Для чего используется цинк

Применение цинка

Цинк можно назвать наиболее молодым из всех тяжелых цветных металлов. Примечательно, что вначале XIX в. его производили не более 900 т в год, то на сегодняшний день производство цинка за рубежом превышает 6 млн. тонн в год.
Цинк находится на особом счету среди металлов, которые использует промышленность.

В качестве конструкционного материала нелегированный цинк популярностью не пользуется, поскольку имеет недостаточно благоприятный комплекс механических, физических и технологических качеств. Тем не менее, дополнительное легирование цинка разными элементами в значительной степени увеличивает перечисленные свойства и характеристики.

По этой причине пятая часть всего цинка (около 20%) используется на приготовление цинковых сплавов, в которых главными легирующими компонентами выступают алюминий и медь. Также использование цинка востребовано и в производстве медного сплава — латуни.

Виды цинка

Согласно документу ГОСТ 3640–94 сегодня производится цинк восьми марок, химический состав которых указан в следующей таблице:

В цинке, который используется для создания сплава марки ЦАМ4-1о, массовая доля свинца не должна превышать 0,004 %.
А в цинке, который используется для проката, массовая доля алюминия не должна превышать 0,005 %.

Цинковое покрытие

Изначально производство цинкового покрытия проводилось методом погружения детали в расплавленный цинк, то есть горячим методом. Этот метод используется и сегодня для крупногабаритных предметов. Чтобы получить тонкое цинковое покрытие применяют процесс электролитического цинкования деталей. Оба этих метода могут быть реализованы исключительно в цеховых условиях.

Чтобы улучшить защитные качества цинковых покрытий и продлить период их эксплуатации поверхность покрытий должна быть дополнительно пассивирована (фосфатирована, хроматирована), промаслена и окрашена. Основываясь на высоких защитных свойствах цинковых покрытий, были разработаны методики их нанесения не в цеху, а прямо на объекте, исключая этап демонтажа изделий.

Довольно распространенными являются цинкполимерные и цинксиликатные материалы, в которых содержится от 80 до 98 % цинка. Ими покрывают защищаемые конструкции при помощи механизмов для распыления лакокрасочных материалов.

Такие покрытия отличаются более высокими изолирующими характеристиками, в сравнении с металлическими цинковыми покрытиями, они повышают уровень защиты конструкций от коррозии и дают возможность расширить границы использования цинка и его сплавов.

От марки цинка зависит область применение цинка. Его используют для:

• цинкования стали
• получения цинковых сплавов
• создания цинковых полуфабрикатов
• получения цинковых соединений.

Почти треть цинкового проката занимают цинковые листы общего предназначения, которые делятся по толщине на четыре группы:

• 0,15-0,4 мм
• 0,5-0,9 мм
• 1,0-1,2 мм
• 1,5 мм и более.

Цинковые листы применяют для создания химических источников тока, оцинкованной посуды и прочего. Цинковые листы являются сырьем для создания печатных форм для ротационных машин в полиграфической промышленности. Цинковые аноды используют в процессе оцинкования продукции гальваническим методом. Много цинковых листов идет на нужды строительства, а именно для изготовления кровельных покрытий, создания труб, сточных желобов.

Однако, наибольшей популярностью цинк пользуется в качестве покрытия для предотвращения коррозии железа и сплавов на его основе, то есть сталей. На это тратится до 50 % всего получаемого промышленностью цинка. Процесс цинкования – это покрытие цинком или его сплавами различных металлических изделий. Этот процесс актуален для защиты от коррозии стальных листов, проволоки, ленты и прочих металлических предметов.

область использования оцинкованных листов – это строительство.Цинковые сплавы применяются для получения высокоточных деталей стабильного качества, имеющих тонкий рельеф. С переходом на производство из цинкового литья вентильных деталей газовой горелки, создаваемых ранее из латуни, было зафиксировано снижение цены изделий в 6 раз.

Чистый металлический цинк применяют для проведения восстановительных реакций благородных металлов, которые получают методом подземного выщелачивания. К таким металлам относят золото и серебро. Также цинк применяют для извлечения серебра, золота (и прочих металлов) из чернового свинца. Таким образом, получают интерметаллиды цинка с серебром и золотом, другое название «серебристая пена». Далее эти соединения обрабатывают обычными методами аффинажа.

Применение цинка в медицине обусловлено антисептическими и противовоспалительными свойствами окиси цинка. Также цинк известен своими антигрибковыми качествами, вследствие чего применяется в косметологии.

Автомобильная промышленность

Крупнейшим потребителем оцинкованной стали можно назвать автомобильную промышленность.

Достоинство использования оцинкованных листов для автомобилестроения заключаются в создании благоприятных условий для комплексной защиты стали от коррозии при покрытии металла слоем краски.

Цинковое покрытие является идеальной основой под покраску, поскольку формирующийся в местах пор основной карбонат цинка по объему не отличается от цинка и, следовательно, не приводится к разрушению слоя краски. Из оцинкованных листов делают:

• днища
• бензобаки
• крышки багажников
• надколесные кожухи
• двери
• глушители и многое другое.

Окись цинка довольно востребована в производстве резины. Она повышает качество резиновых шин и многих других резиновых изделий. Из литейных цинковых сплавов создают отливки корпусов карбюраторов, насосов, рам спидометров, решеток радиаторов, а также разнообразных декоративных комплектующих.

Несколько соединений цинка являются красками, к примеру, окись цинка или цинковые белила, литопон (смесь сульфата бария и сульфида цинка).

Краска, которую делают из сульфида цинка, является наилучшей для нанесения на космические корабли, поскольку она отличается самыми высокими отражательными показателями.

Источник: http://mining-prom.ru/cvetmet/zink/primenenie-tsinka/

Где допустимо применение цинковых сплавов и какие у них свойства

В 4 тысячелетии до н. э. человек впервые познакомился с самородками из металла. В дальнейшем он научился его обрабатывать и изготавливать инструменты для решения бытовых задач и оружие. С тех пор человек продолжает знакомиться и совершенствоваться в способах добычи и обработки металлов. Ключевую роль в истории сыграл цинк и цинковый сплав.

Свойства цинковых сплавов

Чтобы понимать какими свойствами должны обладать цинковые сплавы, необходимо знать характеристики цинка. Литейные качества, температура плавления, твердость и другие параметры напрямую зависят от химических и физических свойств цинка. Он представляет собой голубоватый металл. Это вещество не встречается в природных месторождениях в чистом виде. В процессе длительной обработки получается оксид цинка, из которого можно получить чистый металл.

Характеристики и свойства цинка

Перед описанием цинковых сплавов и их применения в различных направлениях производства требуется разобраться со свойствами цинка.

Химические свойства:

1. При длительном нагревании может вступать в реакции с Н2О и сероводородом. В ее процессе выделяется водород.
2. Не вступает в контакт с углеродом и азотом.
3. Смешивается с различными неметаллами — кислородом, фосфором и серой.
4. При соединении с щелочами, образуются цинкаты (это соли цинковой кислоты).
5. Если смешивать металл с серной кислотой, могут образовываться различные вещества. Все зависит от количества кислоты.
6. При очень высокой температуре металл может контактировать с различными газами (йод в газообразном состоянии, хлор и фтор).

Физические свойства:

1. Представляет собой прочный металл. При нагревании до 100–150°С он становится пластичным. При разогревании более 210 °С металл изменяет свою форму. В сравнении с другими металлами цинк плавится при низкой температуре.
2. Обладает хорошей теплопроводностью — 116 Вт/м К.
3. Кипение материала при температуре — 906°С.
4. Плотность — 7.133 гр./см куб.
5. Плавление материала — 419°С.
6. Максимальная прочность при растяжении — 200–250 МН/м2.
7. Удельная теплота испарения — 114.8 КДж/моль.

Количество примесей в составе металла напрямую зависит от способа добычи, обработки и изначальной породы материала. Часто встречающиеся примеси, содержащиеся в цинке — никель, фтор, хлор и свинец.

Свинец и цинк называют неразлучной парой. Хоть свинец и является примесью, содержащейся в цинке, в месторождениях они совместно встречаются не очень часто. Большое количество свинца, содержащееся в изначальном материале, ухудшает его свойства. Быстрее развивается межкристальная коррозия. Чтобы удалить примеси посторонних металлов, используется дистилляционный способ.

Как примеси изменяют свойства цинка

Посторонние примеси, содержащиеся в цинке, ухудшают характеристики этого металла (при большом содержании). Первостепенная задача производителей — снизить количество свинца, кадмия и олова в этом металле, чтобы избежать межкристаллической коррозии.

