Особенности структуры, состав и технология производства олова

О́лово (лат. Stannum; обозначается символом Sn) — элемент 14-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы IV группы), пятого периода, с атомным номером 50. Относится к группе лёгких металлов. При нормальных условиях простое вещество олово — пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Олово образует три аллотропические модификации: ниже 13,2 °C устойчиво α-олово (серое олово) с кубической решёткой типа алмаза, выше 13,2 °C устойчиво β-олово (белое олово) с тетрагональной кристаллической решеткой. γ-Олово — белое, в интервале температур 161°C—232 °C (температура плавления), металлическое, хрупкое.

Содержание

• 1 История
• 2 Происхождение названия
• 3 Нахождение в природе
• 3.1 Месторождения
• 3.2 Распространённость в природе
• 3.3 Формы нахождения
• 3.3.1 Твёрдая фаза. Минералы
• 3.3.2 Собственно минеральные формы
• 3.3.2.1 Самородные элементы, сплавы и интерметаллические соединения
• 3.3.2.2 Окисные соединения олова
• 3.3.2.3 Сульфидные соединения олова
• 3.3.3 Коллоидная форма
• 3.3.4 Формы нахождения олова в жидкой фазе
• 3.4 Промышленные типы месторождений олова
• 4 Производство
• 5 Физические свойства
• 6 Оловянная чума
• 7 Применение
• 8 Изотопы
• 9 Физиологическое действие

Производство такого металла

Технология получения олова напрямую связана с формой нахождения. В остальном она не слишком отличается от традиционных методов получения цветных металлов. Схема включает следующие стадии:

• обработка руды;
• восстановительная плавка – получение чернового металла;
• рафинирование чернового металла допустимыми методами.

Необходимое оборудование и материалы

• Форма нахождения олова составляет значительные трудности в его производстве. Целесообразным считается переработка руды, содержащей 0,1% металла. А в россыпях его содержанием может быть даже меньше – 0,01%. Часто олово сопровождают ценные и редкоземельные металлы – W, Zr, Та, Nb, что делает обработку бедной руды более перспективным делом.
• Самой известной минеральной формой вещества является касситерит – оксид олова. Называют так, собственно, не оксид, а рудный минерал. Оксид образует собой зерна, выделения и агрегаты, в которых размер зерна может быть равным 3–4 мм. Минерал обладает очень широкой цветовой гаммой – от желтого до черного. Красный камень называют «рубиновым оловом». Прозрачные кристаллы встречаются крайне редко и высоко ценятся.

Касситерит входит в состав минералов в качестве микровключений, разного рода выделений и включений. Наиболее известны месторождения России, Малайзии, Индонезии и КНР.

• Сульфидные соединения – станнины, выступают второй группой, имеющей промышленное значение. В российских месторождениях эта форма очень распространена.
• Разрабатывают минералы, в состав которых входят гидроксидные соединения, а также силикаты и шпинелиды – нигерит, например.

Получение сырья

Метод добычи и получение годного для плавки сырья зависит от типа месторождения. Россыпные, например, разрабатывать проще.

Россыпное месторождение составляют, как правило, пески – мелкозернистые. Разрабатывают их драгированием или с помощью песковых насосов.

• Драгирование – включает элементы гравитационного обогащения. Драга – горно-обогатительная установка, который извлекает руду со дна рек, озер или искусственных водоемов. При этом производятся и все остальные процедуры гравитационного обогащения – грохочение, отсадка, концентрирование. Отходы сбрасываются во время работы.
• При использовании песковых насосов, грунт вскрывают каким-либо механическим методом, а затем песок смывают водяными струями в искусственный водоем. Затем песковым насосом руда подается на промывную галерею – систему длинных промывных лотков. Так как касситерит довольно тяжел, он оседает на дне. Затем концентрат собирают и подают на обогатительный стол.

Коренное месторождение чаще всего представляют собой наклонную, реже вертикальную штольню. Руда подается на мельницы и щековые дробилки, где измельчается до состояния песка. Затем руду обогащают: пирит и породные хвосты отделяют методами гравитационного или флотационного обогащения. Сульфидные руды отжигают или выщелачивают – так улавливают свинец, золото, медь. Так как руда коренного месторождения более бедна, то после обжига опять проводится гравитационное обогащение.

В целом на россыпных месторождениях получают концентрат касситерита с долей металла в 70–76%, а на коренных – 18–60%.

О добыче олово расскажет этот видеоролик:

Технологии

На завод по плавке цветного металла руда попадает уже обогащенная. При необходимости процесс обогащения повторяется, например, путем возгонки олова. Затем руду измельчают в порошок и промывают на специальных устройствах. Таким образом получают рудный шлих.

Шлих обязательно подвергается обжигу, чтобы удалить мышьяк и вольфрам. Для извлечения вольфрама может производиться спекание с содой.

Восстановительная плавка

Для восстановления, то есть, получения металла из оксида, применяют плавку с углеродсодержащими соединениями. В качестве оборудования используют 2 вида аппаратов.

• Шахтные оловоплавильные – восстанавливает оксид древесный уголь, который загружают послойно вместе с касситеритом. При нагревании металл восстанавливается.
• Отражательные печи – здесь руда подается вместе с каменным углем и известняком.

В обоих случаях получают шлаки чересчур «богатые» – содержащие до 25% вещества, поэтому они подвергаются вторичной плавке при более высокой температуре и с новыми порциями угля. В итоге выплавляют черновое олово с большой долей железа – железистая печная настыль.

История

Олово было известно человеку уже в IV тысячелетии до н. э. Этот металл был малодоступен и дорог, поэтому изделия из него редко встречаются среди римских и греческих древностей. Об олове есть упоминания в Библии, Четвёртой Книге Моисеевой. Олово является (наряду с медью) одним из компонентов оловяннистой бронзы, изобретённой в конце или середине III тысячелетия до н. э.. Поскольку бронза являлась наиболее прочным из известных в то время металлов и сплавов, олово было «стратегическим металлом» в течение всего «бронзового века», более 2000 лет (очень приблизительно: 35—11 века до н. э.).

Капля расплавленного олова

Рафинирование добытого материала

Чистота добываемого ресурса напрямую зависит от исходного качества руды. Для получения наиболее качественного олова выполняется рафинирование материалов следующими способами:

1. Термический. Подразумевает использование специализированных котлов, где проходит весь процесс очищения. Температура кипения внутри доводится до 300 градусов. Добавление угля или серы, позволяет добиться расщепления железа и меди.
2. Электролитический. Процедура выполняется в отдельных электролизных ваннах, где устанавливается необходимое вспомогательное оборудование. Рабочая температура фиксируется на уровне 35 градусов. Олово, полученное таким способом, наиболее чистое.

Использование полупроводниковой техники подразумевает дополнительную очистку путем зонного плавления.

Происхождение названия

Латинское название stannum, связанное с санскритским словом, означающим «стойкий, прочный», первоначально относилось к сплаву свинца и серебра, а позднее к другому, имитирующему его сплаву, содержащему около 67 % олова; к IV веку этим словом стали называть собственно олово.

Слово олово — общеславянское, имеющее соответствия в балтийских языках (ср. лит. alavas, alvas — «олово», прусск. alwis — «свинец»). Оно является суффиксальным образованием от корня ol- (ср. древневерхненемецкое elo — «жёлтый», лат. albus — «белый» и пр.), так что металл назван по цвету.

