Свойства цинка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Институт природных ресурсов

Кафедра Экономики природных ресурсов

Контрольная работа

По дисциплине: «Основы ресурсоэффективости и природопользования»

На тему: «Свойства цинка»

Автор: студент гр. 3-2220 С.А. Конин

Преподаватель кафедры ЭПР: Е.М. Вершкова

Томск 2016



Содержание

Введение

1. Анализ первичного производства

2. Применение цинка в промышленности

3. Транспортировка и хранение

4. Анализ конечного потребления

5. Методики и технологии ресурсоэффективности

Заключение

Список использованных источников



Введение

С древних времён известны латуни, являющиеся сплавами Cu-Zn. Металлический цинк впервые получен в 1746 году в Англии нагреванием каламина с древесным углём.

В природе цинк находиться только в виде соединений.

СФАЛЕРИТ (цинковая обманка, ZnS) имеет вид кубических жёлтых или коричневых кристаллов; плотность 3,9-4,2 г/см³ , твёрдость 3-4 по шкале Мооса. В качестве примесей содержит кадмий, индий, галлий, марганец, ртуть, германий, железо, медь, олово, свинец.

В кристаллической решётке сфалерита атомы цинка чередуются с атомами серы и наоборот. Атомы серы в решётке образуют кубическую упаковку. Атом цинка располагается в этих тетраэдрических пустотах.

ВЮРТЦИТ (ZnS) представляет собой коричнево-чёрные гексагональные кристаллы, плотностью 3,98 г/см³ и твердостью 3,5-4 по шкале Мооса. Обычно содержит цинка больше чем сфалерит. В решётке вюртцита каждый атом цинка тетраэдрически окружён четырьмя атомами серы и наоборот. Расположение слоёв вюртцита отличается от расположения слоёв сфалерита. СМИТСОНИТ (цинковый шпат, ZnCO₃) встречается в виде белых (зелёных, серых, коричневых в зависимости от примесей) тригональных кристаллов плотностью 4,3-4,5 г/см³ и твёрдостью 5 по шкале Мооса.

КАЛАМИН (Zn₂SiO₄*H₂O*ZnCO₃ или Zn₄[Si₂O₇](OH)₄*H₂O*ZnCO₃) представляет собой смесь карбоната и силиката цинка; образует белые (зелёные, синие, жёлтые, коричневые в зависимости от примесей) ромбические кристаллы плотностью 3,4-3,5 г/см³ и твёрдостью 4,5-5 по шкале Мооса.

ВИЛЛЕМИТ (Zn₂SiO₄) залегает в виде бесцветных или жёлто-коричневых ромбоэдрических кристаллов плотностью 3,89-4,18 г/см³ и твёрдостью 5-5,5 по шкале Мооса.

ЦИНКИТ (Zn O) - гексагональные кристаллы жёлтого, оранжевого или красного цвета с решёткой типа вюртцита и твёрдостью 4-4,5 по шкале Мооса.

ГАНИТ (Zn[Al₂O₄]) имеет вид тёмно-зелёных кристаллов плотностью 4-4,6 г/см³ и твёрдостью 7,5-8 по шкале Мооса.

Помимо приведённых, известны и другие минералы цинка:

монгеймит (Zn, Fe)CO₃

гидроцикит ZnCO₃*2Zn(OH)₂

трустит (Zn, Mn)SiO₄

гетеролит Zn[Mn₂O₄]

франклинит (Zn, Mn)[Fe₂O₄]

халькофанит (Mn, Zn) Mn₂O₅*2H₂O

госларит ZnSO₄*7H₂O

цинкхальканит (Zn, Cu)SO₄*5H₂O

адамин Zn₂(AsO₄)OH

тарбуттит Zn₂(PO₄)OH

деклуазит (Zn, Cu)Pb(VO₄)OH

леграндит Zn₃(AsO₄)₂*3H₂O

гопеит Zn₃(PO₄)*4H₂O



1. Анализ первичного производства

Положение цинка в таблице электрохимических потенциалов металлических элементов указывает, что он способен защитить железо, сталь и медные сплавы от коррозии. Это свойство известно как анодная защита, и половина производимого в мире цинка расходуется на покрытие стали. Старейший метод цинкования путем погружения в расплав все еще остается наиболее удобным методом нанесения покрытий на металлические оконные рамы и другие механически обработанные изделия. Следующее по важности применение цинка - латунь и другие литейные сплавы на основе цинка. Такие сплавы имеют хорошую коррозионную стойкость; цинк, расходуемый на их получение, потребляется примерно в том же количестве, что и цинк, идущий на цинкование. Цинковые сплавы прочны, стойки и обладают прочностью на растяжение до 300 МПа. Легкость и точность, с которыми могут формоваться изделия из них методами литья в кокиль, обусловливают их использование в качестве материалов для автомобильных деталей, скобяных изделий, игрушек и другой продукции. Оксид цинка применяется в покрытиях, а цинковая пыль - в антикоррозийных красках. Литопон - продукт соосаждения сульфида цинка и сульфата бария - используется в красках и пластмассах. Цинк с небольшими добавками других металлов применяется как кровельный материал, для изготовления фрикционных накладок барабанных тормозов, сухих гальванических элементов и электрических конденсаторов.