Воздействие примесей на цинк:

1. Свинец — усиливает растворимость металла в воде.
2. Медь — ухудшает показатель пластичности. Металл становится более уязвимым для коррозии, однако улучшается его прочность.
3. Мышьяк — ухудшает прочность и пластичность цинка даже при минимальном содержании.
4. Олово — увеличивает ломкость готовых отливок.
5. Кадмий — снижает пластичность металла.
6. Сурьма — в процессе прокатки при больших температурах, увеличивает прочность и ухудшает пластичность цинка.

Практически все примеси считаются вредными для готовых заготовок. Из-за этого производители в первую очередь проводят ряд процедур, чтобы содержание цинка в готовой отливке было наиболее высоким.

Виды сплавов

В процессе развития технологий появились различные сплавы цинка. Соединение двух металлов может быть гораздо лучше по характеристикам, чем чистое сырье, очищенное и переплавленное в заготовки. Поговорим о самых известных сплавах цинка с другими металлами.

Медь и цинк

Производная смесь меди и цинка — латунь. Сплав известен с древних времен. Изначально он изготавливался в процессе сплавки цинковой руды и меди. В XVIII в. был впервые изготовлен сплав с добавлением металлического цинка. Существует 3 вида латуни:

1. Зеленая — 60% меди.
2. Золотистая — 75% меди.
3. Желтая — 67% меди.

Раньше латунь использовалась при производстве монет и украшений.

Сталь и цинк

Оцинкованную сталь знает каждый человек. Ее можно встретить в любой квартире или на производстве. Эту смесь неразумно называть сплавом. На лист стали наносится слой цинкового напыления. При температуре в 400°С, жидкий цинк наносится на стальную поверхность. При такой температуре атомы двух металлов плотно связываются между друг другом и образуют железоцинковый сплав. Оцинкованные поверхности не ржавеют.

Олово и цинк

Сплав олова и цинка популярен в электропромышленности. Благодаря высокому показателю теплоемкости этот сплав использовался при изготовлении сосудов для хранения жидкости. Напитки длительное время оставались теплыми.

Алюминий и цинк

Сплавы алюминия и цинка с добавлением других металлов используются в литейном производстве. Получаемая смесь обладает хорошими литейными параметрами благодаря низкой температуре плавления.

Вреден ли цинковый сплав

С современным оборудованием производители добились снижения количества свинца и никеля в составе сплавов до минимума. Эти металлы несли в себе ключевую опасность для человеческого организма. Благодаря их уменьшению в составе готовый изделий бижутерия из цинковых сплавов считается безопасной для здоровья.

Применение

В нынешнее время применение сплавов цинка с другими металлами можно увидеть в различных отраслях производства.

Для защиты металлов от коррозии

Чтобы защитить другие металлы от развития коррозии, используется чистый материал, которым покрывается уязвимая поверхность. Процесс покрытия называется металлизация.

В автомобильной отрасли

Цинк и сплавы с его добавлением получили большую популярность в автомобильной отрасли. Смеси металлов используют для декоративного покрытия отдельных элементов автомобиля (ручки, бампера, решетки, зеркала). Зубчатые механизмы, рычажные механизмы, покрышки, аккумуляторах — содержат это вещество.

В производстве ювелирных украшений

Бижутерия и украшения из цинковых сплавов известны уже длительное время. Цинк часто смешивается с золотом. Для изготовления белого золота также используют этот металл. Он осветляет готовое изделие.

В строительстве

В строительстве широкое применение получили сплавы из цинка и других металлов. Например, их используют при производстве кровли. Из оцинковки изготавливается не только кровельное покрытие, но и различные трубы, желоба, ветровые планки, подшивка для свесов крыши.

В медицине

Если говорить о медицине, окись цинка часто используется в качестве антисептического средства. Также ее добавляют в составы использующиеся для ускорения регенерации.

Применение цинка в медицине

Как происходит изготовление сплавов

Перед тем как разбираться с изготовлением сплавов, требуется понять, как получают чистый металл.

Самым известным способом считается дистилляционный. В первую очередь, концентрированный состав обжигается. Затем он разогревается до тех пор, пока не получится зернистая структура.

После этого концентрированное вещество восстанавливается с помощью угля при нагревании до 1300°С. Пары, получаемые в этом процессе, конденсируют и разливают по формам. Далее жидкий металл отстаивается при температуре в 500°С.

Из него выходит свинец и железо. После процесса дистилляции получается материал чистотой в 98–99%.

Также существует более сложный и дорогой способ обработки — ректификация. Во время этого процесса происходит теплообмен между жидкостью и паром. Теплообмен разделяет смеси и исключает примеси. На выходе получается материал чистотой в — 99–99.9%.

Есть еще один метод изготовления чистого материала — электролитический. После обжига концентрата его обрабатывают серной кислотой. Получившееся вещество подвергается очистке от примесей и проходит процесс электролиза (производится в свинцовых ваннах). В ваннах остается металл, который переплавляют с помощью индукционных печей. На выходе получается материал чистотой в 99.95%.
Как получить цинк бесплатно

Получение цинка электролизом
После получения чистого материала его расплавляют. В жидкий металл добавляют другие вещества для улучшения его технических характеристик. Чем лучше будет разогрет металл, тем лучше он будет заполнять литейные формы.

Цинковые сплавы используются в различных отраслях производства, изготовлении украшений и медицине (оксид). Оцинкованные листы и изготовленные из них материалы популярны в строительстве. При покупке сплава важно уточнить о содержании свинца и никеля в его составе.

Эти 2 вещества вредны для здоровья человека.

Источник: https://metalloy.ru/splavy/tsinkovyj

Цинк / Zincum (Zn) Для чего нужен организму

Цинк – это металл с серебристым цветом, который приобретает пластичность уже при 1500 градусах. О нем было известно еще в древние времена, тогда его сплавляли вместе с медью. В чистом виде его удалось выделить только в XVIII веке.

Сейчас широко используется в промышленности, для лечения зубов и изготовления фарфоровых изделий.
Этот металл встречается не только в природе, но и в организме человека. Наряду с железом, он играет одну из главных ролей в нормальной работе организма.

У взрослого человека цинка около 2-3 г.

Роль цинка в организме человека

Нельзя недооценивать роль цинка для человека, он участвует практически во всех процессах, происходящих в организме:

• Защита от инфекционных агентов. Фактически металл является натуральным иммуномодулятором, при его дефиците начинается постепенное разрушение мышечных волокон и повышается уровень кортизона.
• Участвует в процессе формирования костных тканей.
• Стимулирование работы головного мозга. Установлено, что существует прямая связь с уровнем цинка и умственными способностями человека, чем выше концентрация металла, тем лучше человек запоминает информацию и ему проще сконцентрироваться.
• Нормализация работы половой сферы. В женском организме цинк отвечает за стабилизацию работы яичников и гормональный фон. У мужчин вещество играет защитную функцию от развития аденомы.
• Предотвращение появления заболеваний глаз. Необходимое количество цинка в организме позволит предотвратить развитие блефарита, катаракты.

Цинк играет огромную роль в поддержании внешней красоты. Он стимулирует рост волос, предотвращает их выпадение и ломкость. Благодаря цинку, в клетках кожи формируется достаточное количество коллагена, поэтому кожа становится гладкой и эластичной. Цинк предотвращает появление морщин и угрей. Помогает вещество улучшить структуру ногтей, они перестают расслаиваться и ломаться.

Влияние цинка на организм мужчины

Прежде всего, цинк в мужском организме отвечает за репродуктивную функцию. Он стимулирует процесс выработке спермы и принимает участие в выработке тестостерона. Недостаток вещества сразу отражается на фертильности мужчины, у него появляются проблемы не только с зачатием ребенка, но и в половой сфере. Цинк снижает уровень эстрогена в мужском организме, предотвращает выпадение волос и является профилактическим средством от заболеваний простаты.

Цинк улучшает работу мозга и участвует в работе нервной системы. Оптимальное количество металла в организме позволит избежать бессонницы, проблем с памятью и концентрацией. Вещество помогает справиться с депрессией и налаживает психоэмоциональный фон.

Влияние цинка на женский организм

Ученым удалось доказать, что цинк непосредственно влияет на состояние кожи и волос. Если наблюдается сухость кожи, волосы выпадают и ломаются, скорее всего, что в организме наблюдается недостаток цинка.

Металл участвует в процессе выработки гормона счастья. Если недостаток в организме цинка, то начинается депрессия, настроение постоянно меняется и ничего не радует. Цинк положительно сказывается на метаболизме нервных волокон, отвечает за остроту зрения и поддерживает иммунную систему на должном уровне.

Цинк также требуется для полноценного развития ребенка в утробе матери. Металл отвечает за репродуктивную функцию и здоровье яичников.

Цинк для организма детей

Вещество помогает ребенку правильно развиваться, предотвращает появление диареи и защищает организм от респираторных инфекций. Цинк позволяет предотвратить развитие тяжелых заболеваний, таких как дегенерация сетчатки глаза, остеоартрит и остеопороз. Он регулирует баланс жиров и глюкозы в организме.

