Преподаватель,
доц., к.т.н. _______________________ Деревянкин Е.В.
Студент
гр. НМт-452217 _______________________ Карпов А.О.
Екатеринбург, 2019
Структура и состав металла
Свинец – металл, довольно инертный, поскольку быстро покрывается защитной оксидной пленкой. Обладает довольно низкой теплопроводностью, и не слишком хорошей электропроводностью – намного ниже меди. Металл относят к тяжелым, однако при нормальной температуре он мягкий, легко режется. Интересно вот какое свойство свинца: способность поглощать рентгеновское излучение. Существует закономерность: чем больше порядковый номер элемента, тем в большей степени вещество поглощает, и в меньшей степени рассеивает излучение. Свинец чаще всего используют в качестве защитного слоя, поскольку металл не только успешно справляется с этой задачей, но и является относительно доступным. В общем, вещества с большой молекулярной массой не распространены и добыча их сопряжена с большими трудностями.
Производство свинца
Свинец не относится к редким металлам. В земной коре он составляет 1,6·10¯3, что, учитывая массу литосферы, составляет весьма значительную цифру. В основном для выплавки металла применяют полиметаллические руды: свинцово-цинковые, медно-свинцово-цинковые, включающие и другие элементы – золото, серебро, висмут, мышьяк и так далее.
В общем, схема производства металла выглядит так:
добыча сырья;
-подготовка шихты;
-агломерирующий обжиг;
-плавка – шахтная;
-огневое рафинирование чернового свинца.
При расчете шихты пытаются так рассчитать ее содержимое, чтобы конечный агломерат – до стадии шахтной плавки, оказывался самоплавким. Таким образом удается избавиться от необходимости вводить флюсы при плавке.
По содержанию различных примесей различают следующие виды свинца:
1.С1 – первичный свинец, имеющий в своем составе количество примесей, равное 0,015%. Считается наиболее качественным продуктом, не поддающимся влиянию агрессивной среде и коррозии.
2.С2 – чем-то похож на предыдущий вид, однако имеет чуть большее процентное содержание примесей – 0,05%. Его стоимость отличается от стоимости С1 в меньшую сторону.
3.С3 – первичный свинец, имеющий в своем составе максимальное количество примесей, равное 0,1%. Именно данный вид свинца является основным сырьем для производства слитков и чушек.
Стоит отметить, что человечество знакомо со свинцом еще с древних времен. Свидетельством этого являются археологические находки, среди которых свинцовые бусы 6400 года до н.э., статуэтка стоящей барышни в длинной юбке, которая относится ко временам первой династии Египта и еще много других предметов. Статуэтка датируется 3100 – 2900 гг. до н.э. В настоящее время ее можно увидеть в экспозиции Британского музея. Таким образом, ученые пришли к выводу, что выплавка свинца была одним из первых освоенных металлургических процессов людьми. В те далекие времена пальма первенства по производству свинца принадлежала Древнему Риму, который в год выдавал порядка 80 тысяч тонн материала.
Самородный свинец в природе встретить достаточно сложно. Однако, количество пород, в составе которых был обнаружен свинец, представляет собой огромное множество, начиная от осадочных до ультраосновных интрузивных. В таких образованиях он, как правило, формирует интерметаллические соединения и сплавы с другими элементами. Свинец является неотъемлемым элементом в составе 80 разных минералов, основными среди которых выступают галенит, церуссит англезит, тиллит, бетехнинит, джемсонит,буланжерит. Также его содержание в рудах урана и тория является постоянным.
свинец достаточно распространенный элемент. Его месторождения встречаются на территории многих стран, среди которых: Россия, Австралия, Казахстан и многие другие. Получение свинца осуществляется, главным образом, путем выплавки из полиметаллических руд: свинцово-цинковых, медно-свинцово-цинковых. Как правило, в их составе содержатся и другие составляющие, например, золото, серебро, висмут, мышьяк.
Производство свинца осуществляется по определенной схеме, которая состоит из добычи сырья, подготовки шихты, агломерирующего обжига, шахтной плавки, огневого рафинирования чернового материала.
