بازگشت به مقالات
مشخصات فلز سرب ( lead )
دسته بندی : سرب, مرکز یادگیری

آشنایی با مشخصات فلز سرب ( lead ) و کاربرد های آن در صنعت

مشخصات فلز سرب

سرب ( Plumbum يا Lead ) فلز نرم و سنگينی با وزن اتمی ۲/۲۰۷ است. سرب دارای مقاومت خوردگی خوبی بوده و يكی از قديمی ترين فلزاتی است كه توسط بشر مورد استفاده قرار گرفته است. سرب دارای دمای ذوب ۵/۳۲۷ درجه سانتيگراد، دمای جوش ۱۷۴۰ درجه سانتيگراد و جرم حجمی gr/Cm3 34/11 بوده و اگر با مشخصات فلز مس آشنایی داشته باشید، خواهید دید که قابليت هدايت حرارتی و الكتريكی فلز سرب حدود ۱/۰ فلز مس می باشد. سرب خشک ، آلياژ سرب با آنتيوان – كلسيم با كلسيم – آلومينيوم ( ویژگی ها و کاربردهای آلومینیوم ) و قلع می باشد. معمولا به اين دسته از آلياژها سرب سخت گفته می شود. آشنایی با مشخصات و انواع آلیاژهای این فلز، کار خرید فلز سرب را برای شما آسانتر می کند. 

آلياژهای سرب نرم حاوی درصد بالایی از سرب می باشند. سرب خام نرم بوده و طبق تقسيم بندی بورس فلزات لندن ( LME = London Metal Exchange ) دارای حداقل خلوص ۹۷/۹۹ درصد می باشد و اكثر تصفيه كنندگان در حين فرآيند نقره زدایی به خلوص ۹۹۹/۹۹ درصد دست می يابند. قیمت شمش سرب در بازار ایران بسته به نوع خلوص آن متفاوت می باشد.

سرب در گروه ۱۴( IVA ) جدول تناوبی به عنوان فلز ضعيف Poor metals بوده و در دوره ۶ قرار دارد. سرب زمانی که در معرض هوا قرار می گيرد، ظاهر خاکستری تيره رنگ و ماتی می يابد اما به صورت سطوح سالم و تازه شكسته به رنگ سفيد مايل به آبی است و خاصيت هدايت الکتريکی ضعيفی دارد.

سرب و روی در طبيعت همواره با هم آميخته بوده و سنگ های درونگير مشتركی دارند. سرب فلزی استراتژيک است. زيرا عمده فعاليت های شهری و نظامی به انرژی ذخيره شده در باطری های اسيدی ـ سربی متكی است. خواص روی نيز به نحوی می باشد که كاربرد های فراوانی در ساخت آلياژها دارد.

سرب تصفيه شده خالص را سرب نرم می نامند. تاكنون ۱۳۰ نوع كانه سرب شناخته شده است كه در ميان آن ها سولفور سرب مهم ترين و اقتصادی ترين است و ۹۰ درصد توليدات سرب ايران از اين كانه به دست می آيد. ديگر كانه مهم سرب سروزيت ( PbCO3 ) است كه عيار سرب در اين كانه حدود ۵۵/۷۷ درصد می باشد. كانسار سرب و روی معمولاً با نهشته های مهمی از باريت و فلوئورين همراه است و از اين جهت بسيار حائز اهميت است. زيرا در مراحل اكتشاف می توان به كانسارهای ديگر نيز دست يافت، علاوه بر آن در فرآيند فرآوری نيز می توان از كانی های همراه استفاده نمود.

نزديک به ۷۰ درصد توليد ناخالص سرب جهان از كانسنگ آميخته سرب و روی به دست می آيد. تاكنون نزديک به ۱۳۰ نوع كانی سرب شناخته شده است كه از ميان آن‌ها سولفيد سرب يا گالن مهم ترين و اقتصادی ترين نوع كانه سرب است و ۹۰ درصد توليد سرب نيز از آن به دست می آيد.

