Свинец

Свинец, металл, принадлежащий к 11-му ряду IV группы периодической системы. Атомный вес Рb = 207,2 (О = 16; по таблице интернациональной атомный вес на 1916 г.). В природе встречается в виде свинцового блеска, белой свинцовой руды, красной свинцовой руды и т. п. Свинец — синевато-серого цвета, мягок, чертится ногтем, ковок, но мало тягуч. Удельный вес 11,335. Плавится при 328°С. Перегоняется при белом калении. Свинец  легко образует сплавы: например, припой из олова и свинца (в отношении 2:1, 1:1, или 1:2). Он легче каждой из его составных частей, но плавится гораздо лучше; типографский металл состоит из свинца, сурьмы, олова и др. На воздухе изменяется, покрываясь рядом окислов. Особенно быстро изменение происходит во влажном воздухе, содержащем углекислоту, причем получается основной углекислый свинец и окись свинца. Кислоты соляная и серная действуют на него только с поверхности, ибо образующиеся хлористый свинец РbСl₂ и сернокислый PbSO₄ почти нерастворимы и предохраняют под ним лежащие слои от дальнейшего действия кислот. Азотная, а также уксусная кислота и щелочи его растворяют. Все соли свинца ядовиты. При нагревании свинца на воздухе сначала получается окись свинца PbО, а затем сурик  Pb₃О₄. Известны следующие окислы свинца: закись, или недокись Pb₂О, окись PbО, перекись PbО₂. Окись свинца, PbО получается: 1) в виде красновато-желтого слета (удельный вес 9,3) — при обжигании свинца при высокой температуре, при которой окись сплавляется, и 2) в виде желтого массикота — при осторожном окислении и слабом накаливании. Сурик Pb₃О₄ — красный порошок, получающийся при обжигании массикота (приблизительно до 300°), представляет собой свинцовую соль свинцовой кислоты (или перекиси свинца) (PbО)₂PbО₂. Если на него действовать разведенной азотной кислотой, то последняя, соединяясь с окисью свинца, образует азотно-свинцовую соль, а перекись свинца (или ангидрид свинцовой кислоты) останется в виде нерастворимого бурого порошка: Pb₃О₄ + 4HNО₃ = 2Pb (NО₃)₂ + PbО₂ + 2Н₂О. Сурик употребляется, как краска. Перекись свинца представляет кислотный ангидрид, растворяется в щелочах, образуя с ними соли, например, для калия известна соль состава К₂PbО₃2Н₂О. Из солей окиси свинец только немногие (например, азотнокислая Pb(NО₃)₂ и уксуснокислая Pb(С₂Н₃О₂)₂  растворимы в воде, большинство же солей (PbSО₄, PbСО₃, PbСl₂ и т. д.) плохо растворяются в воде. Окись свинца — слабое основание и, как таковое, образует основные соли, т. е. соли, в коих находится избыток основания (сравнительно с средней солью); так, получающийся при действии на свинец уксусной кислоты уксуснокислый свинец Pb(С₂Н₃О₂)₂ — свинцовый сахар, соединяясь с избытком окиси, дает основной уксуснокислый свинец Pb(С₂Н₃О₂)₂.Pb(ОН)₂. При действии на него углекислоты получается основной углекислый свинец, 2PbСО₃Pb(ОН)₂ — свинцовые белила.

И. Каблуков.

Добывание свинца. Способы добывания свинца сухим путем бывают трех родов: 1) выделение свинца из сернистого свинца железом при плавке в шахтовых печах; 2) выделение свинца из сернистого свинца неполным обжиганием и 3) выделение свинца из окисленных соединений плавкой с углем в шахтовых или пламенных печах. 1-й способ добывания свинца основан на свойстве металлического железа выделять свинец из свинцового блеска по реакции PbS + Fe = Pb + FeS; для добывания свинца по этому способу пригодны богатые свинцовые руды при отсутствии в них соединений мышьяка; процесс может быть веден в шахтовых печах для подогревания требуется обугленное или коксованное топливо и для реакции — железо; но вследствие того, что способ этот обходится дорого в технике он мало применяется. 2-й способ добывания свинца из руд, содержащих свинцовый блеск, посредством неполного обжигания его — основан на следующих химических реакциях:

PbS + 2O₂ = PbSO₄; PbSO₄ + PbS = 2Pb + 2SO₂;

Pb + O = PbO; PbS + 2PbO = 3Pb + SO₂.

