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铅的基本知识

 


lead
  元素符号Pb,灰白色金属,在元素周期表中属ⅣA族,原子序数82,原子量207.2,面心立方晶体,常见化合价为+2、+4。
  铅是人类较早提炼出来的金属之一,炼铅术和炼铜术大致始于同一历史时期。埃及前王朝时期(早于公元前3000年)即有用铅制作的小的人像,美索不达米亚于乌拉克三期(Uruk Ⅲ,公元前3000年)已用铅制作小容器或锤成薄片,在乌尔(Ur)遗址曾发现残破的铅质水管。但是,直到公元前15世纪之后,铅才较常见于巴勒斯坦一带。
  中国古代“铅”写作“?”。商代(公元前16~前11世纪)中期在青铜器铸造中已用铅,西周(公元前11世纪~前771年)的铅戈含铅达99.75%。在古代,铅往往被加入铜中成为合金化金属,还用来制作铅白[2PbCO3·Pb(OH)2]、铅丹(Pb3O4)等(见冶金史)。
  北美于1621年开始采炼铅矿。欧洲于17世纪开始有大规模生产铅的记载。1800年欧洲产铅约两万吨,其中一半产于英国。
  资源 铅的矿物有原生硫化矿和次生氧化矿两种。硫化矿的主要矿物为方铅矿(PbS),常和闪锌矿(ZnS)、辉银矿(Ag2S)、黄铁矿(FeS2)等共生。氧化矿主要有白铅矿(PbCO3)和硫酸铅矿(PbSO4)。方铅矿是生产铅的主要矿物。
  世界铅矿资源较丰富的国家有美国、加拿大、苏联、澳大利亚和墨西哥等。中国铅矿资源也较多,分布于湖南、广西、广东、江西、江苏、云南、青海、甘肃、陕西等省区,著名的矿山有水口山、凡口、桃林等。1979年世界(中国除外)矿山产铅量和铅储量见下表。
Image:qian01.jpg


  性质和用途 铅是最软的重金属,也是比重大的金属之一,展性良好,易与其他金属制成合金。
Image:qian02.jpg


  铅在空气中表面氧化,生成氧化铅膜。在潮湿并含有二氧化碳的空气中,则生成碱式碳酸铅。这些生成物都能阻止铅继续氧化。铅是两性金属,可形成铅酸盐。铅能和HCl或H2SO4作用,形成几乎不溶的PbCl2或PbSO4,从而防止铅继续被腐蚀。
  铅广泛用于制造铅合金。铅合金大量用于制造蓄电池极板,铅管和铅板用作防腐材料。铅对X射线和γ射线有良好的吸收性,广泛用作X光机和原子能装置的防护材料。汽油内加入四乙基铅[Pb(C2H5)4]可提高其辛烷值。用作颜料的铅化合物有铅白[2PbCO3·Pb(OH)2]、 铅丹(Pb3O4)、铅黄(PbCrO4)、密陀僧 (PbO)等。盐基性硫酸铅、磷酸铅和硬脂酸铅用作聚氯乙烯的稳定剂。
  美国1979年用铅量比例为:蓄电池61%,汽油添加剂12%,颜料6%,弹药4%,建筑材料3%,电气2%,其他12%。
  由于铅毒和经济等原因,某些领域中的铅,已经或即将为其他材料所代替。铅的售价有下降的趋势。1979、1980、1981年伦敦市场铅的平均价格分别为54.5、41.2、33.3美分/磅。
  70年代末世界铅产量的80%以上用传统的烧结-鼓风炉流程生产,约10%用铅锌鼓风炉流程(I.S.P)生产,其他生产方法有波利顿(Boliden)电炉、改良膛式炉(BBU)和短窑等。
  炼铅的原料主要是硫化铅矿,采出的矿石品位一般低于3%,须经选矿得到铅精矿再行冶炼。铅精矿一般成分为:铅40~75%,锌1~10%,硫16~20%,还常含有银、铜、铋、砷、锑等伴生或共生金属。
  硫化铅精矿炼铅 主要包括烧结焙烧、鼓风炉熔炼等过程,流程见图。
Image:qian03.jpg


