
Атомная техника. Получение сплавов (бериллиевые бронзы и др. — для авиационно-космической отрасли)
ВольфрамW3416Шеелит CaWO4. После извлечения кислотным или щелочным способом полученный порошок WO3 восстанавливают водородом, прессуют и спекают (порошковая металлургия)Легирование сталей (инструментальных, быстрорежущих), авиационная и ракетная техника, нити и спирали накаливания Получение твердых сплавов (победит и др.)
ЖелезоFe1535Гематит Fe2O3, магнетит
(Fe II Fe2 III )O4, сидерит FeCO3, лимонит
Fe2O3 . nH2O. В доменных печах при 1200-1400 °С идет восстановление железа углеродом (кокс), выплавляется чугун (содержит 2-5% С). Передел чугуна в сталь (содержание С не более 2%) идет в конвертере или мартеновской печи при 1700 °С; ведется продувка воздуха либо кислорода (для удаления излишнего количество углерода)
Важнейшие конструкционные материалы для всех областей техники
ЗолотоAu1063Самородное. Из россыпных месторождений добывают промывкой водой. Из бедных руд — цианированием (обработка раствором NaCN с одновременной продувкой воздуха) или амальгамированием (обработка ртутью)Финансовая отрасль (золотой запас государства), ювелирные изделия, стоматология, электротехника (контакты, покрытия), зеркала и отражатели
МагнийMg650Карналлит
KMgCl3 . 6H2O, магнезит MgCO3 и др. Электролиз расплава MgCl2 при 750-780 °С
Сигнальные ракеты, зажигательные снаряды. Получение легких сплавов
МедьCu1083Халькозин Cu2S, халькопирит
(Fe III Cu I )S2. Обжиг сырья, конвертирование до черновой меди (окисление воздухом сульфидов меди в расплаве), растворение в серной кислоте и электролиз раствора CuSO4
Электротехника (провода), теплообменники, вакуумные аппараты. Получение сплавов (бронза, латунь, мельхиор, нейзильбер, константан и др.)
НатрийNa97,86Галит NaCl. Электролиз расплава NaCl (с добавками CaCl2 и др. солей), электролиз расплава NaOHХимическая промышленность (катализатор, реагент). Получение сплавов
ОловоSn231,9Касситерит SnO2 и вторичное сырье. Восстановительная плавка с углем и добавками, образующими шлак, в электропечах. Очистка электролизом или зонной плавкойТара в пищевой промышленности, защитные покрытия, белая жесть, фольга. Получение сплавов (бронза, латунь, подшипниковые сплавы, припои и др.)
ПлатинаPt1769,3Самородная. Получают попутно при комплексной переработке полиметаллических рудЭлектротехнические изделия (термопары, контакты и др.), аппаратура и катализатор в химической отрасли, стекловарении
СвинецPb327,4Галенит PbS. Окислительный обжиг до PbO, восстановление углеродом (кокс) до сырого свинца (“веркблей”). Очистка сырого свинца электролизомКислотоупорная аппаратура в химической промышленности, облицовка труб, радиационная защита, боеприпасы, пигменты, стекло. Получение сплавов (подшипниковые, типографские, легкоплавкие).
СереброAg960,8Самородное серебро. Извлекается попутно при добыче золота, платины, выплавке медиЗеркала, ювелирные и бытовые изделия, монеты, фото- и киноматериалы, электрические контакты и гальванические элементы, лекарства (колларгол и др.)
ТитанTi1671Ильменит FeTiO3, рутил TiO2 и др. Хлорирование сырья, восстановление TiCl4 магниемПолучение диоксида титана – компонента жаропрочных материалов (эмаль, керамика), белого пигмента, катализатора. Получение сплавов
ХромCr1890Хромит
(Cr2 III Fe II )O4. Алюмотермия (восстановление алюминием) при 500-600 °С. Дальнейшая очистка хрома — электролизом
Легирование стали (пружинные, рессорные, инструментальные стали), получение ферритов (звукозапись, компьютерная техника и др.). Получение сплавов (нержавеющая сталь)
ЦинкZn419,5Сфалерит ZnS. Обжиг сырья, восстановление углеродом, очистка чернового цинка электролизом раствора ZnSO4Защитные покрытия, гальванические элементы, реактив в химическом синтезе, пигменты. Получение легких и легкоплавких сплавов

Copyright © ООО «Ступинский Торговый дом» 2020 Все права защищены. Копирование материалов сайта запрещено.

  • Главная
  • Продукция
  • Услуги
  • Справочник
  • Контакты
  • Офис продаж
  • 127591, г. Москва, Дмитровское шоссе, д.100, корп.2
  • Склад Мытищи
  • г. Мытищи ул. Силикатная, д.53, корп.3.
  • Склад Щёкино
  • Тульская обл. д. Большая Тросна, д. 118.
  • Склад Самара
  • г. Самара проспект Кирова, д. 24
  • Склад Каменск-Уральский
  • г. Каменск-Уральский ул. Лермонтова, д. 96
  • Склад Уфа
  • г. Уфа, Орджоникидзевский район, улица Пржевальского, д.4
  • Склад Кстово
  • Нижегородская обл., р-он Кстовский, г. Кстово, мкр.Северный, квартал Стройбаза, 10-й проезд, 1

Заказ обратного звонка

Если у вас остались вопросы, можете воспользоваться формой заказа обратного звонка. Наш менеджер скоро свяжется с вами.

