Timbal
Bukti-bukti bahaya yang ditimbulkan timbal terus ditemukan pada abad ke-19 dan 20. Pengetahuan akan mekanisme unsur ini dalam tubuh manusia semakin jelas, dan ditemukan juga fenomena kebutaan yang diakibatkan oleh timbal. Akibatnya, unsur ini mulai dihindari di Amerika Serikat dan Eropa. Britania Raya mewajibkan inspeksi pabrik pada 1878 dan menunjuk pejabat khusus untuk
mengepalai inspeksi pabrik pada 1898; setelah itu, kasus keracunan timbal berkurang 25 kali lipat dalam rentang 1900-1944. Pada 1930, sebagian besar negara Eropa telah melarang cat timbal (yang populer karena warnanya pekat dan tahan air) untuk interior bangunan.
Timbal (dalam bentuk tetra etil timbal) mulai digunakan sebagai zat antiketuk untuk bensin di Amerika Serikat pada 1921. Praktik ini menyebar dan menjadi sumber terakhir yang memaparkan timbal pada khalayak umum. Pada 2000, praktik ini telah dilarang di Amerika Serikat dan Uni Eropa.
Pada dasawarsa 1970-an, Amerika Serikat dan negara-negara Eropa Barat mulai mengeluarkan undang-undang untuk membatasi pencemaran timbal di udara. Hal ini terbukti efektif: penelitian Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit Amerika Serikat menunjukkan bahwa populasi yang menderita tingginya kadar timbal darah menurun dari 77.8% (1976-1980) menjadi 2.2% (1991-1994). Pada akhir abad ke-20,
produk mengandung timbal yang paling umum adalah baterai asam timbal yang dianggap tidak berbahaya bagi manusia.
Selama rentang 1960-1990, produksi timbal di negara-negara Blok Barat tumbuh sekitar 31%. Produksi di negara-negara Blok Timur juga meningkat, dan persentase timbal dunia yang dihasilkan di negara-negara ini meningkat dari sekitar 10% (1950) menjadi 30% (1990). Uni Soviet menjadi penghasil timbal terbesar dunia dari pertengahan 1970-an hingga 1980-an, dan Tiongkok mulai melakukan penambangan timbal
besar-besaran pada akhir abad ke-20. Berbeda dengan negara-negara Blok Timur di Eropa, pada pertengahan abad ke-20 sebagian besar Tiongkok masih belum terindustrikan. Penggunaan timbal terkait pengindustrian yang selanjutnya terjadi di negara tersebut menjadi ancaman kesehatan (seperti halnya di Eropa pada masa Revolusi Industri). Pada tahun 2004, Tiongkok menjadi produsen timbal terbesar dunia.
Menurut data tahun 2014, produksi timbal dunia saat ini sedang meningkat karena dibutuhkan untuk baterai asam timbal. Ada dua mode produksi: yaitu produksi primer dengan mengolah bijih mineral, dan produksi sekunder dengan mendaur ulang barang bekas. Pada 2014, 4.58 juta ton timbal dihasilkan melalui produksi primer dan 5.64 juta ton melalui produksi sekunder. Negara penghasil timbal terbesar
melalui pertambangan adalah Tiongkok, Australia, dan Amerika Serikat, sedangkan penghasil terbesar melalui daur ulang adalah Tiongkok, Amerika Serikat, dan India. Menurut laporan International Resource Panel pada 2010, jumlah total timbal yang digunakan, disimpan, dibuang, atau tersebar ke lingkungan mencapai 8 kg per kapita. Di negara maju, angka ini mencapai 20-150 kg per kapita sedangkan di negara berkembang hanya 1-4 kg per kapita.
Proses produksi timbal secara primer dan sekunder cukup mirip. Beberapa pabrik produksi primer juga melengkapi operasinya dengan produksi sekunder, praktik yang diprediksi akan terus meningkat. Dengan teknik yang tepat, timbal yang diproduksi secara sekunder dapat menjadi serupa timbal yang dihasilkan secara primer dan tidak dapat dibedakan. Proses produksi timbal melalui daur ulang biasanya lebih hemat energi dibanding produksi primer, dengan penghematan sering mencapai 50% atau lebih.
Kebanyakan bijih timbal memiliki kadar timbal yang kecil (bijih yang dianggap "kaya" biasanya hanya memiliki kadar 3-8%), dan harus dipekatkan sebelum diekstraksi. Awalnya bijih tersebut diproses dengan penggilingan, pemisahan berdasarkan berat, pengapungan buih, dan pengeringan. Konsentrat yang dihasilkan memiliki kadar massa 30%-80% (umumnya 50-60%).
