Чистый цинк — это металлический цинк с минимальным содержанием примесей других элементов. Как химический элемент цинк, цинк имеет символ Zn и атомный номер 30; в чистом виде это серебристо-белый блестящий металл с голубоватым оттенком. Чем выше чистота, тем меньше в металле посторонних примесей (свинца, железа, кадмия, меди, олова) и тем стабильнее его свойства. Ниже разберём, что считают чистым цинком, как определяют чистоту, какими методами его получают и где он встречается.
Вопрос чистоты цинка и как это влияет на свойства и применение
Чистота цинка показывает, насколько мало в металле примесей. От неё напрямую зависит качество конечной продукции, поэтому для разных задач берут цинк разной чистоты:
- для гальванических покрытий и электролизных процессов нужен цинк высокой чистоты — примеси снижают качество покрытия и эффективность процесса;
- для производства оксида цинка и химических реактивов требуется особо чистый металл;
- в литейных сплавах, наоборот, небольшое количество легирующих добавок улучшает прочность и литейные свойства, поэтому сверхвысокая чистота не нужна.
Чем выше чистота, тем дороже металл, поэтому марку выбирают под конкретную задачу, не переплачивая за лишнюю чистоту.
Что такое чистый цинк
Чистый цинк — это металлический цинк, в котором содержание всех примесей не превышает установленного предела, а основная масса приходится на сам цинк (Zn). В идеале цинк как чистое вещество состоит только из атомов цинка, но на практике абсолютно чистых металлов не бывает — речь всегда идёт о металле определённой степени чистоты.
Химическая чистота и марки цинка по ГОСТ
Уровень чистоты в России регламентирует стандарт ГОСТ 3640-94 «Цинк. Технические условия». Он устанавливает восемь марок первичного цинка, различающихся содержанием основного металла и допустимой долей примесей. Массовую долю цинка определяют расчётом: 100% минус сумма примесей (свинца, железа, кадмия, меди и олова).
Чистоту цинка определяют инструментальными методами анализа — спектральным, масс-спектрометрией, химическим анализом на содержание конкретных примесей.
Особенности и свойства чистого цинка
Чистый цинк обладает характерным набором свойств:
Чистый цинк относительно малотоксичен как металл, однако его пары и пыль (особенно оксид цинка при нагреве) вредны и могут вызывать «литейную лихорадку», поэтому работы с нагревом ведут с вентиляцией.
Как получить чистый цинк
Получение чистого цинка — это очистка металла от примесей. Применяют три основных подхода:
Промышленно основную массу чистого цинка получают электролизом (так называемый электролитический цинк): цинковый концентрат обжигают, выщелачивают серной кислотой, раствор очищают и подвергают электролизу — на алюминиевых катодах осаждается металл чистотой до 99,995% и выше. Выбор метода очистки зависит от требуемой чистоты, доступности оборудования и затрат.
Где взять чистый цинк
Производители чистого цинка
Чистый цинк производят во многих странах — в Китае, Корее, Японии, США, странах Европы. Среди крупных мировых производителей — Nyrstar, Boliden, Glencore, Teck Resources. В России основной производитель первичного цинка высокой чистоты — Челябинский цинковый завод (входит в УГМК), выпускающий металл чистотой до 99,995%.
Формы выпуска чистого цинка
В зависимости от назначения чистый цинк поставляют в разных формах:
Как выбрать поставщика
При выборе поставщика чистого цинка учитывают марку и чистоту металла, содержание примесей, форму и упаковку, наличие сертификатов соответствия ГОСТ, а также стоимость доставки и хранения. Надёжный поставщик подтверждает марку паспортом качества и лабораторным анализом на содержание цинка и примесей.
Цинк в чистом виде в природе
Цинк в чистом виде в природе практически не встречается — он слишком активен и почти всегда связан с другими элементами (серой, кислородом, углеродом) в составе минералов. Поэтому чистый цинк получают только переработкой руд.
Основные цинковые минералы:
Залежи цинковых руд распространены по всему миру — в Китае, Австралии, Перу, Канаде, Казахстане, США. Цинк из руд извлекают обогащением (чаще флотацией), обжигом концентрата и последующим гидрометаллургическим (электролиз) или пирометаллургическим восстановлением. Попутно из тех же руд нередко добывают свинец, серебро и медь.
Чистый цинк: вопросы и ответы
Цинк — это чистое вещество?
Металлический цинк (Zn) — простое вещество, состоящее из атомов одного элемента. Но абсолютно чистого металла не бывает: на практике говорят о цинке определённой чистоты — например, 99,99% или 99,995%.
Что значит химически чистый цинк?
Это цинк высших марок чистоты (ЦВ00, ЦВ0 — 99,995% и выше), в котором содержание примесей сведено к минимуму. Применяется в электронике, для реактивов и научных задач.
Как получить чистый цинк?
Очисткой от примесей: электролитическим рафинированием (осаждение на катоде из раствора сульфата цинка), дистилляцией или химической очисткой. В промышленности преобладает электролиз.
Какой ГОСТ на чистый цинк?
ГОСТ 3640-94 «Цинк. Технические условия» — он задаёт восемь марок (от ЦВ00 99,997% до Ц3 97,5%) и нормы примесей.
Встречается ли чистый цинк в природе?
Практически нет. Цинк слишком активен и находится в виде минералов — сфалерита (ZnS), смитсонита (ZnCO₃), цинкита (ZnO) и других; чистый металл получают переработкой руд.
Чистый цинк токсичен?
Как металл он малотоксичен, но его пары и пыль, особенно оксид цинка при нагреве, вредны для дыхания — работы с нагревом ведут с вентиляцией.
Словарь терминов
- Чистый цинк — Металлический цинк с минимальным содержанием примесей; чистота задаётся маркой.
- Чистое вещество — Вещество из атомов одного элемента; для цинка это простое вещество Zn.
- Химически чистый цинк — Цинк высших марок чистоты (99,995% и выше) для реактивов и электроники.
- Марка цинка — Обозначение по ГОСТ 3640-94 (ЦВ00, ЦВ0, ЦВ, Ц0А, Ц0, Ц1, Ц2, Ц3), задающее чистоту.
- Электролитическое рафинирование — Очистка цинка осаждением на катоде из раствора сульфата цинка.
- Дистилляция — Очистка испарением и конденсацией цинка; даёт наивысшую чистоту.
- Сфалерит — Сульфид цинка ZnS — главная цинковая руда.
- Флотация — Метод обогащения руды, отделяющий цинковые минералы от пустой породы.