  烧结焙烧 使精矿中的PbS氧化为PbO,并烧结成块。烧结块含铅40~50%,含硫低于2%。一部分二氧化硫浓度高的焙烧烟气可用于生产硫酸。
  还原熔炼 将破碎成100毫米左右的烧结块配以10%左右的焦炭装入鼓风炉,从炉的下部鼓入空气或预热空气(250~450℃)或富氧空气,使焦炭燃烧,保持风口区的温度在1300℃左右,含有CO的高温烟气在炉内向上运动,在此过程中,使炉料中的氧化铅还原成铅,氧化铁等形成炉渣。液体铅和炉渣流入炉缸,进行分离。铅液在向下流动过程中捕集金、银、铜、铋等金属。所得含铅约98%的粗铅,送往精炼。炉渣含锌高时,经烟化炉处理回收锌、铅。
  粗铅精炼 分火法精炼和电解精炼。火法精炼的基建投资省,生产费用低,为世界许多炼铅厂采用;电解精炼除铋效果好,粗铅含铋高时,宜采用电解精炼。
  火法精炼 包括:①熔析精炼和加硫除铜。熔析是利用铜在铅中的溶解度随温度的降低而减小的特性,降温除去部分铜,加硫是使铜生成Cu2S进一步除去。经过这两段作业,铅中含铜可降至0.001~0.002%。②碱性精炼除砷、锡、锑。除铜后的铅液不断流经熔融的氢氧化钠和氯化钠,同时加入硝石 (NaNO3)作氧化剂,使砷、锡、锑分别氧化生成砷酸钠(Na3AsO4)、锡酸钠(Na2SnO3)和锑酸钠(Na3SbO4),溶于氢氧化钠和氯化钠的混合熔体中而与铅分离。③加锌除银。加锌于含银的铅液,生成浮于铅液表面的“银锌壳”(见派克斯法)。银锌壳一般比粗铅含银高20倍,是提取银的原料。铅液中残存的锌(0.6~0.7%),可用碱性精炼法或氯化精炼法除去。真空蒸馏除锌法也已被一些工厂采用。④加钙、镁除铋。在一定温度下铋与钙可生成Bi2Ca3和Bi3Ca,铋与镁可生成Bi2Mg3,此法可使铅中的铋降至0.01~0.02%。
  火法精炼作业都可在铸铁制的精炼锅内进行。氧化法除锌也可使用反射炉。
  电解精炼 粗铅中的铜、锡等杂质,对电解有害,电解前先用火法初步精炼,以除去铜、锡。电解时阳极中须含有千分之几的锑,以便使阳极泥致密而不脱落,故在铸造阳极前须调整铅液中的含锑量。电解以火法初步精炼的粗铅为阳极,以电解精铅薄片为阴极,在硅氟酸铅和硅氟酸溶液中进行。电解液一般含Pb2+ 80~120克/升、H2SiF680~100克/升。电解液温度30~45℃,电流密度160~250安/米2,同极中心距75~110毫米,槽电压0.45~0.5伏,电流效率约92~98%,每吨阴极铅的电能消耗为120~160千瓦小时。
  炼铅新工艺 由于 PbS熔点低而造成的焙烧脱硫困难,要求烧结机进料含硫保持在5~7%,为此需配入3.5~4倍于原料量的返粉,这就不仅降低了设备能力,同时也限制了烟气二氧化硫浓度的提高,为二氧化硫的回收带来困难,而且返粉的制备须经烧结块冷却、多段破碎、运输、配料等过程,从而加剧了铅尘和烟气对环境的污染。为此,60年代以来,许多国家先后研究了多种直接处理铅精矿产出粗铅的新方法,以取代传统的烧结机-鼓风炉流程。基夫塞特法(KIVCET)──氧气闪速熔炼、电炉贫化炉渣,正在建设生产厂。氧化顶吹旋转转炉(TBRC)炼铅方法,已为瑞典的炼铅厂所采用。氧气底吹炼铅法(QSL)正在进行工业试验,奥托昆普(Outokumpu)闪速熔炼炼铅法──氧气闪速熔炼、电炉插以还原喷枪贫化炉渣,已完成中间试验工厂。此外,用氯盐浸出铅精矿的湿法炼铅的研究也取得了一些进展。
  再生铅 蓄电池用铅量在铅的消费中占很大比例,因此废旧蓄电池是再生铅的主要原料。有的国家再生铅量占总产铅量的一半以上。
  再生铅主要用火法生产。例如,处理废蓄电池时,通常配以8~15%的碎焦,5~10%的铁屑和适量的石灰、苏打等熔剂,在反射炉或其他炉中熔炼成粗铅。
  铅毒 铅的蒸气和粉尘容易通过呼吸道和食道进入人体,铅和氧化铅溶于血液引起中毒,常有贫血、腹痛、痉挛、眼和肾受损害等症状。铅生产过程中应注意环境保护,加强烟气净化除尘,发现生产人员体内含铅量高时,应治疗排铅。
  参考书目
 株洲冶炼厂编:《铅的生产》,湖南人民出版社,长沙,1973。
 赵天从主编:《重金属冶金学》下册,冶金工业出版社,北京,1981。