Свойства олова

При вступлении в химическую реакцию, проявляется полиморфизм. На открытом воздухе и водной среде поверхность олово быстро покрывается оксидной пленкой, которая защищает материал от коррозийного воздействия. Имеет несколько его структурных форм:

• серый порошок, относится к полупроводникам;
• белое олово является модификацией ковкого металла серебристого цвета;
• твердое, белого цвета, достаточно хрупкое.

Олово без проблем вступает в реакции с неметаллами, при этом достаточно проблемно взаимодействует с серной и соляной концентрированными кислотами. Если кислоты разбавляются, то реакции с металлом не произойдет. С азотной кислотой взаимодействует по-разному, результатом реакции может стать нитрат или кислота олова.

На щелочные элементы реагирует только при сильном нагревании. При контакте с кислородом могут быть образованы несколько оксидов, имеющих степени окисления 2 или 4. Металл выступает основой для всего класса оловоорганических соединений.

Нахождение в природе

Олово — редкий рассеянный элемент, по распространенности в земной коре олово занимает 47-е место. Кларковое содержание олова в земной коре составляет, по разным данным, от 2·10−4 до 8·10−3 % по массе. Основной минерал олова — касситерит (оловянный камень) SnO2, содержащий до 78,8 % олова. Гораздо реже в природе встречается станнин (оловянный колчедан) — Cu2FeSnS4 (27,5 % Sn).

Месторождения

Мировые месторождения олова находятся в основном в Китае и Юго-Восточной Азии — Индонезии, Малайзии и Таиланде. Также есть крупные месторождения в Южной Америке (Боливии, Перу, Бразилии) и Австралии.

В России запасы оловянных руд расположены в Чукотском автономном округе (Пыркакайские штокверки; рудник/посёлок Валькумей, Иультин — разработка месторождений закрыта в начале 1990-х годов), в Приморском крае (Кавалеровский район), в Хабаровском крае (Солнечный район, Верхнебуреинский район (Правоурмийское месторождение)), в Якутии (месторождение Депутатское) и других районах.

Распространённость в природе

Распространённость в природе отражена в следующей таблице:

Геол. объект	Камен. метеориты	Дуниты и др.	Базальты и др.	Диориты и др.	Гранитоиды	Глины и др.	Вода океанов	Живое вещество(% на живой вес)	Почва	Зола растений
Содержание, вес. %	1·10−4	5·10−5	1,5·10−4	−	3·10−4	1·10−3	7·10−7	5·10−5	1·10−3	5·10−4

В незагрязнённых поверхностных водах олово содержится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах его концентрация достигает единиц микрограмм на дм³, увеличиваясь в районе оловорудных месторождений, оно попадает в воды за счёт разрушения в первую очередь сульфидных минералов, неустойчивых в зоне окисления. ПДКSn = 2 мг/дм³.

Кристаллы касситерита — оловянная руда

Олово является амфотерным элементом, то есть элементом, способным проявлять кислотные и основные свойства. Это свойство олова определяет и особенности его распространения в природе. Благодаря этой двойственности олово проявляет литофильные, халькофильные и сидерофильные свойства. Олово по своим свойствам проявляет близость к кварцу, вследствие чего известна тесная связь олова в виде окиси (касситерита) с кислыми гранитоидами (литофильность), часто обогащёнными оловом, вплоть до образования самостоятельных кварц-касситеритовых жил. Щелочной характер поведения олова определяется в образовании довольно разнообразных сульфидных соединений (халькофильность), вплоть до образования самородного олова и различных интерметаллических соединений, известных в ультраосновных породах (сидерофильность).

Формы нахождения

Основная форма нахождения олова в горных породах и минералах — рассеянная (или эндокриптная). Однако олово образует и минеральные формы, и в этом виде часто встречается не только как акцессорий в кислых магматических породах, но и образует промышленные концентрации преимущественно в окисной (касситерит SnO2) и сульфидной (станнин) формах.

Твёрдая фаза. Минералы

Кристаллы касситерита

В общем можно выделить следующие формы нахождения олова в природе:

1. Рассеянная форма; конкретная форма нахождения олова в этом виде неизвестна. Здесь можно говорить об изоморфно рассеянной форме нахождения олова вследствие наличия изоморфизма с рядом элементов (Ta, Nb, W — с образованием типично кислородных соединений; V, Cr, Ti, Mn, Sc — с образованием кислородных и сульфидных соединений). Если концентрации олова не превышают некоторых критических значений, то оно изоморфно может замещать названные элементы. Механизмы изоморфизма различны.
2. Минеральная форма: олово установлено в минералах-концентраторах. Как правило, это минералы, в которых присутствует железо Fe+2: биотиты, гранаты, пироксены, магнетиты, турмалины и т. д. Эта связь обусловлена изоморфизмом, например, по схеме Sn+4 + Fe+2 → 2Fe+3. В оловоносных скарнах высокие концентрации олова установлены в гранатах (до 5,8 вес.%) (особенно в андрадитах), эпидотах (до 2,84 вес.%) и т. д.

На сульфидных месторождениях олово входит как изоморфный элемент в сфалериты (Силинское месторождение, Россия, Приморье), халькопириты (Дубровское месторождение, Россия, Приморье), пириты. Высокие концентрации олова выявлены в пирротине грейзенов Смирновского месторождения (Россия, Приморье). Считается, что из-за ограниченного изоморфизма происходит распад твёрдых растворов с микровыделениями Cu2+1Fe+2SnS4 или тиллита PbSnS2 и других минералов.

Собственно минеральные формы

Самородные элементы, сплавы и интерметаллические соединения

Хотя концентрации этих минералов в породах очень низки, однако распространены они в широком круге генетических образований. Среди самородных форм вместе с Sn выявлены Fe, Al, Cu, Ti, Cd и т. д., не считая уже известные самородные платиноиды, золото и серебро. Эти же элементы образуют между собой и различные сплавы: (Cu + Sn + Sb), (Pb + Sn + Sb) и др., а также твёрдые растворы. Среди интерметаллических соединений установлены стистаит SnSb, атакит (Pd,Pt)3Sn, штумырлит Pt(Sn,Bi), звягинцевит (Pd,Pt)3(Pb,Sn), таймырит (Pd,Cu,Pt)3Sn и другие.

Приведённые формы нахождения олова и других элементов встречаются в различных геологических образованиях:

1. Группа интрузивных и эффузивных магматических пород: траппы, пикриты Сибирской платформы, гипербазиты и габброиды Камчатки, кимберлиты Якутии, лампроиты Алдана и т. д.; гранитоиды Приморья, Дальнего Востока, Тянь-Шаня.
2. Группа метасоматически и гидротермально изменённых пород: медно-никелевые руды Сибирской платформы, золоторудные объекты Урала, Кавказа, Узбекистана и т. д.[9]
3. Группа современного рудообразования: пелагические осадки Тихого океана, продукты Большого Трещинного Толбачинского извержения, гидротермальная система Узон на Камчатке и пр.
4. Группа осадочных пород различного происхождения.

Окисные соединения олова

Наиболее известной формой является главный минерал олова — касситерит SnO2, представляющий собой соединение олова с кислородом. В минерале по данным ядерной гамма-резонансной спектроскопии присутствует Sn+4.

