鉛 -金屬元素

金屬元素
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鉛為化學元素,其化學符號是Pb(拉丁文Plumbum;英文lead),原子序數為82。

鉛是柔軟和延展性強的弱金屬,有毒,也是重金屬。鉛原本的顏色為青白色,在空氣中表面很快被一層暗灰色的氧化物覆蓋。可用于建築、鉛酸充電池、彈頭、炮彈、焊接物料、釣魚用具、漁業用具、防輻射物料、獎杯和部份合金,例如電子焊接用的鉛錫合金。鉛是一種金屬元素,可用作耐硫酸腐蝕、防丙種射線、蓄電池等的材料。其合金可作鉛字、軸承、電纜包皮等之用,還可做體育運動器材鉛球。鉛也可指用石墨等製成的書寫工具:鉛筆。鉛槧(鉛粉筆和木板,古人用以書寫的工具,借指著作校勘)。

  • 中文名稱
  • 外文名稱
    lead
  • 硬度
    1.5
  • 元素符號
    Pb
  • 熔點
    327.502°C
  • 色澤
    帶藍色的銀白色
  • 原子量
    207.2
  • 原子序數
    82
  • CAS號
    7439-92-1
  • 沸點
    1749°C
  • 密度
    11.3437克/立方釐米
  • 比熱容
    0.13 kJ/(kg·K)
  • 周期序數
    6

元素特征

沒有氧化層的鉛色澤光亮,密度高,硬度非常低,用刀即可切開,延展性很強。導電性相當低,抗腐蝕性很高,因此往往用來作為裝腐蝕力強的物質(比如硫酸)的容器。加入少量銻或少量的其他金屬,如鈣,可以更加提高它的抗腐蝕力。因鉛的熔點低且質地柔軟,因此具有容易加工的特點,鉛與錫可製成合金“焊錫”,此即發揮低熔點的特徵,可用于焊接電子零件與電子回路基板。

發展歷史

鉛為人類第一種使用的金屬,早在7000年前,人類就已經認識鉛。鉛分布廣,容易提取,容易加工,即有很高的延展性,又很柔軟,而且熔點低。在《聖經·出埃及記》中就已經提到了鉛。

鉛

古羅馬使用鉛非常多。有人甚至認為羅馬入侵不列顛的原因之一是因為康沃爾地區擁有當時所知的最大的鉛礦。甚至在格陵蘭島上鑽出來的冰心中可以測量到從前5世紀到3世紀中地球大氣層裏的鉛的含量增高。人們認為這個增幅是羅馬人造成的。

煉金術士以為鉛是最古老的金屬並將它與土星聯系在一起。而人們在歷史上廣泛套用鉛。

從80年代中開始,鉛的使用量開始突然下降。主要因為鉛的致病性和它對環境的污染。今天汽油、染料、焊錫和水管一般都不含鉛。

中國大陸二裏頭文化的青銅器即發現有加入鉛作為合金元素,並在整個青銅時代與錫一起,構成了中國古代青銅器最主要的合金元素。

在日本江戶時代,人們也用鉛來製造子彈、錢幣及屋瓦等。

提煉方法

自然界中純的鉛很少見。今天鉛主要與鋅、銀和銅等金屬一起提煉。鉛最主要的礦物是方鉛礦(PbS),其含鉛量達86.6%。其它常見的含鉛礦物有白鉛礦(PbCO)和鉛礬(PbSO)。鉛總年產量約800萬公噸,約一半是從廢料回收。直至2008年,世界上最大的產鉛區是澳大利亞、大陸、美國、秘魯、加拿大、墨西哥、瑞典、摩洛哥、南非和朝鮮。

鉛

鉛礦一般以鑽或爆破來開採。鉛礦石在開採後磨碎,然後和水及其它化學劑(例如表面活性劑黃原酸鈉)混合。在這些混合液的容器中會有氣泡上升,含鉛的礦物會隨著氣泡上升到表面形成一層泡沫,這層泡沫可以收集。這個過程可以進行多次,最後得到50%含量的鉛。這些泡沫在收集及烤幹熔化後能得到97%含量的鉛。然後人們慢慢冷卻這個熔液,雜質比較輕而上升到表面可以移去。剩下的鉛再次熔化。人們把冷空氣送入熔液,雜質浮上再移除能後得到純度為99.9%的鉛。

基本用途

鉛的表面能在空氣中產生鹼式碳酸鉛薄膜,阻止內部氧化。

製造鉛磚或鉛衣以防護X-射線及其他放射線。

用于製造合金。等量的鉛和錫組成的焊條可用于焊接金屬和電子電路。

製造印刷用活字。

用作鉛酸蓄電池的電極(目前鉛的用途有八成是用來製造電池,主要製造汽車電池)。

鉛和銻的合金熔點低,可用于製造保險絲。

可用于製造鉛彈。

用于製造顏料和油漆,例如鉛白、鉛黃、鉛橙和紅色漆油(紅色的鉛漆油因為有毒所以能用作船底塗漆以阻止海洋生物附在船上減慢船速)等。

可作為陶器釉料的成份,用于屋頂、防水蓋片及彩繪玻璃窗。

致病特徵

鉛有毒,尤其破壞兒童的神經系統,可導致血液病和腦病,因此被利用鉛以外的金屬,如:銀、銅、鋅等與錫共同製成的“無鉛焊錫”所替代。長期接觸鉛和它的鹽(尤其是可溶的和強氧化性的PbO)可以導致腎病和類似絞痛的腹痛。有人認為許多古羅馬皇帝有老人痴呆症是由于當時使用鉛來造水管(以及鉛鹽用來作為酒中的甜物)造成的。而且,人體積蓄鉛後很難自行排出,隻能通過葯物來清除。

鉛污染鉛污染

由于人們懷疑鉛導致兒童智力衰退,所以大眾減少使用它。美國有研究顯示城市禁用含鉛油漆後,暴力犯罪也減少。部份發達國家不再出售含鉛油漆(台灣仍廣泛使用含有高濃度鉛的紅丹漆),亦不再出售含鉛汽油,例如香港,因含鉛汽油經燃燒後能隨空氣周圍散播,嚴重影響健康,尤其是兒童,如不禁用普通人難以避免受害。接觸鉛後,例如鉛造的釣魚用具,應洗手,尤其是進食前。

部份玻璃含有鉛(例如美國70年代製的玻璃窗,70年代後美國禁止使用鉛來製造玻璃窗),亦不應接觸,應找專業防污染人士拆除,兒童要避免使用使用鉛的玩具和顏料,例如使用鉛製油漆製造的玩具,亦要避免兒童誤食含鉛的細小玩具,因為鉛化學物有甜味,會令兒童不斷吃,同時鉛會欺騙身體令身體以為鉛是必須的元素,讓人繼續不斷吃進肚裏。電氣技術員亦應避免用口來咬開電線因電線的膠皮含鉛,長期接觸下已有人中鉛毒。鉛能損害女性的生育能力,暴露在高濃度的鉛下能減少男性的生育能力。接觸高濃度的鉛能令兒童及成人的腦和腎髒嚴重受損,最終導致死亡。國家亦應註意鉛的回收,例如每架汽車均使用的鉛電池,以免污染土地和地下水,目前美國的汽車鉛電池的回收率為99%,而且地球上的鉛快用完,要避免將來沒有鉛用。

當鉛自廢棄的電子零件中釋放出來,污染地下水以及土壤,將對自然環鏡帶來不良影響;而人類又極容易食用受鉛污染的土壤所栽種的青菜,鉛即會累積在人體進行產生危害,因此目前在產品套用上盡量避免使用鉛(但是食物中自然含有的微量鉛,不會危害人體)。

中國的醫學研究顯示,對體內鉛含量較高的腎髒病病人註射排鉛劑能減慢腎病惡化的速度,至少能延後洗腎四年,此研究很有機會能有效降低台灣的醫療支出。

使用含鉛的陶瓷製品有可能導致中毒,尤其在裝酸性溶液(例如果汁)時,這些溶液可以溶解陶瓷的鉛離子令人們把它喝到肚裏。

環境標準

中國(TJ36-79) 車間空氣中有害物質的最高容許濃度 0.03mg/m³ [鉛煙];0.05mg/m³ [鉛塵]

中國(TJ36-79) 居住區大氣中有害物質的最高允許濃度 0.0007mg/m³(日均值)

中國(GB3095-1996)環境空氣質量標準季平均:1.50µg/m³

年平均:1.00ug/m³

中國(GB16297-1996)大氣污染物綜合排放標準(鉛及其化合物) ①最高允許排放濃度(mg/m³):

0.90(表1);0.70(表2)

②最高允許排放速率(kg/h):

二級0.005~0.39;三級0.007~0.60(表1)

二級0.004~0.33;三級0.006~0.51(表2)

③無組織排放監控濃度限值:

0.0060mg/m³(表2);0.0075mg/m³(表1)

中國(GB5749-2006) 生活飲用水水質標準 0.01mg/L

中國(GB3838-2002)地表水環境質量標準(mg/L) Ⅰ類 0.01;Ⅱ類0.01 ;Ⅲ類0.05;Ⅳ類0.05;Ⅴ類 0.1

中國(GB/T14848-93) 地下水質量標準(mg/L) Ⅰ類0.005;Ⅱ類0.01;Ⅲ類0.05;Ⅳ類 0.1;Ⅴ類>0.1

中國(GB3097-1997) 海水水質標準(mg/L) Ⅰ類0.001;Ⅱ類0.005 ;Ⅲ類0.010;Ⅳ類0.050

中國(GB5048-92)農田灌溉水質標準0.1mg/L(水作、旱作、蔬菜)

中國(GB11607-89)漁業水質標準0.05mg/L

中國(GB8978-1996)污水綜合排放標準1.0mg/L

中國(GB15618-1995)土壤環境質量標準(mg/kg) 一級35;二級250~350;三級500

中國(GB5058.3-2007) 固體廢棄物浸出毒性鑒別標準值 5mg/L

中國(GWKB3-2000) 生活垃圾焚燒污染控製標準 焚燒爐大氣污染物排放限值:1.6mg/m³(測定均值)

中國(GB8172-87) 城鎮垃圾農用控製標準 100mg/kg

生產基地

中國鉛鋅業生產布局,依據鉛鋅礦產地的分布和建設條件,經 40多年來的發展、建設,現已形成東北、湖南、兩廣、滇川、西北等五大鉛鋅採選冶和加工配套的生產基地,其鉛產量佔全國總產量的85%以上,鋅產量佔全國總產量的95%。

東北生產基地

東北地區是我國開發較早的鉛鋅生產基地之一。早在 50年代初期,其鉛產量佔全國鉛產量的80%以上,在中國鉛鋅生產居于重要地位。東北基地以七礦兩廠為主,即青城子鉛鋅礦、八家子鉛鋅礦、柴河鉛鋅礦(現已閉坑)、桓仁銅鋅礦、紅透山銅鋅礦、西林鉛鋅礦、天寶山鉛鋅礦和沈陽冶煉廠、葫蘆島鋅廠。七礦兩廠不僅是東北鉛鋅生產基地的支柱廠礦,也是培養造就科技人才的基地。六七十年代曾向全國新增的鉛鋅企業輸送大批具有實踐經驗的科技和管理人才以及生產技術工人,為中國鉛鋅業的發展做出了積極貢獻。

湖南生產基地

湖南鉛鋅礦產資源豐富,而且富礦多,大部分礦產地可開發利用。該基地鉛鋅廠礦是五六十年代建成的,由水口山礦務局、桃林鉛鋅礦、黃沙坪鉛鋅礦、東坡鉛鋅礦和株洲冶煉廠等組成的湖南鉛鋅生產基地,是當時全國自產原料的全國最大的鉛鋅生產基地,在全國產量佔有重要地位。

兩廣生產基地

廣東、廣西兩省區的鉛鋅資源豐富,兩省區是 70年代形成的我國大型鉛鋅生產基地之一。廣東以凡口鉛鋅礦和韶關冶煉廠為主,其次是丙村鉛鋅礦、昌化鉛鋅礦、大尖山鉛鋅礦。廣西有泗頂鉛鋅礦、大新鉛鋅礦、河三鉛鋅礦、柳州鋅品廠和大廠礦務局等。

滇川生產基地

雲南鉛鋅礦產資源十分豐富,現鉛鋅保有儲量均居全國之首。該基地鉛鋅企業也是五六十年代建成的,主要是會澤鉛鋅礦、瀾滄老廠鉛鋅礦和昆明冶煉廠、個舊雞街冶煉廠。雲南鉛鋅礦產資源具有廣闊的開發前景, 90年代開始興建超大型鉛鋅礦床金頂礦山。四川有會東鉛鋅礦、會理鉛鋅礦兩個主要礦山以及一批中小型礦山,鉛鋅精礦產量猛增。

西北生產基地

西北地區鉛鋅礦產資源也很豐富,主要分布在甘陝青三省,而且西成礦帶經勘查儲量又有大幅度的成長,資源前景十分可觀。該基地鉛鋅生產以白銀有色金屬公司為主,有白銀廠小鐵山鉛鋅礦、第三冶煉廠和西北鉛鋅冶煉廠,陝西有鉛硐山鉛鋅礦、二裏河鉛鋅礦、銀洞梁鉛鋅礦等和青海錫鐵山礦務局。西北鉛鋅產量較少,但開發前景可觀。一是有豐富的鉛鋅礦產資源,位于甘陝交界的西成 -鳳太礦帶,經近20餘年勘查出10多個大中型鉛鋅銀金礦床,其中廠壩-李家溝鉛鋅達到超大型規模,銀達到大型。二是廠壩正在抓緊建設一座大型礦山,將成為西北冶煉廠主要礦物原料供給基地,是全國大型鉛鋅礦山之一。

除上述五大鉛鋅生產基地外,內蒙古、江西、貴州等省區也建設了一批中小型礦山。其中內蒙古梧桐花鉛鋅礦、白音諾鉛鋅礦、翁牛特旗硐子鉛鋅礦等礦山。內蒙古是全國生產鉛鋅精礦主要省區之一,開發前景巨大。江西有銀山鉛鋅礦等。貴州有赫章鉛鋅礦、杉樹林鉛鋅礦等。

發展現狀

中國在全球鉛鋅產業鏈中處于重要地位。但與鉛鋅生產、消費大國不相適應的是中國在全球競爭中的優勢並不明顯,特別是當前國內鉛鋅礦產資源保證程度下降、產業結構不合理、冶煉企業利潤空間縮小以及環境污染嚴重等問題,產業可持續發展能力嚴重削弱。因此,盡快調整鉛鋅產業發展政策,積極謀求國際定價權已成為當務之急。

鉛的主要消費領域是蓄電池、電纜護套、氧化鉛和鉛材,其中汽車蓄電池是鉛消費的最大領域。中國是世界上金屬鉛儲量較為豐富的國家,同時中國也是全球最大的精鉛生產國和僅次于美國的第二大精鉛消費國。

國內鉛鋅市場整體供求依然保持供不應求的局面,變化最大的是進出口量的波動。而從產銷對比情況看,消費需求呈現出逐步放大跡象的同時,產量成長速度開始放緩。

2006年全國規模以上鉛鋅礦採選行業全年實現累計工業總產值41,312,690千元,累計產品銷售收入49,692,399千元;鉛鋅冶煉行業全年實現累計工業總產值118,308,121千元,累計產品銷售收入114,788,191千元。

2007年1-11月全國規模以上鉛鋅礦採選行業全年實現累計工業總產值57,601,704千元,累計產品銷售收入63,564,719千元;鉛鋅冶煉行業全年實現累計工業總產值143,969,471千元,累計產品銷售收入134,295,417千元。

2008年1-8月全國規模以上鉛鋅礦採選行業全年實現累計工業總產值39,811,272千元,累計產品銷售收入36,855,392千元;鉛鋅冶煉行業全年實現累計工業總產值103,245,184千元,累計產品銷售收入100,921,076千元。

2005年精煉鉛產量237.84萬噸,再生精煉鉛產量54萬噸;精煉鉛消費量193.97萬噸,其中蓄電池耗鉛比例在繼續增大;2006年鉛產量275.92萬噸。2005年國內鋅產量為265萬噸,同比下降0.66%,2006年國內鋅產量為312萬噸。

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