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(金屬元素)

鎖定
鉛是一種金屬化學元素,元素符號Pb,原子序數為82,原子量為207.2,是原子量最大的非放射性元素。金屬鉛為面心立方晶體 [1] 
金屬鉛是一種耐蝕的重有色金屬材料,鉛具有熔點低、耐蝕性高、X射線和γ射線等不易穿透、塑性好等優點,常被加工成板材和管材,廣泛用於化工、電纜、蓄電池和放射性防護等工業部門。 [1] 
2017年10月27日,世界衞生組織國際癌症研究機構公佈的致癌物清單初步整理參考,鉛在2B類致癌物清單中。 [22] 
2019年7月23日,鉛被列入有毒有害水污染物名錄(第一批) [2] 
中文名
外文名
lead
CAS登錄號
7439-92-1
EINECS登錄號
231-099-0
熔    點
327.46 ℃
沸    點
1740 ℃ [3] 
水溶性
不溶於水
密    度
11.3437 g/cm³
外    觀
藍灰色金屬
應    用
鉛酸蓄電池、防輻射物料等
危險性描述
有毒
元素符號
Pb
原子量
207.2
原子序數
82
週    期
第六週期
IV A族
元素類別
金屬元素
原子半徑
175pm
電負性
1.8
電子排布
[Xe] 4f145d106s26p2

元素簡介

鉛(Pb)是一種高密度、柔軟的藍灰色金屬,熔點327℃,沸點1740℃ [1]  ,温度超過400℃時即有大量鉛蒸氣逸出,在空氣中迅速氧化成氧化鉛煙。常見含鉛的物質包括有密陀僧(PbO)、黃丹(Pb2O3)、鉛丹(Pb3O4)、鉛白(Pb(OH)2·2PbCO3)、硫酸鉛(PbSO4)等。自然界主要以方鉛礦(PbS)及白鉛礦(PbCO3)的形式存在,也存在於鉛礬(PbSO4)中,偶然也有本色鉛。鉛礦中常雜有鋅、銀、銅等元素。鉛及其化合物的用途很廣,冶金、蓄電池、印刷、顏料、油漆、釉料、焊錫等作業均可接觸鉛及其化合物。 [4] 
鉛的晶體結構為立方晶格。鉛的密度大、硬度小、熔點低、沸點高,對電和熱的傳導性能差,可吸收放射線,故用於製造放射性物質的容器和用作防護材料。 [5] 
此金屬抗腐蝕力很強,有一些古羅馬人安裝的鉛管至今完好無損。鉛多用於管道(雖然現在已由塑料取代)。鉛也用來遮隔X射線,用於製造軍火、充當電纜的外套,用於結晶玻璃(作鉛氧化物),以及用作抗爆劑(如四乙鉛,(C2H5)4Pb)。大多數鉛鹽不溶於水,只有硝酸鹽(Pb(NO3)2)和醋酸鹽(Pb(CH3COO)2)例外。嚴重鉛中毒會引起腹瀉與嘔吐,但鉛中毒通常是慢性的,症狀是腹痛、肌肉痛、貧血及神經與大腦損傷。兒童尤其易從汽車排放的廢氣中吸入過量的鉛。 [6]  居民區大氣中鉛的日平均最高容許濃度為0.00007mg/mL,地面水中最高容許濃度為0.1mg/L。 [4] 

理化特性

鉛位於第六週期ⅣA族,原子半徑146pm,Pb半徑84pm,第一電離能718.96kJ/mol,電負性1.8,主要氧化數+2、+4。銀灰色有光澤的重金屬,在空氣中易氧化而失去光澤,變灰暗,質柔軟,延性弱,展性強。密度11.34g/cm3,熔點327.5℃,沸點1740℃ [3]  。有較強的抗放射穿透的性能。
鉛的再結晶温度在室温以下,壓力加工性能極好,不產生加工硬化。鉛和鉛合金的強度、硬度,特別是疲勞強度和蠕變強度較低,易遭疲勞和蠕變破壞,在設計和用作構件時應予以注意。 [1] 
鉛的主要物理和力學性能
性能
數據
密度(20℃)/g·cm-3
11.68
熔點/℃
327.4
沸點/℃
1740
平均比熱容(0~100℃)/J·(kg·K)-1
129.8
熔化熱/kJ·mol-1
4.98
氣化熱/kJ·mol-1
178.8
熱導率(0~100℃)/W·(m·K)-1
34.9
電阻率(20℃)/μΩ·cm
20.6
抗拉強度/MPa
14.7
伸長率/%
60~70
布氏硬度/MPa
30~48 [1] 
鉛有四種穩定的同位素:Pb-204(丰度為1.4%)、Pb-206(丰度24.1%)、Pb-207(丰度22.1%)和Pb-208(丰度52.4%)。後三種是鈾-238、鈾-235和釷-232經過一系列裂變後的最終產物,只有Pb是自然存在的、非衰變產物。 [7]  Pb-208在穩定的同位素中質量最大。