С целью получения самоплавкого конечного продукта во время расчета шихты по возможности производят расчеты ее содержимого. Это позволяет избежать ввода флюсов во время плавки.
Из всех минералов в ходе получения металла преимущество имеют галенит – сульфид свинца, церуссит – карбоновая соль, англезит – сульфат. Максимальное содержание металла в руде составляет 8-9%. Данный показатель свидетельствует об экономически невыгодной добыче продукта. В связи с этим, руда перед извлечением из нее свинца, обогащается различными способами, после чего из нее получают свинец. Однако, гораздо рациональнее использовать более богатую руду для добычи свинца – сульфидную.
Порядка 40% металла получают в процессе переработки вторичного сырья. Стоит отметить, что свинец обладает очень высокой токсичностью, в связи с чем абсолютно каждое готовое изделие, содержание в своем составе свинец, подлежит специальной утилизации. В связи с этим, сегодня существуют технологии, позволяющие не утилизировать тяжелый металл, а переработать опасный продукт. Вторсырье, как правило, применяют для изготовления различных сплавов.
Состояние и использование свинца РФ
Учитываемые Государственным балансом запасы свинца Российской Федерации насчитывают 19,3 млн т, что составляет около 6% мировых. По количеству заключенного в недрах свинца Россия занимает второе место в мире после Австралии. При этом доля страны в мировой добыче свинца составляет лишь чуть более 2,5%, а в производстве рафинированного металла - около 1%. Прогнозные ресурсы свинца, локализованные на территории России, характеризуются низкой степенью достоверности; наиболее достоверные ресурсы категории Р1 составляют только 2,7 млн т. (табл.2).
В России свинец заключен преимущественно в полиметаллических месторождениях, комплексные руды которых содержат и ряд других полезных компонентов - цинк, медь, серебро, золото и др.
Наиболее существенные запасы и прогнозные ресурсы свинца находятся в металлогенических зонах Южной Сибири и Дальнего Востока.
Так, в Вороговско-Ангарской зоне, расположенной в Красноярском крае, сконцентрировано почти 40% российских запасов свинца, преобладающая часть которых заключена в недрах Горевского месторождения колчеданно-полиметаллических руд, залегающих в терригенных породах докембрия. Среднее содержание свинца в его разведанных запасах составляет 7,2%. На сегодняшний день месторождение является не только крупнейшим в стране, но и одним из наиболее значимых объектов этого типа в мире. И по масштабу оруденения, и по качеству руд Горевское сопоставимо с такими крупными австралийскими месторождениями, как Каннингтон и Брокен-Хилл, в рудах которых содержание свинца составляет соответственно 7% и 8,3%
В Вороговско-Ангарской металлогенической зоне локализовано более пятой части российских ресурсов свинца категории Р1, а также ресурсы более низких категорий достоверности. В ее пределах прогнозируется колчеданно-полиметаллическое оруденение в древних терригенных толщах и свинцово-цинковое в карбонатных породах.
В Мамско-Витимской металлогенической зоне (Иркутская область и Республика Бурятия) находится крупное Холоднинское месторождение, запасы свинца которого превышают 17% российских. Месторождение подобно Горевскому, но характеризуется более низким качеством руд - среднее содержание свинца в них составляет всего 0,6%. Перспективы наращивания сырьевой базы металлогенической зоны связываются с ее северо-восточной частью.
Еще один объект крупного масштаба - Озерное месторождение свинцово-цинковых руд в вулканогенно-осадочных породах, заключающее около 8% запасов свинца страны. Оно расположено в Республике Бурятия, вблизи Верхне-Витимской металлогенической зоны, ресурсный потенциал которой изучен недостаточно.