qian
铅的古体字。中国用铅有悠久的历史。商代中期已用铅青铜,安阳殷墟出土有铅器。侯马春秋铸铜遗址发现纯度较高的铅锭多件。从商代后期起,在熔铸青铜时,常加入铅。明陆容《菽园杂记》记述含银硫化铅矿的冶炼方法:先将矿石“舂碓极细”,然后在水中淘洗富集,“次用米糊搜伴,团如拳大,排于炭山,更以炭一尺许覆之,自旦发火,至申时住火,候冷,名窖团。”长达10小时的煅烧,是为了将硫化矿氧化并烧结。再将烧结块即“窖团”入鼓风炉冶炼,即可得铅。宋应星《天工开物》记述铅矿及其提取方法:“凡产铅山穴,繁于铜锡。其质有三种:一出银矿中,包孕白银,初炼和银成团,再炼脱银沉底,曰银矿铅。此铅云南为盛。一出铜矿中,入洪炉炼化,铅先出,铜后随,曰铜山铅。此铅贵州为盛。一出单生铅穴,取者穴山石,挟油灯寻脉,曲折如采银矿,取出淘洗煎炼,名曰草节铅。此铅蜀中嘉、利等州为盛。其余雅州钓脚铅,形如皂夹子,又如蝌斗子,出山涧沙中;广信郡上饶、饶郡乐平出杂铜铅;剑州出阴平铅,难以枚举。”这段话反映了中国人在明代对处理银铅共生矿和各种类型铅矿已有丰富的知识。


声母:y

字头:铅,(,鉛,)

四笔号码:3736

注音:yán

摘要:yan

笔画:10画

部首画:05

部首:钅部

释义:【铅山】地名,在江西。

另见〖qiān〗。

部首查询:05钅部


声母:q

字头:铅,(,鉛,),[,鈆,]

四笔号码:3736

注音:qiān

摘要:qian

笔画:10画

部首画:05

部首:钅部

释义:1.金属元素,符号Pb。银灰色,质软,熔点低:~字(铅、锑、锡等合金做成的印刷用的活字)。

2.石墨:~笔(笔心用石墨或加颜料的黏土做成)。

另见〖yán〗。

△右上“<img src=-3323.gif>”末笔无钩,不是“几”。

部首查询:05钅部



  lead
  一种化学元素。化学符号Pb原子序数82,原子量207.2,属周期系ⅣA族 。人类最早提炼出来的金属之一 。埃及前王朝时期就有铅制人像。古罗马人已经了解铅能耐腐蚀,广泛用铅做水管。古埃及用铅化合物做瓷釉。中国商代中期,在铸造青铜器时已加入金属铅,西周的铅戈中,含量也很高。
  铅在地壳中的含量为 1.6×10-3% ,很少以游离状态存在于自然界,主要矿物有方铅矿(PbS)、白铅矿(PbCO3)、硫酸铅矿(PbSO4)。铅是铀和钍的衰变产物,因此也存在于各种铀矿和钍矿中。
  银白色金属,但略带蓝色,在空气中失去光泽,变成暗灰色。熔点327.502℃ ,沸点1740℃ ,密度11.3437克/厘米3,莫氏硬度1.5,很柔软,金属铅有良好的展性,能压成薄片,但没有延性,不能拉成丝。在潮湿的含有二氧化碳的空气中,表面形成碱式碳酸铅薄膜,能阻止铅被进一步氧化。在加热时能与氧、硫、卤素化合,生成相应的化合物。铅的氧化物有3种:氧化铅(PbO)俗称密陀僧,有红色和黄色的两种变体;二氧化铅(PbO2)为棕色固体,具有氧化性;四氧化三铅(Pb3O4)俗称铅丹或红丹,是红色粉末。氢氧化铅〔Pb(OH)2〕是两性氢氧化物,既可溶于酸 ,又可溶与碱 。不与水作用,与盐酸反应时,生成溶解度小的氯化铅覆盖在铅的表面,使反应终止。与硫酸的作用和盐酸相似。能溶于浓热的硫酸中,生成可溶性的硫酸氢铅;溶于稀硝酸,生成硝酸铅。由于硝酸铅不溶于浓硝酸,所以与浓硝酸的作用很快会终止。铅的氧化态为+2和+4。铅及其化合物对人体有毒,摄取后主要贮存在骨骼内,部分取代磷酸钙中的钙,不易排出。中毒较深时引起神经系统损害,严重时会引起铅毒性脑病,多见于四乙铅的中毒 。维生素B1和C 、芸香苷可改进铅中毒患者的新陈代谢,并加速铅的排出。乙二胺四乙酸二钠钙等有驱铅作用。中草药金钱草煎剂等也能治铅中毒。
  制法有:①将方铅矿中的硫化铅部分转变为硫酸铅,两者进一步反应得金属铅。②将硫化铅熔烧成氧化铅,然后与焦炭、石灰石放在鼓风炉中冶炼,可生产金属铅。精炼方法有:①火法精炼。先将粗铅熔融,加入硫、氢氧化钠、氯化钠、硝酸钠等,使杂质成炉渣分离。②电解精炼。用粗铅做阳极,纯铅做阴极 ,可得纯铅 。耐腐蚀 ,可用作水管 。铅、锑 、锡的合金熔点低(约240℃) ,凝固时膨胀,可作印刷铅字 。铅玻璃用作X射线防护屏 。大量铅用于生产汽油抗爆剂四乙铅和蓄电池的极板。