化學活性

在常温下在空氣中,鉛表面易生成一層氧化鉛或鹼式碳酸鉛,使鉛失去光澤且防止進一步氧化。易和鹵素、硫化合,生成PbCl4、PbI2、PbS等。熔融的鉛空氣反應生成一氧化鉛,將鉛在純氧中加熱可得二氧化鉛。與鹽酸反應放出氫氣並生成微溶性的PbCl2,覆蓋在鉛表面,使反應中止。與熱濃鹽酸反應生成HPbCl3和H2。與稀硫酸反應放出氫並生成難溶的PbSO4覆蓋層,使反應中止。但易溶於熱的濃硫酸生成Pb(HSO4)2並放出SO2。跟稀硝酸或濃硝酸反應都可生成硝酸鉛Pb(NO3)2。在有氧存生條件下可溶於醋酸等有機酸,生成可溶性的鉛鹽。跟強鹼溶液緩慢的反應放出氫氣生成亞鉛酸鹽。 [8]  在有氧氣條件下跟水反應生成難溶的Pb(OH)2
鉛在加熱熔化時最初氧化為PbO2,繼續升温分解為PbO,升温到603~723K時生成Pb3O4(即鉛丹)。Pb2O3或Pb3O4在高温下易離解生成穩定的PbO。 [5] 
鉛在SO2中非常穩定,鉛幾乎不與純的CO2作用,普通水對鉛的腐蝕很輕微。鉛易溶於硝酸、硼氟酸、硅氟酸和醋酸,常温下難溶於硫酸、鹽酸、氫氟酸。NH4OH溶液或通空氣的稀NaOH溶液能徐徐溶解鉛。鉛能溶於硝酸銀溶液,其他的硝酸鹽和氯化物會腐蝕鉛。鉀、鈉、鐵、氨的硫酸鹽和鉀的碳酸鹽、氰化物溶液對鉛不起作用。 [5] 

耐腐蝕機理

鉛在空氣中表面生成緻密的氧化鉛膜,在潮濕並含有二氧化碳的空氣中生成碳酸鉛膜,在硫酸中生成硫酸鉛膜,這些生成膜起到良好的保護作用。因此鉛在許多介質中,特別是在硫酸中,有極好的耐蝕性。鉛工業區大氣中的腐蝕速度為0.00043~0.00068mm/a;在天然海水中的腐蝕速度為0.01~0.015mm/a;當硫酸的濃度高達70%~80%、温度為50℃時,鉛仍有很好的耐蝕性。 [1] 

生產方法

煉鉛原料

鉛的地殼丰度較銅、鋅、錫小。自然界中最主要的鉛礦是硫化礦,其次是氧化鉛礦。硫化鉛礦主要組成為原生的方鉛礦(PbS)。但單一的硫化鉛礦很少,常與閃鋅礦伴生,合稱鉛鋅礦。另外的伴生礦物常有輝銀礦(Ag2S)、黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)、硫砷鐵礦(FeAsS)、輝鉍礦(Bi2S3)及銦、鍺、鎵、鉈、碲等稀散元素的礦物。鉛鋅礦成分複雜,要預先經過選礦富集方宜進行冶煉。氧化鉛礦主要由白鉛礦(PbCO3)和鉛礬(PbSO4)組成,屬次生礦,多出現在硫化礦的上層,或與硫化礦共生。含鉛廢雜料也是生產鉛的重要資源。 [5] 

提取冶金

鉛的提取冶金分火法煉鉛和濕法煉鉛兩類方法,在工業生產中前者應用較多。傳統的火法煉鉛方法一般包括鉛精礦燒結焙燒、鉛熔鍊、粗鉛火法精煉或(鉛電解精煉)三大環節。傳統的鉛熔鍊方法以鼓風爐還原熔煉法煉鉛的應用最為廣泛。用這種方法生產的鉛佔總產鉛量的85%。鼓風爐還原熔煉法煉鉛是一種用焦炭作還原劑把鉛的氧化物還原為粗鉛的方法,此法須先經燒結焙燒把硫化鉛精礦中的大部分PbS轉變成PbO,並使燒結焙燒料燒結成塊。鉛熔鍊產出的粗鉛還含有很多雜質,需經火法精煉或電解精煉才能獲得達到產品質量標準、滿足用户要求的精鉛,並回收粗鉛中的有價金屬。粗鉛火法精煉在當今的鉛精煉中占主導地位。 [5] 
傳統的火法煉鉛法存在對環境污染嚴重、原料中的硫難以回收、能耗大和生產效率低等問題,自20世紀50年代以來世界一些國家競相研究直接煉鉛法,以取代傳統的火法煉鉛法。到90年代已進行工業生產或半工業試驗的有基夫賽特煉鉛法(KIVCET-CS)、氧氣底吹煉鉛法(QSL)、艾薩熔鍊法煉鉛(ISA)、閃速熔鍊法煉鉛等。這些直接煉鉛法的共同特點是不要經過單獨的燒結焙燒處理,基本實現自熱熔鍊,煙氣便於制酸,對環境污染程度輕,從發展看,有可能取代傳統的火法煉鉛法。 [5] 