Рудно-Алтайская металлогеническая зона в Алтайском крае включает колчеданно-полиметаллические месторождения, связанные с осадочно-вулканогенными породами, - Рубцовское, Корбалихинское и серию более мелких. Эти объекты суммарно содержат более 8% российских запасов свинца и по качеству руд сравнимы с разрабатываемыми зарубежными аналогами. Существуют и предпосылки для прироста запасов свинца: в Рудно-Алтайской зоне локализовано чуть менее десятой части наиболее достоверных российских ресурсов этого металла.
В пределах Прибрежной и Главной металлогенических зон в Приморском крае известны свинцово-цинковые месторождения, относящиеся к жильному со скарнами геолого-промышленному типу; они заключают в совокупности 6,5% запасов свинца России. Качество руд таких месторождений очень неоднородно. Возможности наращивания запасов свинца в этих металлогенических зонах весьма высоки - здесь локализовано 28% Российских ресурсов категории Р1. Жильные объекты выявлены также в Восточно-Забайкальской (Забайкальский край) и Самуро-Белореченской (Республика Северная Осетия-Алания) металлогенических зонах.
В Новоземельской (Архангельская область), Майско-Кыллахской (Республика Саха (Якутия)), Западно-Уральской (Республика Коми) и некоторых других металлогенических зонах имеются перспективы обнаружения свинцово-цинковых стратиформных объектов в карбокатных породах. Наибольшим потенциалом их выявления обладают Новоземельская и Майско-Кыллахская зоны, в пределах которых уже известны месторождения такого типа: Павловское и Сардана соответственно; на флангах этих месторождений локализованы ресурсы свинца категории Р1.
В Дербеке-Нельгесинской зоне в Республике Саха (Якутия) прогнозируются содержащие свинец серебро-полиметаллические объекты. Ресурсы свинца высокой степени достоверности составляют здесь около 8% российских.
Таким образом, основная часть запасов свинца Российской Федерации заключена в месторождениях Красноярского края и Республики Бурятия, а наиболее перспективные для прироста запасов свинца металлогенические зоны локализуются в Красноярском и Приморском краях, в Архангельской области (о. Новая Земля) и Республике Саха (Якутия).
Государственным балансом запасов России учтено 102 месторождения с запасами свинца, десять из которых - только с забалансовыми запасами. В распределенном фонде недр находится 45 объектов, в том числе все крупные месторождения. К государственному резерву отнесены в основном месторождения мелкого масштаба, хотя некоторые из них характеризуются наличием богатых руд.
В 2012 г. к освоению подготавливалось 17 объектов, в том числе с крупными запасами свинца.
Компания ОАО "Уралэлектромедь", входящая в ОАО "Уральская горно-металлургическая компания" (УГМК) и управляемая ООО "УГМК-Холдинг", продолжала развивать проект освоения месторождения Степное в Алтайском крае. На месторождении предусмотрен комбинированный способ отработки: открытым способом планируется добыть 3,8 млн труды, подземным - 1,5 млн т. Открытая разработка месторождения началась в конце 2010 г.; в 2012 г. здесь добыто 6,6 тыс.т свинца, на 47% больше, чем в 2011 г. Выход карьера на проектную мощность с производительностью не менее 600 тыс.т руды в год предполагается в 2015 г. Для обогащения руда Степного месторождения доставляется на Рубцовскую обогатительную фабрику.
Предприятия УГМК также готовят к эксплуатации месторождения в Алтайском крае: ОАО "Сибирь-Полиметаллы" - Корбалихинское, на котором в 2012 г. начато строительство подземного рудника с проектной производительностью первой очереди 400 тыс.т руды в год; ОАО "Уралэлектромедь" - Таловское, ТЭО постоянных разведочных кондиций и отчет с подсчетом запасов по результатам доразведки которого находится в стадии доработки. Проекты освоения медноколчеданных Подольского и Северо-Подольского месторождений в Республике Башкортостан компании ООО "Башкирская медь", тоже входящей в УГМК, в 2012 г. направлены на устранение недостатков, выявленных государственной экспертизой.
