Зэсийн хүдрийн шинж чанар. Аж үйлдвэр, барилгын янз бүрийн салбарт зэсийг ашиглах онцлог. Төмрийн химийн шинж чанар

Тэмдэглэл - Cu (Зэс);
Хугацаа - IV;
Бүлэг - 11 (Ib);
Атомын масс - 63.546;
Атомын дугаар - 29;
Атомын радиус = 128 pm;
Ковалентын радиус = 117 pm;
Электрон тархалт - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 ;
t хайлах = 1083.4 ° C;
буцлах цэг = 2567 ° C;
Цахилгаан сөрөг чанар (Паулингын дагуу / Альпред ба Рочовын дагуу) = 1.90 / 1.75;
Исэлдэлтийн төлөв: +3, +2, +1, 0;
Нягт (н.а.) \u003d 8.92 г / см 3;
Молийн хэмжээ = 7.1 см 3 / моль.

Зэс (coprum, зэсийн томоохон орд илрүүлсэн Кипр арлын нэрэмжит нэрээр нэрлэгдсэн) нь хүний эзэмшсэн анхны металлуудын нэг юм - Зэсийн эрин (өдөр тутмын амьдралд зэсийн багаж хэрэгсэл ноёрхож байсан эрин үе) МЭӨ IV-III мянганы үе. д.

МЭӨ 3000 онд Ойрхи Дорнодод зэс, цагаан тугалга (хүрэл) хайлшийг олж авсан. д. Хүрэл нь илүү бат бөх, хуурамчаар үйлдэхэд хялбар байсан тул зэсээс илүүд үздэг байв.

Цагаан будаа. Зэсийн атомын бүтэц.

Зэсийн атомын электрон тохиргоо нь 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 (Атомын электрон бүтцийг үзнэ үү). Зэсийн хувьд гаднах s-түвшингээс нэг хосолсон электрон нь гадна талын өмнөх тойрог замын d-дэд түвшинд "үсрэх" бөгөөд энэ нь бүрэн дүүрэн d-түвшингийн өндөр тогтвортой байдалтай холбоотой юм. Дууссан тогтвортой d-дэд түвшний зэс нь түүний харьцангуй химийн идэвхгүй байдлыг тодорхойлдог (зэс устөрөгч, азот, нүүрстөрөгч, цахиуртай урвалд ордоггүй). Зэс нь нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөвийг +3, +2, +1 харуулж чаддаг (хамгийн тогтвортой нь +1 ба +2).

Цагаан будаа. Зэсийн электрон тохиргоо.

Зэсийн физик шинж чанар:

металл, улаан ягаан;
өндөр уян хатан чанар, уян хатан чанартай;
сайн цахилгаан дамжуулах чанар;
бага цахилгаан эсэргүүцэл.

Зэсийн химийн шинж чанар

халах үед хүчилтөрөгчтэй урвалд ордог:
O 2 + 2Cu = 2CuO;
Агаарт удаан хугацаагаар байх үед өрөөний температурт хүчилтөрөгчтэй урвалд ордог.
O 2 + 2Cu + CO 2 + H 2 O \u003d Cu (OH) 2 CuCO 3;
азотын болон төвлөрсөн хүхрийн хүчилтэй урвалд ордог:
Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
зэс нь ус, шүлтийн уусмал, давсны болон шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилтэй урвалд ордоггүй.

Зэсийн нэгдлүүд

Зэсийн исэл CuO(II):

улаан хүрэн хатуу, усанд уусдаггүй, үндсэн шинж чанарыг харуулсан;
бууруулагч бодисуудын дэргэд халаахад үнэгүй зэсийг өгдөг.
CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O;
Зэсийн ислийг зэсийн хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцэх эсвэл зэс (II) гидроксидын задралаас гаргаж авдаг.
O 2 + 2Cu = 2CuO; Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O.

Зэсийн гидроксид Cu (OH 2) (II):

усанд уусдаггүй цэнхэр талст буюу аморф бодис;
халах үед ус, зэсийн исэлд задардаг;
Хүчилтэй урвалд орж харгалзах давс үүсгэдэг:
Cu(OH 2) + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O;
шүлтлэг уусмалуудтай урвалд орж купратууд - тод цэнхэр өнгийн цогцолбор нэгдлүүд:
Cu (OH 2) + 2KOH \u003d K 2.

Зэсийн нэгдлүүдийн тухайд Зэсийн ислийг үзнэ үү.

Зэсийг олж авах, ашиглах

Пирометаллургийн аргаар зэсийг сульфидын хүдрээс өндөр температурт гаргаж авдаг.
CuFeS 2 + O 2 + SiO 2 → Cu + FeSiO 3 + SO 2;
зэсийн исэл нь устөрөгч, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, идэвхтэй металлын нөлөөгөөр металл зэс болж буурдаг.
Cu 2 O + H 2 \u003d 2Cu + H 2 O;
Cu 2 O + CO \u003d 2Cu + CO 2;
Cu 2 O + Mg \u003d 2Cu + MgO.

Зэсийг ашиглах нь түүний өндөр цахилгаан ба дулаан дамжуулалт, түүнчлэн уян хатан чанараас шалтгаална.

цахилгааны утас, кабелийн үйлдвэрлэл;
дулаан солилцооны төхөөрөмжид;
металлургийн хувьд хайлш авах: хүрэл, гууль, купроникель;
радио электроникийн салбарт.

Зэс нь Д.И.Менделеевийн химийн элементүүдийн үечилсэн системийн дөрөв дэх үе болох нэгдүгээр бүлгийн хажуугийн дэд бүлгийн элемент бөгөөд атомын дугаар 29. Cu (лат. Cuprum) тэмдгээр тэмдэглэгдсэн байдаг. Зэсийн энгийн бодис (CAS дугаар: 7440-50-8) нь алтан ягаан өнгөтэй уян хатан шилжилтийн металл юм (оксидын хальс байхгүй бол ягаан). Энэ нь эрт дээр үеэс хүн төрөлхтөнд өргөн хэрэглэгддэг.

Нэрийн түүх, гарал үүсэл

Зэс нь хүдрээс харьцангуй олдоцтой, хайлах температур багатай тул хүн төрөлхтний өргөнөөр эзэмшсэн анхны металлуудын нэг юм. Эрт дээр үед энэ нь ихэвчлэн цагаан тугалгатай хайлш хэлбэрээр ашиглагддаг - зэвсэг үйлдвэрлэхэд хүрэл гэх мэт (Хүрэл зэвсгийг үзнэ үү).
Зэсийн Купрумын Латин нэр (эртний Aes cuprium, Aes cyprium) нь МЭӨ III мянганы үед байсан Киприйн арлын нэрээс гаралтай. д. зэсийн уурхайнууд байсан ба зэс хайлуулж байсан.
Страбон зэсийн шохой гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь Евбоэй дээрх Чалкис хотын нэр юм. Зэс, хүрэл эдлэл, дархны гар урлал, дархны бүтээгдэхүүн, цутгамал гэх мэт эртний Грекийн олон нэр энэ үгнээс гаралтай. Зэсийн хоёр дахь Латин нэр нь Aes (санскрит, аяс, готик aiz, герман эрз, англи хэл) нь хүдэр эсвэл уурхай гэсэн утгатай. Европ хэлний гарал үүслийн Энэтхэг-Герман онолыг дэмжигчид орос хэлний зэс (Польшийн miedz, Чех мед) гэдэг үгийг хуучин герман хэлнээс smida (металл) ба Шмиед (дархан, англи Смит) гэсэн үгнээс гаралтай. Мэдээжийн хэрэг, энэ тохиолдолд үндэс хоорондын хамаарал нь эргэлзээгүй боловч эдгээр хоёр үг хоёулаа Грек хэлнээс гаралтай. минийх, бие биенээсээ хамааралгүй минийх. Энэ үгнээс медаль, медаль (Францын медаль) гэсэн нэрс гарч ирэв. Зэс, зэс гэсэн үгс Оросын хамгийн эртний уран зохиолын дурсгалд байдаг. Алхимичид зэсийг Сугар гэж нэрлэдэг. Эрт дээр үед Ангараг гэдэг нэр олддог.

Физик шинж чанар

Зэс нь алтлаг ягаан уян хатан металл бөгөөд агаарт оксидын хальсаар бүрхэгдсэн бөгөөд энэ нь хүчтэй шаргал улаан өнгөтэй болдог. Гэрэлд зэсийн нимгэн хальс нь ногоон хөх өнгөтэй байдаг.
Зэс нь нүүр төвтэй куб тор үүсгэдэг, сансрын бүлэг F m3m, a = 0.36150 нм, Z = 4.
Зэс нь өндөр дулаан, цахилгаан дамжуулах чадвартай (цахилгаан дамжуулах чанараараа мөнгөний дараа хоёрдугаарт ордог).
Энэ нь хоёр тогтвортой изотоптой - 63 Cu ба 65 Cu, хэд хэдэн цацраг идэвхт изотопуудтай. Эдгээрээс хамгийн урт насалдаг нь 64 Cu хагас задралын хугацаа 12.7 цаг, өөр өөр бүтээгдэхүүнтэй хоёр задралын хувилбартай.
Олон тооны зэсийн хайлш байдаг: гууль - цайр, хүрэл - цагаан тугалга болон бусад элементүүд, купроникель - никель, баббит - хар тугалга болон бусад.

Химийн шинж чанар

Чийг, нүүрстөрөгчийн давхар исэл байхгүй үед агаарт өөрчлөгддөггүй. Энэ нь сул бууруулагч бодис бөгөөд устай урвалд ордоггүй, давсны хүчил шингэрүүлдэг. Энэ нь хүчилтөрөгч, калийн цианидын дэргэд исэлддэггүй хүчил эсвэл аммиакийн гидрат бүхий уусмал руу шилждэг. Баяжуулсан хүхрийн болон азотын хүчлүүд, aqua regia, хүчилтөрөгч, галоген, халькоген, металл бус ислүүдээр исэлддэг. Галоген устөрөгчтэй халаахад урвалд ордог.

Уул уурхайн орчин үеийн аргууд

Анхдагч зэсийн 90% -ийг пирометаллургийн аргаар, 10% -ийг гидрометаллургийн аргаар гаргаж авдаг. Гидрометаллургийн арга нь зэсийг хүхрийн хүчлийн сул уусмалаар уусгаж, дараа нь уусмалаас металл зэсийг ялгаж авах арга юм. Пирометаллургийн арга нь хэд хэдэн үе шатаас бүрдэнэ: баяжуулах, шарах, царцсан болтол хайлуулах, хөрвүүлэгчид үлээх, цэвэршүүлэх.
Зэсийн хүдрийг баяжуулахдаа флотацийн аргыг (зэс агуулсан тоосонцор ба хаягдал чулуулгийн янз бүрийн чийгшүүлэх чадварыг ашиглахад үндэслэсэн) ашигладаг бөгөөд энэ нь 10-35% зэс агуулсан зэсийн баяжмал авах боломжтой болгодог.
Хүхрийн агууламж өндөртэй зэсийн хүдэр, баяжмалыг исэлдүүлэн шарж авдаг. Агаар мандлын хүчилтөрөгчийн оролцоотойгоор баяжмал буюу хүдрийг 700-800 0С хүртэл халаах явцад сульфид исэлдэж, хүхрийн агууламж анхныхаас бараг тал хувиар буурдаг. Зөвхөн муу баяжмалыг (8-25% зэсийн агууламжтай) шатаадаг бол баялаг баяжмалыг (25-35% зэс) шатаахгүйгээр хайлуулдаг.
Шарж дууссаны дараа хүдэр, зэсийн баяжмалыг хайлуулж царцсан ба энэ нь зэс, төмрийн сульфид агуулсан хайлш юм. Матт нь 30-50% зэс, 20-40% төмөр, 22-25% хүхэр, үүнээс гадна царцсан нь никель, цайр, хар тугалга, алт, мөнгөний хольц агуулдаг. Ихэнхдээ хайлалтыг дөл цуурайтах зууханд хийдэг. Хайлах бүсийн температур 1450 ° C байна.
Сульфид ба төмрийг исэлдүүлэхийн тулд үүссэн зэсийн царцсан хэсгийг хажуугийн тэсэлгээтэй хэвтээ хөрвүүлэгчид шахсан агаараар үлээлгэдэг. Үүссэн исэл нь шаар болж хувирдаг. Хөрвүүлэгч дэх температур 1200-1300 ° C байна. Түлшний хангамжгүйгээр химийн урвал явагдсаны улмаас хувиргагч дахь дулаан ялгардаг нь сонирхолтой юм. Тиймээс 98.4 - 99.4% зэс, 0.01 - 0.04% төмөр, 0.02 - 0.1% хүхэр, бага хэмжээний никель, цагаан тугалга, сурьма, мөнгө, алт агуулсан хөрвүүлэгчид цэврүүт зэсийг олж авдаг. Энэ зэсийг шанага руу цутгаж, ган хэвэнд эсвэл цутгах машин дээр хийнэ.
Цаашилбал, хортой хольцыг арилгахын тулд цэврүүт зэсийг цэвэршүүлдэг (галд оруулж, дараа нь электролитийн аргаар цэвэршүүлдэг). Цэврүүт зэсийг галд цэвэршүүлэхийн мөн чанар нь хольцыг исэлдэж, хийгээр зайлуулж, шаар болгон хувиргах явдал юм. Галаар цэвэршүүлсний дараа 99.0 - 99.7% -ийн цэвэршилттэй зэсийг олж авдаг. Энэ нь хэвэнд цутгаж, хайлш (хүрэл, гууль) эсвэл электролитийн боловсруулалтанд зориулж ембүү хайлуулахад зориулж ембүү авдаг.
Цэвэр зэс (99.95%) авахын тулд электролитийн цэвэршүүлэлтийг хийдэг. Электролизийг ваннд хийдэг бөгөөд анодыг галд цэвэршүүлсэн зэсээр, катодыг цэвэр зэсээр хийсэн нимгэн хавтангаар хийдэг. Электролит нь усан уусмал юм. Тогтмол гүйдэл дамжих үед анод уусч, зэс нь уусмал руу орж, хольцоос цэвэрлэгдэж, катодууд дээр тогтдог. Бохирдол нь банны ёроолд шаар хэлбэрээр тогтдог бөгөөд үүнийг боловсруулж үнэт металл гаргаж авдаг. Катодыг 5-12 хоногийн дотор, масс нь 60-90 кг хүрэх үед буулгадаг. Тэдгээрийг сайтар угааж, дараа нь цахилгаан зууханд хайлуулна.

Өнгөт металлыг хэлдэг нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Хүмүүс төмөр хийж эхлэхээс өмнө түүний үйлдвэрлэлийг зохион бүтээсэн. Таамаглалын дагуу энэ нь зэс агуулсан нэгдлүүд, хайлшаас олдоц, энгийн олборлолтын үр дүнд болсон юм. Тэгвэл өнөөдөр зэсийн шинж чанар, найрлага, зэсийн үйлдвэрлэлээрээ дэлхийд тэргүүлдэг улс орнууд, түүнээс бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг байдал, эдгээр чиглэлийн онцлогийг авч үзье.

Зэс нь цахилгаан дамжуулах чанарын өндөр коэффициенттэй бөгөөд энэ нь цахилгаан материалын үнэ цэнийг нэмэгдүүлэхэд нөлөөлсөн. Хэрэв өмнө нь дэлхийн нийт зэсийн тэн хагас нь цахилгааны утсанд зарцуулагддаг байсан бол одоо хөнгөн цагааныг эдгээр зорилгоор илүү хүртээмжтэй металл болгон ашиглаж байна. Мөн зэс өөрөө хамгийн ховор өнгөт металл болдог.

Энэ видео нь зэсийн химийн найрлагын талаар өгүүлдэг.

Бүтэц

Зэсийн бүтцийн найрлагад алт, кальци, мөнгө болон бусад олон талстууд орно. Түүний бүтцэд багтсан бүх металлууд нь харьцангуй зөөлөн, уян хатан чанар, боловсруулахад хялбар байдаг. Эдгээр талстуудын ихэнх нь зэстэй хослуулан тасралтгүй эгнээ бүхий хатуу уусмал үүсгэдэг.

Энэ металлын нэгж эс нь куб хэлбэртэй байдаг. Ийм эс бүрийн хувьд нүүрний орой ба төв хэсэгт дөрвөн атом байрладаг.

Химийн найрлага

Үйлдвэрлэлийн явцад зэсийн найрлага нь эцсийн бүтээгдэхүүний бүтэц, шинж чанарт нөлөөлдөг олон тооны хольцыг агуулж болно. Үүний зэрэгцээ тэдгээрийн агуулгыг бие даасан элементүүд болон нийт тоогоор нь зохицуулах ёстой. Зэс дэх хольцууд нь дараахь зүйлийг агуулдаг.

Висмут. Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь металлын технологийн болон механик шинж чанарт сөргөөр нөлөөлдөг. Ийм учраас энэ нь бэлэн найрлагын 0.001% -иас хэтрэхгүй байх ёстой.
Хүчилтөрөгч. Энэ нь зэсийн найрлага дахь хамгийн хүсээгүй хольц гэж тооцогддог. Түүний хайлш дахь хязгаарлагдмал агууламж нь 0.008% хүртэл байдаг бөгөөд өндөр температурт өртөх явцад хурдан буурдаг. Хүчилтөрөгч нь металлын уян хатан чанар, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдалд сөргөөр нөлөөлдөг.
Манган. Дамжуулагч зэс үйлдвэрлэх тохиолдолд энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь түүний дамжуулалтад сөргөөр нөлөөлдөг. Өрөөний температурт аль хэдийн зэсэнд хурдан уусдаг.
Хүнцэл. Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь зэстэй хатуу уусмал үүсгэдэг бөгөөд түүний шинж чанарт бараг нөлөөлдөггүй. Түүний үйлдэл нь гол төлөв сурьма, висмут, хүчилтөрөгчийн сөрөг нөлөөг саармагжуулахад чиглэгддэг.
. Зэстэй цул уусмал үүсгэж, дулаан, цахилгаан дамжуулах чанарыг нь бууруулдаг.
. Хатуу уусмал үүсгэж, дулаан дамжуулалтыг сайжруулна.
селен, хүхэр. Эдгээр хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг нь эцсийн бүтээгдэхүүнд ижил нөлөө үзүүлдэг. Тэд зэстэй эмзэг холболтыг зохион байгуулж, 0.001% -иас ихгүй байна. Концентраци нэмэгдэх тусам зэсийн уян хатан чанар огцом буурдаг.
Сурьма. Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь зэсэнд маш сайн уусдаг тул түүний эцсийн шинж чанарт хамгийн бага нөлөө үзүүлдэг. Нийт эзлэхүүний 0.05% -иас ихгүй байхыг зөвшөөрнө.
Фосфор. Зэсийн үндсэн исэлдүүлэгч бодисоор үйлчилдэг бөгөөд 714 ° C-ийн температурт уусах чадвар нь 1.7% байна. Фосфор нь зэстэй хослуулан гагнуурыг илүү сайн болгохоос гадна механик шинж чанарыг сайжруулдаг.
. Бага хэмжээний зэс агуулсан нь түүний дулаан, цахилгаан дамжуулах чанарт бараг нөлөөлдөггүй.

Зэсийн үйлдвэрлэл

Зэсийг сульфидын хүдрээс гаргаж авдаг бөгөөд энэ зэсийг дор хаяж 0.5% эзэлдэг. Байгальд энэ металлыг агуулсан 40 орчим эрдэс бодис байдаг. Халькопирит бол зэсийн үйлдвэрлэлд идэвхтэй ашиглагддаг хамгийн түгээмэл сульфидын эрдэс юм.

1 тонн зэс үйлдвэрлэхийн тулд түүнийг агуулсан түүхий эдийг асар их хэмжээгээр авах шаардлагатай. Жишээлбэл, гахайн төмрийн үйлдвэрлэлийг авч үзье, энэ металлыг 1 тонноор авахын тулд 2.5 тонн төмрийн хүдэр боловсруулах шаардлагатай болно. Мөн ижил хэмжээний зэс авахын тулд түүнийг агуулсан 200 тонн хүдэр боловсруулах шаардлагатай болно.

Доорх видео нь зэсийн уурхайн талаар танд хэлэх болно.

Технологи, шаардлагатай тоног төхөөрөмж

Зэсийн үйлдвэрлэл нь хэд хэдэн үе шатыг агуулдаг.

Хүдрийг тусгай бутлуурт нунтаглах ба дараа нь бөмбөлөгт тээрэмд илүү нарийн нунтаглах.
Флотаци. Урьдчилан буталсан түүхий эдийг бага хэмжээний флотацийн бодистой хольж, дараа нь флотацийн машинд хийнэ. Кали ба шохойн ксантат нь ихэвчлэн машины камерт зэсийн эрдэс бодисоор бүрхэгдсэн ийм нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсэг болдог. Энэ үе шатанд шохойн үүрэг маш чухал бөгөөд учир нь энэ нь бусад эрдсийн тоосонцор ксантатыг бүрхэхээс сэргийлдэг. Зэсийн хэсгүүдэд зөвхөн агаарын бөмбөлгүүд наалддаг бөгөөд энэ нь түүнийг гадаргуу руу хүргэдэг. Энэ процессын үр дүнд зэсийн баяжмалыг гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь түүний найрлагаас илүүдэл чийгийг арилгахад чиглэгддэг.
Шатаж байна. Хүдэр болон тэдгээрийн баяжмалыг монопод зууханд шарж, тэдгээрээс хүхрийг зайлуулах шаардлагатай. Үүний үр дүнд үндсэрхэг ба хүхэр агуулсан хий гарч ирдэг бөгөөд үүнийг дараа нь хүхрийн хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Цацруулагч төрлийн зууханд цэнэгийг хайлуулах. Энэ үе шатанд та түүхий эсвэл аль хэдийн шатаасан хольцыг авч, 1500 ° C-ийн температурт шатааж болно. Ашиглалтын чухал нөхцөл бол зууханд төвийг сахисан уур амьсгалыг хадгалах явдал юм. Үүний үр дүнд зэс нь сульфидаж, царцсан болж хувирдаг.
Хөрвүүлж байна. Үүссэн зэсийг кварцын урсгалтай хослуулан тусгай конвекторт 15-24 цагийн турш үлээлгэдэг бөгөөд үүний үр дүнд хүхрийг бүрэн шатааж, хий ялгаруулсны үр дүнд цэврүүт зэсийг гаргаж авдаг. Энэ нь электролизийн улмаас гарч ирдэг янз бүрийн хольцын 3% хүртэл байж болно.
Галаар цэвэршүүлэх. Металлыг эхлээд хайлуулж, дараа нь тусгай зууханд цэвэршүүлдэг. Гаралт нь улаан зэс юм.
электролитийн цэвэршүүлэх. Энэ үе шат нь анод болон галын зэсээр дамжин хамгийн их цэвэрлэгээ хийдэг.

Орос болон дэлхийн үйлдвэр, зэс үйлдвэрлэлийн төвүүдийн талаар доороос уншина уу.

Алдартай үйлдвэрлэгчид

Орос улсад зэсийн олборлолт, үйлдвэрлэлийн хамгийн том дөрвөн үйлдвэр байдаг.

"Норильский никель";
"Уралэлектромед";
Новгородын төмөрлөгийн үйлдвэр;
Кыштым зэсийн электролитийн үйлдвэр.

Эхний хоёр компани нь 40 орчим аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжийг багтаасан алдарт UMMC холдингийн нэг хэсэг юм. Манай улсын нийт зэсийн 40 гаруй хувийг үйлдвэрлэдэг. Сүүлийн хоёр үйлдвэр нь Оросын зэс компанид харьяалагддаг.

Доорх видео нь зэсийн үйлдвэрлэлийн талаар танд хэлэх болно.

Ихэнх үйлдвэрүүд зэс гэх мэт металлыг ашигладаг. Өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай тул цахилгаан инженерийн ямар ч салбар энэ материалгүйгээр хийж чадахгүй. Үүнээс маш сайн үйл ажиллагааны шинж чанартай дамжуулагчууд үүсдэг. Эдгээр шинж чанаруудаас гадна зэс нь уян хатан, галд тэсвэртэй, зэврэлт, түрэмгий орчинд тэсвэртэй байдаг. Өнөөдөр бид металлыг бүх талаас нь авч үзэх болно: 1 кг зэсийн хаягдлын үнийг зааж, түүний хэрэглээ, үйлдвэрлэлийн талаар ярих болно.

Үзэл баримтлал ба онцлог

Зэс бол Менделеевийн үелэх системийн нэгдүгээр бүлэгт хамаарах химийн элемент юм. Энэхүү уян хатан металл нь алтан ягаан өнгөтэй бөгөөд тод өнгөтэй гурван металлын нэг юм. Эрт дээр үеэс хүн төрөлхтөн үйлдвэрлэлийн олон салбарт идэвхтэй ашиглагдаж ирсэн.

Металлын гол онцлог нь түүний өндөр цахилгаан болон дулаан дамжуулалт юм. Бусад металлуудтай харьцуулахад зэсээр дамжих цахилгаан гүйдэл нь хөнгөн цагааныхаас 1.7 дахин, төмрийнхээс бараг 6 дахин их байдаг.

Зэс нь бусад металлаас хэд хэдэн онцлог шинж чанартай байдаг.

Хуванцар. Зэс бол зөөлөн, уян хатан металл юм. Хэрэв бид зэс утсыг харгалзан үзвэл энэ нь амархан нугалж, ямар ч байрлалыг эзэлдэг, деформацид ордоггүй. Энэ шинж чанарыг шалгахын тулд металл өөрөө бага зэрэг дарахад хангалттай.
Зэврэлтэнд тэсвэртэй. Энэхүү гэрэлд мэдрэмтгий материал нь зэврэлтэнд маш тэсвэртэй байдаг. Зэсийг чийгтэй орчинд удаан байлгавал түүний гадаргуу дээр ногоон хальс гарч эхлэх бөгөөд энэ нь металыг чийгийн сөрөг нөлөөллөөс хамгаалдаг.
Температурын өсөлтөд үзүүлэх хариу үйлдэл. Зэсийг халаах замаар бусад металлаас ялгаж болно. Энэ явцад зэс өнгөө алдаж, улмаар бараан өнгөтэй болно. Үүний үр дүнд металыг халаах үед энэ нь хар өнгөтэй болно.

Эдгээр шинж чанаруудын ачаар энэ материалыг бусад металлаас ялгаж болно.

Доорх видео нь зэсийн ашигтай шинж чанаруудын талаар танд хэлэх болно.

Давуу болон сул талууд

Энэ металлын давуу талууд нь:

Өндөр дулаан дамжуулалт;
Зэврэлтэнд тэсвэртэй;
Хангалттай өндөр хүч чадал;
-269 градусын температурт хадгалагддаг өндөр уян хатан чанар;
Сайн цахилгаан дамжуулах чанар;
Төрөл бүрийн нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй хайлш хийх боломж.

Зэсийн металл, түүний хайлшийн шинж чанар, физик, химийн шинж чанарын талаар доороос уншина уу.

Шинж чанар ба шинж чанарууд

Зэс нь бага идэвхтэй металлын хувьд ус, давс, шүлт, түүнчлэн сул хүхрийн хүчилтэй харилцан үйлчлэлцдэггүй, гэхдээ нэгэн зэрэг төвлөрсөн хүхрийн болон азотын хүчилд уусдаг.

Металлын физик шинж чанар:

Зэсийн хайлах цэг нь 1084 ° C;
Зэсийн буцлах цэг нь 2560 ° C;
Нягт 8890 кг / м³;
Цахилгаан дамжуулах чанар 58 MΩ/m;
Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 390 м*К.

Механик шинж чанарууд:

Деформацийн төлөвт суналтын бат бэх нь 350-450 МПа, задарсан төлөвт - 220-250 МПа;
Деформацийн төлөвт харьцангуй нарийсалт нь 40-60%, задарсан төлөвт - 70-80%;
Деформацийн төлөвт харьцангуй уртасгах нь 5-6 δ ψ%, задарсан төлөвт - 45-50 δ ψ%;
Деформацийн төлөвт хатуулаг нь 90-110 HB, цэвэршүүлсэн төлөвт 35-55 HB байна.

0 ° C-аас доош температурт энэ материал нь +20 ° C-аас илүү бат бөх, уян хатан чанартай байдаг.

Бүтэц банэгдэл

Цахилгаан дамжуулах чанар өндөртэй зэс хамгийн бага хольцтой байдаг. Тэдний найрлага дахь эзлэх хувь 0.1% -тай тэнцүү байж болно. Зэсийн бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд түүнд янз бүрийн хольц нэмнэ: сурьма гэх мэт. Түүний найрлага, цэвэр зэсийн агууламжаас хамааран хэд хэдэн зэрэглэлийг ялгадаг.

Зэсийн бүтцийн төрөлд мөнгө, кальци, хөнгөн цагаан, алт болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн талстууд багтаж болно. Эдгээр нь бүгд харьцангуй зөөлөн, уян хатан чанараараа ялгагдана. Зэсийн бөөмс нь өөрөө куб хэлбэртэй бөгөөд атомууд нь F эсийн дээд хэсэгт байрладаг. Эс бүр 4 атомаас тогтдог.

Зэсийг хаанаас авах тухай мэдээллийг энэ видеог үзнэ үү:

Материалын үйлдвэрлэл

Байгалийн нөхцөлд энэ металл нь уугуул зэс, сульфидын хүдэрт байдаг. Зэсийн үйлдвэрлэлд өргөн тархсан хүдэр хүлээн авсан "зэсийн гялалзах", "зэсийн пирит" гэж нэрлэгддэг, шаардлагатай бүрэлдэхүүн хэсгийн 2 хүртэлх хувийг агуулдаг.

Анхдагч металлын ихэнх нь (90% хүртэл) нь баяжуулах, шарах, хайлуулах, хөрвүүлэгчид боловсруулах, цэвэршүүлэх зэрэг олон үе шатуудыг багтаасан пирометаллургийн аргаар явагддаг. Үлдсэн хэсгийг нь шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлийг уусгах замаар гидрометаллургийн аргаар олж авдаг.

Ашиглалтын талбарууд

дараах чиглэлээр:

Цахилгааны үйлдвэр, энэ нь юуны түрүүнд цахилгааны утас үйлдвэрлэхэд оршино. Эдгээр зорилгын үүднээс зэс нь аль болох цэвэр, хольцгүй байх ёстой.
Филигр бүтээгдэхүүн хийх. Зэсийн утас нь өндөр уян хатан чанар, бат бөх чанараараа тодорхойлогддог. Тийм ч учраас янз бүрийн утас, гоёл чимэглэл болон бусад загваруудыг үйлдвэрлэхэд идэвхтэй ашигладаг.
Катодын зэсийг утас болгон дахин хайлуулах. Зэсийн олон төрлийн бүтээгдэхүүнийг хайлуулж ембүү хэлбэрт оруулдаг бөгөөд энэ нь цааш гулсахад тохиромжтой.

Зэсийг янз бүрийн салбарт идэвхтэй ашигладаг. Энэ нь зөвхөн утас төдийгүй зэвсэг, тэр ч байтугай үнэт эдлэлийн нэг хэсэг байж болно. Түүний шинж чанар, хэрэглээний өргөн цар хүрээ нь түүний нэр хүндэд эерэгээр нөлөөлсөн.

Доорх видео нь зэсийн шинж чанарыг хэрхэн өөрчилж болохыг харуулах болно.

Зэсийг цэвэр хэлбэрээр болон хайлш хэлбэрээр үйлдвэрлэсэн зэсийн 50 орчим хувийг хэрэглэдэг цахилгаан, радиотехникийн үйлдвэр, машин, багаж хэрэгсэл, цэргийн техник зэрэгт өргөн ашигладаг. Цэвэр зэс нь 8.93 нягттай, 1084 ° C хайлах цэг, 2582 ° C буцлах температуртай ягаан өнгөтэй металл юм. Зэс нь цахилгаан болон дулаан дамжуулалт сайтай, уян хатан чанар сайтай, нимгэн хуудас руу амархан өнхрөх ба утас руу татсан.

Удаан хугацааны туршид зэсийн цайр - гууль, цагаан тугалгатай зэс - хүрэл хайлшийг мэддэг бөгөөд өргөн хэрэглэдэг. Гуулин нь 10-30% Zn, зарим тохиолдолд бага хэмжээний цагаан тугалга, хар тугалга агуулдаг. Гуулин нь сайн боловсруулагдсан, зэстэй харьцуулахад механик хүч чадал өндөр, үүнээс гадна цэвэр зэсээс хямд байдаг. Хүрэл нь 20% хүртэл Bp агуулдаг. Харьцангуй өндөр хатуулагтай хэдий ч хүрэл нь сайн боловсруулагдсан бөгөөд цутгахад хэвийг сайтар дүүргэдэг. Хүрэл нь элэгдэлд тэсвэртэй, үрэлтийн бага коэффициенттэй тул холхивчийн бүрхүүл, араа болон бусад эд ангиудыг бэлтгэхэд ашигладаг. Хүрэл нь мөн химийн үйлдвэрлэлд ашиглагддаг.

Зэс нь цахилгаан дулааныг маш сайн дамжуулдаг. Зэсийн тусгай эсэргүүцэл нь 0.018 Ом мм 2 / м, 20 ° С-ийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь 385 Вт / (м К) байна. Цахилгаан дамжуулах чанарын хувьд зэс нь мөнгөнөөс арай л доогуур байдаг. Түүний цахилгаан дамжуулах чанар нь хөнгөн цагааныхаас 1.7 дахин, цагаан алт, төмрийнхээс 6 дахин их байдаг. Зэс нь үнэ цэнэтэй механик шинж чанартай байдаг - уян хатан чанар, уян хатан чанар.

Агаар, чийг, хүхрийн давхар исэл байгаа тохиолдолд зэс нь хүхрийн хүчлийн давсны өтгөн ногоон саарал өнгийн хальсаар аажмаар хучигдсан байдаг бөгөөд энэ нь металыг цаашдын исэлдэлтээс хамгаалдаг. Тиймээс зэс, түүний хайлшийг цахилгаан шугам, төрөл бүрийн харилцаа холбоо барих, цахилгаан техник, багаж хэрэгсэл, хөргөлтийн инженерчлэл (хөргөх төхөөрөмжийн дулаан солилцооны үйлдвэрлэл), химийн инженерчлэл (вакуум төхөөрөмж, ороомог үйлдвэрлэх) зэрэгт өргөн ашигладаг. . Нийт зэсийн 50 орчим хувийг цахилгааны үйлдвэр хэрэглэдэг. Зэсийн үндсэн дээр Zn, Sn, Al, Be, Ni, Mn, Pb, Ti, Ag, Au гэх мэт металлуудаар олон тооны хайлш бий болсон ба металл бус P, бага байдаг. S, O, гэх мэт Эдгээр хайлшийн хамрах хүрээ маш өргөн хүрээтэй. Тэдний олонх нь өндөр үрэлтийн эсрэг шинж чанартай байдаг. Хайлшийг цутгамал болон хуурамч хэлбэрээр, түүнчлэн нунтаг бүтээгдэхүүн хэлбэрээр ашигладаг.

Тухайлбал, цагаан тугалга (4-33% Sn), хар тугалга (~ 30% Pb), хөнгөн цагаан (5-11% Al), цахиур (4-5% Si), сурьма хүрэл зэрэг хайлш өргөн хэрэглэгддэг. Хүрэл нь хими, цаас, хүнсний үйлдвэрт холхивч, дулаан солилцуур болон бусад бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд хуудас, саваа, хоолой хэлбэрээр ашиглагддаг.

Хромтой зэсийн хайлш ба вольфрамтай нунтаг хайлшийг электрод, цахилгаан контакт үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Гуулин нь химийн үйлдвэр, механик инженерчлэлд өргөн хэрэглэгддэг - зэс, цайрын хайлш (50% Zn), ихэвчлэн бусад элементүүдийг (Al, Si, Ni, Mn) бага хэмжээгээр нэмдэг. Фосфор (6-8%) бүхий зэсийн хайлшийг гагнуур болгон ашигладаг.

Хүдэр, баяжмалаас зэс олборлох гидрометаллургийн болон пирометаллургийн гэсэн хоёр арга байдаг.

Тэдний эхнийх нь өргөн хэрэглээг олж чадаагүй байна. Энэ нь муу исэлдсэн, уугуул хүдэр боловсруулахад хэрэглэгддэг. Энэ арга нь пирометаллургийн аргаас ялгаатай нь зэсийн хамт үнэт металлыг олборлохыг зөвшөөрдөггүй.

Зэсийн ихэнх хувийг (85-90%) сульфидын хүдрээс пирометаллургийн аргаар гаргаж авдаг. Үүний зэрэгцээ хүдрээс зэсээс гадна бусад үнэт металлыг олборлох асуудал шийдэгдэж байна. Зэсийн үйлдвэрлэлийн пирометаллургийн арга нь олон үе шаттай. Энэ үйлдвэрлэлийн үндсэн үе шатууд нь: хүдэр бэлтгэх (баяжуулах, заримдаа нэмэлт шарах), царцсан хайлуулах (зэсийн царцсан хайлуулах), царцсан зэсийг цэврүүт зэс авах, цэврүүт зэсийг цэвэршүүлэх (эхний гал, дараа нь электролит).