Выплавка свинца
Заводы по производству свинца обычно называют свинцовыми заводами . Первичное производство свинца [ нужны разъяснения ] начинается со спекания . Концентрированная свинцовая руда подается в агломашину с железом, кремнеземом, известняковыми флюсами , коксом , кальцинированной содой , пиритом , цинком , каустиками или снижающими загрязнение окружающей среды твердыми частицами, . При плавке используются подходящие восстановители , которые в сочетании с этими окислителями высвобождают металл. Восстановление — это заключительный высокотемпературный этап плавки. Именно здесь оксид становится элементарным металлом. Восстановительная среда (часто обеспечиваемая окисью углерода в печи с недостатком воздуха) вытягивает конечные атомы кислорода из необработанного металла.
Свинец обычно выплавляют в доменной печи , используя свинцовый агломерат, полученный в процессе спекания, и кокс в качестве источника тепла. По мере плавления в печи образуется несколько слоев. Комбинация расплавленного свинца и шлака опускается на дно печи, а слой самых легких элементов, называемых шпейсом , включая мышьяк и сурьму, плавает наверх расплавленного материала. Слои сырого слитка и свинцового шлака вытекают из «передней части печи» в «переднюю часть печи», где два потока разделяются. Поток свинцового шлака, содержащий большинство «флюсующих» элементов, добавленных в агломашину (преимущественно кремнезем, известняк, железо и цинк), можно либо выбросить, либо подвергнуть дальнейшей обработке для извлечения содержащегося цинка.
Неочищенный свинцовый слиток, содержащий значительные количества меди, затем подвергается «медному окалину». На этом этапе к расплавленному слитку сырого свинца добавляется элементарная сера, обычно в твердой форме, для реакции с содержащейся медью. На этом этапе формируется «матовый» слой, содержащий большую часть меди, полученной из слитков сырого свинца, и некоторые другие примеси в виде сульфидов металлов. Шпейс и штейн обычно продаются медеплавильным заводам , где они рафинируются для переработки меди.
Свинец из доменной печи, называемый свинцовым слитком, затем подвергается процессу окачки. Слиток перемешивают в котлах, затем охлаждают до 700-800 градусов. В результате этого процесса образуется расплавленный свинец и окалина . Дросс — это оксиды свинца , меди, сурьмы и других элементов, которые плавают на поверхности свинца. Дросс обычно снимают и отправляют в печь для извлечения несвинцовых компонентов, которые продаются другим производителям металлов. Процесс Паркса используется для отделения серебра или золота от свинца.
Наконец, расплавленный свинец очищается. Для удаления оставшихся несвинцовых компонентов смеси обычно применяют пирометаллургические методы, например процесс Беттертона-Кролла и электролитический процесс Беттса . Несвинцовые металлы обычно продаются другим металлообрабатывающим предприятиям. Рафинированный свинец можно превращать в сплавы или напрямую отливать. [1]
Людей, которые работают или работают на таких заводах, также называют металлургическими заводами .
Свинцовые руды
[ редактировать ]
Галенит , наиболее распространенный минерал свинца , представляет собой в основном сульфид свинца (PbS). Сульфид окисляется до сульфита (PbSO 3 ), который термически разлагается на оксид свинца и сернистый газ. (PbO и SO 2 ) Диоксид серы (как и диоксид углерода в приведенном выше примере) удаляется, а оксид свинца восстанавливается. англезит , церуссит , пироморфит , миметит и вульфенит Другими свинцовыми рудами являются .
Другие элементы, часто присутствующие в свинцовых рудах, включают цинк и серебро . [2]
Вторичная обработка свинца
[ редактировать ]Большая часть производимого свинца поступает из вторичных источников. Свинцовый лом включает свинцово-кислотные аккумуляторы, кабельные покрытия, трубы, листы и металлы, покрытые свинцом или тернесодержащие металлы. Припой, отходы продукта и окалину также можно утилизировать из-за небольшого содержания свинца. Большая часть вторичного свинца используется в батареях.
Чтобы извлечь свинец из батареи, ее разбивают и компоненты классифицируют. Компоненты, содержащие свинец, перерабатываются в доменных печах для твердого свинца или в вращающихся отражательных печах для мелких частиц. Доменная печь по устройству аналогична вагранке, используемой в чугунолитейных заводах . В печь загружают шлак, железный лом, известняк, кокс, оксиды, окалину и отражательный шлак. Кокс используется для плавления и восстановления свинца. Известняк вступает в реакцию с примесями и всплывает наверх. Этот процесс также предотвращает окисление свинца. Расплавленный свинец перетекает из доменной печи в накопительные котлы. Свинец можно смешивать со сплавами, включая сурьму, олово, мышьяк, медь и никель. Затем его отливают в слитки . [3] [4]
Воздействие свинца
[ редактировать ]| Часть серии о |
| Загрязнение |
|---|
 |
Люди выплавляли свинец на протяжении тысячелетий, отравляя себя при этом. Хотя отравление свинцом является одной из старейших известных опасностей для труда и окружающей среды, современное понимание того, что небольшое количество свинца необходимо для причинения вреда, появилось только во второй половине 20-го века. Не обнаружено безопасного порога воздействия свинца, то есть не известно количество свинца, которое было бы слишком мало, чтобы причинить вред организму.
