Пришло время поговорить об одном из семи древнейших используемых металлов - олове, его свойствах, истории, применении, добыче, запасах, ценах.
А также из чего сделан приз «Оскар», как современные технологии связаны с оловом, где проходит «оловянный пояс», как олово перевернуло историю человеческой цивилизации и почему (по мнению Запада) Наполеон проиграл российскую военную кампанию.
Свойства
Олово (Sn) – мягкий, устойчивый к коррозии, пластичный, ковкий, легкоплавкий (232°C) металл. При сгибании оловянный пруток издаёт характерный треск. Низкая температура плавления делает его привлекательным для отливки различных предметов (например, оловянных солдатиков или ложек).
Русское наименование элемента имеет очень древнюю историю и происходит от греческого слова alphas (белый). Это один из четырёх элементов среднего рода в русском варианте таблицы Менделеева (три других: железо, золото и серебро). Правда, есть предположение, что все эти слова, заканчивающиеся на «-о», а также многие другие (например, ярило, ветрило) изначально были мужского рода.
В целом филология не даёт внятного объяснения почему одни химические элементы в русском языке имеют средний род, другие - женский (таковых пять), а все остальные - мужской.
Применение
Одним из главных современных направлений использования олова является его применение в качестве припоя (как со свинцом, так и без).
Основой любого жидкокристаллического дисплея является прозрачный и электропроводный оксид индия-олова (мы о нём рассказывали здесь).
Сплав олова с ниобием идёт на изготовление катушек сверхпроводящих магнитов (работающих при сверхнизких температурах).
Несмотря на то что современные консервные банки сделаны из стали, их внутренний слой может покрываться оловом для предотвращения коррозии. С той же целью оловом могут лудить поверхность кастрюль, химических резервуаров, металлической кровли и других изделий.
Олово также может использоваться в анодах литий-ионных аккумуляторов.
Налив стекломассы в ванну с расплавленным оловом даёт очень ровную плоскую поверхность оконных стёкол без проката, шлифовки и полировки. Этот метод (совершивший революцию в стекольной промышленности) широко используется с середины XX века.
Важным направлением является добавление Sn в органические соединения (например, в ПВХ и пестициды). Фторид олова входит состав некоторых видов зубной пасты. В то время как хлорид олова (II) является протравой (закрепителем красителя) при печати ситца. В США на химические соединения олова уходит самая большая часть потребления металла.
Сплав олова и свинца используется для изготовления органных труб, а сплав олова и меди - для отливки колоколов.
Несмотря на то что оловянная посуда считается устаревшей, её всё ещё можно встретить в некоторых домах, зачастую в виде семейной реликвии. С той же целью сохраняются многочисленные антикварные изделия из бронзы.
Под позолотой статуэтки «Оскар» (как, впрочем, и многих других подобных призов) скрывается сплав олова (93%), сурьмы (5%) и меди (2%).
Станен
Станен – инновационный материал, представляющий собой одноатомный слой олова. Он способен проводить электричество при комнатной температуре, не потеряв ни одного электрона и избежав нагревания, что делает его одним из лучших проводников в микросхемах. Использование станена позволит увеличить быстродействие, снизить количество потребляемой энергии и уменьшить размер устройств. Добавление к материалу нескольких атомов фтора способно расширить диапазон рабочих температур до 100°C.
Пока речь идёт о лабораторных образцах. Коммерциализация данной разработки начнётся в обозримом будущем.
Добыча
По распространённости в земной коре олово занимает 49-е место среди всех элементов. В самородном виде не встречается.
Количество извлекаемого олова составляет 310 тыс. тонн (рост в 1,6% по сравнению с 2021 годом). Как видим, в мировой добыче Россия занимает весьма скромное место.
Запасы
В то же время по запасам металла она входит в пятёрку ведущих держав.