Касситерит

Основная статья: Касситерит

Касситерит (от греч. kassiteros — олово) — главный рудный минерал для получения олова. Теоретически содержит 78,62 % Sn. Образует отдельные выделения, зерна, сплошные массивные агрегаты, в которых зерна минерала достигают в размере 3 — 4 мм и даже больше.

• Плотность 6040-7120 кг/м³ (наиболее низкая у светлоокрашенных касситеритов).
• Твердость 6½.
• Блеск — матовый, на гранях — алмазный.
• Спайность несовершенная.
• Излом раковистый.

Основные формы выделения касситерита:

1. микровключения в других минералах;
2. акцессорные выделения минерала в породах и рудах;
3. сплошные или вкрапленные руды: игольчатые радиально-лучистые агрегаты (Приморье), коломорфные и криптокристаллические выделения и скопления (Приморье); кристаллическая форма — главная форма выделения касситерита. В России месторождения касситерита имеются на Северо-Востоке, в Приморье, Якутии, Забайкалье; за рубежом — в Малайзии, Таиланде, Индонезии, КНР, Боливии, Нигерии и др.

Гидроокисные соединения

Второстепенное место занимают гидроокисные соединения олова, которые можно рассматривать как соли полиоловянных кислот. К ним можно отнести минерал сукулаит Ta2Sn2+2O; твёрдый раствор олова в магнетите вида Fe2SnO4 или Fe3SnO3 (Бретштейн Ю. С., 1974;Воронина Л. Б. 1979); «варламовит» — продукт окисления станнина; считается, что он представляет собой смесь аморфных и полуаморфных соединений Sn, метаоловянной кислоты, поликонденсированной фазы и гидрокасситеритовой фазы. Известны также гидратированные продукты окисления — гидромартит 3SnOxH2O; мушистонит (Cu,Zn,Fe)Sn(OH)6; гидростаннат меди CuSn(OH)6 и др.

Силикаты

Известна многочисленная группа силикатов олова, представленная малаяитом CaSn[SiO5]; пабститом Ba(Sn, Ti)Si3O9, стоказитом Ca2Sn2Si6O18x4H2O и др. Малаяит образует даже промышленные скопления.

Шпинелиды

Из других окисных соединений известны также шпинелиды, например, минерал нигерит Sn2Fe4Al16О32 (Peterson E.U., 1986).

Сульфидные соединения олова

Включает различные соединения олова с серой. Это вторая по промышленному значению группа минеральных форм нахождения олова. Наиболее важным из них является станнин, второй по значению минерал. Кроме этого, отмечаются франкеит Pb5Sn3Sb2S14, герценбергит SnS, берндтит SnS2, тиллит PbSnS2 и кестерит Cu2ZnSnS4. Выявлены и более сложные сульфидные соединения олова со свинцом, серебром, медью, имеющие в основном минералогическое значение. Тесная связь олова с медью обусловливает частое присутствие на оловорудных месторождения халькопирита CuFeS2 с образованием парагенезиса касситерит — халькопирит.

Станнин

Основная статья: Станнин

Станнин (от лат. stannum — олово), оловянный колчедан, минерал из класса сульфидов с общей формулой вида Cu2FeSnS4. Она следует из формулы халькопирита путём замены одного атома Fe на Sn. Содержит 29,58 % Cu, 12,99 % Fe, 27,5 % Sn и 29,8 S, а также примеси Zn, Sb, Cd, Pb и Ag. Широко распространённый минерал в оловорудных месторождениях России. На ряде месторождений России (Приморье, Якутия) и Средней Азии (Таджикистан) он является существенным элементов сульфидных минералов и часто вместе с варламовитом составляет 10—40 % общего олова. Часто образует вкрапленность в сфалерите ZnS, халькопирите. Во многих случаях наблюдаются явления распада станнина с выделением касситерита.

Коллоидная форма

Коллоидные и олово-кремнистые соединения играют значительную роль в геохимии олова, хотя детально она не изучена. Значительное место в геологии элемента играют коломорфные соединения и продукты его кристаллических превращений в скрытокристаллические разности. Коломорфный касситерит рассматривается как форма выражения вязких гелеобразных растворов.

Независимые исследования выявили аномально высокую растворимость SnO2 в хлор-кремниевых растворах. Максимальная растворимость достигается при отношении .

Анализ свойств соединения Sn(OH)4 и близость их к соединению Si(OH)4 выявляет способность его к полимеризации с образованием в конечном счёте соединений H2SnkO2k+1, SnkO2k−1(OH)2. В обоих случаях возможно замещение группы (ОН) на анионы F и Cl.

Таким образом, полимеризация молекул Sn(OH)4 и соединение их с молекулами Si(OH)4 ведёт к образованию геля (коллоида) и появлению цепочек HmSn2nSinOp, причём m ≤ 8, или Hs[SiO2n(SnOm)d] (Некрасов И. Я. и др., 1973).

Имеющиеся данные говорят о том, что коллоидная форма является естественным промежуточным звеном при осаждении олова из гидротермальных растворов.

Формы нахождения олова в жидкой фазе

Наименее изученная часть геохимии олова, хотя в газово-жидких включениях установлены касситериты в виде минералов-узников (Кокорин А. М. и др., 1975). Работ по анализу конкретных оловосодержащих природных растворов нет. В основном вся информация основана на результатах экспериментальных исследований, которые говорят только о вероятных формах нахождения олова в растворах. Существенную роль в разработке методики этих исследований принадлежит академику В. Л. Барсукову

Вся совокупность экспериментально установленных форм нахождения олова в растворах разбивается на группы:

1. Ионные соединения. Эти соединения и их структура описываются с позиций классических валентных и стереохимических представлений. Выделяются подгруппы: Простые ионы Sn+2 и Sn+4 в основном обнаружены в магматических расплавах, а также в гидротермальных растворах, обладающих низкими значениями рН. Однако в существующих гидротермальных системах, отражаемых составом газово-жидких включений, такие условия не установлены.
2. Соли галлоидных кислот — SnF2, SnF40, SnCl40. Считается, что роль хлора в переносе и отложении олова и сопутствующих металлов более значительна, чем роль фтора.
3. Гидроксильные соединения олова. В щелочных условиях исходными являются соединения H2SnO2, H2SnO4, H2SnO3. Эти формы часто устанавливаются на основе известных минеральных форм. Часть этих форм имеет как искусственное (CaSnO3, Ca2SnO4), так и природное (FeSnO2, Fe2SnO4) происхождение. В кислых средах эти соединения ведут себя как слабые основания типа Sn(OH)2, Sn(OH)4. Считается, что одной из форм проявления подобных соединений является варламовит. Согласно экспериментальным данным Sn(OH)4 отлагается только при Т< 280 °C в слабокислых или нейтральных условиях при рН = 7 — 9. Соединения Sn(OH)4 и Sn(OH)3+ устойчивы при рН= 7 — 9, тогда как Sn(OH)2+2 и Sn(OH)+2 — при рН < 7. Довольно часто группы (ОН)−1 замещаются на F и Cl, создавая галогенозамещённые модификации гидросоединений олова. В общем виде эти формы представлены соединениями Sn(OH)4-kFk или Sn(OH)4-kFk-nn. В целом соединение Sn(OH)3F устойчиво при Т = 25—50 °C, а Sn(OH)2F² при Т = 200 °C.
4. Сульфидные соединения. По экспериментальным данным в растворе присутствуют соединения SnS4−4 или SnS3−2 при рН > 9; SnS2O−2 (pH = 8 — 9) и Sn(SH)4 (pH = 6). Имеется упоминание о существовании соединения типа Na2SnS3, неустойчивого в кислой среде.