冶煉現狀

(1)鉛冶煉技術的改造
隨着我國工業的不斷髮展,對鉛產品的需求量越來越大。但是由於我國鉛冶煉技術的限制,鉛產品的供給遠遠達不到鉛產品的實際需求。這就要求我國鉛冶煉技術進一步提升,隨着冶煉技術的不斷進步和實踐經驗的不斷積累,我國鉛冶煉技術有了一定的提升,鉛生產企業正在對鉛冶煉技術進行改造,進一步提升鉛產品的產量和質量。在我國鉛產品生產過程中,鉛產品的生產正朝着底吹爐+側吹還原爐+煙化爐的方式進行改造。鉛產品冶煉技術的改造,不僅大大提升了鉛產品的產量和質量,還使得鉛冶煉過程中的能源消耗降低,進一步提高了能源利用率。相信隨着鉛冶煉技術的不斷進步,我國的鉛產品供應會逐漸滿足我國工業對鉛產品的需要。 [9] 
(2)存在問題
我國鉛冶煉過程中存在的問題,制約了我國鉛冶煉技術的進步,從而影響我國鉛產品的供應。我國鉛冶煉過程中存在的問題主要分為三方面。首先,我國鉛資源較為短缺,制約着我國鉛產品的供應。就我國鉛資源分佈來看,雖然鉛資源分佈比較廣,但是鉛資源儲量比較低,無法為鉛冶煉提供足夠的原料。另外,鉛產品冶煉過程中浪費比較嚴重,能源消耗量大,這也使得鉛資源沒有得到充分利用,從而使鉛的供應無法滿足需求。其次,我國鉛冶煉監管不嚴,導致鉛資源浪費嚴重。 [9] 
在我國鉛產品的生產過程中,相關部門不注重鉛冶煉的監管,一方面,導致部分企業未按照生產標準進行鉛產品的生產,造成了鉛資源的浪費。另一方面,由於監管力度不夠,鉛生產企業往往對能源的消耗和環境的污染不重視,造成了能源浪費。與此同時,鉛產品生產過程中的污染,造成了對環境的破壞。另外,由於監管力度不足,部分企業為了滿足外國對鉛產品的需求,使用落後的冶煉技術,進一步加劇了我國的資源短缺以及環境污染。最後,鉛冶煉過程中對環境造成的污染,加大了我國的環境壓力。由於我國鉛冶煉技術水平的制約,在鉛產品生產過程中會產生粉塵以及廢氣,這些粉塵以及廢氣沒有得到妥當的處置,導致鉛產品生產過程會造成嚴重的環境污染。 [9] 
在鉛產品生產過程中會產生二氧化硫,二氧化硫會導致酸雨的產生,對農作物以及建築物造成很大的損害,會造成經濟損失。鉛冶煉過程中造成的污染,也制約着鉛產品的供應。 [9] 

冶煉技術

(1)氧氣頂吹熔鍊技術
艾薩法(ISA法)、Ausmelt法都屬氧氣頂吹法,其中以艾薩法(ISA法)為例來進一步説明氧氣頂吹熔鍊技術的技術特點。艾薩法不同於基夫賽特法,它對爐料的要求比較低,但是此法的煙塵率較高。艾薩法還有一點優勢就是爐體設備佔地面積比較少,能夠為鉛冶煉節省空間,在一定程度上降低了鉛冶煉的成本,增加了企業的經濟效益。 [9] 
(2)氧氣底吹熔鍊技術
QSL法和SKS法均為底吹熔池熔鍊技術,其中以QSL法為例進一步説明氧氣底吹熔鍊技術的技術特點。QSL 法同艾薩法(ISA法)一樣,煙塵率較高,QSL法爐體設備佔地面積也比較少,能夠為鉛冶煉節省空間,在一定程度上降低了鉛冶煉的成本,增加了企業的經濟效益。 [9] 
(3)氧氣側吹熔鍊技術
氧氣側吹熔鍊技術是我國開發的一種熔池熔鍊直接煉鉛技術。該技術所需要的設備比較簡單,投資的數額也比較小。金屬回收率也很高,創造的經濟效益比較好。但是該技術不能很好地對散熱進行控制,導致進行鉛冶煉時能耗很大。該技術因為所需要的成本比較低,所以在我國得到了廣泛應用。不過廣泛使用該技術也對我國的能源造成了很大的壓力,不利於可持續發展。這是我國對於該技術下一步必須要解決的問題。 [9] 