Приготовление расплава и температура плавления свинца.

Температура плавления свинца позволяет использовать металл в технических целях для изготовления деталей, образования сплавов. Переплавку материала можно проводить в кустарных условиях, соблюдая при этом меры предосторожности.

Приготовление расплава

Плавление материала предусматривает процесс перехода из твердого состояния в жидкость под влиянием температурного градиента. Этот показатель имеет зависимость от характеристик компонентов, формирующих сплав.

К примеру, температура плавления свинца составляет 327 °C, а олова – 232 °C. Для припоя, состоящего из этих материалов, температура перехода в жидкость составляет 183 °C.

Плавка материалов происходит при нагревании. Показатель перехода в жидкое состояние называется температурой плавления.

Свинец является пластичным и вязким химическим элементом, легко поддающимся обработке. Он легко образует на воздухе оксид. Свежий срез металла быстро тускнеет. Материал непрочный и легко поддается механическому воздействию. Плотность свинца составляет 11,3 г/см³.Удельная теплота плавления свинца составляет 25 кДж/кг. Материал отличается большой вязкостью, его трудно разломать на части. В то же время он очень мягкий, на нем остается вмятина от нажатия ногтем. Металл легко разрезается ножом.

Температура плавления свинца позволяет разогревать его в ковше на простом очаге с последующим отливом в формы.

Удельная теплоемкость свинца при комнатной температуре равна 127,5 Дж/кг, а при нагревании металла до кипения показатель увеличивается.

Переплавка в кустарных условиях

  • Свинец, температура плавления которого низкая, позволяет его использование для литья разнообразных поделок, грузил для рыбалки в домашних условиях. Формировать расплав несложно, но при этом необходимо соблюдать элементарную безопасность и внимательность.
  • Плавку металла следует проводить в хорошо проветриваемом помещении. Источником тепла можно выбрать ручную горелку, а в качестве сосуда использовать емкость из более прочного и устойчивого к нагреванию металла.
  • Поместив материал в емкость для нагревания, включить источник тепла на максимальную мощность и направить температурный поток ближе к расплавляемому материалу. Для перевода в жидкость значительного количества сырья потребуется некоторое время.
  • После выключения горелки расплавленный материал можно заливать в подготовленную форму для литья. Надев специальные рукавицы, аккуратно взять емкость с жидкостью, слегка вращая для предотвращения образования пузырей.
  • Заливать металл в форму нужно на расстоянии, чтобы не обжечь открытые части тела горячими испарениями свинца. После заливки форму оставить остывать до безопасной температуры.
  • Пролитый расплав можно легко механически удалить с поверхности с помощью отвертки или долота и использовать его при следующей плавке.
  • Материал хорошо смешивается с другими металлами, что влияет на состав и качество отливки. При работе необходимо использовать спецодежду и плотные рукавицы для защиты кожи рук от попадания металлической пыли.
  • Перед заливкой нужно удостовериться, что форма абсолютно сухая. При наличии влаги может произойти мгновенное ее испарение, что повлечет за собой попадание расплава на тело.

Применение металла

Свинец известен человечеству несколько тысячелетий. Еще в Древнем Риме его использовали для изготовления труб для транспортировки воды.

В природе существует примерно 180 минералов, включающих в состав химический элемент №82. Месторождения свинца часто сочетаются с рудами меди, висмута, цинка, серебра.

На сегодня применение металла в промышленном производстве позволяет изготавливать:

пластины для аккумуляторов;

оболочки силовых кабелей;

сплавы и припои;

сплавы для изготовления подшипников;

пули и дроби для охоты.

А также он используется как средство защиты от радиоактивного излучения.

До недавнего времени металл применяли с целью увеличения октанового числа топлива и обнаружения H2S, но постепенно от данного метода начали отказываться.

Свинец является токсичным химическим элементом. Отравление металлом и его соединениями возможно при разработке рудных месторождений, выплавке и использовании в производстве.

Бытовые отравления происходят по причине длительного хранения продуктов в упаковках или посуде, покрытой глазурью, содержащей свинец.

Цинк и его сплавы: химический состав, физические свойства, применение

Цинк — хрупкий голубовато-белый металл. В природе без примесей не встречается. В 1738 году Уильям Чемпион добыл чистые пары цинка с помощью конденсации. В периодической системе Менделеева находится под номером 30 и обозначается символом Zn.

Свойства цинка

Химические свойства цинка

Цинк — активный металл. При комнатной температуре тускнеет и покрывается слоем оксида цинка.

  • Вступает в реакцию со многими неметаллами: фосфором, серой, кислородом.
  • При повышении температуры взаимодействует с водой и сероводородом, выделяя водород.
  • При сплавлении с щелочами образует цинкаты — соли цинковой кислоты.
  • Реагирует с серной кислотой, образуя различные вещества в зависимости от концентрации кислоты.
  • При сильном нагревании вступает в реакции со многими газами: газообразным хлором, фтором, йодом.
  • Не реагирует с азотом, углеродом и водородом.

Физические свойства цинка

Цинк — твердый металл, но становится пластичным при 100–150 °C. При температуре выше 210 °С может деформироваться. Температура плавления — очень низкая для металлов. Несмотря на это, цинк имеет хорошую электропроводность.