سرب فلزی است نرم با رنگ خاكستری مايل به آبی، جلای فلزی، وزن مخصوص نسبی زياد ( ۳۵/۱۱ )، با عدد اتمی ۸۲، چكش خوار، قابل برش، با نقطه ذوب پايين ( ۴/۳۲۷ درجه سانتيگراد ) و نقطه جوش بالا ( ۱۷۰۰ درجه سانتيگراد ) است.

فلز سرب در طبیعت

فلز سرب فلزی کاملا درخشان و مایل به آبی است که كمتر از مس و روی و به عنوان سی و يکمين عنصر فراوان در پوسته زمين است و تنها حدود ۰.۰۰۱۳ درصد پوسته زمین را تشکیل می دهد. این مورد بسیار نادر محسوب نمی شود، زیرا نسبتا گسترده است و استخراج آن آسان است. فلز سرب به طور معمول در مقادیر بسیار کمی در سنگ معدن هایی نظیر گالن، آنگلزیت و سرویسیت وجود دارد. 

نماد شیمیایی فلز سرب Pb است، که از کلمه لاتین plumbum گرفته شده است، به معنای “ کارخانه آب ” است که به دوران باستان اشاره می کند. زمانی که این فلز به طور گسترده در ساخت لوله های آب مورد استفاده قرار می گرفت. اگرچه ۲۷ ایزوتوپ سرب وجود دارد، تنها چهار مورد پایدار در نظر گرفته می شوند.

سرب دارای خاصيت انعطاف پذيری ضعيف می باشد و زمانی که در معرض هوا قرار می گيرد، ظاهر خاکستری تيره رنگ و ماتی می يابد اما به صورت سطوح سالم و تازه شكسته به رنگ سفيد مايل به آبی است و خاصيت هدايت الکتريکی ضعيفی دارد.

كانی های اصلی سرب

كانی های مهم سرب از نظر اهميت و فراوانی به ترتيب زير می باشند :

  • گالن Pbs : اغلب كانی های سولفور روی با مينرال های سولفور روی يا بلاند ( ZnS ) و فلزاتی نظير نقره ، كادميم ، مس ، آنتيموان و طلا همراه گالن يافت می شود.
  • انگلزيت PbSo4 : اغلب با گالن همراه است .
  • سروزيت PbCo3 : اغلب با گالن و انگلزيت همراه است .

تاریخچه سرب جهان

سرب يکی از شش فلزی است که از هزاره چهارم قبل از ميلاد مسيح شناخته شده و مورد استفاده قرار گرفته است. طبق نظر باستان شناسان، قديمی ترين قومی که سرب را مورد استفاده قرار داده اند مصری ها بوده اند که اين فلز را برای لعاب ظروف به کار برده و از کانی های نقره دار آن، نقره استخراج می کردند. سپس روميان و بالاخره ايرانيان، چينی ها، هندوها، روس ها و اعراب از جمله اقوامی بودند که از قديم الايام سرب را می شناختند و از آن استفاده می کردند.

وجود آثار سرب و ابزار به جا مانده از آن دوران نشانگر کاربرد قابل توجه اين فلز می باشد. به دليل خاصيت چکش خواری سرب ، صنعتگران می توانستند آن را به خوبی گداخته نموده و به اشکال مختلف مورد نياز بازار آن زمان در آورند.

تاریخچه سرب در ایران

در ايران، سرب از اواخر هزاره سوم قبل از ميلاد مسيح شناخته شده و چون ذوب کربنات های سرب آسان است بهره برداری از معادن کربنات سرب بیشتر مورد توجه بوده است. در دوره های قبل از اسلام سرب به عنوان ملات در کارهای ساختمانی، سد سازی و پل سازی و نيز براي ساختن رنگ، نقاشی و مواد دارويي به کار می رفته است. بعد از اسلام، بهره برداری از معادن سرب به دليل به دست آوردن نقره بوده به طوری که حتی در برخی از کتب اين معادن را معادن نقره ناميده اند.

