Galenadaki Kurşunu Çıkarmak — İnsanlığın En Eski Eritilmiş Metali

SAFETY WARNING: Kurşun kümülatif bir nörotoksindir. Kurşun kemiklerde ve organlarda birikir ve sinir sistemi, böbrekler ve beyine geri dönülemez hasar verir. WHO ve CDC'e göre GÜVENLİ bir kan kurşun seviyesi YOKTUR. Çocuklar ve hamile kadınlar herhangi bir kurşun işi sırasında NEVER hazır bulunmamalıdır. Tüm kurşun eritme, tam solunum ve cilt koruması ile açık havada yapılmalıdır.

Galena (PbS) kurşun sülfür olup, kütlece %86,6 kurşun içerir. Dünya çapında en önemli kurşun cevheridir. Eritme iki aşamadan oluşur: (1) PbS'yi kurşun oksit PbO'ya dönüştürmek için kızıştırma ve (2) metalik kurşun elde etmek için PbO'yu karbon ile indirgeme. Kurşun 327,5 derece C'de erir — herhangi bir metalin en düşük erime noktalarından biri olup, bu nedenle antik çağ halklarının erittiği ilk metaller arasında yer almıştır.

Galena, belirgin özellikleri ile kolayca tanınır: parlak metalik (gümüş-gri) parlaklık, mükemmel kübik yarılma (küp şeklinde parçalara ayrılır) ve olağanüstü ağırlık. Özgül ağırlığı 7,4-7,6 olup, çoğu kayadan belirgin şekilde daha ağırdır. Mohs ölçeğinde sertliği 2,5'tir — sert bastırılan tırnak veya bakır parayla çizilir. Parlak porselen üzerindeki çizgi kurşun-gri ila siyah rengindedir. Galena, genellikle kuvars, kalsit, florüt, sfalerit (çinko sülfid) ve pirit ile ilişkili hidrotermal damarlar içinde oluşur.

Galena içeren kayaları açığa çıkmış damarlardan veya maden atıklarından toplayın. Karakteristik kübik kristalleri ve metalik parıltıyı arayın. En parlak lüstür ve en ağır hissedilen parçaları seçin — bunlar en yüksek kurşun içeriğine sahiptir. Ağır kuvars veya kalsit gangue (atık kayalar) içeren örnekleri önleyin. Anlamlı bir eritme için 3-5 kg cevher toplayın. Toplama sırasında eldiven giyin — galena tozu cilde temas etmemelidir.

Galen cevherini bir çekiç kullanarak düz bir taş veya demir plaka üzerinde 1-2 cm'den büyük olmayan parçalara ayırın. Galenanın mükemmel kübik yarılması onu düzgün kübik parçalara kırmaya neden olur. Parlak metalik galena parçalarını gang malzemesinden (kuvars, kalsit, ülke kayası) ayırın. Yoğunluk farkı el ile ayırma işlemini etkili kılar — galena parçaları belirgin şekilde daha ağır hissedilir. Kurşun tozu solunmasını önlemek için ezme işlemi sırasında bir P100/FFP3 solunum maskesi takın.

Ezilen galeni bir kova suya yerleştirin ve karıştırın. Daha hafif gangue partikülleri yüzer veya asılı kalırken, ağır galeni (SG 7,5) hızla çöker. Çamurlu suyu döküp 2-3 kez tekrarlayın. Bu yer çekimi ayrışması cevheri konsantre eder. Yıkama suyunu ayrı bir kaba toplayın — kurşun kirletilmiş suyu toprak üzerine veya drenajlara NOT dökmeyiniz. Yıkama suyunun çökmesini bekleyin, tortunuzu toplayın ve sorumlu bir şekilde imha edin.

MANDATORY SAFETY STEP — NOT SKIP YAPMAYIN. Kurşun eritme, zehirli kurşun dumanı, kurşun oksit tozu ve sülfür dioksit gazı üretir. Siz MUST giymek zorunda: (1) asit gaz kartuşlu P100/FFP3 solunum maskesi (SO2 için), (2) kimyasal sıçrama gözlüğü, (3) deri eldiven, (4) deri önlük, (5) cildini tamamen örten uzun kollu giyim, (6) kapalı burunlu deri çizmeler. ONLY dış ortamda dumanlar sizden uzağa esecek şekilde çalışın. Her zaman rüzgârın ön tarafında konumlanın. Dökülme kontrolü için yanında kuru kum kovası bulundurun. Çalışma alanının yakınında hiçbir yerde yemek, içecek veya sigara kullanılmamalı. Herhangi bir oturumdan sonra yemeden veya içmeden önce ellerinizi ve yüzünüzü sabunla iyice yıkayın.

Ateş tuğlasından veya düz taşlardan, yaklaşık 60 x 60 cm boyutlarında düz, açık bir ocak inşa edin. Ocak, cevheri içinde tutmak için hafifçe içbükey (çanak şeklinde) olmalıdır. Açık, iyi havalandırılan bir yere yerleştirin — kavurma büyük miktarlarda kükürt dioksit (SO2) üretir ve bu zehirli bir tahriş edici gastır. Hafif bir doğal taslak dumanları uzaklaştırmaya yardımcı olur. Antik eriticiler bazen rüzgarı yakalamak için yamaç konumlarını kullanırdı.