  • Плотность — 7,133 г/см³.
  • Теплопроводность — 116 Вт/(м·К).
  • Температура плавления цинка — 419,6 °C.
  • Температура кипения — 906,2 °C.
  • Удельная теплота испарения — 114,8 кДж/моль.
  • Удельная теплота плавления — 7,28 кДж/моль.
  • Удельная магнитная восприимчивость — 0,175·10-6.
  • Предел прочности при растяжении — 200–250 Мн/м 2 .
Читать еще:  9 Тугоплавкие и благородные металлы и сплавы

Подробный химический состав цинка различных марок указан в таблице ниже.

Обозначение марок Цинк, не менее Примесь, не более
свинец кадмий железо медь олово мышьяк алюминий всего
ЦВ0099,9970,000010,0020,000010,000010,000010,00050,000010,003
ЦВ099,9950,0030,0020,0020,0010,0010,00050,0050,005
ЦВ99,990,005*0,0020,0030,0010,0010,00050,0050,01
Ц0А99,980,010,0030,0030,0010,0010,00050,0050,02
Ц099,9750,0130,0040,0050,0010,0010,00050,0050,025
Ц199,950,020,010,010,0020,0010,00050,0050,05
Ц298,71,00,20,050,0050,0020,010,010**1,3
Ц397,52,00,20,10,050,0050,012,5
* В цинке, применяемом для производства сплава марки ЦАМ4-1о, массовая доля свинца должна быть не более 0,004%. ** В цинке, применяемом для проката, массовая доля алюминия должна быть не более 0,005%.

Содержание примесей в цинке зависит от способа производства и качества сырья.

В России основной процент цинка получают гидрометаллургическим способом — металл восстанавливают из солей в растворах. Такой способ позволяет получить наиболее чистый металл. Но часть цинка обрабатывают при высоких температурах. Такой метод называют пирометаллургическим.

Свинец — особая примесь в цинке, так как основная его часть оседает из-за нерастворимых анодов, содержащихся в металле. Катодный цинк, помимо всех указанных примесей, состоит из хлора и фтора.

Как примеси изменяют свойства цинка

Производители ограничивают содержание кадмия, олова и свинца в литейных сплавах цинка, чтобы подавить межкристаллитную коррозию.

Олово — вредная примесь. Металл не растворяется и выделяется из расплава — способствует ломкости цинковых отливок. Кадмий напротив — растворяется в цинке и снижает его пластичность в горячем состоянии. Свинец увеличивает растворимость металла в кислотной среде.

Железо повышает твердость цинка, но снижает его прочность. Вместе с тем оно усложняет процесс заполнения форм при литье.

Медь увеличивает твердость цинка, но уменьшает его пластичность и стойкость при коррозии. Содержание меди также мешает рекристаллизации цинка.

Наиболее вредная примесь — мышьяк. Даже при небольшом ее количестве металл становится хрупким и менее пластичным.

Чтобы избежать растрескивания кромок при горячей прокатке цинка, содержание сурьмы не должна быть выше 0,01%. В горячем состоянии она увеличивает твердость цинка, лишая его хорошей пластичности.

Сплавы цинка

Сплавы на цинковой основе с добавлением меди, магния и алюминия имеют низкую температуру плавления и обладают хорошей текучестью. Они легко поддаются обработке, свариванию и паянию.

Латунь

Различают латуни двухкомпонентные и многокомпонентные.

Двухкомпонентная латунь — сплав цинка с высоким содержанием меди. Существует желтая латунь с медью в количестве 67%, золотистая медь или томпак — 75%, и зеленая — 60%. Такие сплавы могут деформироваться при температуре 300 °C.

Многокомпонентные латуни, помимо 2-х основных металлов, состоят из других добавок: никеля, железа, свинца или марганца. Каждый из элементов влияет на свойства сплава.

ЦАМ — семейство цинковых сплавов. В их состав входят магний, алюминий и медь. Такие сплавы цинка используются в литейном производстве. В них содержится алюминий в количестве 4%.

Основная область применения сплавов ЦАМ — литье цинка под давлением. Сплавы этого семейства обладают низкой температурой плавления и хорошими литейными свойствами. Их высокопрочность позволяет производить прочные и сложные детали.

Вирениум

Сплав состоит из цинка (24,5%), меди (70%), никеля (5,5%).

Производств цинка

Добыча металла

Цинк как самородный металл в природе не встречается. Добывается из полиметаллических руд, содержащих 1–4% металла в виде сульфида, а также меди, свинца, золота, серебра, висмута и кадмия. Руды обогащаются селективной флотацией и получаются цинковые концентраты (50–60% Zn).

Концентраты цинка обжигают в печах. Сульфид цинка переводится в оксид ZnO. При этом выделяется сернистый газ SO2, который используется в производстве серной кислоты.

Получение металла

Существуют два способа получения чистого цинка из оксида ZnO.

Самый древний метод — дистилляционный. Обожженный концентрированный состав подвергают термообработке, чтобы придать ему зернистость и газопроницаемость.

Затем концентрат восстанавливают коксом или углем при температуре 1200–1300 °C. В процессе образуются пары металла, которые конденсируют и разливают в изложницы. Жидкий металл отстаивают от железа и свинца при температуре 500 °C. Так достигается цинк чистотой 98,7%.

Иногда используется сложная и дорогая обработка цинка ректификацией — разделением смесей за счет обмена теплом между паром и жидкостью. Такая чистка позволяет получить металл чистотой 99,995% и извлечь кадмий.