Центры США по контролю и профилактике заболеваний и Всемирная организация здравоохранения заявляют, что уровень свинца в крови 10 мкг/дл или выше является поводом для беспокойства; однако свинец может препятствовать развитию и оказывать вредное воздействие на здоровье даже при более низких уровнях, а безопасный уровень воздействия неизвестен. [5] Такие органы, как Американская академия педиатрии, определяют отравление свинцом, когда уровень свинца в крови превышает 10 мкг/дл.
Свинцовые заводы, где практически отсутствует контроль за загрязнением окружающей среды, способствуют возникновению ряда экологических проблем, особенно повышению уровня свинца в крови у окружающего населения. Эта проблема особенно актуальна для многих детей, выросших вблизи свинцового завода. [6]
История
[ редактировать ]Считается, что самые ранние известные литые свинцовые бусины были найдены на стоянке Чатал-Хююк в Анатолии ( Турция ) и датированы примерно 6500 годом до нашей эры. Позже было установлено, что они состоят из церуссита и галенита , минералов, богатых свинцом, но отличных от него. [7] Древняя плавка производилась с использованием свинцовой руды и древесного угля в открытых очагах и печах.
Хотя свинец является распространенным металлом, его открытие оказало относительно небольшое влияние на древний мир. Он слишком мягок, чтобы его можно было использовать для оружия (за исключением, возможно, в качестве пращи ) или для элементов конструкции. Однако, поскольку его легко отливать и придавать ему форму, он широко использовался в классическом мире Древней Греции и Древнего Рима для трубопроводов и хранения воды. Его также использовали в качестве раствора в каменных постройках и как пишущий материал . Плавильные заводы представляли собой водяные мельницы, использовавшиеся для плавки свинца или других металлов. Выплавка свинца в Риме привела к доказательствам глобального загрязнения. Ледяные керны Гренландии, датированные периодом с 500 г. до н. э. по 300 г. н. э., демонстрируют заметно повышенное содержание свинца в атмосфере. [8] Исследователи, изучающие ледяной керн из Колле-Нифетти в швейцарской части Монте-Роза массива , обнаружили, что более высокие исторические уровни загрязнения воздуха свинцом в Европе связаны с изменениями в денежной системе с золотой на серебряную с 640 года н.э. Источником, вероятно, являются рудники Мелле во Франции . Более позднее загрязнение воздуха, между 1170 и 1216 годами нашей эры, еще сильнее коррелирует с одновременными записями о производстве свинца и серебра на рудниках в Пик-Дистрикте Англии, на уровнях, аналогичных тем, которые наблюдались во время промышленной революции . [9] [10] [11]
Георгиус Агрикола (1494–1555) подробно представил методы и оборудование для выплавки свинца, бытовавшие в Европе в первой половине XVI века, в книге IX своего трактата о горном деле и металлургии De Re Metallica . Методы варьировались от примитивных мартеновских устройств (по сути, костров, на которых складывали свинцовую руду) до доменных печей, способных работать непрерывно. [12]
В США есть 400 забытых предприятий по выплавке свинца, которые работали в 1930-1960-х годах и, возможно, внесли опасные уровни загрязнения свинцом в близлежащую почву. [13]
Исторические места горнодобывающей и металлургической промышленности
[ редактировать ]Азия
[ редактировать ]Австралия
[ редактировать ]Европа
[ редактировать ]- Гринтон-Смелт-Милл , Северный Йоркшир , Англия
- Милфорд, Дербишир
- Мендип Хиллз
- Вирксворт
- Завод по производству олова и свинца в Арнеме , Нидерланды , был остановлен в 1990-х годах.
- Верхний Гарц , Германия
- Работа Копша Микэ , Трансильвания
- Раммельсберг , Германия
- Свинцовые шахты Балликоруса
- Дальнегорск
- Ис Ани
- Зильберхютте (Гарцгероде)
Северная Америка
[ редактировать ]- Полуденный лагерь, Калифорния
- Округ трех штатов (Юго-восток Канзаса, юго-запад Миссури, северо-восток Оклахомы)
- Ведущий округ юго-восточного штата Миссури
- Олд Майнс, Миссури
- АСАРКО Мюррей, Юта
- Мидвейл, Юта
- Международная плавильная и рафинировочная компания Туэле , Юта
- Силвер-Сити, Юта
- Каронделет, Сент-Луис
- Горно-металлургический комплекс Банкер-Хилл , Айдахо
- Кетчам, Айдахо
- Эль-Пасо, Техас
- Дьюи-Гумбольдт, Аризона
- Прист Майн , Канада
- Мины Серро Гордо
- Бьютт, Монтана
- Остров Харбор (Сиэтл)
- Синсинава, Висконсин
- Восточный Чикаго, Индиана [14]
Южная Америка
[ редактировать ]Действующие свинцовые рудники и плавильные заводы
[ редактировать ]Африка
[ редактировать ]Азия
[ редактировать ]Европа
[ редактировать ]- Rönnskär Медеплавильный завод находится в Шеллефтехамне , Швеция , и его основной продукцией являются медь, цинковый клинкер, свинец и драгоценные металлы.