Основные отечественные резервы находятся в Дальневосточном федеральном округе (Якутия, Хабаровский край, Приморский край, Чукотка). Львиную долю в российской добыче на сегодняшний день обеспечивает Хабаровский край.
Всего мировые извлекаемые резервы составляют 4,6 млн. тонн. Основные залежи находятся в так называемом «оловянном поясе», который начинается в Китае и тянется через Мьянму и Малайзию к островам Индонезии. В этой области находится более 40% мировых запасов.
Другими важными районами сосредоточения Sn являются Южная Америка, Австралия, Россия и Центральная Африка. Месторождения олова в ДРК до настоящего времени являются объектом вооружённого противостояния между различными группировками (мы об этом рассказывали здесь).
Вторичная переработка в некоторых странах обеспечивает 20-25% потребления металла. Больше других в этом преуспели Германия и США.
Цены
На середину апреля 2023 года биржевая цена на олово составляет $24,4 тыс. за 1 тонну. По сравнению с ценой годичной давности на то же время ($43 тыс./т) падение составило 44%.
В то же время нельзя не отметить, что в марте 2022 года был установлен исторический рекорд цен на олово (более $48 тыс./т), после чего цена снизилась до $17,2 тыс./т (ноябрь 2022 г.), а затем поднялась до $35,3 тыс./т (январь 2023 г.).
На сегодня рынок олова сильно лихорадит, что выражается в кратном увеличении/снижении цен в течение нескольких месяцев.
США являются главным мировым импортёром Sn (собственная добыча прекратилась в 1989 году).
Ключевым поставщиком олова на российский рынок является Индонезия, основным покупателем – Казахстан. Наблюдается примерный паритет между стоимостью импорта и экспорта.
Олово и Наполеон
Ещё 5,5 тысяч лет назад (в различных регионах, в том числе на территории современной России) люди заметили, что добавление олова к меди (в соотношении примерно 12:88) даёт новый сплав (бронзу), который характеризуется более высокой твёрдостью и низкой температурой плавления, что позволило отливать изделия достаточно сложных форм. Бронзовое оружие гораздо дольше оставалось острым.
Это открытие стало поворотным моментом в развитии человеческой цивилизации и дало наименование целой эпохе – «бронзовому веку», который продлился более 2000 лет.
В античный период информация о местах добычи олова тщательно охранялась (на самом деле они находились на севере современной Испании и на юго-западной оконечности Великобритании). Кстати, именно необходимость установить контроль над оловянными месторождениями сподвигла Римскую империю на захват Британских островов. Последний рудник там был исчерпан только в 1998 году.
Другой выдающийся захватчик - Наполеон Бонапарт, столкнулся с проблемой сохранения продуктов для большой, быстро передвигающейся армии. В 1795 году он объявил награду тому, кто решит этот вопрос. Ответ был найден спустя 15 лет путём изобретения консервной банки на основе сплавов олова.
Во время Гражданской войны в США проблема обеспечения армий продуктами длительного хранения была решена тем же способом, и с тех пор консервная банка стала неотъемлемой частью повседневной жизни человека. Война – двигатель прогресса, ничего с этим не сделаешь.
Что касается олова, то одним из его недостатков является медленное разрушение при температуре ниже минус 13°С. Существует устойчивая (но весьма спорная) историческая легенда о том, что превращение оловянных пуговиц в порошок на мундирах французских солдат стало одной из причин их массовой гибели от переохлаждения во время Отечественной войны 1812 года.
На самом деле, будь у них наилучшие морозостойкие пуговицы, их проигрыш был бы неизбежен в любом случае. Но на Западе мнение о победе «русской зимы» над лучшей армией мира является весьма популярным.
Есть версия, что полное разрушение оловянных деталей снаряжения экспедиции капитана Роберта Скотта к Южному полюсу также способствовало трагическому финалу этой истории.
Сегодня подобная проблема решается добавлением сурьмы и висмута.
Кстати, о висмуте:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Подпишитесь на канал, и мы обещаем ещё много интересного.