Цинк позволяет ребенку хорошо учиться, так как стимулирует работу головного мозга. Предотвращает угревую сыпь в подростковом возрасте.

Цинк для спортсменов

Цинк для спортсменов не только важен в качестве иммунномодулятора, но и в качестве вещества, выполняющего роль антиоксиданта, позволяющего защитить организм от оксидации. Он важен для образования спермы и помогает предотвратить появление болезней простаты.

Металл участвует в процессе метаболизма витамина А, который крайне важен для организма спортсмена. Дефицит вещества затрудняет процесс метаболизма протеинов. Он также необходим для деления клеток. Помимо этого, металл участвует в формировании молочной кислоты и защищает мышечную ткань от разрушения, негативного действия радикалов, которые появляются в ходе активного потребления кислорода организмом во время физических нагрузок.

Влияние цинка на беременность

Так как цинк участвует практически во всех процессах, происходящих в организме, он очень важен во время беременности, чтобы плод внутри утробы правильно формировался. Цинк позволяет снизить симптомы токсикоза и отвечает за правильную передачу генетической информации малышу.

Будущей маме металл помогает расслабиться и даже успокоится. Играет противовирусную роль и избавляет женщину от стресса. По этой причине, суточную дозу цинка во время вынашивания малыша рекомендуется поднять до 11-13 мг в сутки. Также следует помнить, что в первом триместре, этого вещества может потребоваться еще больше.

Перечень продуктов содержащих цинк

Для пополнения запасов цинка в организме можно не только принимать пищевые добавки, но и скорректировать рацион. Металл в большом количестве содержится в следующих продуктах:

• семечки, благодаря 150 г которых можно восполнить суточную дозу потребности в цинке;
• устрицы, в 100 г которых содержится 60 мг металла;
• орехи, преимущественно грецкие и кедровые;
• мясо нежирных сортов, говядина, баранина.

И конечно же это фрукты и ягоды. Содержится цинк в сливах, вишне, манго, клубнике.

Симптомы дефицита цинка

На самом деле дефицит цинка в организме достаточно сложно заподозрить. Симптомы недостатка вещества сильно пересекаются с симптоматикой других заболеваний и состояний. Однако в ряде случаев, можно заподозрить дефицит вещества в организме, а именно:

• ослабление иммунитета, человек начинает часто болеть простудными заболеваниями;
• появилась аллергия;
• появился синдром раздраженного кишечника;
• не помогают никакие средства от диареи;
• волосы слишком истончились и начали выпадать.

И еще один характерный симптом – воспаленная кожа лица. Возможно появление дерматита, акне и даже псориаза.

Последствия дефицита цинка

Недостаток цинка в организме, прежде всего, опасен для репродуктивной функции мужчин и женщин. Хронический дефицит может спровоцировать гормональные сбои. Для беременных это риск появления сильного послеродового кровотечения, так как недостаток вещества становится причиной ослабления мышц матки.

У деток появляется риск снижения нервного и психического развития. В физическом плане ребенок также может отставать. И самая главная опасность для всех возрастов и полов – снижение иммунитета.

Почему возникает недостаток цинка

Можно выделить несколько причин появления нехватки цинка в организме:

• Стресс. Длительный и тяжелый эмоциональный стресс негативно сказывается на количестве цинка в организме. Чем дольше депрессия, тем больше организму требуется цинка.
• Чрезмерные физические нагрузки. Именно у спортсменов чаще всего наблюдается дефицит цинка, который огромными дозами расходуется во время тренировок.
• Лица в пожилом возрасте также могут страдать от недостатка цинка в организме. Обычно это связано с мальабсорбацией, то есть невозможностью организма усваивать полезные вещества из пищи.

Беременным женщинам также требуется повышенное количество металла, так как он расходуется не только на обеспечение жизнедеятельности организма будущей мамы, но и на развитие плода.

Чем опасен избыток цинка

Избыток цинка в организме крайне редко встречается в жизни. Чаще всего это происходит на фоне «любви» к напиткам в емкостях с цинковым покрытием. К характерным симптомам того, что в организме слишком много этого металла можно отнести: рвоту, тошноту и понос.

Если человек увлекается пищевыми добавками с этим веществом, и принимает их длительное время, то есть риск появления проблемы в виде снижения функции организма по всасыванию меди, а также могут появиться симптомы анемии.

Взаимодействие цинка с другими препаратами

Не самым лучшим образом сочетаются пищевые добавки с содержанием цинка с препаратами пенициллиновой и тетрациклиновой группы, диуретиками, средствами от повышенного давления и ферментами для пищеварения. Плохо сочетается цинк с витаминами А и РР.

Цинк – это полезный микроэлемент, который позволит поддерживать хорошее настроение, сохранить молодость кожи и здоровье волос, поддержать иммунитет. Однако всегда следует помнить, что передозировка любыми полезными веществами так же опасна для человека, как и их дефицит.

Источник: https://PravilnoyePitaniye.ru/vitaminyi-i-mineralyi/czink-zincum-zn-dlya-chego-nuzhen-organizmu.html

Цинк: производство и применение

Цинк – это металл, стоящий в таблице Менделеева, под номером 30 и имеет обозначение Zn. Плавится при температуре 419 °С градусов, если же температура кипения 913 °С – начинает превращаться в пар. При температурном обычном режиме, состояние хрупкое, а при ста градусах начинает гнуться.

Цвет цинка сине-белый. При воздействии кислорода появляется окисление, а также покрытие карбоната, предохраняющего металл от дальнейшей реакции окисления. Появление на цинке гидроокиси обозначает то, что вода на химический элемент не действует.

Цинк — химический элемент, имеет свои отличительные свойства, преимущества и недостатки. Он широко применяется в повседневной жизни человека, в фармацевтике и металлургии.

Цинк

Особенности цинка

Металл является необходимым и широко применяемым практически во всех отраслях повседневной жизни человека.

Добыча в основном, производится в Иране, Казахстане, Австралии, Боливии. В России изготовителем является ОАО «ГМК Дальполиметалл».

Это переходной металл, имеет степень окисления +2, радиоактивный изотоп, период полураспада 244 дня.

Водный арсенат кадмия, цинка и меди

В чистом виде элемент не добывается. Содержится в рудах и минералах: клейофане, марматите, вюртците, цинките. Обязательно присутствует в сплаве с алюминием, медью, оловом, никелем.

Химические, физические свойства и характеристики цинка

Цинк – металл, обладает рядом свойств и характеристик, отличающих его от иных элементов периодической таблицы.

К физическим свойствам цинка относится его состояние. Основным фактором выступает температурный режим.

Если при комнатной температуре это хрупкий материал, плотность цинка 7130 кг/м3 (˃ плотности стали), который практически не гнётся, то при повышении он легко изгибается и прокатывается в листах на заводах.

Если взять более высокий температурный режим – материал приобретает жидкое состояние, а если еще поднять температуру на 400-450 °С градусов, тогда он просто испарится. В этом уникальность – менять своё состояние. Если же подействовать кислотами и щелочами, он может рассыпаться, взорваться, расплавиться.

Цинк в жидком состоянии

Формула цинка Zn – zincum. Атомная масса цинка 65.382 а.е.м.

Электронная формула: ядро атома металла содержит 30 протон, 35 нейтрон. В атоме 4 энергетических уровня – 30 электронов. (рис. строение атома цинка)1s22s22p63s23p63d104s2.

Кристаллическая решётка цинка – шестиугольная кристаллическая система с плотно прижатыми атомами. Данные решётки: A=2.66У, С=4.94.

Добытый и не переработанный материал имеет изотопы 64, 66, 67, электроны 2-8-18-2.

По применению среди всех элементов периодической таблицы металл стоит на 23 месте. В природе элемент выступает в виде сульфида с примесями свинца Pb, кадмия Cd, железа Fe, меди Cu, серебра Ag.

Сульфид цинка

В зависимости от того, какое количество примесей, металл имеет маркировку.

Производство цинка

Как было сказано выше, чистого вида данного элемента в природе нет. Он добывается из иных пород, таких как руда – кадмий, галлий, минералы – сфалерит.

Металл получают на заводе. Каждый завод имеет свои отличительные особенности производства, поэтому оборудование для получения чистого материала различно. Оно может быть таким:

• Роторы, расположенные вертикально, электролитные.
• Специальные печи с достаточно высокой температурой для обжига, а также специальные электропечи.
• Транспортёры и ванны для электролиза.

В зависимости от принимаемого метода добычи металла, задействовано соответствующее оборудование.

Получение чистого цинка

Как упоминалось выше – в природе чистого вида нет. В основном добыча производится из руд, в которых он идет с различными элементами.