Работа ведется большей частью в пламенных печах, редко в шахтовых или горнах; способ пригоден лишь для чистых и богатых руд не содержащих много (не более 4%) кремнезема, потому что в последнем случае образуется кремнекислый свинец, из которого металл не выделяется обжиганием с сернистым свинцом. Вместе с дымом всегда выделяется большое количество сернистого газа. Выгода этого способа заключается в том, что он совершается в один прием и для выполнения его не требуется коксованного или обугленного топлива; но он сопровождается всегда довольно большой потерей свинца. Добывание свинца здесь сводится к двум последовательным химическим процессам, совершающимся на одном и том же поду: 1) неполному окислению без плавления руды и 2) взаимодействию окисленной части руды с неокисленной. Если имеются в распоряжении окисленные свинцовые руды, то внесением их на под печи можно обойтись и без 1-го процесса. Неполное обжигание совершается при более низкой (500— 600°) температуре; взаимодействие же окисленной части руды с неокисленной — при более высокой, но все-таки не рекомендуется доводить массу до полного плавления, а лишь до тестообразного состояния. Пламенная печь для выделения свинца из сернистого свинца посредством неполного обжигания представлена на рис. 1, 2, 3 и 4. В печь вносится за раз около тонны руды, и она распределяется на поде слоем в 5—6 см. Обжигание производится при открытых рабочих окнах и тщательном перемешивании; сначала при температуре около 500— 600°, в продолжение 1 ½  часов; под конец дают более сильный жар, закрыв дверцы. Очистив топочную решетку, охлаждают камеру, открыв все рабочие отверстия. Во время поднятия температуры часть выплавленного свинца вытекает; при охлаждении окисляется еще часть руды и вытекает новое количество свинца; потом загущают массу прибавкой гашеной извести и снова подвергают обжиганию, но непродолжительному, после чего дают снова сильный жар. Таким образом, над одной и той же порцией руды производят 3—4 обжигания; за каждым из них производят усиление жара; свинец, собранный в котле, посыпают небольшим количеством угольного порошка; все перемешивают, снимают всплывшую наверх пену и выливают свинец в изложницы. Шлак удаляют или в вязком, или в жидком состоянии; он довольно богат свинцом и его обрабатывают в другой печи. 3-й способ добывания свинца из руд посредством обжигания и восстановления углем представляет наиболее обыкновенный способ металлургического получения свинца, потому что он пригоден даже для бедных или содержащих много мышьяка и сурьмы руд (не говоря уже о богатых). Обжигание свинцовых руд производится обыкновенно в пламенных печах (рис. 5 и 6) и должно производиться очень тщательно, так чтобы в обожженном продукте осталось как  можно меньше серы. Под конец производственного процесса надо всегда усиливать жар для  разложения сернокислого свинца; пламенные газы и продукты окисления (сернистый газ) удаляют в атмосферу посредством высокой дымовой трубы. Обожженная руда подвергается восстановительной плавке в шахтовых печах (ватер-жакетах). Восстановителем служит кокс или древесный уголь. Шахтовая печь большей частью бывает с искусственным дутьем и очень похожа на доменную печь. Дутье холодное; фурмы охлаждаются водой. Расплавленные металл и шлак собираются на дне шахты (в горне), откуда отводятся двумя отверстиями: нижним для металла и верхним для шлаков. Рис. 7, 8 и 9 представляют Фрейбергскую свинцово-плавильную печь. При выплавке свинца в шахтовых печах получают три продукта: металл, который носит название веркблей, блейштейн и шлак, Веркблей всегда содержит некоторое количество серебра; кроме того, часто: медь, висмут, сурьму, мышьяк и никель; блейштейн представляет смесь сернистых металлов, среди которых находится большее или меньшее количество PbS; блейштейн подвергают обжиганию и новому восстановлению. В шлаках; кроме кремнекислоты и окислов разных металлов, часто содержится от 1,47 до 7,35%, РbО. Шлаки, богатые свинцом, идут в переделку.

Веркблей, для удаления из него примесей в виде меди, висмута, сурьмы, мышьяка, железа и др., — подвергается очищению или рафинированию. Если свинец довольно чист, то для рафинирования ограничиваются снятием пены (креца) с поверхности расплавленного свинца, собранного в выпускном гнезде у свинцово-плавильной печи. Иногда переплавляют отдельно веркблей в чугунных котлах с пропусканием через расплавленный металл водяного пара, причем примеси окисляются последним легче свинца и могут быть удалены при переплавке свинца в виде пены (креца). Вместо водяного пара пропускают иногда воздух. При малом содержании серебра в веркблее, иногда последнее извлекается цинком, для чего к расплавленному свинцу прибавляют некоторое количество расплавленного цинка; цинк только отчасти растворяется в свинце; большая же его масса не смешивается с последним и собирается поверх его; в этот цинк переходит серебро, а также медь, если она присутствует. Рафинированный веркблей подвергается дальнейшей обработке для выделения из него серебра и превращения окисленного свинца в металлический мягкий свинец при помощи восстановления в шахтовых печах (см. серебро).

Употребление свинца. В виде листов свинец употребляется на химических заводах; тонкий листовой свинец употребляется для упаковок; из свинца с примесью небольшого количества мышьяка делают дробь; из него изготовляют свинцовые пули; для аккумуляторов; для водопроводных труб и т. п.

Статистика добычи свинца (в метрических тоннах):

Из стран, добывающих свинец, большее количество добычи падает на Соединенные Штаты, Испанию, Германию, Мексику и Австралию. В добыче свинца Россия занимает последнее место. Расход свинца в России за последние годы перед войной достигал 7 500 тонн; разность между добычей и расходом покрывалась ввозом на сумму 13 ½ млн. руб.

Е. Орлов.

Рис. 1. 2, 3 и 4: z —колосниковая решетка с топочной дверью g;  А — нагревательная камера; сс — дымовые каналы; е — канал, отводящий дымовые газы в трубу; Н — под, приготовленный из смеси шлаков и кварца; этот под кончается колодцем а; ii — рабочие отверстия; руда заправляется чрез воронку l и соответствующее отверстие в своде нагревательной камеры; собирающийся в колодце а свинец выпускается чрез отверстие f в чугунный котел b.

Рис. 5 и 6: О — топка пламенной печи; R — колосниковая решетка; S — углубление на поде печи (зумф), в которое собирается выплавленный свинец (частичка); Н — свод пламенной печи; Е‘ — пространство над сводом для улавливания пыли, увлекаемой пламенными газами; vv — рабочие окна; а — отверстие для загрузки свежей руды на свод Н, — а отсюда чрез отверстие F — на под Е.

Рис. 7, 8 и 9: S — шахта в 8,6 м высоты, 1,5 м ширины на горизонте фурм и 2 м ширины у колошника; G — верхняя часть горна, Т — нижняя его часть или тигель; mm — желоба для выпуска шлаков; nn — желоба, в которые из пробиваемого отверстия выпускается металл в подвижное выпускное гнездо (М). Верхнее горно состоит из новых ящиков, сделанных из железных клепаных листов, в виде отдельных сегментов, укрепленных угловым железом, так что они в совокупности образуют водяной рубашки; холодная вода притекает в кольцо при а и удаляется вверху по трубке; w - колошник с наполнительным цилиндром; Р — труба для отвода газов; R – главный воздуховод с  регулирующим клапаном z; у — сопла, vv  — колонны, на которых держится шахта. В предварительно разогретую печь, наполненную коксом(если ее только пускают в действие), делают  засыпь из  руды, плавня и кокса  через колошниковый цилиндр w; плавку должно вести так, чтобы колошник был темный.

Свинцовые препараты в медицине употребляются обыкновенно в качестве вяжущих. К ним относятся: 1) средний уксуснокислый свинец или свинцовый сахар (см.), употребляется внутрь при язвах в кишечнике или наружно как вяжущее (2—5% раствор) при экземах, ожогах, для спринцований при гонорее и пр.; 2) основной уксуснокислый свинец, или свинцовый уксус; употребляется в виде свинцовой воды (2% раствор для компрессов); 3) окись свища входит в состав свинцовой мази, свинцового пластыря, липкого пластыря, мази Гебры (свинцовый пластырь пополам с прованским маслом; употребляется при мокнущих экземах).

Н. Кабанов.