تا قبل از جنگ جهانی دوم، مصرف سرب در ايران ناچيز بوده و از معادن سرب بهره برداری چندانی به عمل نمی آمد، در حاليکه پس از جنگ، اين قبيل معادن اهميت يافته و از سرب به عنوان يک محصول صادراتی و ارز آور استفاده شده است. امروز در کشور ایران نیز معادن سرب حائز اهمیت هستند و شما می توانید در بخش لیست معادن سرب ایران به بررسی آنها بپردازید.

منابع سرب چیست

تاکنون ۱۳۰ نوع کانه سرب شناخته شده است که در میان آن ها کانه سولفور سرب ( گالن ) با ۹۰% تولید مهم ترین و اقتصادی ترین کانی به شمار می رود. در این کانی ۸۶/۶ درصد سرب خالص موجود است. این کانی در سیستم مکعبی ( Cubic ) متبلور می شود و به صورت توده ای شکل، دانه ای و درشت یا پراکنده دیده می شود.

رنگ آن خاکستری تیره، خاکستری روشن و دارای جلای فلزی است. سختی گالن ۲/۵ و وزن مخصوص آن ۷/۵ گرم بر سانتی متر مکعب است و همواره مقداری نقره در ترکیب آن وجود دارد. از دیگر کانی های مهم سرب سروزیت یا کربنات سرب با مقدار سرب ۷۷٫۵۵ درصد است. این کانه به صورت توده‌ای،‌ دانه ریز تا متراکم،‌ ساقه ای و رشته ای ( با جلای ابریشمی ) پدید می آید. سختی سروزیت ۳ و وزن مخصوص آن ۶/۵ است.

سرب در طبیعت به صورت سولفید، سولفات، کربنات و نمک های سرب یافت می شود. سولفات سرب کانی مهم دیگر سرب است که دارای ۶۸٫۳۳ درصد سرب است و بی رنگ، شفاف تا نیمه شفاف و دارای جلای چرت تا الماسی است. سختی آن ۳ و وزن مخصوص نسبی آن ۶/۳ است. معمولاً سرب در کانی هایی همراه با روی ، نقره و ( بیشتر ) مس یافت می‌شود و به همراه این مواد جدا می‌گردد.

تقریبا ۷۰% سرب معدنی از کانه های مخلوط سرب و روی که به طور معمول مقادیر روی آن ها بیشتر از سرب است، تولید می شود. حدود ۲۰% از تولید سرب مربوط به کانه های مخلوطی است که مقدار سرب در آن ها از روی بیشتر است و ۱۰% مابقی تولید سرب مربوط به کانی های مس‌دار است. بیش از نیمی از سرب و رویی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد بازیافتی می باشد، که شما میتوانید با مطالعه مقاله ” بازیافت فلز روی و مزایای آن ” اطلاعات بیشتری در این خصوص به دست بیاورید.

روش های توليد فلز سرب

چون انحلال تركيبات سرب در حلال ها كم می باشد، لذا برای توليد سرب بيشتر از روش پيرومتالورژی ( خشک ) استفاده می شود. اساسا سرب به دو روش سنتی و جديد استخراج مي شود.

الف ) روش سنتی يا روش كوره بلند

در حال حاضر بيش از ۷۵ درصد سرب جهان به اين روش توليد می شود. به دليل حجم بالای سرمايه گذاری، ايجاد آلودگی بيشتر و بازدهی انرژی پايين تر اين روش در حال منسوخ شدن است.

تهيه سرب در اين روش در سه مرحله ذيل صورت می پذيرد :

  • مرحله زينتر و تشويه

در اين مرحله كنسانتره سرب را حرارت می دهند تا تركيبات سولفوری عمدتا به اكسيد سرب تبديل شده و مواد فرار و تركيبات ناپايدار از كنسانتره خارج شوند.