- Свинцовый завод Bergsöe недалеко от Ландскроны на юге Швеции извлекает свинец из автомобильных аккумуляторов.
- Моя страна
- Компания KCM в Пловдиве, которая уже более 60 лет производит свинец с использованием доменной печи, а сейчас находится в процессе ввода в эксплуатацию новой плавильной печи TSL стоимостью 60 миллионов евро, чтобы заменить стареющую доменную печь.
- Doe Run Resources Corporation является крупнейшим интегрированным производителем свинца в Северной Америке и крупнейшим производителем первичного свинца в западном мире .
- Хейден Смелтер , Аризона
- Белледюн, Нью-Брансуик
- Шахта Ред Дог , Аляска
- Teck Trail Operations , Трейл, Британская Колумбия, Канада.
- Ла Оройя
- Серро де Паско , Перу
См. также
[ редактировать ]- Скандал с отравлением свинцом в Китае, 2009 г.
- Выплавка алюминия
- Чугун
- Ведущая компания Desloge
- Горное дело в Римской Британии
- Горное дело в Таджикистане
- Горное дело в Соединенном Королевстве
- Молибдомантия
- Спор о Trail Smelter
- Выплавка цинка
Ссылки
[ редактировать ]- ^ USEPA, Профиль промышленности цветных металлов. EPA 310-R-95-010, как показано в [1].
- ^ Николь Фоби, доктор медицинских наук, Международный обзор свинцовой выплавки, Медицинская школа Морхаус , Атланта, Джорджия, 15 мая 2007 г.
- ^ USEPA, Профиль цветной металлургии. ЭПА 310-Р-95-010
- ^ Smelting USA, Управления по охране труда и здоровья Электронный инструмент
- ^ Барбоза-младший, форвард; Танус-Сантос, JE; Герлах, РФ; Парсонс, П.Дж. (2005). «Критический обзор биомаркеров, используемых для мониторинга воздействия свинца на человека: преимущества, ограничения и будущие потребности» . Перспективы гигиены окружающей среды . 113 (12): 1669–74. дои : 10.1289/ehp.7917 . ПМЦ 1314903 . ПМИД 16330345 .
- ^ «:: WorstPolluted.org: Отчеты о проектах» . www.worstpolluted.org .
- ^ https://core.ac.uk/download/pdf/79498371.pdf.
- ^ МАЛКОЛЬМ В. БРАУН Ледяная шапка показывает, что древние шахты загрязняли земной шар New York Times , 9 декабря 1997 г.
- ^ Лавлак, Кристофер П.; Маккормик, Майкл; Сполдинг, Николь Э.; Клиффорд, Хизер; Хэндли, Майкл Дж.; Хартман, Лаура; Хоффманн, Хелен; Коротких Елена Владимировна; Курбатов Андрей Владимирович; Подробнее, Александр Ф.; Снид, Шэрон Б.; Маевский, Пол А. «Альпийские ледяные свидетельства трансформации европейской валютной системы, 640–670 гг. Н.э.» . Античность . 92 (366).
- ^ «Альпийский ледник показывает, что загрязнение свинцом в Британии XII века столь же серьезно, как и промышленная революция» . www.nottingham.ac.uk . Проверено 8 апреля 2020 г.
- ^ Лавлак, Кристофер П.; Подробнее, Александр Ф.; Сполдинг, Николь Э.; Клиффорд, Хизер; Хэндли, Майкл Дж.; Хартман, Лаура; Коротких Елена Владимировна; Курбатов Андрей Владимирович; Маевски, Пол А.; Снид, Шэрон Б.; Маккормик, Майкл. «Альпийский лед и ежегодная политическая экономия Анжуйской империи, от смерти Томаса Бекета до Великой хартии вольностей, ок. 1170–1216 гг. Н.э.» . www.cambridge.org/ . Проверено 8 апреля 2020 г.
- ^ Георгиус Агрикола, De re Metallica , перевод с первого латинского издания 1556 года, Герберта Кларка Гувера и Лу Генри Гувера, тр., Нью-Йорк: Dover Publications, 1950, (перепечатка издания London: Mining Magazine 1912 года), стр. .388-394
- ^ Неспособность правительства защитить USA Today
- ^ Агентство по охране окружающей среды США, REG 05 (8 сентября 2016 г.). «Информация о головном объекте военного корабля США» . Агентство по охране окружающей среды США .
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )