铅

金属元素

铅为化学元素,其化学符号是Pb(拉丁文Plumbum;英文lead),原子序数为82。

铅是柔软和延展性强的弱金属,有毒,也是重金属。铅原本的颜色为青白色,在空气中表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。可用于建筑、铅酸充电池、弹头、炮弹、焊接物料、钓鱼用具、渔业用具、防辐射物料、奖杯和部份合金,例如电子焊接用的铅锡合金。铅是一种金属元素,可用作耐硫酸腐蚀、防丙种射线、蓄电池等的材料。其合金可作铅字、轴承、电缆包皮等之用,还可做体育运动器材铅球。铅也可指用石墨等製成的书写工具:铅笔。铅椠(铅粉笔和木板,古人用以书写的工具,借指着作校勘)。

  • 中文名称
  • 外文名称
    lead
  • 硬度
    1.5
  • 元素符号
    Pb
  • 熔点
    327.502°C
  • 色泽
    带蓝色的银白色
  • 原子量
    207.2
  • 原子序数
    82
  • CAS号
    7439-92-1
  • 沸点
    1749°C
  • 密度
    11.3437克/立方釐米
  • 比热容
    0.13 kJ/(kg·K)
  • 周期序数
    6

元素特征

没有氧化层的铅色泽光亮,密度高,硬度非常低,用刀即可切开,延展性很强。导电性相当低,抗腐蚀性很高,因此往往用来作为装腐蚀力强的物质(比如硫酸)的容器。加入少量锑或少量的其他金属,如钙,可以更加提高它的抗腐蚀力。因铅的熔点低且质地柔软,因此具有容易加工的特点,铅与锡可製成合金“焊锡”,此即发挥低熔点的特徵,可用于焊接电子零件与电子回路基板。

发展历史

铅为人类第一种使用的金属,早在7000年前,人类就已经认识铅。铅分布广,容易提取,容易加工,即有很高的延展性,又很柔软,而且熔点低。在《圣经·出埃及记》中就已经提到了铅。

古罗马使用铅非常多。有人甚至认为罗马入侵不列颠的原因之一是因为康沃尔地区拥有当时所知的最大的铅矿。甚至在格陵兰岛上钻出来的冰心中可以测量到从前5世纪到3世纪中地球大气层裏的铅的含量增高。人们认为这个增幅是罗马人造成的。

炼金术士以为铅是最古老的金属并将它与土星联系在一起。而人们在历史上广泛套用铅。

从80年代中开始,铅的使用量开始突然下降。主要因为铅的致病性和它对环境的污染。今天汽油、染料、焊锡和水管一般都不含铅。

中国大陆二裏头文化的青铜器即发现有加入铅作为合金元素,并在整个青铜时代与锡一起,构成了中国古代青铜器最主要的合金元素。

在日本江户时代,人们也用铅来製造子弹、钱币及屋瓦等。

提炼方法

自然界中纯的铅很少见。今天铅主要与锌、银和铜等金属一起提炼。铅最主要的矿物是方铅矿(PbS),其含铅量达86.6%。其它常见的含铅矿物有白铅矿(PbCO)和铅矾(PbSO)。铅总年产量约800万公吨,约一半是从废料回收。直至2008年,世界上最大的产铅区是澳大利亚、大陆、美国、秘鲁、加拿大、墨西哥、瑞典、摩洛哥、南非和朝鲜。

铅矿一般以钻或爆破来开採。铅矿石在开採后磨碎,然后和水及其它化学剂(例如表面活性剂黄原酸钠)混合。在这些混合液的容器中会有气泡上升,含铅的矿物会随着气泡上升到表面形成一层泡沫,这层泡沫可以收集。这个过程可以进行多次,最后得到50%含量的铅。这些泡沫在收集及烤干熔化后能得到97%含量的铅。然后人们慢慢冷却这个熔液,杂质比较轻而上升到表面可以移去。剩下的铅再次熔化。人们把冷空气送入熔液,杂质浮上再移除能后得到纯度为99.9%的铅。