2. Применение цинка в промышленности

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа. Рентгенофлуоресцентный анализ в этом производстве очень важен, поскольку он относится к нерзрушающим видам анализа.

Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация -- для мостов, емкостей, металлоконструкций). РФА анализ позволяет не только определить элементный состав, но и толщину напыления цинка на поверхности деталей.

Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах, например: марганцево-цинковый элемент, серебряно-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,85 В, 150 Вт·ч/кг, 650 Вт·ч/дм?, малое сопротивление и колоссальные разрядные токи), ртутно-цинковый элемент (ЭДС 1,35 В, 135 Вт·ч/кг, 550--650 Вт·ч/дм?), диоксисульфатно-ртутный элемент, йодатно-цинковый элемент, медно-окисный гальванический элемент (ЭДС 0,7--1,6 Вольт, 84--127 Вт·ч/кг, 410--570 Вт·ч/дм?), хром-цинковый элемент, цинк-хлоросеребряный элемент, никель-цинковый аккумулятор (ЭДС 1,82 Вольт, 95--118 Вт·ч/кг, 230--295 Вт·ч/дм?), свинцово-цинковый элемент, цинк-хлорный аккумулятор, цинк-бромный аккумулятор и др.

Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, которые отличаются весьма высокой удельной энергоёмкостью. Они перспективны для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор -- 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух -- 220--300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км).

Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.

Окись цинка широко используется в медицине как антисептическое и противовоспалительное средство. Также окись цинка используется для производства краски -- цинковых белил.

Цинк -- важный компонент латуни. Сплавы цинка с алюминием и магнием (ЦАМ, ZAMAK) благодаря сравнительно высоким механическим и очень высоким литейным качествам очень широко используются в машиностроении для точного литья. В частности, в оружейном деле из сплава ZAMAK (-3, -5) иногда отливают затворы пистолетов, особенно рассчитанных на использование слабых или травматических патронов. Также из цинковых сплавов отливают всевозможную техническую фурнитуру, вроде автомобильных ручек, корпусы карбюраторов, масштабные модели и всевозможные миниатюры, а также любые другие изделия, требующие точного литья при приемлемой прочности.

Хлорид цинка -- важный флюс для пайки металлов и компонент при производстве фибры. цинкование металлический промышленный концентрат

Сульфид цинка используется для синтеза люминофоров временного действия и разного рода люминесцентов на базе смеси ZnS и CdS. Люминофоры на базе сульфидов цинка и кадмия, также применяются в электронной промышленности для изготовления светящихся гибких панелей и экранов в качестве электролюминофоров и составов с коротким временем высвечивания.

Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка -- широко применяемые полупроводники.

Селенид цинка используется для изготовления оптических стёкол с очень низким коэффициентом поглощения в среднем инфракрасном диапазоне, например, в углекислотных лазерах.

На разные применения цинка приходится:

цинкование -- 45-60 %

медицина (оксид цинка как антисептик) -- 10 %

производство сплавов -- 10 %

производство резиновых шин -- 10 %

масляные краски -- 10 %



Рисунок 1. Динамика добычи цинка и прироста его разведанных запасов в 2003-2012 гг., тыс.т.

Рисунок 2. Динамика движения запасов цинка в 2003-2012 гг., млн. т.

Выплавка и очистка. Выплавка и очистка выполняются двумя главными способами - термическим и электролитическим. В любом случае первой стадией процесса является обжиг измельченной и обогащенной сульфидной руды в печах с кипящим слоем, в результате которого образуется оксид цинка и выделяется сернистый газ 2ZnS + 3O2 -> 2ZnO + 2SO2 С помощью электролитического и термического методов получают примерно половину всего производимого цинка.