是一种化学元素,其化学符号Pb拉丁语Plumbum),原子序数为82。铅是一种软的重金属,它有毒性,是一种有延伸性的主族金属。铅的本色是青白色的,在空气中它的表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。铅被用作建筑材料,用在乙酸铅电池中,用作枪弹和炮弹,焊锡奖杯和一些合金中也含铅。铅是所有稳定的化学元素中原子序数最高的。

重要特征

没有氧化层的铅色泽光亮,密度高,硬度非常低,延伸性很强。它的导电性能相当低,抗腐蚀性能很高,因此它往往用来作为装腐蚀力强的物质(比如硫酸)的容器。加入少量或其它金属可以更加提高它的抗腐蚀力。

历史

早在7000年前人类就已经认识铅了。它分布广,容易提取,容易加工,即有很高的延展性,又很柔软,而且熔点低。在《圣经出埃及记》中就已经提到了铅。

古罗马使用铅非常多。有人甚至认为罗马入侵不列颠的原因之一是因为康沃尔地区拥有当时所知的最大的铅矿。甚至在格陵兰岛上钻出来得冰心中可以测量得出从前5世纪3世纪空气层中的铅的含量增高。这个增高今天被认为是罗马人造成的。

炼金术士以为铅是最古老的金属并将它与土星联系到一起。在人类历史上铅是一种被广泛应用的金属。

1980年代中开始,铅的应用开始骤然下降。主要原因是铅的生理作用和它对环境的污染。今天汽油、染料、焊和水管一般都不含铅了。

冶炼

自然界中纯的铅很少见。今天铅主要与等金属一起冶炼和提取。最主要的铅矿石是方铅矿(PbS),其含铅量达86.6%。其它常见的含铅的矿物有白铅矿(PbCO3)和铅矾(PbSO4)。世界上最大的产铅国是中国美国澳大利亚俄罗斯加拿大。今天半数以上的铅是回收来的。

铅矿一般用钻或爆破的手段被开采。矿石被开采后被磨碎,然后于水和其它化学药品(比如表面活性剂黄原酸钠)混合。在这个混合液的容器中有气泡上升,含铅的矿物随气泡上升到表面形成一层泡沫。这层泡沫可以被收集。这个过程可以多次进行,其结果含50%的铅。收集后的泡沫被烤干熔化后得到含97%的铅。这个熔液被慢慢冷却,杂质比较轻上升到表面可以被移去。剩下的铅被再次熔化。冷空气被吹入熔液,更多的杂质上升被移除后得到99.9%的铅。

将除去杂质的方铅矿 ,在空气中燃烧成氧化铅,再与共热还原得铅。反应式:

<math>2PbS+3O_2 rightarrow 2PbO+2SO_2</math>

<math>PbO+C rightarrow Pb+CO</math>

<math>PbO+CO rightarrow Pb+CO_2</math>

同位素

铅有四种自然的、稳定的同位素:Pb-204(1.4%)、Pb-206(24.1%)、Pb-207(22.1%)和Pb-208(52.4%)。后三种是-238、铀-235和-232经过一系列裂变后的最终产物。这些反应的半衰期分别是4.47×109年、7.04×108年和1.4×1010年。只有204Pb是自然存在的、非衰变产物。