基本用途

铅的表面能在空气中产生硷式碳酸铅薄膜,阻止内部氧化。

製造铅砖或铅衣以防护X-射线及其他放射线。

用于製造合金。等量的铅和锡组成的焊条可用于焊接金属和电子电路。

製造印刷用活字。

用作铅酸蓄电池的电极(目前铅的用途有八成是用来製造电池,主要製造汽车电池)。

铅和锑的合金熔点低,可用于製造保险丝。

可用于製造铅弹。

用于製造颜料和油漆,例如铅白、铅黄、铅橙和红色漆油(红色的铅漆油因为有毒所以能用作船底涂漆以阻止海洋生物附在船上减慢船速)等。

可作为陶器釉料的成份,用于屋顶、防水盖片及彩绘玻璃窗。

致病特徵

铅有毒,尤其破坏儿童的神经系统,可导致血液病和脑病,因此被利用铅以外的金属,如:银、铜、锌等与锡共同製成的“无铅焊锡”所替代。长期接触铅和它的盐(尤其是可溶的和强氧化性的PbO)可以导致肾病和类似绞痛的腹痛。有人认为许多古罗马皇帝有老人痴呆症是由于当时使用铅来造水管(以及铅盐用来作为酒中的甜物)造成的。而且,人体积蓄铅后很难自行排出,只能通过葯物来清除。

铅污染

由于人们怀疑铅导致儿童智力衰退,所以大众减少使用它。美国有研究显示城市禁用含铅油漆后,暴力犯罪也减少。部份发达国家不再出售含铅油漆(台湾省仍广泛使用含有高浓度铅的红丹漆),亦不再出售含铅汽油,例如香港,因含铅汽油经燃烧后能随空气周围散播,严重影响健康,尤其是儿童,如不禁用普通人难以避免受害。接触铅后,例如铅造的钓鱼用具,应洗手,尤其是进食前。

部份玻璃含有铅(例如美国70年代製的玻璃窗,70年代后美国禁止使用铅来製造玻璃窗),亦不应接触,应找专业防污染人士拆除,儿童要避免使用使用铅的玩具和颜料,例如使用铅製油漆製造的玩具,亦要避免儿童误食含铅的细小玩具,因为铅化学物有甜味,会令儿童不断吃,同时铅会欺骗身体令身体以为铅是必须的元素,让人继续不断吃进肚裏。电气技术员亦应避免用口来咬开电线因电线的胶皮含铅,长期接触下已有人中铅毒。铅能损害女性的生育能力,暴露在高浓度的铅下能减少男性的生育能力。接触高浓度的铅能令儿童及成人的脑和肾髒严重受损,最终导致死亡。国家亦应注意铅的回收,例如每架汽车均使用的铅电池,以免污染土地和地下水,目前美国的汽车铅电池的回收率为99%,而且地球上的铅快用完,要避免将来没有铅用。

当铅自废弃的电子零件中释放出来,污染地下水以及土壤,将对自然环镜带来不良影响;而人类又极容易食用受铅污染的土壤所栽种的青菜,铅即会累积在人体进行产生危害,因此目前在产品套用上尽量避免使用铅(但是食物中自然含有的微量铅,不会危害人体)。

中国的医学研究显示,对体内铅含量较高的肾髒病病人注射排铅剂能减慢肾病恶化的速度,至少能延后洗肾四年,此研究很有机会能有效降低台湾省的医疗支出。

使用含铅的陶瓷製品有可能导致中毒,尤其在装酸性溶液(例如果汁)时,这些溶液可以溶解陶瓷的铅离子令人们把它喝到肚裏。

环境标準

中国(TJ36-79) 车间空气中有害物质的最高容许浓度 0.03mg/m³ [铅烟];0.05mg/m³ [铅尘]