主要化合物

鉛的化合物種類很多,具有工業價值的主要化合物有PbS、PbO、PbSO4及氯化鉛。 [5] 

一氧化鉛

中文名
一氧化鉛
別名
又稱黃色氧化鉛;俗名黃丹或密陀僧
化學式
PbO
式量
223.19
熔點
888℃
密度
9.53g/cm3無定形者為黃色到紅黃色,密度9.2~9.5g/cm3
外觀
有多種變體,四方晶體呈黃紅色;斜方正交晶體呈黃色 [10] 
溶解性
一氧化鉛難溶於水和乙醇,溶於硝酸、醋酸生成相應的鉛鹽,溶於熱的強鹼溶液生成亞鉛酸鹽 [10] 
化學活性
一氧化鉛能吸收空氣中二氧化碳生成碳酸鉛,在空氣中加熱至500℃可生成四氧化三鉛。加熱時可被碳、氫氣、一氧化碳還原成鉛,與甘油混和生成堅硬的物質、可作粘合劑。 [10] 
製取方法及用途
一氧化鉛通常是由空氣氧化熔融鉛或加熱碳酸鉛、硝酸鉛分解制得,常用作顏料、塗料油漆的催幹劑、冶金助熔劑,還用於制特種鉛玻璃、搪瓷、蓄電池電極、橡膠。 [10] 

硫化鉛

硫化鉛
化學式
PbS
式量
239.25
外觀
藍色有金屬光澤立方晶體或棕黑色粉末
密度
7.5g/cm3
熔點
1114℃,在860℃時開始部分揮發 [11] 
溶解性
難溶於水和鹼溶液。可溶於硝酸 [11] 
化學活性
在空氣中灼燒,可生成一氧化鉛和二氧化硫 [11] 
製取方法及用途
人工製取硫化鉛通常是將硫化氫通入酸性硝酸鉛溶液。自然界中硫化鉛的主要礦石為方鉛礦,是煉鉛的原料。製取硫化鉛提純後,可用作半導體。 [11] 

氯化鉛

氯化鉛主要有PbCl2和PbCl4,氯化鉛中以PbCl2最重要。

二氯化鉛
四氯化鉛
外觀
白色晶體,有毒
黃色易揮發油狀液體,有毒
別名
-
氯化高鉛
分子量
278.11
349.01
相對密度
5.85
3.18(0℃)
熔點
501℃
-15℃
沸點
950℃
-
溶解性
稍溶於冷水,可溶於熱水,難溶於稀鹽酸,卻能溶於濃鹽酸及鹼金屬氯化物濃溶液,形成四氯合鉛(Ⅱ)陰絡離子。難溶於醇,能形成鹼式鹽與複鹽。
能溶於濃鹽酸形成六氯合鉛(Ⅳ)酸。不溶於濃硫酸。
製取
多用一氧化鉛或鹼式碳酸鉛與鹽酸的反應制取,也可用鹽酸沉澱硝酸鉛而得。
通常將二氧化鉛溶於冷的濃鹽酸,或用濃硫酸與六氯合鉛(Ⅳ)酸銨反應而得。 [14] 
用途
用於製取顏料,也可用作焊料或助熔劑。 [12]  也用於生產各種鉛鹽和含鉛顏料。
-
毒性
對鼠最小致死量為2000mg/kg,進入人體中的鉛可結合在骨骼和頭髮裏,但集中在肝裏時才危害。 [13] 
-
其他
-
只在低温下穩定 [13]  ,在常温下即有分解(生成二氯化鉛與氯氣),105℃時猛烈分解以至爆炸。遇濕氣及水很易水解為二氧化鉛及氯化氫、而強烈發煙。

硫酸鉛

又名
鉛礬
外觀
通常為白色晶體或粉末
分子量
303.26
相對密度
6.2
分解温度
1000℃時出現分解
熔點
約為1170℃ [15] 
溶解性
微溶於水,難溶於乙醇及稀硫酸,溶於熱濃硫酸、濃鹽酸、濃硝酸、濃鹼液、醋酸銨、酒石酸銨等溶液。 [15] 
製取方法及用途
硫酸鉛通常由一氧化鉛與硫酸作用,或用可溶性鉛鹽溶液與稀硫酸反應生成沉澱物。常用作白色顏料,制電池及快乾漆的原料等。 [15] 

應用

鉛是製造蓄電池、電纜、子彈和彈藥的原材料,也是汽油的添加劑。鉛化合物用作顏料、玻璃、塑料和橡膠的原料。由於金屬鉛具有優良的耐酸、鹼腐蝕性能,廣泛用於製造化工和冶金設備。鉛合金用作軸承、活字金和焊料等。此外,鉛也開拓了一些新的用途。如用作瀝青的穩定劑,以延長路面使用壽命;用於製造核電站屏蔽和核廢料貯罐,電業部門調整負荷的大功率蓄電池組,及磁流體動力學裝置等。 [5] 

應用簡史

鉛是人類較早提煉出來的金屬之一,早在公元前三千年左右就被人類發現並應用。埃及前王朝時期(早於公元前3000年)即有用鉛製作的小的人像,美索不達米亞於烏拉克三期(UruⅢ,公元前3000年)已用鉛製成小容器或錘成薄片,中國發現最早的是河南偃師二里頭遺址出土的鉛塊,它存在於距今約3500至4000年。在商代和西周的墓葬中出土了鉛製的爵、觚、尊、鼎和戈,西周(公元前11世紀~前771年)的鉛戈含鉛達99.75%。 [8]  直到公元前15世紀之後,鉛才較常見於巴勒斯坦一帶。但直到17~18世紀鉛才開始較大規模生產,主要產鉛國家有美國、前蘇聯、日本、德國、英國、中國等。 [8] 

鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池(簡稱鉛酸電池)從問世至今已有150多年的歷史,因其價格低廉、技術成熟、性能可靠等優勢,已成為目前化學電源中產量最大、應用最廣的二次電池,長期以來被廣泛應用於社會生產和生活的多種場合。 [16] 
鉛酸電池是利用鉛的不同價態固相反應實現充放電的,電池放電時,兩個電極的活性物質分別變成PbSO4,充電時,反應向逆反應方向進行,電解質硫酸是一種活性物質。正負極電極反應適用溶解-沉澱機理而不是固態離子傳遞或者膜形成機理。鉛酸電池在室温室壓下的標準槽電壓為2.1V。 [16] 

電纜護套

護套材料主要是化學鉛、含1%銻或砷的鉛合金,以及含0.03%鈣或蹄的鉛合金,用鉛作電纜護套主要起防潮、防腐蝕以及屏蔽支撐作用。電纜行業用鉛主要是電力電纜與通訊電纜,雖然國內電力通訊電纜的鉛包皮大部分已被塑料等其它材料代替,但仍有少量的電纜使用鉛護套。國外囿於環保的考慮,對使用鉛于越洋海底電纜護套引發很多爭議,但該領域的鉛耗量仍佔其使用的很大一部分。 [17] 

化工產品

目前,有相當多的鉛化合物應用於化工方面。在此僅介紹幾種應用廣泛的產品。氧化鉛廣泛用於鉛酸蓄電池板柵的糊狀混合物以及水泥、玻璃、陶瓷中,且可用於製備其它的鉛化合物;紅丹是重要的防鏽塗料,用作底漆與內漆層,防止鋼鏽蝕。
工業上重要的白色防腐蝕顏料是一元碳酸鉛,二元亞磷酸鉛、二元磷硅酸鉛和一元硅酸鉛。硼酸鉛鹽可用於玻璃製造、防火塗料、漆催幹劑;硝酸鉛鹽用於製藥、礦石浮選。此外,鉛化工產品還在電子粉體材料、彩色電子超黑顯像管中作發光材料 [17] 

焊料

鉛合金焊料即通常所説的軟釺焊料,其中鉛錫合金焊料在所有焊接材料中應用最廣泛、使用歷史較長。它具有低的熔點,可以在不損傷熱敏感元件的前提下,用簡單的加熱方法,比較理想地連接大多數金屬。
傳統合金焊料的應用,應特別引起使用廠家注意的是:應該針對具體的焊接對象、要求,使用不同錫含量的合金。以達到在滿足使用要求的前提下,節約昂貴的錫、降低成本的目的。如:錫含量不少於5%的焊料,主要用於密封,常用來密封預堆焊後的容器,塗覆、焊接金屬,還可用於服役温度超過120℃。 [17] 

鉛材

(1)鉛板
一般鉛材被軋製成3.6m以下寬度,任意厚度的薄鉛板,0.4mm厚的鉛板重。鉛板作為結構材料,是化學及其相關工業的一種很重要的耐蝕材料,這主要得利於鉛具有對多種腐蝕環境的抗蝕能力。當然也可用作建築結構材料,例如屋頂防蝕板、浴室中的地板。鉛板與水泥等接觸,一般都在表面塗一層瀝青。作為X射線γ射線的屏蔽層則是大家熟悉的一種應用。利用鉛優良的減震、隔音的性能,也有大量的鉛板應用於減震隔音上。例如,安裝於建築物地基下阻礙震動傳播的鋼和鉛片減震墊;純鉛可吸收地震時釋放的大部分震動能量,在近年日本的一次地震中,這種減震器經受了檢驗。 [17] 
(2)鉛管
鉛材中鉛管也是一個主要方面,大量應用於化學工業以及排水管道中。用化學鉛或含6%銻的鉛擠壓成無縫管。直徑從細管到300mm或更大,幾乎各種厚度的管子都有生產應用。
(3)絲網鉛材
在建築用鉛材料中,除使用鉛板、管、焊料外還有用於堵漏的鉛網布;上述鉛錫焊料中的相當一部分,作為低熔點的易熔合金(鉛與錫、鉍、鎘、銦等的合金)幾乎全部都是絲線材。後者中最低熔點在100℃以下,用於自動滅弧、電保險絲、鍋爐栓塞等。
在發達國家,鉛材已構成一個獨立的消費去向,尤以英國為突出,將鉛皮作屋頂材料以防止來自大氣中氛原子造成的輻射。然而,在中國鉛材的產量很小,年產量在1萬t左右。隨着人民生活的提高,鉛材有可能成為鉛的主要消費用途之一閉。 [17] 

鉛鑄造材料

鉛的鑄造材料中最主要的是軸承合金和鉛字合金;鑄造產品中則包括軸承、鉛字板、配重、密封墊圈、彈頭、壓艙配重,甚至大型核電站防輻射層的整體鑄件。 [17] 

鉛複合材料

在兩塊錫片之間夾上鉛片,軋製成一種厚0.01mm或更薄的緊密結合的Sn-Pb-Sn複合箔,即一般所稱的“鉛箔”。在建築工業上用於防潮,或作為葡萄、香檳酒瓶的防氧化箔。也有的用於電子工業。這處“鉛箔”在國外大量生產,廣泛應用。而國內在生產、應用兩方面都有差距。當然更普遍、用得更多的鉛複合材料是鉛與較強硬的材料結合製成,其性能較單一兩種材料都好。鉛可與鋼、混凝土、木材、磚或其它適當材料複合,該結構複合材料具有優良的耐蝕性和高的強度。鉛與塑料複合雖然強度稍低,但該複合材料具備了優異的隔音性能。
鉛與較強硬材料結合製成的複合材料結構包括:
①基本鉛複合結構:鑄造或擠壓鉛或鉛合金,在有限的複合基上。如鑄造所得的含銻鉛閥、泵、陽極和容器。
②鉛複合於高強基:片狀、管狀或其它擠壓成型的鉛及其合金,與鋼、木、混凝土、銅或其它金屬牢固複合,用作暖氣管、輸送器、地板、電纜護套、屋頂與陽極板。
③粘貼複合鉛材:片、管或其它形式的鉛及其合金,用粘附劑與鋼、混凝土、木材或其它材料連接,用作鉛皮蓄酸容器。
④冶金鍵合的鉛複合材料:與鋼、銅或其它金屬冶金結合的重鉛或鉛合金複合材料,用作包鉛的鋼反應池,包鉛的銅冷卻、加熱蛇形管。
無機材料複合鉛:在混凝土或鋼與瓷磚材料之間嵌人鉛片,鉛片與內外層機械或化學連接。例如,在鋼片與內層之間嵌入墊層材料,用於硫酸霧洗滌、沉澱、收集、貯存器等。
⑥鉛塗層複合材:塗層與設備表面,機械或冶金連結,具有耐蝕性。在鋼上塗Pb-Sn,用於屋頂、水槽與溜槽。以上6種鉛複合材料,均具有低的材料成本、低安裝與維修成本,優良的耐蝕性、較長的服役壽命,適於各種操作條件等優點。 [17] 

行業發展

鉛金屬市場

2001-2014年中國精煉鉛產量 2001-2014年中國精煉鉛產量
我國鉛礦資源豐富,隨着國內鉛需求的增加,我國鉛礦開採量達到世界第一。但是,我國鉛冶煉行業集中度卻相對較低,全國鉛產量前十位的鉛企產量總和不到全國的50%,而65%的鉛蓄電池產能在浙江幾大生產商手裏,消費的相對集中使得話語權牢牢落在了買方手裏,因此買方市場是國內鉛市的重要特徵。 [18] 
中國國家統計局公佈數據顯示,2014年中國精煉鉛產量總計422萬噸,同比下降5.5%。2001-2014年中國精煉鉛產量如右圖所示:
2008-2014年中國鉛精礦產量 2008-2014年中國鉛精礦產量
數據還顯示,2014年中國鉛精礦總產量達到299.7萬噸,同比下降4.84%。2010-2014年期間中國鉛精礦產量增速逐年下降。2008-2014年鉛精礦產量如右圖所示:
鉛是國民經濟中最重要的基本金屬之一,廣泛應用於電池、電纜護套、汽車製造、軍工等行業。其中鉛酸蓄電池為鉛的主要消費領域,耗鉛量佔整個鉛需求的80%以上。隨着國民經濟的快速發展,工業原料的社會需求日益增加,在鉛酸蓄電池行業強勁需求拉動下,我國鉛的消耗量已經趕超美國,躍居為全球首位。 [18] 

鉛產業分佈

中國鉛鋅業生產佈局,依據鉛鋅礦產地的分佈和建設條件,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%。 [19] 
(1)東北生產基地
東北地區是中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,在中國鉛鋅生產居於重要地位。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(現已破產閉坑)、天寶山鉛鋅礦和瀋陽冶煉廠、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建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。 [19] 
(2)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。 [19] 
(3)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。 [19] 
(4)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、箇舊雞街冶煉廠。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牀金頂礦山。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。 [19] 
(5)西北生產基地
西北地區鉛鋅礦產資源也很豐富,主要分佈在甘陝青三省,而且西成礦帶經勘查儲量又有大幅度的增長,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、二里河鉛鋅礦、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,位於甘陝交界的西成-鳳太礦帶,勘查出10多個大中型鉛鋅銀金礦牀,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。 [19] 

對人體危害

鉛屬於三大重金屬污染物之一,是一種嚴重危害人體健康的重金屬元素,人體中理想的含鉛量為零。人體多通過攝取食物、飲用自來水等方式把鉛帶入人體,進入人體的鉛90%儲存在骨骼,10%隨血液循環流動而分佈到全身各組織和器官,影響血紅細胞和腦、腎、神經系統功能,特別是嬰幼兒吸收鉛後,將有超過30%保留在體內,影響嬰幼兒的生長和智力發育。 [20] 
由於鉛是蓄積性的中毒,只有當人體中鉛含量達到一定程度時,才會引發身體的不適,在長期攝入鉛後,會對機體的血液系統、神經系統產生嚴重的損害,尤其對兒童健康和智能的危害產生難以逆轉的影響。 [20] 
工業生產中鉛以鉛塵(煙)方式被吸入人體,職業性鉛中毒多為慢性中毒,臨牀上有神經、消化、血液等系統的綜合症狀。神經系統主要表現為神經衰弱多發性神經病和腦病。神經衰弱是鉛中毒早期和較常見症狀之一,表現為頭昏、頭痛、全身無力、記憶力減退、睡眠障礙、多夢等。多發性神經病,可分為感覺型、運動型和混合型: [21] 
感覺型表現為肢端麻木和四肢末端呈手套襪子型感覺障礙;運動型表現有肌無力和肌肉麻痹。鉛中毒腦病極少見到,為最嚴重鉛中毒,表現為頭痛、噁心、嘔吐、高熱、煩躁、抽搐、嗜睡、精神障礙、昏迷等症狀。消化系統症狀輕者可表現為口內金屬味,食慾不振,上腹部脹悶、不適,腹隱痛和便秘;重者出現腹絞痛。血液系統主要是鉛干擾血紅蛋白合成過程,而導致貧血。一般情況下,鉛中毒經驅鉛治療後,可很快恢復,除鉛中毒性腦病外,很少有後遺症。 [21] 

鉛污染

污染來源

(1)直接污染
涉及到食品製作工藝及盛裝食品的器皿,食品在生產過程中直接接觸鉛或者由於生產工藝的原因直接加入含鉛的原料均會導致鉛污染,現在較為普遍的便是含鉛罐頭食品、皮蛋及爆米花等食品的生產均存在這種現象。 [20] 
2001-2008年監測的16大類2766份食品鉛超標率為5.42%,雖然總體污染不算嚴重,但皮蛋等食品中鉛含量較高;2009-2010年對廣東省食品中鉛、鎘污染情況進行檢測,結果顯示食品中受鉛污染的食品主要是海帶、紫菜、皮蛋,其超標率分別是20%、30%、28%;另外調查表明不經常吃罐頭食品、皮蛋、爆米花等的小孩智商要高,這些調查結果顯示直接受鉛污染的食品其危害性不可小視。 [20] 
(2)間接污染
食品原材料在生長、生產過程中通過土壤、空氣、水等途徑導致鉛污染。隨着現代工業的發展,工業“三廢”的排放,使得有毒重金屬鉛能通過各種途徑進入生態系統中。有資料表明,早在1997年我國鉛污染面積已達2000萬m2,佔全國耕地總面積的20%,隨着近年來污染情況的加重,污染面積已經超過1997年的污染面積;同時關於重金屬鉛通過土壤、空氣、水等污染時有報道,2011年5月在廣州中山市發生的血鉛事件就是通過水源污染的結果。 [20] 