Термический метод. По термическому методу концентрат оксида цинка, остающийся после обжига руды, часто смешивают с порошкообразным углем в цилиндрических ретортах, изготовленных из огнеупорной глины, которые вводят в печь в горизонтальном положении. Для восстановления цинка углем из оксида требуется температура от 1200 до 1300° С, а поскольку температура кипения металлического цинка составляет 907° С, он испаряется сразу же после восстановления ZnO + C -> Zn + CO. Этот метод, усовершенствованный позднее, применяли с первых лет коммерческого производства цинка; он известен под названием "процесс в горизонтальных ретортах". Альтернативный термический процесс был разработан так, чтобы обеспечить непрерывную подачу материала сверху в вертикальную реторту, изготовленную из карборунда; продукт реакции отводится со дна реторты. Этот процесс, названный процессом в вертикальной реторте, был разработан фирмой "Нью-Джерси цинк компани" в конце 1920-х годов. Посредством фракционной дистилляции цинка, произведенного таким способом, получают металл чистотой 99,99%. Процесс в вертикальной реторте высокоэффективен и обеспечивает большую производительность, чем процесс в горизонтальной реторте. В некоторых печах сернистый газ улавливается для производства побочного продукта - серной кислоты; из печей другого типа, расположенных главным образом в малонаселенных безлесных областях, он выбрасывается в атмосферу.

Электролитический метод. Электролитический метод выплавки и очистки цинка запущен в производство в штате Монтана и Канаде в период Первой мировой войны. В этом процессе обожженный цинковый концентрат обрабатывают серной кислотой, чтобы перевести окись цинка в сульфатный раствор. Присутствующие в концентрате примеси тоже растворяются и должны быть удалены из раствора до его электролиза. Цинк, получаемый электролитическим методом, имеет высокую степень чистоты.

3. Транспортировка и хранение

Металлический цинк нетоксичен и пожаровзрывобезопасен.

В процессе получения цинка и при отборе проб от жидкого металла при взаимодействии расплавленного цинка с кислородом воздуха образуется аэрозоль оксида цинка. Оксид цинка относится к веществам 2-го класса опасности. Предельно допустимая концентрация оксида цинка в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м3.

Работы с цинком необходимо выполнять в следующих средствах индивидуальной защиты: респираторе типа «Лепесток» защитных очках или спецодежде спец обуви средствах защиты рук

Транспортируют цинк транспортом всех видов в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на транспорте данного вида, и почтовыми посылками.

Размещение и крепление грузов, перевозимых по железной дороге, должно соответствовать техническим условиям погрузки и крепления грузов, утвержденным Министерством путей сообщения.

При перевозке морским транспортом должны выполняться требования ГОСТ 26653.

Цинк марки ЦВ00 хранят в закрытых помещениях в упаковке изготовителя в условиях, исключающих попадание на металл агрессивных веществ и пыли.

Цинк остальных марок хранят в закрытых помещениях. Допускается хранить цинк этих марок на специально подготовленных площадках (бетонированных, с деревянным настилом, на поддонах и т.п.) в условиях, исключающих загрязнение металла и попадание агрессивных веществ.

Гарантийный срок хранения цинка - 15 лет с момента изготовления.

По истечении гарантийного срока перед использованием продукция должна быть проверена на соответствие требованиям настоящего стандарта.

4. Анализ конечного потребления

Месторождение Озерное в Республике Бурятия - крупнейший в России объект колчеданно-полиметаллического геолого-промышленного типа в осадочно-вулканогенных породах заключает 13,7% российских запасов цинка и характеризуется относительно невысоким его содержанием в рудах - 6,2%. Месторождение находится вблизи Верхне-Витимской металло- генической зоны, ресурсный потенциал которой неясен. Месторождения того же типа, но с высоко качественными рудами (с 10-22% цинка) разведаны в Рудно-Алтайской металлогенической зоне (Алтайский край). В совокупности в них заключено около 8% российских запасов цинка; среди них - Рубцовское, Корбалихинское и одиннадцать более мелких месторождений. Подобные небольшие месторождения известны также в пределах Салаирской металлогенической зоны (Кемеровская область), их запасы цинка составляют суммарно примерно 2,5% российских. Существует и возможность наращивания запасов в обеих зонах - в них локализовано соответственно чуть более 6% и 8% наиболее достоверных российских ресурсов цинка. В цинково-медноколчеданных месторождениях Уральского региона, преимущественно на Среднем и Южном Урале, сосредоточена примерно пятая часть запасов цинка России. Учалинское, Гайское, Узельгинское и Ново- Учалинское месторождения являются крупнейшими представителями российских объектов этого геолого-промышленного типа. Среднее содержание цинка в уральских месторождениях изменяется от 0,17% до 5,5%, по качеству руд они несколько уступают подобным зарубежным объектам. Наиболее значительные предпосылки для увеличения сырьевой базы цинка в Уральском регионе имеют Республика Башкортостан, Оренбургская и Челябинская области; на их территории суммарно локализовано более 2,8 млн т ресурсов цинка категории Р1 .

Жильные и скарновые полиметаллические месторождения известны в пределах металлогенических зон, расположенных на Северном Кавказе, в Забайкальском и Приморском краях. Количество запасов цинка в месторождениях этих двух типов в России невелико и составляет лишь 6% запасов страны, а их качество весьма неоднородно. Только Прибрежная и Главная металлогенические зоны (Приморский край) обладают высоким потенциалом прироста запасов цинка - здесь локализовано свыше 1 млн. т. его ресурсов категории Р1.

