Московская Государственная Академия Приборостроения и Информатики. ЦИНК. Студент: Жариков С.А. Факультет: ТИ-6 Преподаватель: Мосина Г.Н. Москва 2001. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. Z=30 атомный вес = 65,37 валентность II заряд 2+ массовые числа основных природных изотопов: 64, 66, 68, 67, 70 электронная структура атома цинка: KLM 4s2 ?? ?? ?? ?? ?? 3d10 ?? 4s2 ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА. С древних времён известны латуни, являющиеся сплавами Cu-Zn. Металлический цинк впервые получен в 1746 году в Англии нагреванием каламина с древесным углём. РАСПРОСТРАНЕНИЕ В ПРИРОДЕ. В природе цинк находиться только в виде соединений. СФАЛЕРИТ (цинковая обманка, ZnS) имеет вид кубических жёлтых или коричневых кристаллов; плотность 3,9-4,2 г/см3 , твёрдость 3-4 по шкале Мооса. В качестве примесей содержит кадмий, индий, галлий, марганец, ртуть, германий, железо, медь, олово, свинец. В кристаллической решётке сфалерита атомы цинка чередуются с атомами серы и наоборот. Атомы серы в решётке образуют кубическую упаковку. Атом цинка располагается в этих тетраэдрических пустотах. ВЮРТЦИТ (ZnS) представляет собой коричнево-чёрные гексагональные кристаллы, плотностью 3,98 г/см3 и твердостью 3,5-4 по шкале Мооса. Обычно содержит цинка больше чем сфалерит. В решётке вюртцита каждый атом цинка тетраэдрически окружён четырьмя атомами серы и наоборот. Расположение слоёв вюртцита отличается от расположения слоёв сфалерита. СМИТСОНИТ (цинковый шпат, ZnCO3) встречается в виде белых (зелёных, серых, коричневых в зависимости от примесей) тригональных кристаллов плотностью 4,3-4,5 г/см3 и твёрдостью 5 по шкале Мооса. КАЛАМИН (Zn2SiO4*H2O*ZnCO3 или Zn4[Si2O7](OH)4*H2O*ZnCO3) представляет собой смесь карбоната и силиката цинка; образует белые (зелёные, синие, жёлтые, коричневые в зависимости от примесей) ромбические кристаллы плотностью 3,4-3,5 г/см3 и твёрдостью 4,5-5 по шкале Мооса. ВИЛЛЕМИТ (Zn2SiO4) залегает в виде бесцветных или жёлто-коричневых ромбоэдрических кристаллов плотностью 3,89-4,18 г/см3 и твёрдостью 5-5,5 по шкале Мооса. ЦИНКИТ (Zn O) - гексагональные кристаллы жёлтого, оранжевого или красного цвета с решёткой типа вюртцита и твёрдостью 4-4,5 по шкале Мооса. ГАНИТ (Zn[Al2O4]) имеет вид тёмно-зелёных кристаллов плотностью 4-4,6 г/см3 и твёрдостью 7,5-8 по шкале Мооса. Помимо приведённых, известны и другие минералы цинка: монгеймит (Zn, Fe)CO3 гидроцикит ZnCO3*2Zn(OH)2 трустит (Zn, Mn)SiO4 гетеролит Zn[Mn2O4] франклинит (Zn, Mn)[Fe2O4] халькофанит (Mn, Zn) Mn2O5*2H2O госларит ZnSO4*7H2O цинкхальканит (Zn, Cu)SO4*5H2O адамин Zn2(AsO4)OH тарбуттит Zn2(PO4)OH деклуазит (Zn, Cu)Pb(VO4)OH леграндит Zn3(AsO4)2*3H2O гопеит Zn3(PO4)*4H2O ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИНКА. Цинк добывают из концентратов сфалерита, смитсонита и каламина. Сульфидные полиметаллические руды, которые содержат пирит Fe2S, галеннит PbS, халькопирит CuFeS2 и в меньшем количестве сфалерит после измельчения и размалывания подвергают обогащению сфалеритом методом селективной флотации. Если руда содержит магнетит, то для его удаления используют магнитный метод. При прокаливании (700?) концентратов сульфида цинка в специальных печах, образуется ZnO, который служит для получения металлического цинка. 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2+221 ккал Для превращения ZnS в ZnO измельчённые концентраты сфалерита предварительно нагревают в специальных печах горячим воздухом Окись цинка также получают прокаливанием смитсонита при 300?. Металлический цинк получают путём восстановления окиси цинка углеродом ZnO+C==>Zn+CO-57 ккал водородом ZnO+H2?Zn+H2O ферросилицием ZnO+FeSi==>2Zn+Fe+SiO2 метаном 2ZnO+CH4==>2Zn+H2O+C окисью углерода ZnO+CO==>Zn+CO2 карбидом кальция ZnO+CaC2==>Zn+CaS+C Металлический цинк также можно получить сильным нагреванием ZnS с железом, с углеродом в присутствии CaO, с карбидом кальция ZnS+CaC2==>Zn+CaS+C ZnS+Fe?2Zn+FeS 2ZnS+2CaO+7C==>Zn+2CaC2+2CO+CS2 Металлургический процесс получения металлического цинка, применяемый в промышленном масштабе, заключается в восстановлении ZnO углеродом при нагревании. ............