Для получения чистого материала задействован специальный флотационный процесс с избирательностью (селективностью). После проведения процесса руда распадается на элементы: цинк, свинец, медь и так далее.

Добытый таким методом чистый металл обжигается в специальной печи. Там при определенных температурах сульфидное состояние материала переходит в оксидное. При обжиге выделяется газ с содержанием серы, направляемый для получения серной кислоты.

Чистый цинк

Есть 2 способа получения металла:

1. Пирометаллургический – идет процесс обжигания, после — полученная масса восстанавливается с помощью чёрного угля и кокса. Конечным процессом является отстаивание.
2. Электролитический – добытая масса обрабатывается серной кислотой. Полученный раствор подвергают электролизу, при этом металл оседает, его плавят в печах.

Выплавка цинка в печи

Температура плавления цинка в печи 419-480 °С градусов. Если же температурный режим превышен, тогда материал начинает испаряться. При данной температуре допускается примесь железа 0.05%.

При процентной ставке 0.2 железа, лист невозможно будет прокатать.

Применяются различные способы выплавки чистого металла, вплоть до получения цинковых паров, которые направляются в специальные резервуары и там вещество опадает вниз.

Применение металла

Свойства цинка позволяют его применение во многих сферах. В процентном соотношении:

1. Цинкование – до 60%.
2. Медицина – 10%.
3. Различные сплавы, содержащие данный металл 10%.
4. Выпуск шин 10%.
5. Производство красок – 10%.

Медно-цинковый сплав

А также применение цинка необходимо для восстановления таких металлов, как золото, серебро, платина.

Цинк в металлургии

Металлургическая промышленность задействует данный элемент периодической таблицы как основной для достижения определенных целей. Выплавка чугуна, стали является главной во всей металлургии страны. Но, данные металлы подвержены негативному влиянию окружающей среды. Без определенной обработки идет быстрое окисление металлов, что приводит к их порче. Наилучшей защитой служит оцинкование.

Нанесение защитной плёнки на чугун и сталь является лучшим средством от коррозии. На оцинкование уходит около 40% всего производства чистого материала.

Способы оцинкования

Металлургические заводы отличительны не только своим оборудованием, но и применяемыми методами производства. Это зависит от ценовой политики, и месторасположения (природных ресурсов, используемых для металлургической промышленности). Есть несколько методов оцинкования, которые рассматриваются ниже.

Горячий способ оцинкования

Данный способ заключается в обмакивании металлической детали в жидком растворе. Происходит это так:

1. Деталь или изделие обезжиривается, очищается, промывается и сушится.
2. Далее, цинк расплавляется до жидкого состояния при температуре до 480 °С.
3. В жидкий раствор опускается подготовленное изделие. При этом оно хорошо смачивается в растворе и образуется покрытие толщиной до 450 мкм. Это является 100% защитой от воздействия внешних факторов на изделие (влага, прямые солнечные лучи, вода с химическими примесями).

Горячее цинкование металлоконструкций

Но, данный метод имеет ряд недостатков:

• Цинковая пленка на изделии получается неравномерного слоя.
• Нельзя использовать данный метод для деталей, отвечающих точным стандартам по ГОСТу. Где каждый миллиметр считается браком.
• После горячего оцинкования, не каждая деталь останется прочной и износостойкой, поскольку после прохождения высокой температуры появляется хрупкость.

А также данный метод не подходит для изделий, покрытых лакокрасочными материалами.

Холодное оцинкование

Этот метод носит 2 названия: гальванический и электролитический. Методика покрытия изделия защитой от коррозии такова:

1. Металлическая деталь, изделие подготавливается (обезжиривается, очищается).
2. После этого проводится «метод окрашивания» — применяется специальный состав, имеющий главный компонент – цинк.
3. Деталь покрывается данным составом методом распыления.

Холодное цинкование

Благодаря этому методу защитой покрываются детали с точным допуском, изделия, покрытые лакокрасочными материалами. Повышается стойкость к внешним факторам, приводящим к коррозии.

Недостатки данного метода: тонкий защитный слой – до 35 мкм. Это приводит к меньшей защите и небольшим срокам защиты.

Термодиффузионный способ

Данный метод делает покрытие, которое является электродом с положительной полярностью, в то время как металл изделия (сталь) становится отрицательной полярности. Появляется электрохимический защитный слой.

Метод применим только в случае, если детали произведены из углеродистой стали, чугуна, стали с примесями. Цинк используется таким образом:

1. При температуре от 290 °С до 450 °С в порошковой среде, поверхность детали насыщается Zn. Здесь маркировка стали, а также тип изделия имеют значение – выбирается соответствующая температура.
2. Толщина защитного слоя достигает 110 мкм.
3. В закрытый резервуар помещается изделие из стали, чугуна.
4. Добавляется туда специальная смесь.
5. Последним шагом является специальная обработка изделия от появления белых высолов от солёной воды.

Термодиффузионное цинкование

В основном данным методом пользуются в случае, если требуется покрыть детали, имеющие сложную форму: резьбу, мелкие штрихи. Образование равномерного защитного слоя является важным, поскольку данные детали претерпевают множественное воздействие внешней агрессивной среды (постоянная влага).

Данный метод дает самый большой процент защиты изделия от коррозии. Оцинкованное напыление является износостойким и практически нестираемым, что очень важно для деталей, которые время о времени крутятся и разбираются.

Иные сферы применения цинка

Помимо оцинкования, металл применяется и в других сферах промышленности.

1. Цинковые листы. Для производства листа выполняется прокатка, в которой важна пластичность. Это зависит от температурного режима. Температура в 25 °С дает пластичность только в одной плоскости, что создает определенные свойства металла. Тут главное для чего изготавливается лист. Чем выше температура, тем тоньше получается металл. В зависимости от этого идет маркировка изделия Ц1, Ц2, Ц3. После этого из листов создаются различные изделия для автомобилей, профиля для строительства и ремонта, для полиграфии и так далее.
2. Цинковые сплавы. Для улучшенных свойств металлических изделий, добавляется цинк. Данные сплавы создаются при высоких температурах в специальных печах. Чаще всего производятся сплавы из меди, алюминия. Данные сплавы применяются для производства подшипников, различных втулок, которые применимы в машиностроении, судостроении и авиации.

В домашнем обиходе оцинкованное ведро, корыто, листы на крыше – это норма. Применяется цинк, а не хром или никель. И дело не только в том, что оцинкование дешевле, чем покрытие другими материалами. Это наиболее надёжный и продолжительный по службе эксплуатации защитный материал нежели, хром или другие применяемые материалы.

В итоге – цинк наиболее распространенный металл, применяемый широко в металлургии. В машиностроении, строительстве, медицине – материал применим не только как защита от коррозии, но и для увеличения прочности, продолжительного срока эксплуатации. В частных домах оцинкованные листы защищают крышу от осадков, в зданиях выравниваются стены и потолки гипсокартонными листами на основе оцинкованных профилей.

Практически у каждой хозяйки в доме есть оцинкованное ведро, корыто, которым она пользуется длительное время.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/proizvodstvo-i-primenenie-cinka.html

Цинк. Жизненно важный элемент

В резолюции конференции Американского общества прогресса науки записано: «Так как недостаток цинка в организме человека оказывает отрицательное влияние на его здоровье, нарушает рост и развитие человеческого организма и вызывает многие другие болезненные состояния, следует признать цинк жизненно необходимым для человека элементом».

История применения цинка как биологически активного минерала уходит в глубокую древность. Цинковой мазью пользовались при кожных болезнях и для ускорения заживления ран еще в Древнем Египте 5000 лет назад. Однако серьезное изучение роли этого минерала в биологических процессах началось лишь в середине ХХ века после того, как было случайно обнаружено, что у крыс, получивших ожоги, раны стали заживать намного быстрее, когда к их диете добавили немного цинка.

Значение цинка для человека

Цинк является одним из жизненно важных микроэлементов. Он необходим для нормального функционирования любой клетки организма. В норме в организме человека должно содержаться около 2-3 г цинка. Большая его часть находится в коже, печени, почках, в сетчатке глаза, а у мужчин, кроме того, в предстательной железе.

Цинк входит в состав ферментов и комплексов, обеспечивающих важнейшие физиологические функции организма:

— образование, рост и метаболизм (обмен веществ) клеток, синтез белков, заживление ран;

— активизацию иммунных реакций, направленных против бактерий, вирусов, опухолевых клеток;

— усвоение углеводов и жиров;

— поддержание и улучшение памяти;

— поддержание вкусовой и обонятельной чувствительности;

— обеспечение стабильности сетчатки и прозрачности хрусталика глаза;

— нормальное развитие и функционирование половых органов.

Человек получает цинк главным образом с пищей. Организму необходимо 10-15 мг этого минерала в день.

Из зерновых и бобовых цинк усваивается хуже, чем из мяса и рыбы.