Комплексные соединения олова изучены при растворении касситерита во фторированных средах. Эти соединения отличаются высокой растворимостью. Этими же свойствами обладают соединения, полученные в хлоридных растворах. В качестве основных форм комплексных соединений, известных из экспериментов, можно назвать Na2[Sn(OH)6], Na2[SnF6], Na2[Sn(OH)2F4] и пр. Эксперименты показали, что комплекс Sn(OH)4F2−2 будет преобладать при Т = 200 °C.

Коллоидные и олово-кремнистые соединения. Об их существовании говорит присутствие на многих месторождениях коломорфных выделений касситерита. Смотреть выше.

Промышленные типы месторождений олова

Описанные выше геохимические особенности олова находят косвенное отражение в формационной классификации оловорудных месторождений, предложенной Е. А. Радкевич с последующими дополнениями.

А. Формация оловоносных гранитов. Касситерит установлен в акцессорной части гранитов.

Б. Формация редкометальных гранитов. Это граниты литионит-амазонит-альбитового типа (апограниты по А. А. Беусу). Касситерит в акцессорной части вместе колумбит-татнатлитом, микролитом и пр.

В. Формация оловоносных пегматитов. Оловянная минерализация характерна для Be-Li-, Be-Ta-, F-Li- типов.

Г. Формация полевошпат-кварц-касситеритовая. Выделена Ив. Ф. Григорьевым. Это кварц-полевошпатовые жилы с касситеритом и др. минералами.

Д.Формация кварц-касситеритовая. Распространена на СВ России. Это жильные зоны, грейзены с кварцем, мусковитом, вольфрамитом, касситеритом и др.

Е.Формация касситерит-силикатно-сульфидная с турмалиновым и хлоритовым типами. Одна из основных продуктивных формаций Приморья России.

Ж.Формация касситерит-сульфидная. Также основная оловопродуктивная формация. В ней выделяют основные типы:

1. штокверковое олово-вольфрамовое оруденение;
2. рудные тела квар-касситерит-арсенопиритового типа;
3. продуктивные кварцевые жилы сульфидно-касситерит-хлоритового типа;

З.Формация оловянно-скарновая.

И.Формация деревянистого олова (риолитовая формация).

К.Формация основных и ультраосновных пород (по И. Я. Некрасову)

Л.Формация щелочных пород Украины(по В. С. Металлиди, 1988).

Месторождения олова

Основная добыча олова сосредоточена в месторождениях, расположенных на территории юго-востока Азии, главным образом в Китае, Индонезии, Малайзии и Таиланде. Кроме этого залежи этого металла присутствуют в странах Южной Америки, а именно в Боливии, Перу, Бразилии. Российской промышленности очень нужно олово. В нашей стране ежегодно потребляется примерно 6,5–7 тыс. тонн. Однако 90% из этого количества составляет импорт. Главные месторождения оловянной руды в нашем государстве расположены в восточных регионах. Примерно тридцать лет назад в производственный кластер по добыче олова входили девять горно-обогатительных заводов и более 20 рудников в Якутии, Хабаровском регионе, Приморском и Забайкальском регионах, а также на территории Еврейской АО. Но часть предприятий быстро обанкротились. На протяжении последних нескольких лет положение начало менять в лучшую сторону, но до «советских» объемов еще очень далеко. Не оказало существенного влияния установление в 2013 году нулевой налоговой ставки на добычу полезных ископаемых руд олова, залегающих на территории Дальнего Востока. В нынешнем году внедряется крупная инвестиционная программа, задачей реализации которой является повышение эффективности добычи.

Производство

В процессе производства рудоносная порода (касситерит) подвергается дроблению до размеров частиц в среднем ~ 10 мм, в промышленных мельницах, после чего касситерит за счет своей относительно высокой плотности и массы отделяется от пустой породы вибрационно-гравитационным методом на обогатительных столах. В дополнение применяется флотационный метод обогащения/очистки руды. Таким образом удается повысить содержание олова в руде до 40-70 %. Далее проводят обжиг концентрата в кислороде для удаления примесей серы и мышьяка. Полученный концентрат оловянной руды выплавляется в печах. В процессе выплавки восстанавливается до свободного состояния посредством применения в восстановлении древесного угля, слои которого укладываются поочередно со слоями руды, или алюминием (цинком) в электропечах: SnO2 + C = Sn + CO2. Особо чистое олово полупроводниковой чистоты готовят электрохимическим рафинированием или методом зонной плавки.

Выплавка.

Для восстановления касситерит плавят с углеродсодержащими материалами в отражательных или особого типа шахтных печах. Шахтные оловоплавильные печи применяются с давних времен; в них с использованием дутья сжигается служащий восстановителем древесный уголь, который загружается слоями, чередующимися со слоями касситерита. В более распространенных отражательных печах в качестве топлива используется каменный уголь; они действуют аналогично мартеновским сталеплавильным печам, причем руда смешивается с антрацитом и известняком. Печи обоих типов дают шлаки, богатые оловом (до 25%). Шлаки подвергают доработке переплавкой при значительно более высокой температуре с добавлением новых количеств восстановителя. В результате получается черновое олово с высоким содержанием железа – так называемая железистая печная настыль. Процесс требует строгого контроля, иначе и вторичные шлаки будут содержать слишком большой процент олова.

Оловянная чума

Серое и белое олово

При температуре ниже 13,2 °C происходит увеличение удельного объёма чистого олова на 25,6 %, и оно спонтанно переходит в другое фазовое состояние — серое олово (α-Sn), в кристаллической решётке которого атомы располагаются менее плотно. Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При −33 °C скорость превращений становится максимальной. Олово трескается и превращается в порошок. Причём соприкосновение серого олова и белого приводит к «заражению» последнего. Совокупность этих явлений называется «оловянной чумой». Нынешнее название этому процессу в 1911 году дал Г. Коэн. Начало научного изучения этого фазового перехода было положено в 1870 году работами петербургского учёного, академика Ю. Фрицше. Установлено, что это есть процесс аллотропического превращения белого олова в серое со структурой типа алмаза. Много ценных наблюдений и мыслей об этом процессе высказано Д. И. Менделеевым в его «Основах химии».

Белое олово — серебристо-белый, блестящий металл со специфической тетрагональной структурой и электронным s2p2-состоянием — β-фазой. Серое олово — ковалентный кристалл со структурой алмаза и электронным sp3-состоянием — α-фазой. Фазовые переходы олова из белого в серое и обратно сопровождаются перестройкой электронной структуры и сильным (25,6 %) объёмным эффектом. Белое олово можно переохладить до гелиевых температур (температура фазового α-β-равновесия около +13,2 °C).

Одним из средств предотвращения «оловянной чумы» является добавление в олово стабилизатора, например, висмута. С другой стороны, ускоряет процесс перехода белого олова в серое при не очень низких температурах катализатор хлорстаннат аммония (NH4)2SnCl6.

