四氧化三铅

一、基础信息

• 中文名称：四氧化三铅（别名：红丹、铅丹、光明丹、樟丹、红色氧化铅、氧化铅(II,IV)）

• 英文名称：Lead(II,IV) oxide / Lead tetroxide / Red lead

• CAS 号：1314-41-6

• EINECS 号：215-235-6

• 分子式：Pb₃O₄（可写作2PbO·PbO₂或Pb₂[PbO₄]）

• 分子量：685.60

• 外观性状：鲜橘红色粉末或块状固体，橙色结晶性鳞状体或无定形重质粉末

• 密度：9.1 g/cm³

• 熔点：500℃（分解）

• 水溶性：不溶于水、乙醇

• 溶解性：溶于热碱液、稀硝酸、乙酸、盐酸；溶于冰醋酸和含过氧化氢的稀硝酸

• 国标编号：61507

• 危险类别：有毒化学品 / 氧化剂 / 环境危害品

• 致癌性分类：IARC 2A类（可能人类致癌物）

二、化学性质

• 混合价态氧化物：可看作碱性氧化物PbO和酸性氧化物PbO₂生成的正铅酸盐Pb₂[PbO₄]，含2个+2价铅和1个+4价铅

• 热分解：加热至500℃时定量分解为一氧化铅（PbO）和氧气；550℃时分解产生氧气的分压为0.2atm

• 与硝酸反应：溶于浓硝酸生成硝酸铅并放出氧气；溶于稀硝酸时，+2价铅形成可溶性Pb(NO₃)₂，+4价铅形成难溶的PbO₂沉淀

• 与盐酸反应：溶于热浓盐酸时，Pb(IV)将Cl⁻氧化成氯气，生成PbCl₂

• 与硫化氢反应：生成黑色硫化铅（PbS）

• 空气氧化：暴露在空气中因生成碳酸铅而逐渐变白；在湿空气中经阳光照射逐渐变成灰色

• 氧化性：具有强氧化性，可将二价锰氧化为七价锰（MnO₄⁻）；高温时可将石墨氧化成CO₂

• 防锈机理：与铁氧化物和单质铁反应生成不溶性的铁(II)和铁(III)铅酸盐，使钢材表面钝化，提高防锈效果

三、制备工艺

• 熔铅氧化法（工业主流）：将电解铅加热熔融后制成铅粒，在170～210℃进行球磨粉碎，经300℃低温焙烧后粉碎至0.5～1.5μm，再在480～500℃下进行高温焙烧氧化、粉碎制得。反应式：6Pb + 4O₂ → 2Pb₃O₄

• 一氧化铅氧化法：将PbO在空气流中加热至450～480℃氧化制得。反应式：6PbO + O₂ → 2Pb₃O₄。温度超过500℃时反应逆转，Pb₃O₄分解回PbO

• 碳酸铅焙烧法：将碳酸铅（白铅矿）在空气中焙烧制得。反应式：6PbCO₃ + O₂ → 2Pb₃O₄ + 6CO₂

• 铅白氧化焙烧法：将碱式碳酸铅（铅白）在空气中氧化焙烧制得。反应式：3Pb₂CO₃(OH)₂ + O₂ → 2Pb₃O₄ + 3CO₂ + 3H₂O

• 废旧铅酸电池回收法：以废旧铅酸电池铅膏（主要成分PbSO₄和PbO₂）为原料，经亚硫酸氢钠还原、碳酸钠沉淀转化、焙烧制得

四、主要用途

• 涂料工业（核心用途）：主要用作防锈颜料，制造防锈漆及钢铁保护涂料（红丹油性防锈漆、红丹酚醛防锈漆、红丹醇酸防锈漆等），用于桥梁、船只、机器管线、车辆机械等金属制品的防锈打底，防锈性能优异

• 电池工业：用于蓄电池的生产及制粉，是铅酸电池正极活性物质的重要原料

• 玻璃与搪瓷工业：用于制造光学玻璃、一般玻璃、陶釉及搪瓷着色剂、助熔剂，可提高光学性能和防辐射性能

• 电子工业：用于制造压电元件、无线电元件

• 有机合成：用作染料及其他有机合成的氧化剂，可将二价锰氧化为七价锰

• 其他工业：用于橡胶着色、合成树脂、金属研磨、模具制造（与机油调和作为刮削显示剂）、烟花生产（氧化剂和催化剂）

• 分析试剂：用于测定钢及铁合金中的碳，比色分析和容量分析测定锰