Второй метод производства цинка — электролитический. Обожженный концентрат обрабатывается серной кислотой. Готовый сульфатный раствор очищается от примесей, после чего подвергается электролизу в свинцовых ваннах. Цинк дает осадок на алюминиевых катодах. Полученный металл удаляют с ванн и плавят в индукционных печах. После этого получается электролитный цинк чистотой 99,95%.

Литье металла

Горячий цинк — жидкий и текучий металл. Благодаря таким свойствам он легко заполняется в литейные формы.

Примеси влияют на величину натяжения поверхности цинка. Технологические свойства металла можно улучшить, добавив небольшое количество лития, магния, олова, кальция, свинца или висмута.

Чем выше температура перегрева цинка, тем лучше он заполняет формы. При литье металла в чугунные изложницы его объем уменьшается на 1,6%. Это затрудняет получение крупных и длинных цинковых отливок.

Применение цинка

Для защиты металлов от коррозии

Чистый цинк используется для защиты металлов от коррозии. Основу покрывают тонкой пленкой. Этот процесс называется металлизацией.

В автомобильной отрасли

Сплавы на цинковой основе используют для оформления декора автомобильного салона, в производстве ручек дверей, замков, зеркал и корпусов стеклоочистителей.

В автомобильные покрышки добавляют окись цинка, которая повышает качество резины.

В батарейках, аккумуляторах и других химических источниках тока цинк используется как материал для отрицательного электрода. В производстве электромобилей применяются цинк-воздушные аккумуляторы, которые обладают высокой удельной энергоемкостью.

В производстве ювелирных украшений

Ювелиры добавляют цинк в сплавы на основе золота. В итоге они легко поддаются ковке и становятся пластичными — прочно соединяют мелкие детали изделия между собой.

Металл также осветляет ювелирные изделия, поэтому его часто используют в изготовлении белого золота.

В медицине

Окись цинка применяется в медицине как антисептическое средство. Окись добавляют в мази и другие составы для заживления ран.

Благодаря своим свойствам, цинк широко применяется в различных областях промышленности. Металл пользуется спросом из-за относительно низкой цены и хороших физических свойств.

Получение свинца: .рафинирование свинца – C22B 13/06

Патенты в данной категории

Изобретение относится к рафинированию чернового свинца, аккумуляторного лома, вторичного свинца и свинцовых вторичных сплавов. Способ рафинирования чернового свинца от меди включает грубое обезмеживание ликвацией и тонкое обезмеживание при температуре расплава 335-345°C, осуществляемое введением в расплав серы, образующей с медью химическое соединение, перемешиванием расплава и удалением образующегося химического соединения в виде съема. Серу нагревают до температуры 130-150°C и вводят в жидком состоянии в нижнюю часть расплава. Обеспечивается снижение расхода серы и улучшение экологии рафинирования. 1ил., 1пр.

Изобретение относится к электролизеру для рафинирования свинца в солевом расплаве. Электролизер содержит электролизную ванну, анод, катод и сборник катодного свинца. При этом электролизная ванна выполнена из жаропрочного бетона. Анод размещен в углублении ванны и выполнен в виде графитовой подины со стальным токоподводом, а катод выполнен в виде двух цилиндров из графита, непосредственно под которыми расположены желоба для стока катодного свинца в сборники. Технический результат заключается в увеличении производительности электролизера, уменьшении энерго- и трудозатрат, повышении надежности работы электролизера. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке аккумуляторного лома, вторичного свинца и свинцовых вторичных сплавов. Способ включает расплавление чернового свинца или свинцового сплава, введение в него металлического цинка, последующее перемешивание расплава и удаление образующегося химического соединения в виде съема. При этом цинк вводят при температуре расплава 410÷450°С предварительно нагретым до 80÷120°С. Техническим результатом является более высокая степень очистки от меди, сокращение продолжительности рафинирования и улучшение экологии процесса.

Изобретение относится к металлургии свинца и может быть использовано при рафинировании чернового свинца от примесей. Способ электролитического рафинирования свинца включает анодное растворение и катодное восстановление свинца в водном растворе электролита, в качестве которого используют водный нитратный раствор солей свинца и натрия следующего состава, г/л: свинца (в виде Pb(NO 3 ) 2 ) — 220-250; NaNO 3 — 180-200; HNO 3 — (1,5-2)·10 -3 (рН 4,5), а электролиз проводят при плотности тока 450-480 А/м 2 , температуре 20-25°С, скорости циркуляции электролита 45-50 л/мин. Это обеспечивает повышение производительности процесса и снижение эксплуатационных затрат.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к очистке свинца от примесей. Способ рафинирования свинца от примесей включает электролиз расплава хлоридов калия и свинца анодной поляризацией, при этом анодную поляризацию чернового свинца проводят при плотности тока 0,41-1,2 А/см 2 в интервале температур 480-700°С. Концентрация KCl составляет 30-50 моль%, обеспечивается повышение степени очистки свинца от примесей с одновременным уменьшением продолжительности процесса и без применения дорогостоящих реагентов, 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии свинца и может быть использовано для очистки чернового свинца от примесей: сурьмы, мышьяка и олова. Способ окислительного щелочного рафинирования свинца включает окисление примесей при перемешивании расплава свинца и щелочи с введением кислорода, при этом расплав свинца и щелочи перемешивают лопастной мешалкой при скорости вращения, соответствующей величине критерия Рейнольдса (5÷7)·10 3 , и через расплав одновременно барботируют кислород с расходом 7-10 л/мин, обеспечивается глубокая очистка свинца от примесей сурьмы, мышьяка и олова при высокой скорости осуществления процесса и нормируемом расходе кислорода. 1 ил., 1 табл.

