Цинк: производство и использование

Цинк – это металл, стоящий в таблице Менделеева, под номером 30 и имеет обозначение Zn. Плавится при температуре 419 °С градусов, если же температура кипения 913 °С – начинает трансформироваться в пар. При температурном простом режиме, состояние непрочное, а при ста градусах начинает гнуться.

Цвет цинка сине-белый. При влиянии кислорода рождается окисление, а еще покрытие карбоната, предохраняющего металл от последующей реакции окисления. Возникновение на цинке гидроокиси означает то, что вода на элемент химии не действует.

Цинк — элемент химии, имеет собственные характерные параметры, плюсы и минусы. Он повсеместно используется в повседневной человеческой жизни, в фармацевтике и металлургии.

Характерности цинка

Металл считается необходимым и широко используемым фактически во всех ветвях повседневной человеческой жизни.

Добыча по большей части, изготавливается в Иране, Казахстане, Австралии, Боливии. В РФ производителем считается ОАО «ГМК Дальполиметалл».

Это переходной металл, имеет степень окисления +2, радиоактивный изотоп, период полураспада 244 дня.

Водный арсенат кадмия, цинка и меди

В чистом виде компонент не добывается. Содержится в рудах и минералах: клейофане, марматите, вюртците, цинките. В первую очередь находится в сплаве с алюминием, медью, оловом, никелем.

Химические, физические свойства и характеристики цинка

Цинк – металл, владеет рядом параметров и параметров, отличающих его от других элементов периодической таблицы.

К физическим особенностям цинка относится его состояние. Решающим фактором выступает режим температур. Если при температуре 20 градусов это непрочный материал, плотность цинка 7130 кг/м 3 (? плотности стали), который почти что не гнётся, то при повышении он легко выгибается и прокатывается в листах на заводах. Если взять более большой режим температур – материал получает состояние жидкости, а если еще поднять температуру на 400-450 °С градусов, тогда он просто испарится. В этом уникальность – менять своё состояние. Если же воздействовать кислотами и щелочами, он может рассыпаться, разразиться, расплавиться.

Цинк в жидком состоянии

Формула цинка Zn – zincum. Атомная масса цинка 65.382 а.е.м.

Электронная формула: ядро атома металла имеет 30 протон, 35 нейтрон. В атоме 4 энергетических уровня – 30 электронов. (рис. строение атома цинка)1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 .

Кристаллическая решётка цинка – шестиугольная кристаллическая система с плотно прижатыми атомами. Данные решётки: A=2.66У, С=4.94.

Структура и состав цинка

Добытый и не переработанный материал имеет изотопы 64, 66, 67, электроны 2-8-18-2.

По использованию среди всех компонентов периодической таблицы металл стоит на 23 месте. В природе компонент выступает в виде сульфида с примесями свинца Pb, кадмия Cd, железа Fe, меди Cu, серебра Ag.

В зависимости от того, какое кол-во примесей, металл имеет маркировку.

Производство цинка

Как говорили выше, чистого вида этого элемента в природе нет. Он добывается из других пород, например как руда – кадмий, галлий, минералы – сфалерит.

Металл получают на предприятии. Каждый завод имеет собственные характерные характерности производства, по этому оборудование для получения чистого материала различно. Оно может быть таким:

• Роторы, размещенные вертикально, электролитные.
• Специализированные печи с достаточно большой температурой для обжига, а еще специализированные электропечи.
• Транспортёры и ванны для электролиза.

В зависимости от принимаемого метода добычи металла, использовано специальное оборудование.

Получение чистого цинка

Как говорилось выше – в природе чистого вида нет. По большей части добыча изготавливается из руд, в которых он идет с самыми разными элементами.

Для получения чистого материала задействован специализированный флотационный процесс с избирательностью (селективностью). В результате проведения процесса руда распадается на детали: цинк, свинец, медь и так дальше.

Добытый аналогичным способом чистый металл обжигается в специализированной печи. Там при конкретных температурах сульфидное состояние материала переходит в оксидное. При обжиге выделяется газ с содержанием серы, направляемый для получения серной кислоты.

Существует два способа получения металла:

1. Пирометаллургический – идет процесс обжигания, после — Получившаяся масса востанавливается при помощи чёрного угля и древесного угля. Конечным процессом считается отстаивание.
2. Электролитический – добытая масса отделывается серной кислотой. Получившийся раствор подвергают электролизу, при этом металл садится, его плавят в печах.

Выплавка цинка в печи

Температура плавления цинка в печи 419-480 °С градусов. Если же режим температур превышен, тогда материал начинает испаряться. При этой температуре разрешается примесь железа 0.05%.

При кредитной ставке 0.2 железа, лист невозможно будет прокатить.

Используются разные способы выплавки чистого металла, вплоть до получения цинковых паров, которые идут в специализированные резервуары и там вещество опадает вниз.

Использование металла

Свойства цинка дают возможность его использование в большинстве отраслей. В процентном соответствии:

1. Цинкование – до 60%.
2. Медицина – 10%.
3. Разные сплавы, содержащие этот металл 10%.
4. Выпуск шин 10%.
5. Производство красок – 10%.

А еще использование цинка нужно для восстановления подобных металлов, как золото, серебро, платина.

Цинк в металлургической сфере

Металлургическая промышленность задействует этот компонент периодической таблицы как ключевой для достижения конкретных целей. Выплавка чугуна, стали считается главной во всей металлургии страны. Но, данные металлы склонны к вредному воздействию внешней среды. Без конкретной отделки идет быстрое окисление металлов, что приводит к их порче. Самой лучшей защитой служит оцинкование.