中国(TJ36-79) 居住区大气中有害物质的最高允许浓度 0.0007mg/m³(日均值)

中国(GB3095-1996)环境空气质量标準季平均:1.50µg/m³

年平均:1.00ug/m³

中国(GB16297-1996)大气污染物综合排放标準(铅及其化合物) ①最高允许排放浓度(mg/m³):

0.90(表1);0.70(表2)

②最高允许排放速率(kg/h):

二级0.005~0.39;三级0.007~0.60(表1)

二级0.004~0.33;三级0.006~0.51(表2)

③无组织排放监控浓度限值:

0.0060mg/m³(表2);0.0075mg/m³(表1)

中国(GB5749-2006) 生活饮用水水质标準 0.01mg/L

中国(GB3838-2002)地表水环境质量标準(mg/L) Ⅰ类 0.01;Ⅱ类0.01 ;Ⅲ类0.05;Ⅳ类0.05;Ⅴ类 0.1

中国(GB/T14848-93) 地下水质量标準(mg/L) Ⅰ类0.005;Ⅱ类0.01;Ⅲ类0.05;Ⅳ类 0.1;Ⅴ类>0.1

中国(GB3097-1997) 海水水质标準(mg/L) Ⅰ类0.001;Ⅱ类0.005 ;Ⅲ类0.010;Ⅳ类0.050

中国(GB5048-92)农田灌溉水质标準0.1mg/L(水作、旱作、蔬菜)

中国(GB11607-89)渔业水质标準0.05mg/L

中国(GB8978-1996)污水综合排放标準1.0mg/L

中国(GB15618-1995)土壤环境质量标準(mg/kg) 一级35;二级250~350;三级500

中国(GB5058.3-2007) 固体废弃物浸出毒性鑒别标準值 5mg/L

中国(GWKB3-2000) 生活垃圾焚烧污染控製标準 焚烧炉大气污染物排放限值:1.6mg/m³(测定均值)

中国(GB8172-87) 城镇垃圾农用控製标準 100mg/kg

生产基地

中国铅锌业生产布局,依据铅锌矿产地的分布和建设条件,经 40多年来的发展、建设,现已形成东北、湖南、两广、滇川、西北等五大铅锌採选冶和加工配套的生产基地,其铅产量佔全国总产量的85%以上,锌产量佔全国总产量的95%。

东北生产基地

东北地区是我国开发较早的铅锌生产基地之一。早在 50年代初期,其铅产量佔全国铅产量的80%以上,在中国铅锌生产居于重要地位。东北基地以七矿两厂为主,即青城子铅锌矿、八家子铅锌矿、柴河铅锌矿(现已闭坑)、桓仁铜锌矿、红透山铜锌矿、西林铅锌矿、天宝山铅锌矿和沈阳冶炼厂、葫芦岛锌厂。七矿两厂不仅是东北铅锌生产基地的支柱厂矿,也是培养造就科技人才的基地。六七十年代曾向全国新增的铅锌企业输送大批具有实践经验的科技和管理人才以及生产技术工人,为中国铅锌业的发展做出了积极贡献。

湖南生产基地

湖南铅锌矿产资源丰富,而且富矿多,大部分矿产地可开发利用。该基地铅锌厂矿是五六十年代建成的,由水口山矿务局、桃林铅锌矿、黄沙坪铅锌矿、东坡铅锌矿和株洲冶炼厂等组成的湖南铅锌生产基地,是当时全国自产原料的全国最大的铅锌生产基地,在全国产量佔有重要地位。

两广生产基地

广东、广西两省区的铅锌资源丰富,两省区是 70年代形成的我国大型铅锌生产基地之一。广东以凡口铅锌矿和韶关冶炼厂为主,其次是丙村铅锌矿、昌化铅锌矿、大尖山铅锌矿。广西有泗顶铅锌矿、大新铅锌矿、河三铅锌矿、柳州锌品厂和大厂矿务局等。