Читать еще:  Сталь 40ХН: характеристики, ГОСТ и аналоги

Изобретение относится к металлургии свинца и может быть использовано для очистки чернового и вторичного свинца от висмута. В способе электрохимического рафинирования свинца от висмута при катодной поляризации очищаемого сплава с использованием в качестве электролита расплавленного едкого натра висмут, извлекаемый из рафинируемого металла, накапливают в электролите-расплаве едкого натра с последующим выделением в самостоятельный продукт, обеспечивается извлечение висмута из свинцового сплава в самостоятельный концентрат высокого качества с уменьшением эксплуатационных затрат на передел рафинирования и передел получения самостоятельного висмутового продукта, 2 ил., 2 табл.

Температура плавления свинца

Свинец – серебристо-серое вещество с синим отливом. В периодической системе элементов Менделеева металл занимает 82 место. Обозначают свинец сокращённым знаком Pb (лат. Plumbum).

Исторические сведения

Химический элемент известен людям с древних времён. Одним из первых методов добычи металлов, освоенных человеком, была выплавка свинца. Первыми археологическими находками, подтверждающими это, были найденные свинцовые бусы времён Чатал-Хююк (современная территория Турции). Изделия датируются 6400 годом до нашей эры.

Самая древняя свинцовая фигурка девушки в длинной одежде была выкопана в Египте. Её относят к временам первой династии фараонов (3000 лет до н.э.).

Трубы из свинца составляли древнеримский водопровод. В Древнеримской империи ежегодно выплавляли до 80 тысяч тонн этого металла. На Руси с древних времён свинец использовали как кровельное покрытие соборов и церквей.

Невысокая температура плавления свинца с незапамятных времён сделала доступным получение металла и изготовление из него изделий любой формы.

Обратите внимание! Индустриальная революция с 1840 года в течение 20 лет подняла объём ежегодной выплавки свинца в мире со 100 до 250 тысяч тонн в год.

Происхождение названия

Латинское название металла Plumbum произошло от английского выражения plumber (водопроводчик), что показывает связь со свинцовым водопроводом Древнего Рима. Среди славянских народов бытуют такие названия, как оливо, олёво и волава. В Прибалтийских странах наименование металла более похоже на русское название – свинс и свинас.

Нахождение в природе

В чистом виде плюмбум обычно не обнаруживается. Его находят в более чем 100 разных минералах в виде интерметаллических агломератов. Свинец присутствует в урановых и ториевых жилах. Большие скопления свинцово-цинковых руд обнаружены и разрабатываются в Забайкалье, Приморском районе. В разных залежах свинец добывают на Урале, в Норильске.

Самое крупное месторождение с большим содержанием свинца находится в урановых рудах Кохистанской Ладахской дуги (северный Пакистан).

Получение

Сырьём для извлечения свинца служат породы, включающие геленит. Процесс выплавки тяжёлого металла состоит из нескольких фаз. Из первоначального сырья способом флотации выделяют концентрат с содержанием от 40 до 70 процентов плюмбума. Далее производители идут разными путями.

Одним из способов превращения продукта в веркблей (черновой свинец) является плавка методом регенерации. Другой способ заключается в том, что восстановление металла из оксида происходит плавкой сырья в ватержакетном калорифере.

Полученный веркблей с содержанием 90% свинца очищают от меди. Затем щелочным рафинированием убирают мышьяк и сурьму. Потом выделяют серебро и цинк. Воздействием магния и кальция исключают висмут. В итоге получают свинец чистотой 99,8%.

Производство мирового объёма свинца по итогам исследования международных организаций за 2005 год

Страна производительОбъём, килотонн
Страны Европы2220
КНР1430
Российская федерация1120
Ю. Корея650
Казахстан570
Украина410

Технологические свойства и характеристики

Характеристики металла можно представить перечнем:

  • Плотность свинца и его масса;
  • Температура плавки свинца;
  • Механические свойства;
  • Сопротивление коррозии.

Плотность свинца и его масса

Плотность металла составляет 11342 кг/м3. Это значит, что метрический куб свинца весит 11,342 тн. Большой удельный вес позволяет его использовать в виде полезных грузов в различных устройствах.

Температура плавки свинца

Расплавленный металл в чистом виде имеет температуру около 400 градусов. В этом состоянии свинец обладает свойствами текучести жидкости. Литейные качества позволяют заливать свинец в жидком состоянии в формы сложной конфигурации.

Металл закипает при нагреве до 1750 градусов. Во время кипения возникают летучие испарения в виде свинцовой пыли, паров оксидов, которые могут нанести тяжёлое отравление человеческому организму.

Механические свойства

Химический элемент обладает мягкостью и пластичностью, что позволяет холодной прокаткой достичь состояния тонкой фольги. Холодная деформация не влияет на изменение механических свойств.

Сопротивление коррозии

Химическая инертность элемента приближена к показателю благородных металлов. В воздушной среде плюмбум практически не подвергается коррозии. Быстро образующаяся оксидная плёнка на поверхности свинца ставит непреодолимый барьер на пути коррозионных процессов.