Китайская компания ООО "Лунсин" продолжала строительство горно-обогатительного комбината на Кызыл-Таштыгском месторождении в Республике Тыва и развитие его инфраструктуры. Полная проектная мощность ГОКа - 1 млн труды в год, добыча будет осуществляться сначала открытым способом, позже - подземным. Ввод предприятия в строй состоялся в 2013 году, товарной продукцией стали медный, свинцовый и цинковый концентраты.
ООО "Байкалруд", собственником которого является китайская горная компания "Баоцзинь", проводила освоение свинцово-цинкового месторождения Нойон-Тологой на юго-востоке Забайкальского края. В 2012 г. были продолжены разведочные работы и началось строительство подземного рудника и обогатительной фабрики; ввод месторождения в промышленную эксплуатацию состоялся в 2013 г.. Производительность нового предприятия должна составили 570 тыс.т руды в год. В 2012 г. технологические пробы полиметаллических руд, отобранные в ходе сооружения рудника, поставлялись автотранспортом на обогатительную фабрику в китайский город Лабудалинь для проведения промышленных испытаний.
Корпорация "Металлы Восточной Сибири", входящая в структуру ОАО "ИФК "Метрополь"" и управляющая ее горнорудными активами, подготавливает к освоению крупное Озерное месторождение в Республике Бурятия (владельцем лицензии является ООО "Техпроминвест"). Вскрышные работы и строительство карьера мощностью 8 млн т добываемой руды в год были завершены в 2010 г.; в 2011 г. извлечена первая руда и начато сооружение обогатительной фабрики плановой производительностью около 45 тыс.т чернового свинца (Pb 95%) в год. В 2012 г. добыча руды на месторождении не велась. Ввод в эксплуатацию Озерного ГОКа, который должен был состояться в 2013 г., перенесен на 2016 г. Другой значимый проект корпорации в Бурятии - освоение Холоднинского месторождения, расположенного в Центральной экологической зоне Байкальской природной территории - остается нереализованным. В 2013 г. действие лицензии на его разработку, которая принадлежит компании ООО "ИнвестЕвроКомпани", было приостановлено до 2015 г.
ОАО "Верхнеуральская руда" ведет строительство подземного рудника на Чебачьем медноколчеданном месторождении в Челябинской области, в рудах которого свинец является попутным компонентом. В 2012 г. при проходке горно-подготовительных и нарезных выработок на месторождении велась попутная отработка рудного тела № 2. Добыто 353 тыс.т руды, содержащей 0,8 тыс.т свинца, из балансовых запасов категории С2. Добытая руда Чебачьего месторождения переработана на обогатительной фабрике ОАО "Александринская горно-рудная компания". Получены медный и цинковый концентраты. Извлечение свинца, содержащегося в рудах и товарных концентратах, не велось ввиду нерентабельности.
Геологоразведочные работы (ГРР) на свинец сводятся в основном к эксплуатационной разведке на месторождениях. В последнее десятилетие существенные приросты запасов свинца категорий А+В+С1 были получены в 2010-2011 гг. в ходе разведочных работ на Юго-Восточном участке месторождения Нойон-Тологой в Забайкальском крае, которые ведет ООО "Байкалруд".
В 2012 г. прирост разведанных запасов свинца по результатам ГРР составил 14 тыс. т, что компенсировало только около 7% запасов, погашенных при добыче. Российские разведанные запасы свинца в 2012 г. сократились на 1,4%.
Добыча свинца в России в 2012 г. по сравнению с 2011 г. увеличилась на 14 тыс.т и составила 194,6 тыс.т. Доля страны в мировой добыче свинца сократилась с 3,8% в 2011 г. до 2,6% в 2012 г.
Свинец из недр извлекается на многих российских месторождениях, но в большинстве случаев - в незначительных объемах. Исключение составляет Горевское месторождение компании ОАО "Горевский ГОК" в Красноярском крае, обеспечивающее большую часть российской добычи свинца (в 2012 г. - 76,8%). Как и в предыдущие годы, Горевский ГОК увеличил добычу металла: в 2012 г. она составила 149,4 тыс.т, что на 12% больше, чем в 2011 г.