性质与用途

  • 表面在空气中能生成碱式碳酸铅薄膜,防止内部不再被氧化。
  • 制造铅砖铅衣以防护X-射线及其它放射线
  • 用于制造合金。等量之铅与组成的焊条可用于焊接金属。
  • 活字金
  • 用作蓄电池的电极。
  • 铅与的合金熔点底,用于制造保险丝
  • 可用于制造铅弹
  • 曾用来制作铅笔,铅笔由此得名。

生理作用

铅是一种有毒的金属,它尤其可以破坏儿童的神经系统,它可以导致血液循环系统和脑的疾病。长期接触铅和它的盐(尤其是可溶的和强氧化性的PbO2)可以导致肾病和类似绞痛的腹痛。有人认为许多古罗马皇帝的老年痴呆是由于当时铅被用来作为水管(以及铅盐被用来作为加入酒中的甜物)造成的。而且,铅在人体里积蓄后很难自动排除,只能通过某些药物来清除。有这样的说法:海藻和木耳有清除重金属的功用;在一定时间周期(比如半个月)内交替大量食用肉类和奶类,可以帮助排除铅。

由于铅被怀疑导致儿童智力衰退它的使用被缩减。在发达国家含铅的油漆不再被出售。

含铅盐的陶瓷制品有可能导致中毒,尤其是假如容器内的溶液是酸性的(比如果汁),这些溶液可以溶解陶瓷中的铅离子。尤其对女孩子和年轻的妇女铅的害处可能非常大。

补充

化学解释:

元素名称:铅

元素原子量:207.2

元素类型:金属

发现人: 发现年代

发现过程

早在公元前三千年左右就已被人类发现。

元素描述:

第一电离能7.416电子伏特。熔点327.5℃,沸点1740℃。密度11.34克/厘米3。银灰色重金属,质柔软,延性弱,展性强。空气中表面易氧化而失去光泽,变灰暗。溶于硝酸,热硫酸、有机酸和碱液。不溶于稀酸和硫酸。具有两性:既能形成高铅酸的金属盐,又能形成酸的铅盐。

元素来源:

主要存在于方铅矿(PbS)及白铅矿(PbCO3)中,经煅烧得硫酸铅氧化铅,再还原即得金属铅。

元素用途

主要用作电缆、蓄电池、铸字合金、巴氏合金、防X射线等的材料。

元素辅助资料

铅在地壳中含量不大,自然界存在很少量的天然铅。但由于含铅矿物聚集熔点又很低(328℃),使铅在远古时代就被人们所利用了。

方铅矿(PbS)直到今天都是人们提取铅的主要来源。远古时代人们偶然把方铅矿投进篝火中,它首先被烧成氧化物,然后受到碳的还原形成金属铅

英国博物馆里藏有在埃及阿拜多斯清真寺发现的公元前3000年的铅制塑像。在伊拉克乌尔城和其他一些城市发掘古迹获得材料中,不仅找到属于公元前4000年间的各种金属物件,而且有古代波斯人所用的契型文字黏土文件记录。这些记录说明,在公元前2350年已经从矿石中提炼出大量铁、铜、银和铅。在公元前1792——前1750年巴比伦皇帝汉穆拉比统治时期,已经有了大规模铅的生产。在我国殷代墓葬中也发现有铅制的酒器卣、爵、觚和戈等。

我国在商殷至汉代青铜器中铅的含量有增大的趋势青铜中铅的增加对于液态合金流动性的提高起了重要作用,使铸件纹饰毕露。

不过,古代人对铅和锡的分别并不是十分明确。罗马人称铅为黑铅,称锡为白铅,以致后来它的元素符号定为Pb。

中外古炼金家和炼丹家们对铅和铅的一些化合物进行了实验,例如在魏伯阳所著的《周易参同契》中说:“胡粉投火中,色坏还为铅。”用今天的化学方程式表示就是:

Pb3O4 + 2C ——→ 3Pb + 2CO2↑

直到16世纪以前,在用石墨制造铅笔以前,在欧洲,从希腊罗马时代起,人们就是手握夹在木棍里的铅条在纸上写字,这正是今天“铅笔”这一名称的来源。到中世纪,在富产铅的美国,一些房屋,特别是教堂,屋顶是用铅版建造,因为铅具有化学惰性,耐腐蚀。最初制造硫酸使用的铅室法也是利用铅的这一特性。

铅的元素符号Pb是来自拉丁名称plumbum

汉字解释

qiān ①一种金属.②石墨.

yán 铅山,地名,在江西省.

 

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