Любопытные факты:

• «Оловянная чума» — одна из причин гибели экспедиции Скотта к Южному полюсу в 1912 г. Она осталась без горючего из-за того, что топливо просочилось из запаянных оловом баков, поражённых «оловянной чумой».
• Некоторые историки указывают на «оловянную чуму» как на одно из обстоятельств поражения армии Наполеона в России в 1812 г. — сильные морозы привели к превращению оловянных пуговиц на мундирах солдат в порошок.
• «Оловянная чума» погубила многие ценнейшие коллекции оловянных солдатиков. Например, в запасниках петербургского музея Александра Суворова превратились в труху десятки фигурок — в подвале, где они хранились, лопнули зимой батареи отопления.

Олово – один из ключевых металлов для мировой промышленности. Несмотря на стремительное развитие технологий, даже производители новомодных электронных гаджетов не могут обойтись без этого металла. Чего уж тогда говорить о куда более консервативных пищевой и строительной отраслях? И хотя век оловянной посуды давно прошел, спрос на олово продолжает расти, особенно в последние два десятилетия. Попробуем разобраться, что же происходит и как это повлияет на российский рынок?

Мировое олово

Олово – один из старейших по применению металлов в мире. Именно с него, по большому счету, и началась металлургия человечества. Сплавление самородной меди с оловом позволило людям впервые получить новый материал и изделия, обладающие лучшими «потребительскими свойствами», нежели изначально могла предложить природа.

Естественно, что при столь давней истории применения олово относится к одному из самых изученных с точки зрения доступных ресурсов полезных ископаемых. Все, что «лежало на поверхности» в Европе, собрали и выкопали еще в Средние века. Последующие поиски привели европейцев в Юго-Восточную Азию и Латинскую Америку, где они обнаружили довольно богатые месторождения, которые отрабатываются до сих пор. По этой причине региональная структура распределения залежей олова и его добычи во многом совпадает (рис. 1).

По сути, с тех времен никаких существенных и доступных ресурсов выявлено не было. Как бесстрастно фиксирует американская Геологическая служба, за последние 15 лет запасы олова, извлечение которого экономически выгодно, сократились с 7 млн до 4,8 млн т, несмотря на трехкратный рост цен. Однако ситуация не так печальна, как могла бы быть – за тот же период добыча олова возросла всего лишь на четверть. Более того, рост добычи прекратился еще в начале 80-х годов XX века, когда она была практически равна современной и потом даже сократилась. Объяснение этому феномену исключительно экономическое – спад цен на рынке во время и по окончании экономического кризиса 1980–1982 гг. (рис. 2) сделал неинтересным освоение месторождений с высокой стоимостью добычи и переключил внимание производителей на рынок вторичного металла.

В результате за 10 лет добыча по всему миру сократилась с 230 тыс. до 130–150 тыс. т в год и довольно долго держалась на этом уровне. Если не считать Китай, то в последние годы она составляла 150–180 тыс. т. При этом производство рафинированного металла сократилось ощутимо меньше, а в 2000-х вернулось на уровень 1970-х (200–230 тыс. т).

Вклад стремительно индустриализирующегося Китая, разумеется, оказался весомым и в этой отрасли – трехкратный рост добычи и производства сделал его мировым лидером по данным показателям (рис. 3).

Куда расширяться, Китаю еще есть – он только-только достиг уровня потребления олова, сравнимого с ведущими западными державами (рис. 4), и теперь явно будет стремиться достичь их показателей по потреблению на душу населения.

Причем рассчитывать здесь на сильную экономию за счет высоких технологий не приходится. Ведь большинство высокотехнологичных компаний западных стран настойчиво выводят производство электроники и бытовой техники в Азию: как правило, именно в Китай. Результатом подобной политики стал стремительный рост потребности страны в припоях, наложившийся на общее увеличение потребление в силу индустриализации.

Однако, несмотря на вывод значительных производственных мощностей в Юго-Восточную Азию, спрос на олово не торопится сокращаться и на Западе, причем даже в электронном секторе. Так, в США за последние 20 лет сократились запросы на этот металл только со стороны строительства (рис.5). В упаковочной промышленности спрос постоянен, машиностроение, а особенно автомобилестроение, по-прежнему не может отказаться от баббитовых подшипников, да и в других областях применения олово не сдает своих позиций.

А значит, дальнейший рост мирового спроса олову обеспечен.

Олово российское

Российская оловодобывающая и перерабатывающая промышленность пережила за неполную сотню лет и возникновение из небытия, и практически возврат в него.

До 1930-х гг. потребности страны в олове удовлетворялась исключительно за счет импорта. Только в 1932–1937 гг. в Восточной Сибири, Казахстане и на Дальнем Востоке была проведена масштабная геологоразведка, выявившая масштабные залежи этого жизненно важного для металлургии металла. В результате даже в военное время добыча олова стремительно развивалась, особенно в Дальневосточном регионе, преимущественно за счет использования труда заключенных.

Насколько рентабельны подобные методы работы – вопрос спорный, поскольку в условиях плановой экономики и фиксированного курса рубля по отношению к другим валютам нелегко выбрать корректную базу для сравнения. Да и «справедливые» цены на этот металл в разных регионах были весьма различны. Если в США в период Великой депрессии за него с трудом давали $1 за кг (данные USGS), то в предвоенной Европе цены были ощутимо выше из-за резко возросших потребностей машиностроения. Советский Союз, имевший весьма ограниченный доступ к потокам недорогого колониального олова, которое шло океанскими маршрутами в западные страны, вынужден и готов был платить ощутимо дороже. Поэтому себестоимость олова Колымы, на порядок превышавшая расценки мирового рынка, никого не смущала.

Но главная проблема российского олова была даже не в стоимости добычи, а в колоссальной удаленности месторождений от всей имевшейся на тот момент инфраструктуры. Отсутствие электричества, топлива, дорог и весьма краткий период арктической навигации предопределили отказ от переработки руды «на месте».

Характерно, что попытки получения металлического олова в Магадане были предприняты еще в 1937 г., однако центральные власти тут же их запретили, поскольку это потребовало бы поставок дополнительных объемов топлива в регион. Про альтернативные варианты энергоснабжения говорить тогда не приходилось – ГЭС только-только учились строить в гораздо более знакомой Центральной России, про АЭС еще никто ничего не слышал, а уж до остальных способов получения электроэнергии оставалось полвека.

В результате оловянный концентрат с Дальнего Востока ехал через всю страну – переработка производилась в подмосковном Подольске. В войну предприятие было эвакуировано в Новосибирск, где и осталось, превратившись в завод №520 и лишь позднее получив название по основному роду деятельности – Новосибирский оловянный комбинат.

Постепенно, с совершенствованием техники добычи и переработки, с сокращением доли ручного труда и развитием энергетики в восточной части страны, себестоимость производимого олова снижалась, пока не приблизилась к среднемировым ценам. Но тут надо оговориться, что в своих расчетах мы оперировали не официальным курсом доллара в СССР, а «чернорыночным», который был ближе к реальной покупательной способности советской валюты. Если же опираться на официальный курс, то добыча олова в СССР всегда была глубоко убыточна. То, что это не совсем верно, подтверждается довольно длительным сроком существования НОКа после 1991 г. Пережив развал отечественной промышленности и резкое сокращение спроса на олово внутри страны, предприятие до сих пор его экспортирует.