控制方法

(1)遏制污染源頭
我國是鉛生產的大國,現在我國鉛產量已經位居世界第一,因此,鉛礦在生產過程中如果控制不當極易發生大範圍的鉛污染事件,2012年初在陝西省鳳翔發生的鉛中毒事件,就是由於在開採前沒有及時搬遷附近居民,導致鉛礦開採污染事件發生。 [20] 
(2)控制流通途徑
傳播途徑包括通過水源、餐具、罐頭等方式污染食品,定期檢測受威脅區水體中鉛含量的水平,嚴防重金屬鉛通過正常的流通途徑進入食品,此外,定期對市場上的食品隨機進行鉛含量監測,發現超標食品及時處理。 [20] 
(3)治療受害人羣
鉛對人體危害巨大,兒童身體中鉛含量達到10μg/dL左右時,將會比同齡兒童智力低9%,定期對受威脅地區人羣進行血鉛監測,及時治療中毒病人,是當前必須考慮的問題之一。 [20] 
參考資料
  • 1.    中國冶金百科全書總編輯委員會《金屬材料卷》編輯委員會 編.中國冶金百科全書·金屬材料.北京:冶金工業出版社.2001.第662-663-664頁.
  • 2.    關於發佈《有毒有害水污染物名錄(第一批)》的公告  .生態環境部[引用日期2019-08-01]
  • 3.    Greenwood, H. C.; Chemical News and Journal of Industrial Science 1912, V104, P31-3,42-5
  • 4.    王翔樸,王營通,李珏聲 主編.衞生學大辭典.青島:青島出版社.2000.第561頁.
  • 5.    中國冶金百科全書總編輯委員會《有色金屬冶金》卷編輯委員會,冶金工業出版社《中國冶金百科全書》編輯部 編.中國冶金百科全書·有色金屬冶金.北京:冶金工業出版社.1999.第611-612-613頁.
  • 6.    [英]艾倫·艾薩克斯 主編;郭建中,江昭明,毛華奮等 譯.麥克米倫百科全書.杭州:浙江人民出版社.2002.第680-681頁.
  • 7.    趙多勇, 郭慶軍, 王成, et al. 鉛同位素分析技術在土壤鉛污染源解析中的應用——以陝西鳳翔長青工業園為例[J]. 吉林大學學報(地球科學版), 2015(S1).
  • 8.    沈鑫甫等 編.中學教師實用化學辭典.北京:北京科學技術出版社.2002.第176-177頁.
  • 9.    陶先昌. 鉛冶煉過程中的能源消耗與技術應用[J]. 世界有色金屬, 2017(12):22-23.
  • 10.    沈鑫甫等 編.中學教師實用化學辭典.北京:北京科學技術出版社.2002.第177頁.
  • 11.    沈鑫甫等 編.中學教師實用化學辭典.北京:北京科學技術出版社.2002.第178頁.
  • 12.    馬世昌 主編.化學物質辭典.西安:陝西科學技術出版社.1999.第782頁.
  • 13.    《環境科學大辭典》編輯委員會.環境科學大辭典.北京:中國環境科學出版社.1991.第437頁.
  • 14.    馬世昌 主編.化學物質辭典.西安:陝西科學技術出版社.1999.第267頁.
  • 15.    馬世昌 主編.化學物質辭典.西安:陝西科學技術出版社.1999.第747頁.
  • 16.    邵勤思, 顏蔚, 李愛軍, et al. 鉛酸蓄電池的發展、現狀及其應用[J]. 自然雜誌, 2017(4).
  • 17.    宋東明, 王雲坤. 鉛在非蓄電池領域中的應用[J]. 雲南冶金, 1998(S1):4-8.
  • 18.    李宇鳴. 鉛期貨上市之路:曲折而堅實[J]. 資源再生, 2011(1):22-23.
  • 19.    《現代材料動態》,2007年,第3期,17-18頁
  • 20.    阮湧, 嵇辛勤, 文明, et al. 食品中鉛污染檢測技術研究進展[J]. 貴州畜牧獸醫, 2012, 36(5).
  • 21.    郭東昇, 劉喜房, 徐建軍. 接觸鉛及其化合物人員的職業健康監護[J]. 勞動保護, 2016(2):82-83.
  • 22.    2類致癌物清單(共380種,含2A類81種,2B類299種)  .紹興市市場監督管理局[引用日期2022-10-10]
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