Выберите категорию

×

Месторождения сурьмы

В Красноярском крае добывается чуть менее половины всей сурьмы России

Сурьма (Sb) — полуметалл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, грубозернистого строения. Это элемент таблицы Менделеева с атомным номером 51 и один из древнейших химических элементов, известных человечеству.

Россия занимает второе место в мире по уровню добычи и производству сурьмяных концентратов. В Красноярском крае основные сурьмяные месторождения находятся на территории Енисейского кряжа в Северо-Енисейском и Мотыгинском районах. Активно ведется разработка Удерейского золото-сурьмяного месторождения, обладающего запасами в 34 тыс. тонн сурьмы. За период с 2010 по 2012 г. здесь было добыто порядка 10,5 тонны сурьмы, что составляет чуть менее половины всей добычи на территории России. 

Свойства и особенности

Металлические свойства выражены у сурьмы довольно слабо, однако и свойства неметалла присущи ей далеко не в полной мере. Известны четыре металлические аллотропные модификации сурьмы, существующие при различных давлениях. Также существуют три аморфные модификации — взрывчатая, черная и желтая сурьма.

Самая распространенная серая модификация сурьмы выглядит как металл традиционного серо-белого цвета с легким синеватым оттенком, становящимся сильнее при увеличении доли примесей. Вещество умеренно твердое и исключительно хрупкое, электричество и тепло проводит намного хуже большинства обычных металлов.

При собственной хрупкости сурьма значительно увеличивает твердость других металлов в сплавах, она не окисляется при обычных условиях, а также принадлежит к числу немногих металлов, расширяющихся при затвердевании.

Добыча сурьмы

Сурьма — сравнительно редкий элемент, ее содержание в земной коре не превышает 500 миллиграмм на тонну. Несмотря на это, в природе существует свыше 100 минералов, в состав которых входит сурьма. Самым распространенным и имеющим наибольшее промышленное значение является сурьмяный блеск, или стибнит, — Sb2S3.

Сурьмяные руды резко отличаются друг от друга по содержанию в них металла — от 1 до 60 %. Добыча металлической сурьмы непосредственно из руд с содержанием менее 10 % экономически невыгодна. Бедные руды приходится в обязательном порядке обогащать до концентрата с содержанием 30—50 % сурьмы, после чего концентрат перерабатывают пирометаллургическим или гидрометаллургическим методом. Гидрометаллургические методы позволяют использовать более бедное сырье и, кроме того, дают возможность извлекать из сурьмяных руд примеси ценных металлов. Однако такой метод оставляет в сырье довольно много примесей — железа, меди, серы, мышьяка. Для дальнейшего использования сурьмы в металлургии, требующей 99,5 % чистоты, черновую сурьму подвергают огневому рафинированию.

Слитки сурьмы высших марок должны иметь ярко выраженную «звездчатую» поверхность, получаемую при плавке со «звездчатым» шлаком, состоящим из антимонатов натрия. Этот шлак не только влияет на структуру поверхности, но и предохраняет металл от окисления.

Для полупроводниковой промышленности методом зонной плавки получают еще более чистую — 99,999 % — сурьму.

История открытия и использования

Свое название stibium сурьма получила от греческого слова στιβι, относившегося изначально не к самому полуметаллу, а к самому его распространенному минералу — сурьмяному блеску. Латинское название элемента встречается в сочинениях Плиния Старшего. В 1789 г. Лавуазье включил сурьму в список простых веществ и дал ей название antimonie, оно и сейчас остается французским названием элемента № 51. Также схожи английское и немецкое названия — antimony и antimon. Русское название элемента происходит от турецкого «сюрме», что переводится как «натирание» или «чернение бровей». Вплоть до XIX в. в России бытовало выражение «насурьмить брови», а для черной краски для бровей использовалась в том числе и черная модификация трехсернистой сурьмы.

Сурьма считается доисторическим химическим элементом, входя в один ряд с медью, золотом, ртутью, серебром, железом, оловом, свинцом, серой и углеродом. Имя ее первооткрывателя не дошло до наших времен, но историки считают, что первые производства сурьмы были организованы на древнем Востоке порядка 5 тыс. лет назад: известно, что еще за III тыс. лет до н. э. сурьма использовалась в Вавилоне для производства сосудов. За II тыс. лет до н. э. порошок сурьмяного блеска использовался в Египте для чернения бровей.

В средние века из сурьмяного блеска научились выплавлять «королек сурьмы», который считали полуметаллом. Крупнейший металлург Средневековья Агрикола писал: «Если путем сплавления определенная порция сурьмы прибавляется к свинцу, получается типографский сплав, из которого изготовляется шрифт, применяемый теми, кто печатает книги». Так было открыто одно из главных нынешних применений сурьмы.

В дореволюционной России не было ни одного производства по добыче и выплавке сурьмы, в начале XX в. стране приходилось ежегодно ввозить из-за границы порядка тысячи тонн сурьмы для нужд полиграфии и красильной промышленности. В начале 1930-х гг. в Ферганской долине на территории Киргизской ССР геологи нашли сурьмяное сырье. В разведке этого месторождения принимал участие выдающийся советский ученый академик Д. И. Щербаков. К 1936 г. производство вещества достигло объемов, позволивших отказаться от импорта, а еще через 20 лет на Всемирной выставке в Брюсселе советская металлическая сурьма была признана лучшей в мире и утверждена мировым эталоном.

Использование

Сурьма увеличивает твердость других металлов и не окисляется при обычных условиях, что стало поводом ее добавления в металлургии в состав различных сплавов, число которых достигает двухсот. Наиболее известные сплавы сурьмы: твердый свинец — гартблей, типографский металл, подшипниковые металлы.

Способность сурьмы расширяться при затвердевании используется в типографском металле, хорошо заполняющем формы при изготовлении шрифтов. Также сурьма придает типографскому металлу твердость, ударную стойкость и износостойкость. Подшипниковые металлы обладают достаточной твердостью, большим сопротивлением истиранию, высокой коррозионной стойкостью. Они используются в станкостроении, на железнодорожном и автомобильном транспорте. Твердый свинец используется в химическом машиностроении, а также для изготовления труб, по которым транспортируют агрессивные жидкости. Из него же делают оболочки телеграфных, телефонных и электрических кабелей, электроды, пластины аккумуляторов. Добавляют сурьму и к свинцу, идущему на изготовление шрапнели и пуль.

Кроме того, трехсернистую сурьму используют в производстве спичек и пиротехнике; пятисернистую сурьму применяют для вулканизации каучука, где она придает материалу высокую эластичность; жаростойкая трехокись сурьмы используется в производстве огнеупорных красок и тканей. Также очень многие соединения сурьмы могут служить пигментами в красках.

В настоящее время сурьма все больше применяется в полупроводниковой промышленности при производстве диодов, инфракрасных детекторов, устройств с эффектом Холла. Здесь используются интерметаллические соединения сурьмы с алюминием, галлием, индием, обладающие полупроводниковыми свойствами. Также сурьма улучшает свойства одного из самых важных полупроводников — германия.

В современной медицине соединения сурьмы используются для лечения некоторых инфекционных заболеваний человека и животных. В частности, их используют при лечении сонной болезни, лейшманиозов.

Дата последнего изменения: 23.12.2014

Источники

  1. Горная энциклопедия. В 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1984—1991.