Агрессивной средой для свинца являются сероводород, ангидрит угля и серная кислота. Под их воздействием металл активно разрушается.

Области применения свинцовых сплавов

Свинцовые соединения разделяют на высоколегированные и низколегированные сплавы. Первые формируются за счёт добавления большого количества химических элементов, обеспечивающих высокую прочность, стойкость к истиранию и низкую усадку при более низкой температуре плавления.

Низколегированные соединения свинца получаются в результате небольших включений из таких веществ, как олово, сурьма, медь и кадмий. Этим добиваются повышенной стойкости сплава к коррозионным процессам в условиях загрязнённой атмосферы, неорганической кислотной среды.

Сплавы применяют в кислотных и щелочных аккумуляторах, в качестве оболочек как мощных, так и кабелей низкого напряжения. Соединения сурьмы или меди со свинцом используют для производства трубопроводов, листовой облицовки различных устройств и защитных матов от радиационного поражения.

Домашние и промышленные способы

Без оловянно-свинцовых припоев (ПОС) невозможно существование такой отрасли, как радиотехника. Многие промышленные изделия имеют в своём составе покрытия из ПОС.

Оловянно-свинцовые припои

Промышленность поставляет на рынок припойный продукт:

  • литые чушки;
  • проволока;
  • фольгированная лента;
  • припойные трубочки с флюсом;
  • порошок или паста.

Сплавы с содержанием 90% олова и 10% свинца применяют для пайки изделий, которые потом подвергаются гальваническому покрытию из золота или серебра. Температура плавления чистого олова – 2310 С. Поэтому припой расплавится при нагреве 2200 С.

Оловянно-свинцовый ПОС с преобладанием в своём составе олова (61%) имеет более низкую температуру плавления – 191%. ПОС 61 используют для покрытия контактных групп в различных приборах, также им обрабатывают тонкую проволоку для обмоток якорей электродвигателей и катушек трансформаторов.

Важно! Учитывая, при какой температуре плавится олово, регулируют % содержание свинца в сплаве. Этим добиваются комфортного температурного режима, при котором оловянно-свинцовый припой быстро переходит в жидкое состояние.

ПОС 30 плавится при 256 градусах. Соединения обладают меньшей прочностью, чем средства с более высоким содержанием олова.

10 процентный припой далёк от температурного порога, при котором происходит плавление олова. Поэтому ПОС 10 применяют как прочный материал для лужения больших металлических поверхностей.

Приготовление расплава и заливка

В промышленных условиях расплав готовят в специальных тиглях, которые помещают в электропечи (оборудование, оснащённое электронной измерительной аппаратурой, поддерживающее нужный режим плавки).

В радиотехническом производстве используют специальные нагревательные ванны, в которых готовят припой для печатных плат радиосхем.

В мастерских и дома припой плавят жалом паяльника. Для приготовления большого объёма расплавленного металла его помещают в медный сосуд на электроплите. Сплав в виде лома загружают в плавильную ванну постепенно, по мере расплавления очередного слоя металла.

Рыболовные лаки

Заядлые рыбаки дома отливают рыболовные грузила и блесны, вливая в глиняные формы расплавленное олово. Блесны затем покрывают водостойкими лаками.

Интересно. Рыболовный лак используют для защиты от появления оксидов на различных статуэтках и других изделиях.

Методы избавления от оксида

Во время нахождения на воздухе свинцовые изделия покрываются оксидной плёнкой. Это результат ионного взаимодействия атомов кислорода и свинца. Оксид становится не только защитой от агрессивной среды, но и барьером на пути электрического тока.

Важно! Механическая чистка не принесёт желаемого результата. Плёнка восстановится довольно быстро. Избавиться от оксидов могут помочь подсолнечное масло, графитовая смазка или лак.

В домашних условиях изделие помещают в сосуд с подсолнечным маслом минут на пять. После чего его извлекают из сосуда и дают просохнуть.

В промышленных условиях пользуются графитовой смазкой. Обработанная средством свинцовая поверхность долгое время сохраняет блестящий вид.

Техника безопасности

При работе с расплавленным металлом надо соблюдать особую осторожность. Помимо того, что жидкий свинец может нанести ожоги на кожу, он прожжёт также одежду и напольное покрытие, а также вызовет пожар.

Если вода попадёт в кипящий сплав, брызги металла разлетятся во все стороны. Поэтому работник должен быть экипирован защитной одеждой, маской, перчатками, специальными очками и головным убором. Обязательно рядом должны находиться аптечка и огнетушитель.

Видео

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУР ПЕРЕГРЕВА И ЗАЛИВКИ РАСПЛАВА НА КАЧЕСТВО ОТЛИВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ЛИТЬЕ ПО ГАЗИФИЦИРУЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Полный текст:

  • Аннотация
  • Об авторах
  • Список литературы
  • Cited By
Аннотация

Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) в настоящее время является одним из эффективных и перспективных способов получения высококачественных тонкостенных отливок, обладающих заданной размерной точностью, требуемой чистотой поверхности и другими свойствами. Данная технология находит широкое распространение при производстве изделий из алюминиевых сплавов. Для обеспечения минимизации затрат при изготовлении изделий и получения качественных отливок целесообразно использовать повышенное количество вторичных материалов в шихте, уделяя при этом внимание температуре перегрева и времени выдержки расплава. Приведены результаты исследования температурных режимов плавки и заливки алюминиевых сплавов при ЛГМ. В рассматриваемых производственных условиях наиболее эффективными режимами, обеспечивающими наилучшие качественные показатели герметичных отливок по размерной точности и чистоте поверхности, оказались: температура перегрева расплава – 880 ÷ 890 °С, температура заливки в литей-ную форму – 820 ÷ 830 °С. Изучено влияние различных вариантов температурных параметров плавки и заливки расплава состава АК7 при ЛГМ на содержание неметаллических включений в литом состоянии. Выявлено, что минимальное со-держание γ -Al2O3 в готовом сплаве обеспечивают: температура перегрева расплава – до 880 ÷ 890 или 940 ÷ 950 °С, темпера-тура заливки в литейную форму – 820 ÷ 830 °С

Ключевые слова

Об авторах

Доктор технических наук, профессор кафедры «Литейные технологии и художественная обработка материалов», гл. научый сотрудник Инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы» НИТУ«МИСиС»
(119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4).

Кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства

(654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42)

(654063, г. Новокузнецк, ул. Рудокопровая, 4)

Список литературы

1. Nesterov N.V., Ermilov A.G. Low-frequency pulsation of melt during lost foam casting process: Part 2 // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2012. Vol. 53. No. 2. P. 150—154.

2. Zhang L., Tan W., Hu H. Determination of the heat transfer coefficient at the metal-sand mold interface of lost foam casting process // Heat and Mass Transfer. 2016. Vol. 52. Iss. 6. P. 1131—1138.

3. Тихомирова И.М., Клименок Е.В. Разработка технологии изготовления отливки литьем по газифицируемым моделям // Литье и металлургия. 2013. No. 3S (72). С. 132—137.

4. Исагулов А.З., Куликов В.Ю., Laurent C., Твердохлебов Н.И., Щербакова Е.П. Совершенствование литья по газифицируемым моделям // Литейн. пр-во. 2014. No. 4. С. 16—18.

5. Guler K.A., Kisasoz A., Karaaslan A. A study of expanded polyethylene (EPE) pattern application in aluminium lost foam casting // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. No. 2. P. 171—176.

6. Griffiths W.D., Ainsworth M.J. Hydrogen pick-up during mould filling in the lost foam casting of Al alloys // J. Mater. Sci. 2012. Vol. 47. Iss. 1. P. 145—150.

7. Jiang W., Li G., Fan Z., Wang L., Liu F. Investigation on the interface characteristics of Al/Mg bimetallic castings processed by lost foam casting // Metall. Mater. Trans. A. 2016. Vol. 47. Iss. 5. P. 2462—2470.

8. Griffiths W.D., Ainsworth M.J. Instability of the liquid metal—pattern interface in the lost foam casting of aluminum alloys // Metall. Mater. Trans. A. 2016. Vol. 47. Iss. 6. P. 3137—3149.

9. Barone M., Caulk D. Analysis of mold filling in lost foam casting of aluminum: Method // Int. J. Metalcasting. 2008. Vol. 2. Iss. 3. P. 29—45.

10. Wali K.F., Bhavnani S.H., Overfelt R.A., Sheldon D.S., Williams K. Investigation of the performance of an expandable polystyrene injector for use in the lost-foam casting process // Metall. Mater. Trans. B. 2003. Vol. 34. Iss. 6. P. 843—851.

11. Karimian M., Ourdjini A., Idris M.H., Jafari H. Effects of casting parameters on shape replication and surface roughness of LM6 aluminium alloy cast using lost foam process // Trans. Indian Inst. Met. 2015. Vol. 68. Iss. 2. Р. 211—217.

12. Guler K.A., Kisasoz A., Karaaslan A. Effects of pattern coating and vacuum assistance on porosity of aluminium lost foam castings // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2014. Vol. 55. No. 5. Р. 424—428.

13. Deev V.B., Ponomareva K.V., Yudin A.S. Investigation into the density of polystyrene foam models when implementing the resource saving fabrication technology // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. No. 3. P. 283—286.

14. Pacyniak T. Effect of refractory coating in the lost foam process // Arch. Foundry Eng. 2009. No. 9 (3). Р. 255— 260.

15. Sharifi A., Mansouri Hasan Abadi M., Ashiri R. Direct observation of effects of foam density, gating design and pouring temperature on mold filling process in lost foam casting of A356 alloy // Conference: Proc. TMS Middle East — Mediterranean materials Congress on energy and infrastructure systems, MEMA. 2015. Р. 109—118.

16. Dispinar D., Campbell J. Porosity, hydrogen and bifilm content in Al alloy castings // Mater. Sci. Eng. 2011. Vol. 528. No. 10. Р. 3860—3865.

17. Sands M., Shivkumar S. EPS bead fusion effects on fold defect formation in lost foam casting of aluminum alloys // J. Mater. Sci. 2006. Vol. 41. No. 8. Р. 2373—2379.

18. Tabibian S., Charkaluk E., Constantinescu A., Szmytka F. Behavior, damage and fatigue life assessment of lost foam casting aluminum alloys under thermo-mechanical fatigue conditions // Procedia Eng. 2010. Vol. 2. No. 1. Р. 1145—1154.

19. Pacyniak T. The effect of refractory coating permeability on the Lost Foam Process // Arch. Foundry Eng. 2008. Vol. 8. No. 3. Р. 199—204.