Впрочем, «приблизиться» не значит «достичь» рыночных цен. По нашим оценкам, себестоимость олова, выпускаемого в Новосибирске из отечественного сырья, в кризис не опускалась ниже $10–12 тыс. за т, что довольно высоко по мировым меркам и служит одним из главных источников проблем завода при падении биржевых котировок к указанному уровню.

Вторая (точнее, еще одна первая) проблема предприятия – сырье и его наличие. Качество российских руд в среднем примерно вдвое хуже, чем в основных мировых регионах добычи, а стало быть, и переработка их дороже. Но это если есть что перерабатывать.

Постоянно сокращающееся количество поступающего сырья уже давно входило в стандартный перечень рисков для деятельности предприятия, но после продажи в 2008 г. половины акций этот риск натурализовался в виде прекращения отгрузок с крупнейшего поставщика сырья для комбината. По словам председателя совета директоров НОКа Владимира Шерстова, «Сахаолово» было крупнейшим поставщиком НОКа с долей до 50% от общих объемов сырьевой продукции. «Однако в 2007 г. ООО «Сахаолово» сократило объем добычи на 70% по сравнению с 2006 г.», – говорил он, объясняя сложившуюся ситуацию.

В правительстве Республики Саха указывали на наличие претензий с обеих сторон: «Сахаолово» было недовольно слишком низкими закупочными ценами, которые предлагал НОК, и предпочло отправлять собственную продукцию на экспорт. Г-н Шерстов же говорил, что у «компании возникли проблемы, связанные с проверкой оловянного концентрата, находящегося в залоге под крупные бюджетные ссуды».

После «развода» с главным поставщиком НОК собирался перейти на импортное сырье, но, судя по динамике производственных показателей, сильно это не помогло.

Столь популярный ныне прием, как диверсификация, на НОКе попытались осуществить на практике еще в 1995 г., организовав припойное производство. Доля припоев стабильно составляла от трети до половины продукции комбината по тоннажу, однако выручка от их реализации не всегда дотягивала и до 20% (рис. 7). А возникающих проблем при продаже было никак не меньше, чем с оловом. Так, сокращение выпуска припоев в 2003 г. комбинат объяснял неудовлетворительной платежеспособностью большинства потребителей на рынке припойной продукции.

Кроме того, на этом рынке довольно высокая конкуренция – только в России действует несколько довольно крупных производителей, таких как Новосибирский , «Рязцветмет» и прочие, а есть еще предприятия поменьше и весьма ощутимый поток импорта, особенно из Китая. В итоге даже сам НОК оценивает свою долю на внутреннем рынке припоев в скромные 12–15%.

Немного лучше положение завода на рынке первичного олова – и по собственным заявлениям, и по нашим оценкам, его доля составляет порядка 25 – максимум 30%. Остальное же приходится на импорт, поскольку других производителей первичного олова в стране нет. Иными словами, из примерно 4,5 тыс. т олова, потребляемого в стране, 3,5 тыс. т поступает из-за рубежа.

Выход из системного кризиса в бизнесе руководство искало в дополнительных источниках заработка, в результате чего в «дочках» предприятия оказались автосервис, стекольный, деревообрабатывающий заводы и даже девелоперская занятий в доходах быстро стала весьма ощутимой – если в 2005–2006 гг. они приносили не более 10% выручки, то в 2010 г. уже давали четверть всех поступающих на предприятие средств.

Наиболее проблемной «дочкой», пожалуй, оказался запущенный в апреле 2008 г. стекольный завод, показатели EBITDA которого в 2009–2010 гг. оказались отрицательными – 57 млн и 6 млн руб. соответственно. Хотя, с другой стороны, можно сказать, что положительная динамика была налицо.

Впрочем, в 2010 г. оловянному заводу уже было не до «дочек». Продав в декабре 2009 г. 46% акций стекольного завода (по некоторым данным – собственной «внучке» в лице УК «Финансовый менеджер»), буквально через месяц оказавшегося в состоянии банкротства, НОК выплатил доход по нескольким выпускам облигаций, после чего и себя объявил банкротом. А к середине 2010 г. продал еще и контрольные пакеты акций «Дальолова» и «Востоколова». Примерно в то же время к одному из кредиторов НОКа – ИГ «Русские фонды» – отошел еще один важный актив – ООО «Правоурмийское» (рудники в Верхнебуреинском районе Хабаровского края, запасы олова – более 100 тыс. т), который давал комбинату 10–15% сырья, писали «Ведомости».

Лишь весной 2011 г. поступили хорошие известия – удалось договориться с Сибирским банком Сбербанка на предмет реструктуризации долга «Северскстекла» в объеме 560 млн руб.

Но уже в июле 2011 г. на НОКе была введена процедура наблюдения, приостановлены торги акциями и допущена череда невыплат по облигациям. В ноябре того же года, впрочем, арбитражный управляющий Виктор Кугушев поддержал ходатайство НОКа о приостановке производства по делу о банкротстве до июля 2012 г., поскольку рассмотреть требования всех кредиторов, особенно иностранных, за отведенные полгода не удастся.

Стоит заметить, что, по мнению арбитражного управляющего, предпринятые комбинатом шаги могут оказаться лишь отсрочкой для открытия конкурсного производства. «Без диверсификации производственной деятельности и свертывания производства тех видов продукции, которые уже не являются привлекательными на рынке, НОК не справится с долговой нагрузкой», – заметил он в интервью газете «Коммерсантъ» после окончания заседания.

Что же дальше?

Подводя итоги, хочется сказать, что спрос на олово явно не собирается существенно сокращаться в обозримом будущем. Чего нельзя сказать о его запасах. Сейчас их хватает примерно на 18–20 лет, тогда как еще 15 лет назад эта цифра составляла 38–40 лет. Понятно, что геологоразведка поможет их пополнить, но растущий Китай уже весьма ощутимо давит на другую чашу весов.

Если «перевесит» Китай, можно смело ждать роста цен и последующей активизации ломопереработчиков и малорентабельных рудников. И в этом плане интересы России совпадают с китайскими: добыча не слишком богатых руд в вечной мерзлоте на Дальнем Востоке при дефиците транспортной инфраструктуры никогда не будет дешевым занятием. Но если эта добыча там не будет развиваться, то ждать от региона создания инфраструктуры бесполезно – на нее просто нет денег. И высокие цены на сырье в этом смысле – спасение для местных жителей и местной промышленности. Если только законы мировой экономики сработают в России…

Применение

• Олово используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова — в белой жести (лужёное железо) для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова — бронза (с медью). Другой известный сплав — пьютер — используется для изготовления посуды. Для этих целей расходуется около 33 % всего добываемого олова. До 60 % производимого олова используется в виде сплавов с медью, медью и цинком, медью и сурьмой (подшипниковый сплав, или баббит), с цинком (упаковочная фольга) и в виде оловянно-свинцовых и оловянно-цинковых припоев. В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее «экологичен» среди тяжёлых цветных металлов. Используется для создания сверхпроводящих проводов на основе интерметаллического соединения Nb3Sn.
• Дисульфид олова SnS2 применяют в составе красок, имитирующих позолоту («поталь»).
• Искусственные радиоактивные ядерные изомеры олова 117mSn и 119mSn — источники гамма-излучения, являются мёссбауэровскими изотопами и применяются в гамма-резонансной спектроскопии.
• Интерметаллические соединения олова и циркония обладают высокими температурами плавления (до 2000 °C) и стойкостью к окислению при нагревании на воздухе и имеют ряд областей применения.
• Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.
• Двуокись олова — очень эффективный абразивный материал, применяемый при «доводке» поверхности оптического стекла.
• Смесь солей олова — «жёлтая композиция» — ранее использовалась как краситель для шерсти.
• Олово применяется также в химических источниках тока в качестве анодного материала, например: марганцево-оловянный элемент, окисно-ртутно-оловянный элемент. Перспективно использование олова в свинцово-оловянном аккумуляторе; так, например, при равном напряжении, по сравнению со свинцовым аккумулятором свинцово-оловянный аккумулятор обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.
• Исследуются изолированные двумерные слои олова (станен), созданные по аналогии с графеном.