Таблица 1. Основные место рождения цинка

Недропользователь, месторождение	Геолого- промышленный тип	Запасы, млн. т	Доля в балансовых запасах РФ, %	Среднее содержание цинка в рудах, %	Добыча в 2012 г. тыс.т.
		А+В+С1	С2
ООО «ИнвестЕвроКомпани»
Холоднинское (Республика Бурятия)	Колчеданно- полиметаллический	13,3	7,9	35,1	3,99	0
ООО «Техпроминвест»
Озерное (Республика Бурятия)	Колчеданно- полиметаллический	7,7	0,6	13,7	6,16	0
ОАО «Сибирь-Полиметаллы»
Корбалихинское (Алтайский край)	Колчеданно- полиметаллический	2,3	0,1	4	9,81	0
Рубцовское (Алтайский край)		0,09	0,01	0,2	35,66	10,6
ОАО «Горевский ГОК»
Горевское (Красноярский край)	Колчеданно- полиметаллический	1	0,8	3	1,38	25,8
ООО «Лунсин»
Кызыл-Таштыгское (Республика Тыва)	Колчеданно- полиметаллический	1,1	0,2	2,1	10,2	0
ООО «Сибирские цветные металлы»
Сардана (Республика Саха (Якутия))	Стратиформный	0	1,9	3,2	10,5	0
ОАО «Гайский ГОК»
Гайское (Оренбургская область)	Цинково-медноколчеданный	1,4	0,2	2,7	0,52	29,5
ОАО «Учалинский ГОК»
Ново-Учалинское (Республика Башкортостан)	Цинково- медноколчеданный	1,5	1,4	4,8	2,59	0
Узельгинское (Челябинская область)		1,2	0,08	2,2	2,33	53,5
Учалинское (Республика Башкортостан)		0,4	0,02	0,7	4,37	67,3
ООО «Башкирская медь»
Подольское (Республика Башкортостан)	Цинково- медноколчеданный	1,1	0,01	1,8	1,34	0
Юбилейное (Республика Башкортостан)		1	0,03	1,7	1,22	7,8
ООО «Святогор»
Тарньерское (Свердловская область)	Цинково- медноколчеданный	0,3	0	0,4	5,46	18,5
Нераспределенный фонд
Павловское (Архангельская область)	Стратиформный	0,06	1,9	3,3	6,61
Комсомольское (Оренбургская область)	Цинково- медноколчеданный	0,7	0,03	1,2	2,26
Ново-Урское (Кемеровская область)		0,5	0,01	0,9	2,42

Запасы свинцово-цинковых стратиформных месторождений в карбонатных породах в России пока невелики. Разведано всего два небольших месторождения: Сардана в Майско-Кыллахской металлогенической зоне (Республика Саха (Якутия)) и Павловское в Новоземельской зоне (о. Новая Земля). Суммарно они заключают 6,5% запасов цинка страны; по качеству руд эти объекты сравнимы с зарубежными аналогами. Выявление подобных объектов прогнозируется в основном в пределах Новоземельской зоны, где сосредоточено более четверти российских ресурсов категории Р1 , а также в Майско- Кыллахской и некоторых других металлогенических зонах. Таким образом, основная часть запасов цинка России сконцентрирована в Республике Бурятия и на Среднем и Южном Урале. Наибольшим ресурсным потенциалом обладают Архангель- ская область (о. Новая Земля), Красноярский и Приморский края, а также Республика Башкортостан, Оренбургская и Челябинская области. Государственным балансом Российской Федерации учтено 150 месторождений с запасами цинка; 20 из них только с забалансовыми. В распределенном фонде недр находится 73 месторождения.

К государственному резерву отнесены в основном мелкие объекты, в том числе некоторые с высоким содержанием цинка в рудах. В 2012 г. подготавливались к эксплуатации 27 месторождений с балансовыми запасами цинка, составляющими 73% российских. ОАО «Александринская горно-рудная компания» (АГРК), дочернее предприятие ЗАО «Русская медная компания», в 2012 г. приступило к разработке Чебачьего месторождения в Челябинской области (владелец лицензии - ОАО «Верхнеуральская руда»); добыча цинка составила 6,5 тыс.т. Руды Чебачьего месторождения перерабатываются на горно-обогатительном комбинате АГРК. Мощность комбината с введением в эксплуатацию рудника на месторождении Чебачье должна поэтапно увеличиться с 450 до 800 тыс.т. обогащаемой руды в год. ЗАО «Маукский рудник», также дочерняя структура ЗАО «Русская медная компания», ведет строительство подземного рудника на Маукском месторождении в Челябинской области. ОАО «Сибирь-Полиметаллы», входящее в ОАО «Уральская горно-металлургическая компания» (УГМК) и управляемое ООО «УГМК- Холдинг», продолжало сооружение подземного рудника на Корбалихинском месторождении в Алтайском крае. Проектная мощность строящегося предприятия - 800 тыс.т. руды в год. Корпорация «Металлы Восточной Сибири», входящая в структуру ОАО «ИФК "Метрополь"» и управляющая ее горнорудными активами, осваивает крупное месторождение Озерное в Республике Бурятия (владельцем лицензии является ООО «Техпроминвест»).