20. Griffiths W.D., Davies P.J. The permeability of Lost Foam pattern coatings for Al alloy castings // J. Mater. Sci. 2008. Vol. 43. No. 16. Р. 5441—5447.

21. Deev V.B., Selyanin I.F., Kutsenko A.I., Belov N.A., Ponomareva K.V. Promising resource saving technology for processing melts during production of cast aluminum alloys // Metallurgist. 2015. Vol. 58. Iss. 11—12. P. 1123—1127.

22. Kolonakov A.A., Kukharenko A.V., Deev V.B., Abaturova A.A. Structure and chemical composition of the AK12MMgN piston alloy fabricated based on various charges // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. Iss. 4. P. 428—433.

23. Deev V.B., Selyanin I.F., Ponomareva K.V., Yudin A.S., Tsetsorina S.A. Fast cooling of aluminum alloys in casting with a gasifying core // Steel Transl. 2014. Vol. 44. No. 4. Р. 253—254.

24. Никитин В.И., Никитин К.В. Наследственность в литых сплавах. М.: Машиностроение-1, 2005.

25. Selyanin I.F., Deev V.B., Kukharenko A.V. Resource-saving and environment-saving production technologies of secondary aluminum alloys // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. Iss. 3. P. 272—276.

26. Бранчуков Д.Н., Панфилов А.В. О новых комбинированных флюсах для рафинирования алюминиевых сплавов // Литейн. пр-во. 2009. No. 1. С. 2—5.

27. Тен Э.Б., Рахуба Е.М., Киманов Б.М., Жолдубаева Ж.Д. Ресурсы повышения рафинирующего потенциала фильтров для жидких металлов // Литейщик Рос-сии. 2013. No. 11. С. 38—42.

28. Румянцева Г.А., Немененок Б.М., Задруцкий С.П., Муравицкий А.М. Повышение экологической безопасности силуминов за счет использования низкотоксич-ных флюсов и препаратов // Литье и металлургия. 2010. No. 4 (58). С. 77—82.

29. Садоха М.А., Волочко А.Т. Рафинирование алюминиевых сплавов инертными газами // Литье и метал-лургия. 2012. No. 3 (69). С. 69—71.

30. Грачев А.Н., Леушин И.О., Маслов К.А., Леушина Л.И. Применение шлама соляных закалочных ванн для рафинирования алюминиевых сплавов // Цвет. металлы. 2015. No. 11 (875). С. 76—79.

31. Nikitin K.V., Nikitin V.I., Timoshkin I.Yu., Glushchen-kov V.A., Chernikov D.G. Melt treatment by pulsed magnetic fields aimed at controlling the structure and properties of industrial silumins // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2016. Vol. 57. Iss. 3. P. 202—210.

32. Nikitin K.V., Amosov E.A., Nikitin V.I., Glushchenkov V.A., Chernikov D.G. Theoretical and experimental substantiation of treatment of aluminum-based melts by pulsed magnetic fields // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. Iss. 6. P. 599—605.

33. Prusov E.S., Panfilov A.A. Properties of cast aluminum-based composite alloys reinforced by endogenous and exogenous phases // Russ. Metall. 2011. No. 7. P. 670—674.

34. Prusov E.S., Panfilov A.A. Influence of repeated remeltings on formation of structure of castings from aluminium matrix composite alloys // Metal 2013: Proc. 22-nd Int. conf. on metallurgy and materials. 2013. No. 1. P. 1152—1156.

35. Ivanov Y.F., Alsaraeva K.V., Gromov V.E., Popova N.A., Konovalov S.V. Fatigue life of silumin treated with a high-intensity pulsed electron beam // J. Surf. Invest. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2015. Vol. 9. Iss. 5. P. 1056—1059.

36. Ivanov Y.F., Alsaraeva K.V., Gromov V.E., Konovalov S.V, Semina O.A. Evolution of Al—19,4Si alloy surface structure after electron beam treatment and high cycle fatigue. // Mater. Sci. Technol. (UK). 2015. Vol. 31. Iss. 13a. P. 1523—1529.

37. Selyanin I.F., Deev V.B., Belov N.A., Prikhodko O.G., Ponomareva K.V. Physical modifying effects and their influence on the crystallization of casting alloys // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. No. 4. P. 434—436.

Для цитирования:

Деев В.Б., Пономарева К.В., Приходько О.Г., Сметанюк С.В. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУР ПЕРЕГРЕВА И ЗАЛИВКИ РАСПЛАВА НА КАЧЕСТВО ОТЛИВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ЛИТЬЕ ПО ГАЗИФИЦИРУЕМЫМ МОДЕЛЯМ. Известия вузов. Цветная металлургия. 2017;(3):65-71. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-3-65-71

For citation:

Deev V.B., Ponomareva K.V., Prikhodko O.G., Smetanyuk S.V. THE EFFECT OF OVERHEATING TEMPERATURE AND MELT POURING TEMPERATURE ON THE ALUMINUM ALLOY CASTING QUALITY IN LOST FOAM CASTING. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya (Universities’ Proceedings Non-Ferrous Metallurgy). 2017;(3):65-71. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2017-3-65-71

  • Отправить статью
  • Правила для авторов
  • Редакционная коллегия
  • Редакционный совет
  • Рецензирование
  • Этика публикаций

Impact Factor: 0. 576

Source Normalized
Impact per Paper (SNIP): 0. 524

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector