Металлургический словарь


Цинк (zn)

[zinc] — элемент II группы Периодич. системы; ат. н. 30, ат. м. 65,38; синевато-белый металл. Прир. Zn сод. изотопы "Zn (48,89 %), 66Zn (27,81 %), Zn (18,61 %), ™Zn (0,62 %); получено 9 радиоакт. изотопов, из них наиб, устойчив Zn (71/2 = 250 сут). Zn в виде латуни изв. с 500 г. до н.э., в чистом виде получен в XVI в. Ср. содерж. в земной коре (кларк) — 8,3 • 10~3 мае. %. Изв. 66 минералов Zn, важнейшие из них: цинкит (ZnO), сфалерит (ZnS), каламин (2ZnO • SiO2 • Н2О), со-нит (ZnCOj), франклинит (ZnFe204). Zn не имеет полиморфных модификаций, кристал-лиз. в гексагон. решетке: а = 265,94 пм, с = = 493,70 пм. ум.с = 7,133 г/см3; tm = 419,5 'С;тв. по Бринеллю 400-500 МПа. Zn диамагнитен. Степ, окисл. +2, во влаж. возд. и воде стоек до 200 °С. 99,7— 99,9 %-ный Zn легко р-рим в к-тах, а > 99,999 %-ный не р-ряется в к-тах даже при нагрев. Zn легко взаимод. со щелочами, аммиаком, влаж. галогенами; при 500 °С горит на воздухе с образованием оксида и нитрида, при 600—700 °С — разлаг. воду, сульфиди-руется смесью SO2 и СО2. Zn образует сплавы с Си, Sn, Ni, Ag, Bi, Hg.
Zn производят из полиметаллич. руд, содерж. 1-4 % Zn в виде сульфида, а тж. Си, Pb, Ag, Аи, Cd, Bi. Руды обогащ. селект. флотацией, получая Zn-концентраты (50—60 % Zn) и одноврем. РЬ-, Си-, иногда Ре82-кон-центраты. Zn-концентраты обжигают преимущ. в псевдоожиж. (кип.) слое в прямоуг. или ци-линдрич. диам. > 5 м печах, высотой 5-17 м, пл. пода > 200 м2, объемом 150—350 м3 при 900-950 "С; уд. произ-ть дост. > 5 т/(м2 • сут). При обжиге сульфид Zn переводится в ZnO; образ, при этом SO2 использ. в произ-ве H2SO4. Zn из ZnO получают двумя способами: пиро-металлургич. (дистилляц.) и гидрометаллур-гич. По первому обожж. концентрат подверг, спек, для придания зернист. и газопрониц., а затем восстанавл. углем или коксом при 1200— 1300 "С: ZnO + С = Zn + CO. Образ, при этом пары Zn конденс. и разливают в изложницы. Дистилляц. Zn очищают ликвацией (т.е. от-стаив. жидкого металла от Fe и части РЬ при 500 °С), достигая чистоты 98,7 %. Применяющаяся иногда более сложная и дорогая очистка ректификацией дает металл чистотой 99.995 % и позволяет извлекать Cd. Осн. способ получения Zn — гидрометаллургич. (элек-тролитич.), обеспечив, более высокое сквозное извлеч. Zn (94 % против 75 % по дистилляции). После обжига концентрата в печах КС Zn-огарок охлажд., классифиц., крупные фракции измельч. Содерж. Zn в огарке 55— 65 %, в т. ч. 89-95 % кислотор-римого. Огарок выщелачив. в пневматич. (пачуках) или меха-нич. мешалках с подогревателями. Концентрация H2S04 достиг. 150-200 г/л, темп-ра р-ра 65-75 °С, продолжит, процесса 10-50 мин. Выщелачив. ведут по непрер. или периодич. схеме. Получ. сульфатный р-р очищ. от примесей (осаждением их Zn-пылью) и подвергают электролизу в ваннах, аналог, ваннам для электролиза Си, с использ. Pb-анодов с добавкой 1 % Ag. В кач-ве катода использ. 3-4-мм Al-листы. Переплавку катод. Zn чисто-той до 99,95 % ведут в индукц. или отражат. печах в присутствии NH4C1. Металлич. Zn разливают в чушки на карусельных или ленточных машинах. Общий расход электроэнергии на 1 т Zn в чушках 3,4-3,8 МВт • ч. Ок. 50 % произвол. Zn расход, на защиту стали от коррозии (см. Цинкование). Сплавы меди с Zn (латунь, нейзильбер), а тж. Zn с РЬ широко примен. в разных отраслях (см. Цинковые сплавы). В виде порошка Zn примен. в кач-ве восстановителя в ряде химико-технологич. процессов: в произ-ве гидросульфита, при осажд. Аи из пром. р-ров цианидов и др. Соедин. Zn используют в полупроводник, технике, лакок-рас. пром-ти, в произ-ве резины и пластмасс и др. отраслях.