На месторождении уже завершено строительство карьера и начато сооружение обогатительной фабрики годовой производительностью 435 тыс.т. цинкового концентрата с содержанием цинка 53%. В 2011 г. на объекте было добыто небольшое количество руды (18 тыс.т), но в 2012 г. добыча не велась. В 2012 г. корпорация «Металлы Восточной Сибири» заключила с китайской компанией China Nonferrous Metal Industry's Foreign Engineering and Construction Co. Ltd. соглашение, предусматривающее участие китайского партнера в промышленном освоении месторождения и строительстве Озерного ГОКа. Ввод его в эксплуатацию отложен до 2016 г. Еще один крупный актив корпорации «Металлы Восточной Сибири» - Холоднинское месторождение, лицензия на которое принадлежит ООО «ИнвестЕвроКомпани», - находится в пределах Центральной экологической зоны Байкальской природной территории, где запрещена хозяйственная деятельность. Вопрос освоения этого месторождения на протяжении нескольких лет остается нерешенным. В 2013 г. действие лицензии приостановлено. ОАО «ГМК "Дальполиметалл"», входящая в состав ОАО «Русская горнорудная компания», вела освоение месторождения Силинское и Светлый отвод в Приморском крае.

На Силинском месторождении в ходе подготовительных работ в 2012 г. была добыта 0,1 тыс.т цинка. Китайская компания ООО «Лунсин» продолжала подготовку к эксплуатации Кызыл-Таштыгского месторождения в Республике Тыва. Месторождение готовится к отработке комбинированным способом; на его обогатительном предприятии предполагается производить медный, цинковый и свинцовый концентраты. ОАО «Учалинский ГОК» в 2012 г. осваивало цинково-медноколчеданные месторождения Озерное и Ново-Учалинское в Республике Баш- кортостан; в рамках подготовительных работ велось бурение разведочных скважин и проходка горных выработок. В 2011 г. выполнен подсчет запасов Озерного месторождения; в 2012 г. Ново-Учалинского. ООО «Башкирская медь», входящая в группу компаний УГМК, в 2012 г. получила отрицательные заключения государственной экспертизы по проектам эксплуатации Подольского и Северо- Подольского месторождений в Республике Башкортостан. В настоящее время идет их доработка с учетом замечаний.

В Республике Саха (Якутия) компания ООО «Сибирские цветные металлы» вела освоение месторождения Сардана. Окончание геологоразведочных работ запланировано на 2015 г., ввод в строй нового предприятия мощностью 500 тыс.т руды в год - на 2017 г. Геологоразведочные работы (ГРР) на цинк в 2012 г. проводились на следующих месторождениях: серебряно-полиметаллическом Ергожу в Иркутской области компанией ЗАО «Байкальская полиметаллическая компания», на золотоколчеданном Юлалы в Республике Башкортостан - ООО «Семеновский рудник», на собственно цинковом месторождении Амурское в Челябинской области с забалансовыми запасами ОАО «Челябинский цинковый завод», на медноколчеданном Кабан-I в Свердловской области - ООО «Валенторский медный карьер». В категории разведываемых числятся также полиметаллическое месторождение Павловское в Архангельской области и серебряное - Вертикальное в Республике Саха (Якутия); ГРР ведут ЗАО «Первая горнорудная компания» и ЗАО «Прогноз» соответственно.

В результате ГРР разведанные запасы цинка Российской Федерации в 2012 г. увеличились на 50,2 тыс.т, что компенсировало только 14% запасов, извлеченных при добыче. В 2012 г. впервые учтены балансовые запасы цинка в рудах медно- колчеданного месторождения Кабан-I и в серебряных рудах месторождения Вертикальное. По итогам 2012 г. разведанные запасы цинка в стране с учетом погашения при добыче, переоценки и списания уменьшились относительно 2011 г. на 279,7 тыс.т. (на 0,5%). Добыча цинка на российских рудниках в 2012 г. сократилась по сравнению с предыдущим годом на 2,9% и составила 348,1 тыс.т. Около 73% металла добыто на цинково-медноколчеданных месторождениях Республики Башкортостан, Свердловской, Челябинской и Оренбургской областей, примерно 23% - на месторождениях Красноярского, Алтайского и Приморского краев. Комплексные колчеданно- полиметаллические месторождения Сибири, обладающие значительными запасами цинка, пока не освоены.

Цинковая отрасль горнорудной промышленности России большей частью контролируется двумя компаниями: это ОАО «Учалинский ГОК», обеспечившее 43,6% российской добычи цинка в 2012 г., и холдинг ОАО «Уральская горно-металлургическая компания» (УГМК), структурными подразделениями которого получено 31,8% российского цинка.

При этом ОАО «Учалинский ГОК» является одним из ключевых поставщиков сырья на перерабатывающие предприятия УГМК. Среди подконтрольных УГМК компаний наибольшее количество цинка добывают ОАО «Гайский ГОК», ОАО «Святогор», ООО «Башкирская медь» и ОАО «Уралэлектромедь» (в том числе ОАО «Сафьяновская медь») на цинково-медноколчеданных место- рождениях Урала, а также ОАО «Сибирь-Полиметаллы» на колчеданно-полиметаллических месторождениях Зареченское и Рубцовское в Алтайском крае. Компания ОАО «Горевский ГОК» в 2012 г. добыла на Горевском месторождении в Красноярском крае 25,8 тыс.т. цинка, что составило 7,4% российской добычи металла. Полученное сырье поставляется на переработку на собственное дочернее предприятие - Новоангарскую обогатительную фабрику. Значимым продуцентом цинка в России также является ОАО «Русская горнорудная компания», суммарная доля предприятий которой в добыче цинка страны в 2012 г. составила 7,1%. Компанией ОАО «ГМК "Дальполиметалл"», входящей в состав ОАО «Русская горнорудная компания», эксплуатируются шесть полиметаллических месторождений в Приморском крае; суммарно на них в 2012 г. добыто 18 тыс.т. цинка (5,2% российской добычи). На предприятиях ЗАО «Русская медная компания» в 2012 г. получено 6,3% цинка, извлеченного из российских недр. При этом 2,7% обеспечила ее дочерняя компания ЗАО «Ормет» на Джусинском месторождении в Оренбургской области и около 3,6% - ОАО «Александринская горнорудная компания» на Александринском и Чебачьем месторождениях в Челябинской области.

Рисунок 3. Добыча цинка в субъектах Российской Федерации в 2012 г., тыс.т

Выпуск цинксодержащих концентратов на обогатительных фабриках страны в 2012 г. увеличился вдвое и составил 598,7 тыс.т. Резкий рост производства обеспечила Хайбуллинская обогатительная фабрика (ООО «Башкирская медь»), перерабатывающая медноколчеданные руды месторождения Юбилейное. Здесь в 2012 г. получено 152,8 тыс.т концентрата с низким содержанием цинка (2,95%) против 0,2 тыс.т высококачественного концентрата (34,9% цинка) в 2011 г. Лидером по производству цинковых концентратов в России является Учалинская фабрика (ОАО «Учалинский ГОК»), ведущая переработку руд Узельгинского, Учалинского, Молодежного и других месторождений Челябинской области. В 2012 г. на Учалинской фабрике выпущено 221,7 тыс.т цинкового концентрата, содержащего от 25 до 50,5% цинка. ОАО «УГМК» произвело 106 тыс.т цинковых концентратов, ОАО «ГМК "Дальполиметалл"» на Центральной обогатительной фабрике - 30,4 тыс.т. Ведущим потребителем цинковых концентратов, выпускаемых обогатительными фабриками ОАО «УГМК», является металлургический завод в г. Владикавказ, принадлежащий ее дочерней компании ОАО «Электроцинк». Часть концентратов направляется в г. Челябинск на завод компании ОАО «Челябинский цинковый завод» (ОАО «ЧЦЗ»); при этом основным поставщиком сырья на Челябинский завод является горнодобывающее предприятие ТОО «Nova Цинк», разрабатывающее месторождение Акжал в Казахстане.

Некоторое количество концентратов на предприятие поставляют также ЗАО «Русская медная компания», ОАО «Башкирское ШПУ» и другие, в том числе зарубежные компании. Тем не менее, завод продолжает испытывать дефицит сырья, который может быть ликвидирован с началом разработки Амурского месторождения, на котором ОАО «ЧЦЗ» ведет разведку. Российский импорт цинковых руд и концентратов в 2012 г. увеличился по сравнению с 2011 г. более чем в шесть раз и составил 238,8 тыс.т. Поставки сырья осуществлялись из Казахстана - 193 тыс.т, Таджикистана - 25,7 тыс.т, Турции - 11,2 тыс.т и Греции - 9 тыс.т; основная его часть поступила на Челябинский цинковый завод. Некоторое количество цинковых рудиконцентратов отечественного производства вывозится за рубеж. В 2012 г. экспорт составил 140,7 тыс.т, что более чем вдвое превысило показатель 2011 г. Главным покупателем, как и прежде, оставался Китай, куда поставлено 117,8 тыс.т российского сырья; остальная часть направлена в Республику Корея - 10,6 тыс.т, в Джерси - 6,6 тыс.т и Казахстан - 5,7 тыс.т. Основными экспортерами являются ОАО «ГМК "Дальполиметалл"» и ОАО «Сибирь-Полиметаллы», пред- приятия которых удалены от металлургических центров России, в связи с чем этим компаниям выгоднее реализовывать сырье и продукцию в соседних азиатских странах.