Марки олова

Зачастую сплавы олова применяют как антифрикционные материалы или припои. При помощи антифрикционных соединений специалистам удается сохранить машины и оборудование, снижая потери на трение. А припоями скрепляют металлические составляющие механизмов. Из числа антифрикционных сплавов самыми востребованными можно назвать баббиты. Все марки олова выпускаются в виде чушек. Согласно химическому составу выделяют следующие марки:

• О1
• О1пч
• О2
• О3
• О4.

Изотопы

Основная статья: Изотопы олова

Природное олово состоит из десяти стабильных нуклидов с массовыми числами 112 (в смеси 0,96 % по массе), 114 (0,66 %), 115 (0,35 %), 116 (14,30 %), 117 (7,61 %), 118 (24,03 %), 119 (8,58 %), 120 (32,85 %), 122 (4,72 %) и 124 (5,94 %). Для некоторых из них энергетически возможен двойной бета-распад, однако экспериментально он пока (2014 г.) не наблюдался, поскольку предсказываемый период полураспада очень велик (более 1020 лет).

Олово обладает наибольшим среди всех элементов числом стабильных изотопов, что связано с тем, что 50 (число протонов в ядрах олова) является магическим числом — оно составляет заполненную протонную оболочку в ядре и повышает, тем самым, энергию связи и стабильность ядра. Известны два дважды магических изотопа олова, оба они радиоактивны, так как удалены от полосы бета-стабильности: нейтронодефицитное 100Sn (Z = N = 50) и нейтроноизбыточное 132Sn (Z = 50, N = 82).

Изотопы олова 117Sn и 119Sn являются мёссбауэровскими изотопами и применяются в гамма-резонансной спектроскопии.

Получение

Пром. по­лу­че­ние О. це­ле­со­об­раз­но, ес­ли со­дер­жа­ние его в рос­сы­пях 0,01% по мас­се, в ру­дах 0,1%. Обыч­но в ру­дах О. со­пут­ст­ву­ют W, Zr, Cs, Rb, Та, Nb, ред­ко­зе­мель­ные и др. эле­мен­ты. Пер­вич­ное сы­рьё обо­га­ща­ют: рос­сы­пи – пре­им. гра­ви­та­ци­он­ным, ру­ды – фло­та­ци­он­ным или фло­то­гра­ви­та­ци­он­ным ме­то­дом. Кон­цен­тра­ты, со­дер­жа­щие 50–70% О., об­жи­га­ют для уда­ле­ния се­ры, очи­ща­ют от же­ле­за дей­ст­ви­ем HCl; ес­ли при­сут­ст­ву­ют при­ме­си вольф­ра­ми­та (Fe,Mn)WO4 и шее­ли­та CaWO4, кон­цен­трат об­ра­ба­ты­ва­ют HCl; об­ра­зо­вав­шую­ся WO3·H2O из­вле­ка­ют с по­мо­щью рас­тво­ра NH3. Плав­кой кон­цен­тра­тов с уг­лём в элек­трич. или пла­мен­ных пе­чах по­лу­ча­ют чер­но­вое О. (94–98% Sn), со­дер­жа­щее при­ме­си Cu, Pb, Fe, As, Sb, Bi. При вы­пус­ке из пе­чей чер­но­вое О. фильт­ру­ют при тем­-ре 500–600 °C че­рез кокс или цен­три­фу­ги­ру­ют, от­де­ляя осн. мас­су при­ме­си же­ле­за. Ос­та­точ­ное ко­ли­че­ст­во Fe и Cu уда­ля­ют, до­бав­ляя в жид­кий ме­талл се­ру; при­ме­си всплы­ва­ют в ви­де твёр­дых суль­фи­дов, ко­то­рые сни­ма­ют с по­верх­но­сти О. От при­ме­сей мышь­я­ка и сурь­мы О. ра­фи­ни­ру­ют, до­бав­ляя алю­ми­ний, от свин­ца – с по­мо­щью SnCl2. При­ме­си Bi и Pb от­де­ля­ют так­же ва­куу­ми­ро­ва­ни­ем. Элек­тро­ли­тич. ра­фи­ни­ро­ва­ни­ем и зон­ной пе­ре­кри­стал­ли­за­ци­ей по­лу­ча­ют осо­бо чис­тое О. Зна­чит. часть все­го про­из­во­ди­мо­го О. со­став­ля­ет вто­рич­ный ме­талл; его по­луча­ют из от­хо­дов бе­лой жес­ти, ло­ма и разл. спла­вов (сте­пень ре­цир­ку­ля­ции О. со­став­ля­ет бо­лее 20%).

Объ­ём ми­ро­во­го про­из-ва О. ок. 340 тыс. т (2010).

Физиологическое действие

О роли олова в живых организмах практически ничего не известно. В теле человека содержится примерно (1—2)· 10−4 % олова, а его ежедневное поступление с пищей составляет 0,2—3,5 мг. Металлическое олово не токсично, что позволяет применять его в пищевой промышленности. Олово представляет опасность для человека в виде паров и различных аэрозольных частиц, пыли. При воздействии паров или пыли олова может развиться станноз — поражение легких. Станнан (оловянистый водород) — сильнейший яд. Также очень токсичны некоторые оловоорганические соединения. Временно допустимая концентрация соединений олова в атмосферном воздухе 0,05 мг/м3, ПДК олова в пищевых продуктах 200 мг/кг, в молочных продуктах и соках — 100 мг/кг. Токсическая доза олова для человека — 2 г.

Вредные примеси, содержащиеся в олове в обычных условиях хранения и применения, в том числе в расплаве при температуре до 600 °C, не выделяются в воздух рабочей зоны в объёмах, превышающих предельно допустимую концентрацию в соответствии с ГОСТ. Длительное (в течение 15—20 лет) воздействие пыли олова оказывает фиброгенное воздействие на лёгкие и может вызвать заболевание работающих пневмокониозом.

Свойства

Кон­фи­гу­ра­ция внеш­ней элек­трон­ной обо­лоч­ки ато­ма О. 5s25p2; в со­еди­не­ни­ях обыч­но про­яв­ля­ет сте­пе­ни окис­ле­ния +2 и +4, по­след­няя бо­лее ус­той­чи­ва; энер­гии ио­ни­за­ции при пе­ре­хо­де от Sn0 к Sn5+ со­от­вет­ст­вен­но 7,34, 14,63, 30,50, 40,73 и 70,30 эВ; элек­тро­от­ри­ца­тель­ность по По­лин­гу 1,8; атом­ный ра­ди­ус 158 пм.