Фрукты и овощи, как правило, бедны цинком. Так что у вегетарианцев и людей, употребляющих в пищу недостаточное количество продуктов, содержащих этот микроэлемент, может развиться его дефицит.

Длительное употребление слишком соленой или слишком сладкой пищи тоже может уменьшить содержание цинка в организме.

Недостаток цинка — причина заболеваний. Недостаток цинка может быть связан не только с неправильным питанием.

Низкий уровень цинка в крови характерен для ряда заболеваний. К ним относятся атеросклероз, цирроз печени, рак, болезни сердца, ревматизм, артрит, диабет, язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки, язвы на теле, снижение функции щитовидной железы. Прием определенных лекарств, например некоторых противозачаточных таблеток и гормональных препаратов, препаратов кальция (особенно женщинами старшего возраста), также может уменьшать содержание цинка в организме.

Недостаток цинка в организме проявляется следующими симптомами:

— замедление роста у детей,

— позднее половое созревание,

— импотенция у мужчин и стерильность у женщин,

— плохое заживление ран,

— раздражительность и потеря памяти,

— появление угрей,

— очаговое выпадение волос,

— потеря аппетита, вкусовых ощущений и обоняния,

— ломкость ногтей,

— частые инфекции,

— нарушение усвоения витаминов А, С и Е,

— повышение уровня холестерина.

При дефиците цинка на ногтях появляются белые пятна. Это явление называется лейконихия. Часто этот признак сопровождает повышенную утомляемость, снижение сопротивляемости к инфекционным, аллергическим и некоторым другим заболеваниям.

Цинк в пожилом возрасте

Установлено, что с возрастом уровень цинка в организме снижается. Головокружение, постоянный шум в ушах, прогрессирующая потеря слуха, хрупкость капилляров кожи, которые часто встречаются у пожилых людей, — все это возможные следствия дефицита цинка. С нехваткой цинка связывают также возрастное прогрессирование атеросклероза, ослабление иммунитета и затяжные инфекционные болезни. Поэтому пожилым людям надо внимательно следить за тем, достаточно ли они получают цинка.

Цинк влияет на память

Прием цинка в пожилом возрасте улучшает функции мозга: память, концентрацию внимания, сообразительность и др.

Цинк при аденоме простаты

Цинк показан при увеличении предстательной железы (аденоме простаты). Он способствует ее уменьшению и облегчает симптомы заболевания. При аденоме рекомендуют принимать глюконат, аспартат или пиколинат цинка по 50 мг 2-3 раза в день. А врачи-натуропаты советуют пожилым мужчинам для профилактики и лечения начальных стадий этой болезни съедать утром и вечером по одной горсти тыквенных семечек.

Цинк и витамин А

Известно, что при недостатке витамина А кожа становится сухой, шелушится. Однако нередко ударные дозы витамина А не решают проблему. Это происходит в том случае, когда в организме недостаает цинка, который активизирует усвоение этого витамина. Поэтому если прием витамина А не помогает вернуть коже здоровый вид, добавьте в свой рацион продукты, содержащие цинк.

Цинк против угрей

Цинк помогает избавиться от угревой сыпи. Принимая сульфат или аспартат цинка, можно избавиться даже от застарелых угрей, упорно не подающихся лечению.

Цинк при ревматизме

Установлено, что уровень цинка в крови больных ревматизмом и артритом ниже, чем в крови здоровых. Ученые провели интересный эксперимент. Группу из 24 пожилых больных хроническим ревматизмом с деформацией суставов разделили на две подгруппы.

Половина больных кроме обычных лекарств в течение 12 недель получала по 50 мг сульфата цинка, другие его не получали. Уже через 3-5 недель те, кто получал цинк, почувствовали себя значительно лучше: у них ослабли боли, стали меньше опухать суставы.

Через 12 недель улучшилась подвижность суставов по утрам, и больные могли совершать длительные прогулки. В контрольной группе, не получавшей цинк, заметных улучшений не отмечено.

Цинк в период беременности

цинка в период беременности снижается примерно на 30%. Это может повысить вероятность выкидыша и преждевременных родов, стать причиной низкого веса новорожденного. Поэтому беременным женщинам рекомендуется ежедневно принимать по 20 мг комплексной соли цинка (аспартата или пиколината) и употреблять в пищу продукты, богатые цинком.

Зубы и цинк

Дефицит цинка ослабляет устойчивость десен к проникновению бактерий, в результате чего может развиться гингивит или периодонтит — хронические инфекционные заболевания десен. Для профилактики этих заболеваний полезно регулярно полоскать рот разбавленным водным раствором комплексной соли цинка, а также есть продукты, богатые этим минералом.

Цинк и зрение

В экспериментах на животных и в клинических исследованиях установлено, что дефицит цинка нарушает усвоение глюкозы клетками хрусталика глаза и способствует образованию катаракты. Врачи советуют при этом заболевании сделать анализ крови на содержание цинка. Если анализ показывает, что этого микроэлемента в организме мало, то следует изменить питание, включив в него продукты с высоким содержанием цинка.

С дефицитом цинка связано еще одно заболевание глаз — макулодистрофия сетчатки. Как уже говорилось, концентрация цинка в сетчатке глаза выше, чем во многих других органах. Он участвует в важных биохимических реакциях сетчатки, а также способствует усвоению витамина А, необходимого для поддержания зрения.

Цинк и мужское бесплодие

При мужском бесплодии обычно образуется мало сперматозоидов и(или) они недостаточно подвижны. В результате снижается вероятность оплодотворения яйцеклетки и, следовательно, зачатия. Одной из причин бесплодия, а также снижения секреции мужского полового гормона — тестостерона, может стать дефицит цинка в организме.

Остеопороз и недостаток цинка

Цинк усиливает действие витамина D и способствует лучшему усвоению кальция, поэтому его дефицит приводит к остеопорозу — ослаблению костей и повышению их ломкости, особенно у пожилых людей.

Влияние цинка на раковые опухоли

Даже небольшая нехватка цинка в организме может понизить способность иммунной системы противостоять опухолевым клеткам. У больных раком легких, раком предстательной железы и раком прямой кишки часто бывает понижен уровень цинка. Богатая цинком диета и прием препаратов цинка, например аспартата или пиколината цинка, по 50 мг 3 раза в день — хорошая профилактика этих тяжелых заболеваний.

Медицинские препараты с цинком

Свечи с цинком применяют при трещинах в заднем проходе и геморрое.

При очаговом облысении (гнездной алопеции) назначают по 0,02-0,05 г окиси цинка внутрь 2-3 раза в день после еды в таблетках и смазывание пораженных участков цинковой мазью.

Для лечения грибковых заболеваний кожи применяют мазь, содержащую цинковую соль ундециленовой кислоты.

В аптеках продаются лекарственные препараты цинка: сульфат цинка и окись цинка. Сульфат цинка применяют как антисептическое и вяжущее средство при конъюнктивите (0,1-0,5%-ные глазные капли) и хроническом катаральном ларингите (смазывание или пульверизация 0,25-0,5%-ным раствором).

Окись цинка применяют наружно в виде присыпок, мазей, паст при кожных заболеваниях (дерматите, язвах, опрелостях и т.п.) как вяжущее, подсушивающее и дезинфицирующее средство.

На основе окиси цинка выпускают мази (цинковую и цинко-нафталановую), пасты (цинковую и цинко-ихтиоловую), присыпки (детскую и от потливости ног).

Ученые продолжают работать над созданием новых лекарственных средств и пищевых добавок на основе цинка. Недавно в Центральном кожно-венерологическом институте в Москве были проведены клинические испытания нового содержащего цинк препарата «Скин-кап», выпускаемого в виде аэрозоля, крема и шампуня.

Этот препарат предназначен для лечения псориаза кожи волосистой части головы и гладкой кожи, а также себорейного дерматита и экземы. По мнению специалистов, создание «Скин-капа» является прорывом в лечении такого тяжелого заболевания, как псориаз.

В Японии на основе цинка создан принципиально новый препарат для лечения язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки – «ПолаПреЦинк». Он избавляет от язв, не подающихся лечению другими методами.

Сейчас ученые успешно работают над созданием на основе цинка новых препаратов для профилактики и лечения аденомы предстательной железы, ишемической болезни сердца и других болезней, которым в большей степени подвержены, люди старшего возраста.

Физиологическая потребность в Цинке, мг в сутки:

Источник: https://health-diet.ru/article/nutrient_vitamins/tsink/

Цинк

 
Цинк — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка). Эссенциальный (незаменимый) микроэлемент тканей человека. По количественному соотношению в организме занимает второе, после железа, место. Ему принадлежит ключевая роль в регенерации поврежденных тканей, так как без цинка нарушается синтез нуклеиновых кислот и белка.
 