Производство металлического цинка в России в 2012 г. уменьшилось на 2,3% и составило 250 тыс.т, или менее 2% мирового выпуска металла. Крупнейший производитель рафинированного цинка в России - Челябинский цинковый завод, главными владельцами акций которого являются ОАО «УГМК» (36,5%) и ЗАО «Русская медная компания» (21,5%); еще один продуцент цинка - завод «Электроцинк» в г. Владикавказ, входящий в состав ОАО «УГМК». Челябинский цинковый завод в 2012 г. сохранил объем производства на уровне 2011 г. - 160 тыс.т металлического цинка и сплавов на его основе (64% российского металла). Производственная мощность завода - 200 тыс.т цинка в год. Предприятие выпускает рафинированный металл под маркой Special High Grade - «особо высококачественный цинк» - с чистотой металла не ниже 99,995%; продукция сертифицирована Лондонской биржей металлов. Владикавказский «Электроцинк» в 2012 г. произвел 90 тыс.т металлического цинка, что на 6% меньше, чем в 2011 г.

Полная мощность предприятия - 110 тыс.т металла в год, однако в 2013 г. компания планирует сократить выпуск цинка почти вдвое в связи с проблемами со сбытом продукции. Главными российскими потребителями цинка и сплавов на его основе являются сталепрокатные комбинаты, производящие оцинкованный прокат и прокат с полимерным покрытием: ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», ОАО «Каширский завод стали с покрытием», ОАО «Северсталь», ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», а также предприятия, выпускающие латунный и бронзовый прокат, к примеру, Кировский, Кольчугинский, Ревдинский и Московский заводы по обработке цветных металлов. В 2012 г. Челябинский цинковый завод поставил на внутренний рынок 111,2 тыс.т цинка (на 14,5% больше, чем в 2011 г.), или 69,5% произведенной продукции.

Рисунок 4. Добыча цинка российскими горнодобывающими компаниями в 2012 г., тыс.т.

Примерно пятая часть выпущенного в России металлического цинка, в том числе часть продукции Челябинского завода, отправлена на экспорт. В 2012 г. поставки цинка за рубеж сократились по сравнению с 2011 г. почти на 15%, до 53,8 тыс.т. Из них 30,6 тыс.т экспортировано в Нидерланды, 17,5 тыс.т - в Турцию, 5 тыс.т - в Белоруссию, остальное - в Казахстан, Азербайд- жан, Украину и другие страны. Импорт рафинированного цинка в Россию в 2012 г. увеличился на 20%, до 29,8 тыс.т. Основная часть металла была закуплена в Узбекистане и Казахстане - 21,9 тыс.т и 7,5 тыс.т соответственно.

Рисунок 5. Динамика производства, экспорта и импорта рафинированного цинка в 2003-2012 гг., тыс.т.

Рисунок 6. Среднегодовые цены цинка на Лондонской бирже металлов в 2003-2013 гг., долл./т.

Мировые цены на цинк в последние два года испытывали снижение: средние за 2013 г. ценовые показатели уменьшились по сравнению с 2012 г. на 2%, но были выше, чем в кризисные 2008-2009 гг. Цинк используется преимущественно для оцинкования металлоконструкций и производства сплавов. Видимое потребление рафинированного цинка в России в 2012 г. выросло на 4% и составило примерно 226 тыс.т. Россия обладает значительной сырьевой базой цинка; в недрах страны сосредоточено около десятой части мировых ресурсов и запасов металла. В то же время структура отечественной сырьевой базы существенно отличается от мировой. Цинк в России добывается преимущественно из медноколчеданных месторождений Южного и Среднего Урала, тогда как в мире основную роль в извлечении металла из недр играют полиметаллические и серебро-полиметаллические месторождения. Перспективы увеличения количества получаемого цинка в России связаны с освоением Озерного месторождения в Республике Бурятия.

5. Методики и технологии ресурсоэффективности

Как правило, цинкосодержащие руды имеют сложный состав, по этому, чаще всего обогащение цинкосодержащих руд производится по селективной схеме, при помощи которых получают сразу несколько концентратов (медный, пиритный, свинцовый и, конечно же, цинковый).