滇川生产基地

云南铅锌矿产资源十分丰富,现铅锌保有储量均居全国之首。该基地铅锌企业也是五六十年代建成的,主要是会泽铅锌矿、澜沧老厂铅锌矿和昆明冶炼厂、个旧鸡街冶炼厂。云南铅锌矿产资源具有广阔的开发前景, 90年代开始兴建超大型铅锌矿床金顶矿山。四川有会东铅锌矿、会理铅锌矿两个主要矿山以及一批中小型矿山,铅锌精矿产量猛增。

西北生产基地

西北地区铅锌矿产资源也很丰富,主要分布在甘陕青三省,而且西成矿带经勘查储量又有大幅度的成长,资源前景十分可观。该基地铅锌生产以白银有色金属公司为主,有白银厂小铁山铅锌矿、第三冶炼厂和西北铅锌冶炼厂,陕西有铅硐山铅锌矿、二裏河铅锌矿、银洞梁铅锌矿等和青海锡铁山矿务局。西北铅锌产量较少,但开发前景可观。一是有丰富的铅锌矿产资源,位于甘陕交界的西成 -凤太矿带,经近20余年勘查出10多个大中型铅锌银金矿床,其中厂坝-李家沟铅锌达到超大型规模,银达到大型。二是厂坝正在抓紧建设一座大型矿山,将成为西北冶炼厂主要矿物原料供给基地,是全国大型铅锌矿山之一。

除上述五大铅锌生产基地外,内蒙古、江西、贵州等省区也建设了一批中小型矿山。其中内蒙古梧桐花铅锌矿、白音诺铅锌矿、翁牛特旗硐子铅锌矿等矿山。内蒙古是全国生产铅锌精矿主要省区之一,开发前景巨大。江西有银山铅锌矿等。贵州有赫章铅锌矿、杉树林铅锌矿等。

发展现状

中国在全球铅锌产业链中处于重要地位。但与铅锌生产、消费大国不相适应的是中国在全球竞争中的优势并不明显,特别是当前国内铅锌矿产资源保证程度下降、产业结构不合理、冶炼企业利润空间缩小以及环境污染严重等问题,产业可持续发展能力严重削弱。因此,尽快调整铅锌产业发展政策,积极谋求国际定价权已成为当务之急。

铅的主要消费领域是蓄电池、电缆护套、氧化铅和铅材,其中汽车蓄电池是铅消费的最大领域。中国是世界上金属铅储量较为丰富的国家,同时中国也是全球最大的精铅生产国和仅次于美国的第二大精铅消费国。

国内铅锌市场整体供求依然保持供不应求的局面,变化最大的是进出口量的波动。而从产销对比情况看,消费需求呈现出逐步放大迹象的同时,产量成长速度开始放缓。

2006年全国规模以上铅锌矿採选行业全年实现累计工业总产值41,312,690千元,累计产品销售收入49,692,399千元;铅锌冶炼行业全年实现累计工业总产值118,308,121千元,累计产品销售收入114,788,191千元。

2007年1-11月全国规模以上铅锌矿採选行业全年实现累计工业总产值57,601,704千元,累计产品销售收入63,564,719千元;铅锌冶炼行业全年实现累计工业总产值143,969,471千元,累计产品销售收入134,295,417千元。

2008年1-8月全国规模以上铅锌矿採选行业全年实现累计工业总产值39,811,272千元,累计产品销售收入36,855,392千元;铅锌冶炼行业全年实现累计工业总产值103,245,184千元,累计产品销售收入100,921,076千元。

2005年精炼铅产量237.84万吨,再生精炼铅产量54万吨;精炼铅消费量193.97万吨,其中蓄电池耗铅比例在继续增大;2006年铅产量275.92万吨。2005年国内锌产量为265万吨,同比下降0.66%,2006年国内锌产量为312万吨。

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