  • مرحله ذوب و احياء

در اين مرحله كنسانتره تسويه شده همراه با مواد كمک ذوب و كک وارد كوره بلند شده و در اثر دمش اكسيژن و حرارت گازهای احيايی تشكيل شده و موجب تبديل تركيبات مختلف سرب به سرب خالص می شود. سرب وارد فاز مذاب شده و ناخالصی های همراه با سربار سازه ها به سرباره می روند.

  • مرحله تصفيه

عيار سرب به دست آمده از كوره بلند حدود ۹۷ درصد است. جهت افزايش عيار به ۹/۹۹ درصد، در اين مرحله ناخالصی هايی مانند Zn ، Cd ، Ag ، Cu حذف می شوند.

ب ) روش های جديد يا مستقيم

در اين روش ها ( روش كالدو يا TBRC ، روش KIVCAT ، روش QSL و روش اتوكومپو ) بر خلاف روش كوره بلند، استخراج سرب از كانه در يک مرحله صورت می گيرد و نياز به تسويه جداگانه كنسانتره نيست. مشابه روش سنتی سرب خام به دست آمده لازم است كه به منظور افزايش عيار تحت عمليات تصفيه قرار گيرد.

مراحل تولید فلز سرب چیست

سنگ معدن در معادن فلز سرب ایران به‌وسیله مته یا انفجار جدا شده سپس آن را خرد کرده و روی زمین قرار می دهند. به وسیله فرآیند شناور سازی سرب و دیگر مواد معدنی را از پس مانده های سنگ جدا می‌کنند تا با عبور سنگ معدن، آب و مواد شیمیایی خاص از تعدادی مخزن که درون آن ها دوغاب همیشه مخلوط می شود، عصاره ای به وجود آید.

درون این مخزن‌ها هوا جریان یافته و سولفید سرب به حباب ها می چسبد و به صورت کف بالا آمده که می توان آن را جدا نمود. این کف ( که تقریباً دارای ۵۰٪ سرب است ) خشک شده سپس قبل از پالایش به منظور تولید سرب ۹۷٪ سینتر می شوند.

بعد از آن سرب را طی مراحل مختلف سرد کرده تا ناخالصی های سبک تر بالا آمده و آن ها را جدا می کنند. سرب مذاب با گداختن بیشتر به وسیله عبور هوا از روی آن و تشکیل لایه ای از تفاله فلز که حاوی تمامی ناخالصی های باقیمانده می باشد تصفیه شده و سرب خالص ۹۹/۹٪ به دست می‌آید. برای مشاهده قیمت و خرید شمش سرب با خلوص ۹۹/۹٪ کلیک کنید.

محلوليت فلز سرب

در شرايط نرمال سرب با آب واكنش نمی دهد ولی اگر در مجاورت با هوای مرطوب نگهداری شود واكنش پذیری آن افزايش می يابد و لايه نازكی از اكسید سرب ( PbO ) سطح آن را می گيرد. زمانيكه اكسيژن و آب هر دو در محيط باشند فلز سرب تبديل به هیدروکسید سرب می گردد.

سرب با گوگرد در فرم سولفيد و با فسفر در فرم فسفات پيوندی تشكيل می دهد که به شدت نامحلول است. تركيبات سرب عموماً در آب ملايم كه اندكی اسيدی شده باشد قابل حل است. اسيدها روی سرب اثری ندارند. خود فلز اغلب با املاح خود پوشيده می شود و بقيه فلز را در برابر اثر اسيدها محافظت می کند.

با افزودن اسيد سولفوريک رقيق روی سرب ابتدا توليد PbSO4 می کند ولی به علت نامحلول بودن سولفات سرب پس از مدت کوتاهی فعل و انفعالات متوقف می شود. از اين رو در تهيه اسيد سولفوريک از ظروف سربی استفاده می شود. اسيد کلريدريک نيز اثری مشابه اسيد سولفوريک دارد. بهترين حلال سرب، اسيد نيتريک است ولی نيترات سرب در اسيد نيتريک غليظ نامحلول است. بدين ترتيب سرب در اسيد نيتريک غليظ حل نمی شود. معمولا محلول نيترات سرب برای آزمايش ها به کار می رود.

کشورهای تولیدکننده فلـز سرب

در سال ۲۰۱۶، معادل ۴ میلیون و ۷۹۰ هزار تن سرب معدنی تولید شد که این رقم حدود ۴۳ درصد از کل تولید فلز سرب در همین سال بود. چین، استرالیا و آمریکا به ترتیب بزرگترین تولیدکنندگان سرب دنیا در این سال بودند.مشخصات فلز سرب ( lead )

براساس گزارش سازمان زمین ‌شناسی ایالات متحده آمریکا ( USGS )، میزان ذخایر سرب دنیا برابر ۸۸ میلیون تن تخمین زده شده است که از این میزان، استرالیا با دارا بودن ۳۵ میلیون تن که معادل ۴۰ درصد ذخایر دنیا بوده، در رتبه اول ذخایر معدنی روی قرار دارد. پس از استرالیا، چین با دارا بودن ۱۷ میلیون تن ذخیره سرب در رتبه دوم قرار دارد،، ۱۹ درصد ذخایر روی دنیا متعلق به چین است.

روسیه با دارا بودن ۶ میلیون و ۴۰۰ هزار تن در رتبه سوم ذخایر معدنی سرب دنیا قرار دارد؛ سهم این کشور از ذخایر سرب دنیا معادل ۷ درصد است. پرو نیز با دارا بودن ۶ میلیون و ۳۰۰ هزار تن، سهم ۷ درصدی از ذخایر روی دنیا را دارد. در رتبه پنجم مکزیک قرار دارد و ۶ درصد ذخایر سرب متعلق به این کشور است. آمریکا و هند نیز به‌ ترتیب در رتبه های بعدی این ذخایر قرار دارند.

بزرگترین کشورهای تولیدکننده سرب از معدن در سال ۲۰۱۶
ردیف کشور خروجی ( بر حسب هزار تن ) ردیف کشور خروجی ( بر حسب هزار تن )
۱ چین ۲,۴۰۰ ۱۰ ترکیه ۷۵
۲ استرالیا ۵۰۰ ۱۱ ایران ۴۱
۳ آمریکا ۳۳۵ ۱۲ قزاقستان ۴۱
۴ پرو ۳۱۰ ۱۳ لهستان ۴۰
۵ مکزیک ۲۵۰ ۱۴ آفریقای جنوبی ۴۰
۶ روسیه ۲۲۵ ۱۵ کره شمالی ۳۵
۷ هند ۱۳۵ ۱۶ ایرلند ۳۳
۸ بولیوی ۸۰ ۱۷ مقدونیه ۳۳
۹ سوئد ۷۶ ۱۸ سایر کشورها ۱۷۰

كاربردهای سـرب و تركيبات آن

اگرچه امروزه از فلز سرب در بسیاری از کاربردهای قبلی استفاده نمی شود، این فلز غیر خورنده در واقع در محصولاتی که مواد بسیار اسیدی را نگه می دارند، بسیار مفید است. به عنوان مثال، از سرب برای ساخت مخازن که مایعات خورنده مانند سولفوریک اسید دارند، استفاده می شود. 

سرب به دلیل چگالی کم و توانایی جذب لرزش، محافظ بسیار خوبی را در برابر انواع مختلف پرتوهای مضر مانند موارد موجود در دستگاه های اشعه ایکس و راکتورهای هسته ای است. از فلز سرب هنوز هم در ساخت برخی از گلوله ها و مهمات استفاده می شود.

مورد اصلی مصرف سرب در باتری ها و از همه مهم تر در باتری خودرو است. به رغم بروز كاهش در موارد قبلی مصرف، همگام با افزايش توليد خودرو، توليد باتری های اسيدی – سربی نيز افزايش خواهد يافت. با توجه به رشد بازار خودرو در چين و هند، تقاضا برای باتری های اسيدی قدری افزايش يافته است.

علاوه بر باتری خودروها، از باتری ها در مراكز تلفن های سيار، خودرو های برقی، وانت های برقی و نيز تامين برق اضطراری برای كامپيوترها و بيمارستان ها استفاده می شود.

سرب هنوز در برخی تركيبات شيميايی مورد استفاده قرار می گيرد و به طور مثال، در ساختمان های ضد باد و باران، برای محافظت از كابل های برق و مهمات نيز به كار گرفته می شود.

مهم ترين مصارف فلز سرب و تركيبات آن به شرح زير است :

  • سرب به صورت تركيب تترا اتيل سرب جهت به سوزی، به بنزين اضافه می شود.
  • از سرب در مهمات سازی و صنايع نظامی استفاده می شود.
  • به دليل چگالی بالا از سرب در ديواره راكتورهای اتمی و اتاق اشعه ايكس و راديوگرافی به عنوان جذب كننده اشعه های مضر استفاده می شود.
  • از فلز سرب در بستر حمام های گالوانيزاسيون استفاده می شود.
  • آلياژ سرب، قلع و روی در صنعت لحيم كاری، آلياژ سرب و قلع در صنعت چاپ، آلياژ سرب و نقره در تهيه آندهای مورد استفاده در واحد الكتروليز صنعت روی و آلياژ سرب، آرسنيک و آنتيموان در صنايع مختلف و بالاخره آلياژ سرب، قلع، مس، آنتيموان و آرسنيک و كادميم به عنوان يک آلياژ ضد سايش در ساخت ياتاقان ها كاربرد دارند.
  • اكسيدهای سرب در صنايع رنگ و كبريت سازی كاربرد دارند.

با مطالعه مقاله ” کارخانه های سرب در ایران ” موارد تولید سرب را در کشور بررسی نمایید.

تاثیرات زیست محیطی سرب

استخراج ، تولید ، استفاده و دفع Pb و فرآورده های آن باعث آلودگی قابل توجه خاک و آب های زمین شده است. انتشار گازهای خام سرب در طول انقلاب صنعتی و دوره تولید بنزین سرب در نیمه دوم قرن بیستم در اوج خود بود. انتشار Pb از منابع طبیعی، تولید صنعتی، سوزاندن و بازیافت و سرب قبلاً دفع شده منشا می گیرد. غلظت های بالای Pb در خاک و رسوبات در مناطق صنعتی و شهری پایدار است.

Pb می تواند در خاک ، خصوصا آن هایی که محتوای ارگانیک بالایی دارند، جمع شود و صدها تا هزاران سال باقی بماند. این ماده می تواند با سایر فلزات موجود در درون و سطوح گیاهان به طور بالقوه رقابت کند و با مهار فتوسنتز در غلظت های کافی بر رشد گیاه و بقا آن تأثیر منفی بگذارد.

آلودگی خاک و گیاهان می تواند منجر به آلودگی زنجیره غذایی شود که بر میکرو ارگانیسم ها و حیوانات تأثیر می گذارد. در حیوانات این فلز در بسیاری از ارگان ها سمیت نشان می دهد و به سیستم عصبی، کلیوی، تولید مثلی و قلب و عروق بعد از مصرف ، استنشاق یا جذب پوستی آسیب می رساند. جذب این فلز از آب و رسوبات و تجمع زيست محيطی در زنجيره غذایی خطر بزرگی برای ماهی ها، پرندگان و پستانداران دريایی می باشد.

اشتراک گذاری پست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

پنج × 2 =

بازگشت به مقالات