Нанесение плёнки для защиты на сталь и чугун считается идеальным средством от ржавчины. На оцинкование уходит около 40% всего производства чистого материала.

Способы оцинкования

Металлургические заводы отличительны не только собственным оборудованием, но и используемыми методами производства. Это зависит от политики цен, и расположения (ресурсов природы, применяемых для металлургической промышленности). Существует несколько методов оцинкования, которые рассматриваются ниже.

Горячий способ оцинкования

Этот способ состоит в обмакивании детали из металла в жидком растворе. Происходит это так:

1. Деталь или изделие обезжиривается, очищается, промывается и сушится.
2. Дальше, цинк расплавляется до жидкого состояния при температуре до 480 °С.
3. В раствор в жидком виде опускается подготовленное изделие. При этом оно отлично мочится в растворе и образуется покрытие толщиной до 450 мкм. Это считается 100% защитой от влияния внешних факторов на изделие (влага, прямые лучи солнца, вода с химическими примесями).

Цинкование горячим способом металлических конструкций

Но, этот способ имеет ряд минусов:

• Цинковая пленка на изделии выходит неравномерного слоя.
• Нельзя применять этот способ для деталей, отвечающих точным нормам по ГОСТу. Где любой миллиметр считается браком.
• После горячего оцинкования, не любая деталь остается прочной и устойчивой к износу, потому как после прохождения большой температуры рождается хрупкость.

А еще этот способ не подойдет для изделий, покрытых лако-красочными материалами.

Холодное оцинкование

Такой способ носит 2 названия: гальванический и электролитический. Методика покрытия изделия защитой от ржавчины такая:

1. Деталь из металла, изделие готовится (обезжиривается, очищается).
2. После чего проходит «метод покрытия краской» — применяется специализированный состав, имеющий основной элемент – цинк.
3. Деталь покрывается этим составом методом распыления.

Из-за этого методу защитой покрываются детали с точным допуском, изделия, покрытые лако-красочными материалами. Увеличивается устойчивость к факторам находящимся с внешней стороны, приводящим к коррозии.

Минусы этого способа: тонкий слой защиты – до 35 мкм. Это приводит к меньшей защите и маленьким срокам защиты.

Термодиффузионный способ

Этот способ выполняет покрытие, которое считается электродом с положительной полярностью, тогда как металл изделия (сталь) становится отрицательной полярности. Рождается электрохимический слой защиты.

Метод используем лишь в случае, если детали сделаны из углеродистой стали, чугуна, стали с примесями. Цинк применяется аналогичным образом:

1. При температуре от 290 °С до 450 °С в порошковой обстановке, поверхность детали насыщается Zn. Тут маркировка стали, а еще вид изделия имеют значение – подбирается подходящая температура.
2. Толщина слоя для защиты может достигать 110 мкм.
3. В закрытый резервуар помещается стальное изделие, чугуна.
4. Добавляется туда специализированная смесь.
5. Заключительным шагом считается специализированная обработка изделия от возникновения белых высолов от солёной воды.

По большей части данным методом пользуются например если требуется покрывать детали, имеющие замысловатую форму: резьбу, очень маленькие штрихи. Образование одинакового слоя для защиты считается существенным, потому как эти детали претерпевают множественное влияние агрессивной внешней среды (систематическая влага).

Этот способ даёт очень большой процент защиты изделия от ржавчины. Оцинкованное напыление считается устойчивым к износу и фактически нестираемым, что особенно актуально для деталей, которые время о времени крутятся и разбираются.

Другие области использования цинка

Кроме оцинкования, металл используется и в других промышленных отраслях.

1. Цинковые листы. Для изготовления листа делается прокатка, в которой важна эластичность. Это зависит от режима температур. Температура в 25 °С даёт эластичность только на одном уровне, что делает некоторые свойства металла. Здесь важное для чего делается лист. Чем выше температура, тем тоньше выходит металл. Исходя от этого идет маркировка изделия Ц1, Ц2, Ц3. После чего из листов делаются разные изделия для автомобилей, профиля для ремонта и строительства, для полиграфии и так дальше.
2. Цинковые сплавы. Для усовершенствованных параметров изделий из металла, добавляется цинк. Данные сплавы делаются при больших температурах в специализированных печах. Очень часто производятся сплавы из меди, алюминия. Данные сплавы применяются для изготовления подшипников, самых разных втулок, которые используются в автомобилестроении, кораблестроении и авиации.

В обиходе дома ведро из цинка, корыто, листы на крыше – это норма. Применяется цинк, а не хром или никель. И дело не только в том, что оцинкование доступнее, чем покрытие остальными материалами. Это самый надежный и длительный по службе эксплуатации материал для защиты чем, хром или остальные используемые материалы.

В конце концов – цинк самый популярный металл, используемый широко в металлургической сфере. В автомобилестроении, строительстве, медицине – материал используем не только как защита от ржавчины, но и для хорошей прочности, длительного эксплуатационного периода. В личных домах стальные листы покрытые толстым слоем цинка оберегают крышу от осадков, в зданиях становятся ровными стены и потолки листами гипсокартона на основе оцинкованных профилей.

Фактически у любой домохозяйки есть в доме ведро из цинка, корыто, которым она пользуется долгое время.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.