Михаил Васильев - Металлы и человек

Вероятно, в Европе первым получил металлический цинк в XVI веке смелый немецкий врач и естествоиспытатель Филипп Парацельс. Во всяком случае именно в его трудах впервые упоминается это название.

В начале XVIII века немецкий же металлург И. Генкель разработал стройную технологию получения цинка. В 1743 году в Бристоле был построен первый цинковый завод. В России первый цинковый завод начал работать в конце XIX века. Однако особенно стремительно начала развиваться цинковая промышленность после Великой Октябрьской революции.

Сейчас в нашей стране работает целый ряд цинковых заводов, оборудованных по последнему слову техники. Они расположены в Донбассе, Казахстане, в Сибири и на Урале.

Существуют две технологии получения металлического цинка, но по какой бы технологии ни шла дальнейшая переработка, начинается все с добычи руды. Обычно цинковые руды содержат, помимо цинка, свинец, медь, железо, кадмий, редкие и драгоценные металлы. И первый этап переработки таких руд — разделение составляющих ее пород по концентратам. И уже цинковый концентрат поступает на переработку.

Первый способ переработки — восстановление окисла цинка углеродом топлива. Процесс идет при температуре не ниже 1000 градусов. Восстановленный цинк сразу же превращается в пар. Вместе с газами горения он поступает в очистители и конденсатор. Жидкий металлический цинк из конденсатора разливают в изложницы.

Этот способ требует большого расхода топлива, он дорог, поэтому его вытесняет более совершенный гидрометаллургический способ.

Технология этого способа такова. Цинковый концентрат обжигают, затем огарки обрабатывают серной кислотой. Полученный раствор очищают от примесей и подвергают электролизу. Серная кислота возвращается за новой порцией цинка, а полученный металл переплавляется в слитки.

В целом ряде стран выплавка цинка достигает сотен тысяч тонн. Так, США получили в 1958 году 709 тысяч тонн этого металла; Бельгия, кстати, не имеющая собственной руды, — 215 тысяч тонн; Канада — 229 тысяч тонн. А общее производство этого металла в капиталистических странах мира в 1958 году достигло 2210 тысяч тонн.

Цинк — легкоплавкий, непрочный металл, к тому же чувствительный к температурным воздействиям. При комнатной температуре он твердый и хрупкий, а уже при 100–150 градусах становится тягучим, пластичным, легко прокатываемым в тонкие листы. При 419 градусах он уже плавится, а при 905 — кипит. Кажется, на что может пригодиться этот слабосильный металл? Зачем его выплавляют в столь больших количествах?

Оказывается, есть в его активе качества, обеспечивающие ему благодарность и уважение человека.

Цинк — довольно устойчивый против коррозии металл. В сухом воздухе при комнатной температуре он не окисляется вовсе. Во влажном воздухе или в воде его поверхность покрывается тонкой пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего развития коррозии.

Есть у него и другое любопытное свойство: в расплавленном состоянии он образует с железом химическое соединение. Этим и пользуются, покрывая железные листы тонкой пленкой цинка. Наверное, все видели такие листы — их называют оцинкованными, из них изготовляют ведра, детские ванны, корыта. Цинковая пленка очень крепко соединяется с железом и хорошо защищает его от коррозии.

Основная часть добываемого на земном шаре цинка и используется для этой цели.

Применяется цинк и как составная часть многих широко распространенных сплавов — таких, как латунь, мельхиор, бронза, типографские сплавы.

Значительная часть цинка идет и на производство электрических батарей карманных фонарей, сельских радиоприемников и т. д.

Служат людям и соединения цинка. Одни из них используются в качестве белил, другие — сильные антисептики — для пропитки шпал, защищающей их от гниения, третьи — как заполнитель каучука, целлюлозы, пластмасс, четвертые — в медицине и т. д.

«Олово отжило свой „бронзовый век“ и стало металлом консервной банки» — это цитата из прекрасного очерка академика А. Е. Ферсмана об олове, из книги «Занимательная геохимия». Название очерка повторяет название этой главы.

Действительно, известное человеку с древнейших времен олово в течение тысячелетий употреблялось как главная добавка к меди. Великий сплав — бронза — получался в результате этого союза.

Но прошла эпоха бронзового века. Бронзы стали одним из широко применяемых, но отнюдь не главных сплавов. И олово нашло себе другое применение. Оно подружилось с железом, точнее — с жестью, тонкими листами прокатанного железа. Тысячи применений имеет такой лист. И одно из важнейших — быть тарой консервированного продукта, проще — консервной банкой.

Олово обладает значительной устойчивостью против химических воздействий. Оно не реагирует с водой, очень медленно растворяется в разбавленных кислотах, только при нагревании до 150 градусов начинает окисляться кислородом воздуха. Все это полностью удовлетворяет тем высоким требованиям, которые можно предъявить к металлу, покрывающему изнутри жесть консервной банки, соприкасающемуся с пищей, предназначенной для человека. И поэтому оловом и покрывают внутреннюю поверхность консервных банок.

Есть несколько способов осуществить такое покрытие жести оловом. Издавна известен горячий способ, когда очищенное и обезжиренное изделие погружают сквозь слой флюса в расплавленное олово. Извлеченное изделие уже покрыто полудой.

В случае, если надо полудить одну сторону металлического листа, его очищают, нагревают снизу и очищенную сторону натирают оловом и флюсом. Осуществляется это с помощью обыкновенной сухой и чистой тряпки.

В настоящее время, однако, эти способы лужения отошли в прошлое. Сегодня жесть консервных банок лудится в гальванических ваннах.

Мировая добыча олова подвергается довольно резким колебаниям. Так, в 1940 году в капиталистических странах было добыто около 250 тысяч тонн этого металла, а в 1952 году — только около 170 тысяч тонн. Пожалуй, нет страны в мире, в которой олово не считалось бы дефицитным металлом. И большая часть этого олова везде идет на производство белой жести — металла консервных банок.

Недостаток олова заставляет работать в трех направлениях. Геологи стараются найти новые месторождения оловянного камня — руды олова.

Металлурги изыскивают способы заменить олово в сплавах, обойтись без него. И все должны думать над тем, чтобы сберечь уже добытое олово, не дать ему погибнуть.

Каждая консервная банка — это примерно полграмма олова, которое может вернуться в цикл производства, если консервная банка попадет в утиль, а не поржавеет под забором. Извлечение же олова со старых консервных банок несложно: ведь олово растворяется в щелочах. В них-то и погружают старые банки, а потом олово выделяют электролизом.