Konsentrat ini selanjutnya diubah menjadi logam timbal (yang belum murni). Ada dua cara melaukan hal ini, yang disebut "proses dua tahap" dan "proses langsung". Belakangan ini, proses langsung lebih sering dilakukan, tetapi masih banyak juga yang melakukan proses dua tahap.
Awalnya, timbal yang masih dalam bentuk sulfida (PbS) dipanggang di udara agar teroksidasi:
Karena timbal sulfida yang diolah masih belum murni, pemanggangan ini menghasilkan tidak hanya timbal (II) oksida (PbO) seperti reaksi di atas, tetapi juga campuran oksida, sulfat, dan silikat dari timbal maupun logam-logam lain yang terdapat dalam bijih. PbO tak murni ini lalu direduksi oleh kokas (karbon dari batu bara) dalam sebuah tanur tiup:
Karena pereaksinya tidak murni, hasil reaksi ini pun tidak murni dan mengandung logam pengotor seperti arsenik, antimon, bismut, seng, tembaga, perak, dan emas. Selanjutnya pengotor-pengotor ini dimurnikan, umumnya melalui sebuah proses pirometalurgi. Hasil dari proses sebelumnya (yang masih berupa lelehan panas) diolah melalui tanur pantul. Ke dalam tanur pantul dicampurkan
udara, uap air, dan sulfur, yang dapat mengoksidasi pengotor-pengotor yang ada, kecuali perak, emas, dan bismut. Pengotor yang telah teroksidasi akan memadat dan mengapung sehingga dapat dipisahkan. Emas dan perak lalu dipisahkan melalui proses Parkes dengan cara mencampurkan cairan seng. Seng melarutkan emas dan perak tetapi tidak bercampur dengan timbal. Seng ini dapat
dipisahkan, lalu emas dan perak yang terlarut didalamnya diambil sebagai hasil samping. Bismut dipisahkan dengan proses Betterton-Kroll, yaitu mencampurkan kalsium dan magnesium yang menghasilkan senyawa bismut yang mengapung.
Selain proses pirometalurgi, pemurnian timbal juga dapat dilakukan melalui proses elektrolisis yang disebut proses Betts yang menghasilkan kemurnian lebih tinggi. Namun, proses ini sangat mahal sehingga hanya dilakukan jika benar-benar dibutuhkan.
Pada proses langsung, logam timbal dihasilkan langsung dari konsentrat. Konsentrat yang-seperti proses primer-mengandung timbal sulfida (PbS) dilelehkan dalam sebuah tanur dan dioksidasi menghasilkan timbal (II) oksida atau PbO. Karbon (dari kokas maupun gas batubara) ditambahkan ke dalam lelehan ini bersama dengan fluks (bahan yang dapat bereaksi terus menerus). Karbon ini mereduksi PbO menjadi logam Pb, yang tercampur dengan terak (ampas) PbO dan pengotor lain.
Jika konsentrat masukan proses ini memiliki kadar timbal tinggi, 80% dari timbal yang ada dapat menjadi logam Pb, sedangkan sisanya akan menjadi PbO yang tercampur di dalam terak. Jika konsentrat hanya memiliki kadar timbal rendah, semua timbal yang ada akan teroksidasi dan hanya menjadi terak. Terak ini kaya akan timbal (25-40%), dan logamnya dapat diperoleh dengan proses pembakaran tenggelam, reduksi dalam tanur busur listrik, atau kombinasi keduanya.
Para peneliti juga mencari proses penambangan timbal yang lebih bersih dan hemat energi. Namun, sejauh ini metode-metode alternatif memiliki kelemahan, di antaranya adalah banyaknya timbal yang terbuang dalam terak, serta tingginya kadar belerang pada logam timbal yang dihasilkan. Salah satu teknik yang mendapat perhatian peneliti adalah ekstraksi hidrometalurgi melalui
elektrolisis. Dalam proses ini, timbal kotor digunakan sebagai anoda, dan listrik dialirkan sehingga timbal kotor larut dan akan mengendap di katoda sebagai timbal murni. Namun, saat ini proses ini masih belum ekonomis kecuali di lokasi dengan sumber listrik amat murah.
Proses sekunder dilakukan dengan daur ulang barang bekas yang mengandung timbal. Barang bekas yang paling umum adalah baterai asam timbal; selain itu, pipa timbal, lembaran timbal, maupun pelapis kabel juga banyak digunakan. Dalam proses sekunder, seringkali tidak perlu dilakukan reduksi seperti halnya pada proses primer, karena timbal pada barang bekas sudah berupa unsur (bukan senyawa). Hanya