Ezilmiş galenit ince bir tabaka (2-3 cm) halinde ocağın üzerine yayın. Cevherin altında ve etrafında odun kömürü ateşi yakın. Kavurma reaksiyonu yaklaşık 450-500 derece C'de başlar: 2PbS + 3O2 -> 2PbO + 2SO2. Cevher metalik gümüşten donuk sarı-gri rengine dönüşür (kurşun oksit, PbO, ayrıca litharge olarak da adlandırılır). Cevheri 15-20 dakikada bir uzun bir demir çubukla karıştırarak taze yüzeylerin havaya maruz kalmasını sağlayın. Kavurma 2-3 saat sürer. Çıkan sülfür dioksit yanmış kibrit gibi kokar — rüzgar yönünde durun ve solunum koruyucunuzu takın.

Kavrulma, cevher metalik parlaklığını tamamen kaybettiğinde ve düzgün mat sarı-gri görünüme sahip olduğunda tamamlanır. Birkaç daha büyük parçayı kırın — iç kısım da dönüştürülmüş olmalı, gümüş-metalik galena çekirdeği kalmamalıdır. Metalik çekirdekler kalırsa, daha fazla karıştırma ile 30-60 dakika daha kavrulmaya devam edin. Tam olmayan kavrulmuş cevher, kötü kaliteli kükürt kirliliğine sahip kurşun üretir.

En az 600 derece C'ye kadar dayanıklı bir kil veya grafit-kil potası kullanın (kurşunun 327,5 derece C erime noktasının oldukça üzerinde). 1-2 litre tutacak bir potası uygun olacaktır. Ev yapımı kil potası kullanıyorsanız, nemi yakmak için en az 800 derece C'ye kadar önceden ateşlenmiş olduğundan emin olun. Kurşun oksit (PbO) bazı seramiklere aşındırıcıdır, bu nedenle grafit-kil potaları tercih edilir.

Crucible'ın tabanına 2 cm kalınlığında ezilmiş kömür katmanı yerleştirin. Kavrulmuş kurşun oksit katmanı ekleyin (3-4 cm). Üzerine başka bir kömür katmanı yerleştirin. İndirgemme reaksiyonu: PbO + C -> Pb + CO (500 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda). Karbon monoksit yoluyla da bazı indirgemme gerçekleşir: PbO + CO -> Pb + CO2. Crucible'ı yaklaşık üçte iki dolu oluncaya kadar, katmanları değiştirerek doldurun. Kurşunun düşük erime noktası (327,5 derece C), metal kömür tüketilmeden çok önce sıvı hale gelir anlamına gelir.

Yüklü potayı bir kömür ocağına veya ateş çukuruna yerleştirin. Körük veya basınçlı hava kullanarak sıcaklığı 500-700 derece C'ye çıkarın. İndirgeme, bakır veya demir eritmeye kıyasla nispeten düşük sıcaklıkta gerçekleşir. 1-2 saat içinde, pota dibinde molten kurşunun biriktiğini göreceksiniz — parlak, ışıltılı bir sıvı olarak görünür. Tüm kurşun oksidi tükeninceye ve molten kurşunun üzerindeki kömür tabakası büyük ölçüde kül ve cüruf haline gelinceye kadar ısıtmaya devam edin.

CAUTION: Eritilmiş kurşun nemle temas ettiğinde şiddetle sıçrar. Külçe kalıbının tamamen kuru olduğundan emin olun — tek bir su damlası patlamalı buhar sıçramasına neden olur. Önceden ısıtılmış, kuru kum kalıp veya oyulmuş taş kalıp kullanın. Potanız tutacağını kullanarak, potayı dikkatli bir şekilde kaldırın ve eritilmiş kurşunu yavaşça kalıba dökün. Cüruf (daha açık gri malzeme) üstte yüzer ve tutulabilir. 327-400 derece C'de eritilmiş kurşun ayna-parlak görünür.

Külçenin kalıpta en az 20 dakika soğumasına izin verin. Kurşun düşük erime noktası nedeniyle hızlı katılaşır. Yüzey katılaştıktan sonra dakikalar içinde mat gri bir oksit tabakası geliştirir. İşlenebilir hale geldiğinde (eldiven kullan — ALWAYS), külçeyi kalıptan çıkarın. 5 kg galena yükü, yaklaşık 3-3.5 kg kurşun vermelidir (gang, eksik kavrulma ve cüruf kayıplarını hesaba katarak). Saf galena teorik olarak 4.3 kg verirdi (%86.6 kurşun içeriği).

Kurşun son derece yumuşaktır — tırnak ile çizilebilir (Mohs sertliği 1.5). Aynı zamanda çok ağırdır (yoğunluk 11.34 g/cm3). Bıçak ile küçük bir çentik açın — taze kesilmiş kurşun parlak ve ışıltılıdır ancak oksidasyondan birkaç dakika içinde mat griye dönüşür. Kurşun oldukça dövülebilir ve çatlamadan ince levhalara dövülebilir. Külçe kırılgan ise veya sert içermeleri varsa, aşırı cüruf kontaminasyonuna sahiptir ve yeniden eritilerek kömür filtresi içinden döküme tabi tutulmalıdır.

CRITICAL: Kurşun kirliliği temizliği. Kurşun tozuna veya dumanına maruz kalan tüm yüzeyler, aletler ve giysiler temizlenmelidir. Tüm tozu ve külü (üflemeyin) kapalı kapların içine süpürün. Kurşun kirliliğine uğramış kül ve cüruf, tehlikeli atık olarak bertaraf edilmelidir — asla toprak üzerine dağıtılmamalı veya su yollarına dökülemez. Tüm aletleri sabun ve su ile yıkayın. Yaşam alanlarına girmeden önce iş giysilerini çıkarın. Iyice duş alın. Giysilerde bulunan kurşun tozu, evleri kirletebilir ve ikincil maruziyetle aile üyelerini zehirleyebilir. Kurşun külçeyi kapalı bir kap içinde, net şekilde etiketlenmiş olarak saklayın.