СТРУКТУРА

Кристаллы цинка имеют гексагональную упаковку атомов. Но в отличие от плотнейшей гексагональной упаковки сферических атомов решетки цинка вытянуты в одном направлении. Каждый атом окружен шестью другими атомами, лежащими в одной плоскости или слое. Расстояние между центрами соседних атомов в этом плоском слое а равно 0,26649 нм. Внешняя электронная конфигурация атома 3d104s2. Не полиморфен.

СВОЙСТВА

При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем «крик олова»). Имеет низкую температуру плавления. Объем металла при плавлении увеличивается в соответствии со снижением плотности.

С повышением температуры уменьшается кинетическая вязкость и электропроводность цинка и возрастает его удельное электрическое сопротивление. При 100—150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка. Является диамагнетиком.

Запасы и добыча

Среднее содержание цинка в земной коре — 8,3·10-3%, в основных извержённых породах его несколько больше (1,3·10-2%), чем в кислых (6·10-3%). Цинк — энергичный водный мигрант, особенно характерна его миграция в термальных водах вместе со свинцом.

Из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинк также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах, главным осадителем для него является сероводород, меньшую роль играет сорбция глинами и другие процессы.

Месторождения цинка известны в Иране, Австралии, Боливии, Казахстане. В России крупнейшим производителем свинцово-цинковых концентратов является ОАО «ГМК Дальполиметалл»

Цинк добывают из полиметаллических руд, содержащих 1—4% Zn в виде сульфида, а также Cu, Pb, Ag, Au, Cd, Bi. Руды обогащают селективной флотацией, получая цинковые концентраты (50—60% Zn) и одновременно свинцовые, медные, а иногда также пиритные концентраты.

Основной способ получения цинка — электролитический (гидрометаллургический). Обожжённые концентраты обрабатывают серной кислотой; получаемый сульфатный раствор очищают от примесей (осаждением их цинковой пылью) и подвергают электролизу в ваннах, плотно выложенных внутри свинцом или винипластом.

Цинк осаждается на алюминиевых катодах, с которых его ежесуточно удаляют (сдирают) и плавят в индукционных печах.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Цинк в природе как самородный металл не встречается. Известно 66 минералов цинка, в частности цинкит, сфалерит, виллемит, каламин, смитсонит, франклинит. Наиболее распространенный минерал — сфалерит, или цинковая обманка. Основной компонент минерала — сульфид цинка ZnS, а разнообразные примеси придают этому веществу всевозможные цвета.

Из-за трудности определения этого минерала его называют обманкой (др.-греч. σφαλερός — обманчивый). Цинковую обманку считают первичным минералом, из которого образовались другие минералы элемента № 30: смитсонит ZnCO3, цинкит ZnO, каламин 2ZnO · SiO2 · Н2O. На Алтае нередко можно встретить полосатую «бурундучную» руду — смесь цинковой обманки и бурого шпата.

Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.

ПРИМЕНЕНИЕ

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа.

Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконструкций).

Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах.

Пластины цинка широко используются в полиграфии, в частности, для печати иллюстраций в многотиражных изданиях. Для этого с XIX века применяется цинкография — изготовление клише на цинковой пластине при помощи вытравливания кислотой рисунка в ней. Примеси, за исключением небольшого количества свинца, ухудшают процесс травления. Перед травлением цинковую пластину подвергают отжигу и прокатывают в нагретом состоянии.

Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.

Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски — цинковых белил.

Цинк — важный компонент латуни. Сплавы цинка с алюминием и магнием (ЦАМ, ZAMAK) благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам очень широко используются в машиностроении для точного литья.

В частности, в оружейном деле из сплава ZAMAK (-3, −5) иногда отливают затворы пистолетов, особенно рассчитанных на использование слабых или травматических патронов.

Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов, масштабные модели и всевозможные миниатюры, а также любые другие изделия, требующие точного литья при приемлемой прочности.

Хлорид цинка — важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры.

Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники. Сульфид цинка — составная часть многих люминофоров. Фосфид цинка используется в качестве отравы для грызунов.

Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.

Цинк (англ. Zinc) — Zn

Кристаллографические свойства

Источник: http://mineralpro.ru/minerals/zinc/

Цинк (Zn, Zincum)

Цинк в чистом виде впервые выделил Уильям Чемпион в 1738 году, хотя латунь (сплав меди с цинком) использовали в Древнем Египте и Древней Греции (calorizator). Иногда первооткрывателем цинка называют немца С. Маргграфа, который в 1746 году разработал аналогичный способ выработки цинка и описал его более подробно, чем Чемпион.

Названием цинк обязан Парацельсу, в чьих трудах встречаются слова zincum и zinken, которыми назван металл, видимо, из-за схожести его кристаллитов с иглами (zinke – зубец).

Общая характеристика цинка

Цинк является элементом побочной подгруппы II группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 30 и атомную массу 65,39. Принятое обозначение – Zn (от латинского Zincum).

Нахождение в природе

Цинк достаточно распространённый элемент, он содержится в земной коре, практически во всех водных ресурсах Мирового Океана и во многих живых организмах. На сегодняшний день известно более 60-ти минералов цинка (сфалерит, цинкит, каламин и др.). крупные месторождения цинка обнаружены в Австралии, Боливии, Иране и Казахстане.

Физические и химические свойства

Цинк является хрупким, пластичным переходным металлом, имеет бело-голубоватый цвет, на воздухе покрывается слоем оксида цинка, что приводит к потускнению. При высоких температурах сгорает, образуя белый оксид цинка.

Суточная потребность в цинке

В сутки организм взрослого здорового человека должен получать от 9 до 11 мг цинка, дети – чуть меньше, от 2 до 8 мг, женщины в период беременности и кормления грудью – от 11 до 13 мг.

Продукты питания богатые цинком

Основные поставщики цинка – продукты питания, важный для жизнедеятельности организма элемент содержится в зелёных листовых овощах, брокколи, цветной капусте и редисе, моркови и кукурузе, зелёном луке, фасоли, горохе и чечевице, авокадо и ягодах, арахисе, кокосе, грецких и кедровых орехах, кунжуте, пшенице, овсянке и рисе. Присутствует цинк и в продуктах животного происхождения – свинине и баранине, говядине и индейке, мясе утки и говяжьем языке, морепродуктах и рыбе, плавленом сыре и яичном желтке.

Полезные свойства цинка и его влияние на организм

Функции и полезные свойства цинка:

• участие в формировании костных тканей,
• предупреждение диабета,
• препятствие появлению эпилепсии,
• обеспечение быстрого заживления ран,
• пособничество всасыванию витамина А,
• улучшение состояния волос,
• положительное влияние на умственные способности человека,
• профилактика возникновения артрита и ревматизма.

Взаимодействие с другими

Цинк необходим для метаболизма витамина E, витамин А действует только в присутствии цинка. Витамин С и цинк — хорошее средство против катаров и многих вирусных заболеваний.

Признаки нехватки цинка

Нехватка цинка в организме человека характеризуется следующими симптомами:

• расстройства деятельности желудочно-кишечного тракта,
• хрупкость ногтей и появление на них белых пятен,
• истощение и выпадение волос,
• потеря чувства вкуса и аппетита,
• незаживление мелких ран,
• нервозность, быстрая утомляемость,
• снижение памяти.

Признаки избытка цинка

Избыточное содержание цинка в организме человека как правило обусловлено приёмом БАДов и препаратов цинка, характеризуется головными болями, приступами слабости и тошнотой.

Применение цинка в жизни

Цинк в чистом виде используется как восстановитель благородных металлов, как защита стали от коррозии, для производства аккумуляторов, в полиграфической промышленности, в медицине, производстве различных сплавов, резиновых шин и масляных красок.

Источник: http://www.calorizator.ru/element/zn

Цинк и его сплавы — производство, свойства, виды и применение

( 7, : 3.29)

Цинк — хрупкий голубовато-белый металл. В природе без примесей не встречается. В 1738 году Уильям Чемпион добыл чистые пары цинка с помощью конденсации. В периодической системе Менделеева находится под номером 30 и обозначается символом Zn.

Химические свойства цинка

Цинк — активный металл. При комнатной температуре тускнеет и покрывается слоем оксида цинка.

• Вступает в реакцию со многими неметаллами: фосфором, серой, кислородом.
• При повышении температуры взаимодействует с водой и сероводородом, выделяя водород.
• При сплавлении с щелочами образует цинкаты — соли цинковой кислоты.
• Реагирует с серной кислотой, образуя различные вещества в зависимости от концентрации кислоты.
• При сильном нагревании вступает в реакции со многими газами: газообразным хлором, фтором, йодом.
• Не реагирует с азотом, углеродом и водородом.

Физические свойства цинка

Цинк — твердый металл, но становится пластичным при 100–150 °C. При температуре выше 210 °С может деформироваться. Температура плавления — очень низкая для металлов. Несмотря на это, цинк имеет хорошую электропроводность.