В сво­бод­ном со­стоя­нии О. – бле­стя­щий се­реб­ри­сто-бе­лый ме­талл, тя­жё­лый, мяг­кий и пла­стич­ный; tпл 231,9 °C, tкип 2629 °C. Об­ра­зу­ет две по­ли­морф­ные мо­ди­фи­ка­ции. Кри­стал­лич. ре­шёт­ка обыч­но­го β-Sn (бе­ло­го О.) тет­ра­го­наль­ная, плот­ность 7265 кг/м3 (20 °С). Ни­же 13,2 °С ус­той­чи­во α-Sn (се­рое О.) ку­биче­ской струк­ту­ры ти­па ал­ма­за с плот­но­стью 5769 кг/м3. Пе­ре­ход бе­ло­го О. в се­рое со­про­во­ж­да­ет­ся пре­вра­ще­ни­ем ме­тал­ла в по­ро­шок и раз­ру­ше­ни­ем ме­тал­лич. из­де­лий, обу­слов­лен­ным зна­чи­тель­ным (на 25%) уве­ли­че­ни­ем удель­но­го объ­ё­ма ме­тал­ла («оло­вян­ная чу­ма»). Тем­пе­ра­тур­ный ко­эф. ли­ней­но­го рас­ши­ре­ния (273 К) 1,99·10–5 К–1, те­п­ло­про­вод­ность (293 К) 65,26 Вт/(м·К); те­п­ло­ём­кость β-Sn 27,11 Дж/(моль·К), α -Sn 25,79 Дж/(моль·К); удель­ное элек­трич. со­про­тив­ле­ние 11,5·10–8 Ом·м (293 К). Ме­ха­нич. свой­ст­ва О. за­ви­сят от его чис­то­ты и темп-ры об­ра­бот­ки, твёр­дость по Бри­нел­лю для α-Sn при 293 К со­став­ля­ет 62 МПа, для β-Sn 152 МПа. При из­ги­ба­нии прут­ков О. слы­шен ха­рак­тер­ный хруст от вза­им­но­го тре­ния кри­стал­ли­тов («оло­вян­ный крик»). Бе­лое О. сла­бо па­ра­маг­нит­но, при темп-ре плав­ле­ния оно ста­но­вит­ся диа­маг­нит­ным. Се­рое О. диа­маг­нит­но. Темп-ра пе­ре­хо­да в сверх­про­во­дя­щее со­стоя­ние 3,72 К.

Ки­сло­род воз­ду­ха пас­си­ви­ру­ет О., ос­тав­ляя на его по­верх­но­сти плён­ку хи­ми­че­ски ус­той­чи­во­го SnO2. По­это­му на воз­ду­хе и в во­де до 100 °C О. прак­ти­чески не окис­ля­ет­ся. Из раз­бав­лен­ных HCl и H2SO4 на хо­ло­ду О. вос­ста­нав­ли­ва­ет во­до­род, об­ра­зуя со­от­вет­ст­вен­но хло­рид SnCl2 и суль­фат SnSO4. Со­еди­не­ния Sn(II) – силь­ные вос­ста­но­ви­те­ли. В го­ря­чей кон­цен­трир. H2SO4 при на­гре­ва­нии О. рас­тво­ря­ет­ся, об­ра­зуя Sn(SO4)2 и SO2. Хо­лод­ная раз­бав­лен­ная HNO3 пе­ре­во­дит О. в Sn(NO3)2. При на­гре­ва­нии с кон­цен­трир. HNO3 О. окис­ля­ет­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем осад­ка гид­ра­ти­ро­ван­но­го ок­си­да оло­ва(IV) SnO2·xH2O. При на­гре­ва­нии О. в кон­цен­трир. рас­тво­рах ще­ло­чей вы­де­ля­ет­ся во­до­род и об­ра­зуют­ся гид­ро­ксо­стан­на­ты M2[Sn(OH)6] (M – Na, K).

При сжи­га­нии на воз­ду­хе об­ра­зу­ет­ся SnO2. Низ­ший ок­сид SnO по­лу­ча­ют толь­ко кос­вен­ным пу­тём, на воз­ду­хе он бы­ст­ро окис­ля­ет­ся. SnO2 про­яв­ля­ет пре­им. ки­слот­ные свой­ст­ва, SnO – ос­нóв­ные. С во­до­ро­дом О. не­по­сред­ст­вен­но не реа­ги­ру­ет; не­ус­той­чи­вый стан­нан SnH4 об­ра­зу­ет­ся при взаи­мо­дей­ст­вии Mg2Sn и HCl.

С га­ло­ге­на­ми О. да­ёт со­еди­не­ния со­ста­ва SnX2 и SnX4. По­след­ние (кро­ме SnF4) гид­ро­ли­зу­ют­ся во­дой, но рас­тво­ри­мы в не­по­ляр­ных ор­га­нич. жид­ко­стях. Взаи­мо­дей­ст­ви­ем О. с су­хим хло­ром по­лу­ча­ют тет­ра­хло­рид SnCl4 (бес­цвет­ная жид­кость, хо­ро­шо рас­тво­ряю­щая се­ру, фос­фор, иод). Тет­ра­га­ло­ге­ни­ды SnX4 об­ра­зу­ют ком­плекс­ные со­еди­не­ния с H2O, NH3, ок­си­да­ми азо­та, PCl5, спир­та­ми, эфи­ра­ми и мн. ор­га­нич. со­еди­не­ния­ми. С га­ло­ге­но­во­до­род­ны­ми ки­сло­та­ми га­ло­ге­ни­ды О. да­ют ком­плекс­ные ки­сло­ты, ус­той­чи­вые в рас­тво­рах, напр. H[SnCl3] и H2[SnCl6]. При раз­бав­ле­нии во­дой или ней­тра­ли­за­ции про­стые и ком­плекс­ные хло­ри­ды гид­ро­ли­зу­ют­ся и да­ют ма­ло­рас­тво­ри­мые про­дук­ты: со­от­вет­ст­вен­но оснóвные со­ли оло­ва(II) ти­па SnOHCl и гид­ра­ти­ро­ван­ный ок­сид оло­ва(IV) SnO2·xH2O. С се­рой О. об­ра­зу­ет не­рас­тво­ри­мые в во­де и раз­бав­лен­ных ки­сло­тах суль­фи­ды: ко­рич­не­вый SnS и зо­ло­ти­сто-жёл­тый SnS2.

О. и боль­шин­ст­во его не­ор­га­нич. со­еди­не­ний ма­ло­ток­сич­ны. Вды­ха­ние па­ров или пы­ли О. в про­из­водств. ус­ло­ви­ях мо­жет при­во­дить к раз­ви­тию стан­но­за (фор­ма пнев­мо­ко­нио­за). Стан­нан SnH4 вы­со­ко­ток­си­чен (для ост­рых от­рав­ле­ний ха­рак­тер­ны су­до­ро­ги, на­ру­ше­ние рав­но­ве­сия; воз­мо­жен смер­тель­ный ис­ход). Ор­га­нич. со­еди­не­ния О. вы­со­ко­ток­сич­ны.