В целом, цинковый концентрат, представляет собой дорогое, комплексное сырьё, по этому из них помимо цинка извлекают, золото, серебро, галлий, медь, свинец, кадмий, ртуть, серу, теллур, селен, талий, индий.

Достаточно часто при обогащении труднообогатимых медно-цинковых руд, образуются промежуточные концентраты.

Процесс переработки цинковых концентратов осуществляется двумя методами:

- гидрометаллургический;

- пирометаллургический.

Сущность пирометаллургического (дистилляционного) способа переработки цинковых концентратов заключается в процессе восстановления оксида цинка, при текущей температуре 1000-1100 градусов (выше точки кипения цинка), в результате чего цинк выделяется в парообразном состоянии.

После выделения парообразного цинка, его конденсируют, получая жидкий цинк. При этом получение жидкого цинка таким способом возможно, в условиях сильно восстановленной атмосферы, а так же герметизации.

Кроме этого стоит заметить, что восстановление цинка возможно только из оксида цинка, при этом перед дистилляцией производится окислительный обжиг, в процессе которого удаляется сера.

Цинк, полученный данным способом имеет достаточно большое количество примесей (железо, свинец, кадмий, медь и другие).

По этому полученный данным способом цинк является черновым и требует дополнительной обработки - рафинирования.

Гидрометаллургический способ получения цинка имеет несколько преимуществ в сравнении с предыдущим вариантом. Прежде всего, стоит отметить следующие плюсы:

1. Более высокое извлечение цинка;

2. Более высокая комплексность использования сырья (что на прямую влияет на прибыль);

3. Более высокое качество получаемого цинка;

4. Более совершенная механизация наиболее трудоёмких процессов получения цинка.

Используя гидрометаллургический метод получения цинка, сперва происходит растворение обожжённого концентрата в серной кислоте (выщелачивание). В результате данного процесса цинк и частично содержащиеся в концентрате элементы (кадмий, медь, мышьяк, железо итд).

Далее происходит электролитическое осаждение цинка, при этом качество цинка напрямую зависит от качества раствора, который поступает на растворение серной кислотой.

При электролизе происходит осаждение цинка на катоде, при этом на аноде регенерируется серная кислота, а так же происходит выделение кислорода.



Заключение

Учитываемые Государственным балансом запасы цинка Российской Федерации насчитывают 60,3 млн т, или примерно 9% мировых. По количеству заключенного в недрах цинка Россия занимает второе место в мире после Австралии. При этом доля страны в мировой добыче цинка составляет лишь около 3%, а в производстве рафинированного металла - около 2%. Прогнозные ресурсы цинка, локализованные на территории России, характеризуются низкой степенью Цинк достоверности; на ресурсы категории Р1 приходится только 9,3 млн. т. Запасы и прогнозные ресурсы цинка сосредоточены в ряде регионов страны. Большая часть запасов - около 60% - сконцентрирована на юге Сибири, где расположены в том числе и самые крупные объекты. Около пятой части российских запасов цинка находится на Урале. Цинк преимущественно связан с комплексными месторождениями колчеданно-полиметаллического геолого-промышленного типа, руды которых, кроме него, содержат свинец, серебро, золото и медь.

В Мамско-Витимской металлогенической зоне в Республике Бурятия локализовано Холоднинское месторождение колчеданно-полиметаллических руд в терригенных докембрийских породах, заключающее более 35% российских балансовых запасов цинка. Месторождение отличается от зарубежных объектов аналогичного типа невысоким содержанием цинка, равным 4%. Перспективы наращивания сырьевой базы Мамско-Витимской металлогенической зоны неопределенны.

В Вороговско-Ангарской металлогенической зоне, расположенной на юге Красноярского края, разведано Горевское месторождение того же геолого-промышленного типа, что и Холоднинское, но главный промышленный компонент в его рудах - свинец. Цинк является попутным компонентом, его запасы в месторождении составляют лишь около 3% российских. Руды месторождения содержат всего 1,4% цинка, что значительно ниже, чем в разрабатываемых в мире подобных объектах, таких, например, как Ред-Дог (17,1%) в США, Рампура-Агуча (14,3%) в Индии и Маунт-Айза (3,9%) в Австралии. В Вороговско-Ангарской зоне локализовано более десятой части российских ресурсов цинка категории Р1 , а также ресурсы более низких категорий достоверности. Зона перспективна на обнаружение как объектов колчеданно-полиметаллического типа, так и свинцово-цинковых стратиформных в карбонатных породах.



Список использованных источников

1. Интернет-ресурс : http://www.mineral.ru/;

2. Интернет - ресурс: http://www.freepatent.ru;

3. Интернет - ресурс: http://www.gks.ru;

4. В.М Сутягин, В.Г. Бондалетов, О.С. Кукурина, Принципы разработки малоотходных технологий, издательство ТПУ 2009 г,183 с.

Размещено на Allbest.ru