• Плотность — 7,133 г/см³.
• Теплопроводность — 116 Вт/(м·К).
• Температура плавления цинка — 419,6 °C.
• Температура кипения — 906,2 °C.
• Удельная теплота испарения — 114,8 кДж/моль.
• Удельная теплота плавления — 7,28 кДж/моль.
• Удельная магнитная восприимчивость — 0,175·10-6.
• Предел прочности при растяжении — 200–250 Мн/м2.

Подробный химический состав цинка различных марок указан в таблице ниже.

Обозначение марок	Цинк, не менее	Примесь, не более
свинец	кадмий	железо	медь	олово	мышьяк	алюминий	всего
ЦВ00	99,997	0,00001	0,002	0,00001	0,00001	0,00001	0,0005	0,00001	0,003
ЦВ0	99,995	0,003	0,002	0,002	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,005
ЦВ	99,99	0,005*	0,002	0,003	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,01
Ц0А	99,98	0,01	0,003	0,003	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,02
Ц0	99,975	0,013	0,004	0,005	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,025
Ц1	99,95	0,02	0,01	0,01	0,002	0,001	0,0005	0,005	0,05
Ц2	98,7	1,0	0,2	0,05	0,005	0,002	0,01	0,010**	1,3
Ц3	97,5	2,0	0,2	0,1	0,05	0,005	0,01	—	2,5
* В цинке, применяемом для производства сплава марки ЦАМ4-1о, массовая доля свинца должна быть не более 0,004%. ** В цинке, применяемом для проката, массовая доля алюминия должна быть не более 0,005%.

примесей в цинке зависит от способа производства и качества сырья.

В России основной процент цинка получают гидрометаллургическим способом — металл восстанавливают из солей в растворах. Такой способ позволяет получить наиболее чистый металл. Но часть цинка обрабатывают при высоких температурах. Такой метод называют пирометаллургическим.

Свинец — особая примесь в цинке, так как основная его часть оседает из-за нерастворимых анодов, содержащихся в металле. Катодный цинк, помимо всех указанных примесей, состоит из хлора и фтора.

Сплавы цинка

Сплавы на цинковой основе с добавлением меди, магния и алюминия имеют низкую температуру плавления и обладают хорошей текучестью. Они легко поддаются обработке, свариванию и паянию.

Латунь

Различают латуни двухкомпонентные и многокомпонентные.

Двухкомпонентная латунь — сплав цинка с высоким содержанием меди. Существует желтая латунь с медью в количестве 67%, золотистая медь или томпак — 75%, и зеленая — 60%. Такие сплавы могут деформироваться при температуре 300 °C.

Многокомпонентные латуни, помимо 2-х основных металлов, состоят из других добавок: никеля, железа, свинца или марганца. Каждый из элементов влияет на свойства сплава.

ЦАМ

ЦАМ — семейство цинковых сплавов. В их состав входят магний, алюминий и медь. Такие сплавы цинка используются в литейном производстве. В них содержится алюминий в количестве 4%.

Основная область применения сплавов ЦАМ — литье цинка под давлением. Сплавы этого семейства обладают низкой температурой плавления и хорошими литейными свойствами. Их высокопрочность позволяет производить прочные и сложные детали.

Вирениум

Сплав состоит из цинка (24,5%), меди (70%), никеля (5,5%).

Добыча металла

Цинк как самородный металл в природе не встречается. Добывается из полиметаллических руд, содержащих 1–4% металла в виде сульфида, а также меди, свинца, золота, серебра, висмута и кадмия. Руды обогащаются селективной флотацией и получаются цинковые концентраты (50–60% Zn).

Концентраты цинка обжигают в печах. Сульфид цинка переводится в оксид ZnO. При этом выделяется сернистый газ SO2, который используется в производстве серной кислоты.

Получение металла

Существуют два способа получения чистого цинка из оксида ZnO.

Самый древний метод — дистилляционный. Обожженный концентрированный состав подвергают термообработке, чтобы придать ему зернистость и газопроницаемость.

Затем концентрат восстанавливают коксом или углем при температуре 1200–1300 °C. В процессе образуются пары металла, которые конденсируют и разливают в изложницы. Жидкий металл отстаивают от железа и свинца при температуре 500 °C. Так достигается цинк чистотой 98,7%.

Иногда используется сложная и дорогая обработка цинка ректификацией — разделением смесей за счет обмена теплом между паром и жидкостью. Такая чистка позволяет получить металл чистотой 99,995% и извлечь кадмий.

Второй метод производства цинка — электролитический. Обожженный концентрат обрабатывается серной кислотой. Готовый сульфатный раствор очищается от примесей, после чего подвергается электролизу в свинцовых ваннах. Цинк дает осадок на алюминиевых катодах. Полученный металл удаляют с ванн и плавят в индукционных печах. После этого получается электролитный цинк чистотой 99,95%.

Литье металла

Горячий цинк — жидкий и текучий металл. Благодаря таким свойствам он легко заполняется в литейные формы.

Примеси влияют на величину натяжения поверхности цинка. Технологические свойства металла можно улучшить, добавив небольшое количество лития, магния, олова, кальция, свинца или висмута.

Чем выше температура перегрева цинка, тем лучше он заполняет формы. При литье металла в чугунные изложницы его объем уменьшается на 1,6%. Это затрудняет получение крупных и длинных цинковых отливок.

В медицине

Окись цинка применяется в медицине как антисептическое средство. Окись добавляют в мази и другие составы для заживления ран.

Благодаря своим свойствам, цинк широко применяется в различных областях промышленности. Металл пользуется спросом из-за относительно низкой цены и хороших физических свойств.

Источник: https://ferrolabs.ru/blog/tsink-i-ego-splavy/

Применение цинка и цинкосодержащего покрытия в строительстве

В сфере строительства цинк нашел свое широкое применение. Сегодня мы уже ее не можем себе представить как раньше могли обходиться без применения цинка. Оцинкованные материалы служат намного дольше, чем не оцинкованные. При этом на них не влияет агрессивная окружающая среда и такие материалы не подвержены коррозии.

Рассмотрим далее более подробно сферы применения цинка, его окиси и свойства металла.

Цинку выделяется отдельное место среди многих металлов промышленности. Он относится к числу молодых металлов.

Производить его стали в начале XIX века. Тогда объем производства составлял не более 900 тонн в год. Сегодня крупнейшими производителями цинка являются зарубежные страны (США, Канада, Австралия), на долю которых приходится 60 млн. тонн в год.

Итак, каково же применение цинка в промышленности?

О применении цинка расскажет это видео:

Основными сферами применения цинка являются:

1. Производство оцинкованной стали. Этой сфере соответствует половина (50%) от всего объема использования цинка.
2. Изготовление бронзы и латуни. На эту сферу приходится примерно 20-25%.
3. Изготовление сплавов на основе цинка.
4. Производство химикатов. Самая маленькая по своему объему сфера расходования (всего 10%).

Как материал для конструкции нелегированный цинк не используется. Для этих целей он не обладает необходимыми технологическими, механическими и физическими свойствами.

В случае легирования, вышеперечисленные свойства существенно улучшаются. Поэтому очень часто цинк используют во время изготовления сплавов на основе алюминия, меди, свинца и латуни.

У цинка есть несколько марок. В зависимости от них металл может использоваться:

• Для оцинковки стали.
• Для изготовления цинковых сплавов.
• Для производства полуфабрикатов из цинка.
• Для изготовления цинковых соединений.

Продукция из металла

• Наиболее востребованными в строительстве и промышленности являются цинковые листы. Они бывают разными по толщине. Толщина самого тонкого листа может составлять 0,15 мм, а самого толстого – 1,5 мм и более.
  • Цинковые листы часто используются при производстве оцинкованной посуды, сточных желобов и обычных труб.
  • А так же цинковые листы хорошо применяют для изготовления печатных форм для типографии, для изготовления химических источников тока и кровельного покрытия.
• Кроме этого, наиболее широкое распространение получили цинксиликатные и цинкполимерные материалы. цинка в них может достигать 98%.

  Эти материалы наносятся на строительные конструкции с помощью специальных установок лакокрасочного покрытия. В результате получается очень прочное покрытие с отличными изолирующими характеристиками.

• Особое распространение цинковое покрытие получило у изделий, которые в дальнейшим должны эксплуатироваться в условиях агрессивной среды.

  То есть покрытие цинком с успехом применяют для эксплуатации изделий в условиях моря, реки, озера, пластовой и подтоварной воды, при воздействии на них слабощелочных растворов, а так же в условиях атмосферы. Цинковые покрытия нашли свое применение в строительстве танков, морских судов, трубопроводов, морских платформ и во многих других конструкциях.

С помощью напыления цинкосодержащих красок на самих строительных объектах обрабатываются сварные швы.

Использование в строительстве

На протяжении долгих лет цинк используется в строительстве для защиты железа от коррозии. Эта процедура получила название «оцинкование».

Роль оцинкования

Процессам коррозии подвержен практически весь строительный фонд. Если говорить в цифрах, то это примерно 75%. Зная это, конструкторы уже на этапе проектирования закладывают процедуру оцинковки или закупку уже готовых оцинкованных изделий.

К этому шагу производители пришли не сразу. Повышенные требования к качеству возникли после ряда обрушений строительных сооружений, причиной которых были некачественные крепежные изделия. Борьба с коррозий металлических конструкция давно стала вопросом государственной важности.

Сейчас количество выпускаемых оцинкованных изделий растет с каждым годом. При этом на каждый вид изделия есть ГОСты, ОСты или технические условия, в которых обязательно регламентируется оцинковка конкретных элементов.

Так, например, обязательной оцинковке подлежат линии электропередач и дорожные ограждения.

На сегодняшний день ассортимент оцинкованных изделий порадует любого покупателя и производителя.

Технологии оцинкования

Существует несколько способов использования цинка на поверхности металла. И далее мы погорим о технологиях и методах оцинкования металлоконструкций, труб, метизов, деталей, профнастила и других изделий.

Горячий способ

Это наиболее популярный способ оцинкования. Он с успехом применяется во многих странах. В результате его использования изделие получает высокое качество и отличные эксплуатационные характеристики. Пятьдесят процентов стали подвергается оцинкованию в виде листового проката, примерно сорок процентов приходится на долю готовых изделия, а остальные десять процентов идет на оцинковку труб и проволоки.

Суть горячего способа заключается в следующем: очищенное стальное изделие погружают в цинк, который представлен в виде расплавленного вещества. Между металлом и цинком происходит связь, которая приводит к формированию нескольких слоев. На характеристики покрытия (толщину и структуру) влияет состав расплавленного вещества.

У горячего способа цинкования металлов есть свои недостатки.

• В частности, способ экологически небезопасен, так как в нем используется много химических составляющих.
• Второй недостаток: процесс обработки требует постоянного поддержания высокой температуры, а это в свою очередь свидетельствует о больших энергозатратах.

Горячим способом чаще всего обрабатывается стальная сетка, элементы строительных конструкция огромных размеров, а так же кровельные покрытия.

Про горячее цинкование расскажет это видео:

Способ применяется при необходимости достижения высокой гладкости поверхности. В результате электрохимического воздействия происходит фиксация цинка на поверхности. Здесь металл и цинк плотно сливаются друг с другом.

Суть гальванического способа состоит в следующем: металлическое изделие погружают в ванну с раствором электролита. Изделие подводят к источнику тока. В результате электролиза цинк ровно ложится на деталь. Такой способ обработки подходит для всех видов металла. В результате изделие получается очень блестящим. При этом блеск равномерно распределяется по всему объему.

На качество покрытия существенно влияет частота изделия. На нем не должно быть мелкого мусора и различных пленок, в противном случае оцинкование будет некачественным. За чистотой поверхности очень трудно уследить при производстве больших объемов. К положительным сторонам этого способа обработки относится идеально блестящая и ровная поверхность.

• К отрицательной стороне: большое количество отходов, которые образуются на этапе очистки. Полученные отходы наносят сильный вред окружающей среде.
• Ко второй отрицательной стороне относится обязательное наличие дорогостоящего оборудования, без которого гальванический способ обработки произвести нельзя.

Термодиффузионный способ

Этот способ применяется при необходимости получения толщины слоя в 20 мкм. Термодиффузионный способ очень схож с горячим цинкованием. Только здесь обработанное изделие помещают в печь барабанного тира.

За счет вращательного движения на изделие наносится оцинкованный слой. На выполнения одного полного цикла нанесения слоя требуется примерно три часа. Термодиффузионный способ в основном применяют для мелких метизов, таких как шурупы и шайбы. Так же этот способ применяется для сложных по форме деталей, для элементов с глухими отверстиями и для изделий с резьбой.

К самому эффективному способу обработки изделий относят термодиффузионное окрашивание. Способ обработки решает вопрос не только поверхностной коррозии, но внутренней. Термодиффузионный способ применяется для защиты арматуры в легких бетонов и железобетонных перекрытиях. Его используют для труб водоснабжения (как холодного, так и горячего).

Этот вид обработки давно широко применяется. В результате холодной обработки изделие окрашивается цинкосодержащими веществами. Обработка изделий таким способом не требует от исполнителя профессиональных навыков. Так же не требуется дорогостоящего оборудования.

Но есть один минус этой обработки. Готовые оцинкованные изделия могут быть подвержены механическому влиянию. Холодное оцинкование часто применяют для оцинкования труб.

Процесс холодного цинкования рассмотрен в этом видеоролике:

Источник: http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/tsink/primenenie-v-stroitelnoy-sfere.html

Оксид цинка — важное в промышленности и медицине соединение

• Оксид, или окись цинка — неорганическое вещество, востребованное в разных областях производства, в медицине и в быту. Формула ZnO. Встречается в природе в виде минерала цинкита.

  Свойства

  Белый мелкий кристаллический порошок, не растворимый в воде. Возгоняется при t +1800 °C, плавится при 2000 °C. Обладает полупроводниковыми свойствами, низкой теплопроводностью, поглощает ультрафиолет. Тонкие пленки обладают пьезоэлектрическими качествами. При нагревании становится желтым, после остывания опять белеет. Не горит. При контакте с кожей не вызывает раздражения, наоборот, обладает противовоспалительным и обеззараживающим действием.

  Цинк окись — амфотерный оксид, вступающий в реакцию и с кислотами, и со щелочами. Реакция с кислотами приводит к получению солей, со щелочами — комплексных соединений гидроксоцинкатов. Взаимодействует с водородом, углеродом, раствором аммиака, угарным газом, метаном, карбидом кальция, ферросилицием. В результате сплавления с оксидами и гидроксидами металлов получаются цинкаты, а если сплавлять реагент с оксидом бора или оксидом кремния, то образуются борат и силикат цинка.

  Меры предосторожности

  Оксид цинка считается малоопасным и малотоксичным веществом, не огне- и не взрывоопасным, IV степени опасности. Но пыль, взвесь, аэрозоль окиси цинка вызывают раздражение дыхательных путей и «литейную лихорадку». Проглатывание приводит к заболеваниям ЖКТ. На производствах, имеющих дело с большими количествами сыпучего реактива, с обжигом латуни, работники должны пользоваться респираторами, защитными очками, перчатками и спецобувью.

  Хранить реагент следует в герметичной таре (полиэтиленовые и бумажные мешки или пакеты; стальные, картонные, фанерные бочки и контейнеры), так как доступ к углекислоте и влаге из воздуха может привести к перекристаллизации в углекислый цинк.

  Если из-за длительного неправильного хранения оксид цинка все же превратился в углекислый цинк, то ему можно вернуть первоначальные свойства, прокалив его. Окись цинка хранят в крытых, сухих складах без доступа солнечного света.

  Допустимый диапазон температур хранения — от -40 до +40 °С.

Применение оксида цинка

— Наполнитель и краситель для резины, полимеров, бумаги; вулканизирующий агент для некоторых видов каучуков; катализатор в производства метанола; пигмент для лакокрасочной промышленности (цинковые белила).

— Используется при получении стекла и красок на базе жидкого стекла; составов-преобразователей ржавчины; фотокаталитических обеззараживающих покрытий стен и потолков в больницах; искусственной кожи, подошвенных резин.— Наполнитель кремов, мазей, пудр и присыпок в косметологии и фармацевтике. Ингредиент кремов для загара, зубных паст.— Минеральная добавка для животных кормов.

— Сырье в стекольной и керамической индустрии.— В радиоэлектронной промышленности на основе окиси цинка изготавливают варисторы (полупроводниковые элементы, проводимость которых зависит от напряжения), люминофоры, голубые светодиоды, порошковые лазеры, тонкие пленки для сенсоров.— В металлургии — для изготовления электрокабеля.

— В медицине применяется как антисептик, подсушивающее, вяжущее, адсорбирующее вещество. Его добавляют во многие наружные дерматологические средства для лечения экзем, пролежней, детской потницы, простого герпеса, ран, порезов, ожогов, язв.

— В стоматологии изготавливают абразивные материалы, добавляют в стоматологический цемент. В хирургии используются резинотехнические изделия на основе оксида цинка.

В нашем интернет-магазине вы можете купить оксид цинка высокого качества по доступной цене. Есть доставка и возможность самовывоза. Покупать у нас удобно и выгодно!

Источник: https://pcgroup.ru/blog/oksid-tsinka-vazhnoe-v-promyshlennosti-i-meditsine-soedinenie/