stringtranslate.com

Добыча цинка

Zinkruvan — цинковый рудник в муниципалитете Аскерсунд , Швеция.

Добыча цинка — это процесс, при котором минеральные формы металлического цинка извлекаются из земли посредством добычи . Цинковый рудник — это рудник, который производит цинковые минералы в руде в качестве своего основного продукта. Обычные сопутствующие продукты в цинковых рудах включают минералы свинца и серебра . Другие рудники могут производить цинковые минералы в качестве побочного продукта производства руд, содержащих более ценные минералы или металлы, такие как золото , серебро или медь . [1] Добытая руда перерабатывается, как правило, на месте, для получения одного или нескольких богатых металлами концентратов , затем транспортируется на цинковый завод для производства металлического цинка. [2]

Мировая добыча цинка в 2020 году оценивается в 12 миллионов тонн. Крупнейшими производителями являются Китай (35%), Австралия (12%), Перу (10%), Индия (6,0%), США (5,6%) и Мексика (5,0%), причем Австралия имеет самые большие запасы . [3]

Крупнейшим в мире цинковым рудником является открытый цинково-свинцово-серебряный рудник Red Dog на Аляске , на долю которого приходится 4,2% мирового производства. [4] [5] Основными операторами цинковых рудников являются Vedanta Resources , Glencore , BHP , Teck Resources , Sumitomo , Nexa Resources , Boliden AB и China Minmetals . [5]

История

Мировое производство цинка, 1946 г.

Месторождения цинка разрабатываются уже тысячи лет, а старейшая цинковая шахта, расположенная в Раджастхане , Индия, была основана почти 2000 лет назад . [6]

Производство чистого цинка началось в IX веке нашей эры, тогда как ранее, в античности, цинк в основном использовался в сплаве меди для производства латуни . [7] Это связано с тем, что изоляция цинкового металла от его руды представляет собой уникальную проблему. При температуре, при которой цинк выделяется из руды, он также испаряется в газ, и если печь не герметична, газообразный цинк реагирует с воздухом, образуя оксид цинка . [8] [9]

Выплавка металлического цинка произошла в IX веке до нашей эры в Индии, вскоре, 300 лет спустя, в Китае, а в Европе к 1738 году нашей эры. [7] Методы выплавки в Китае и Индии, скорее всего, были разработаны независимо, в то время как метод выплавки, разработанный в Европе, вероятно, был заимствован из индийского метода. [10] [7]

Основное современное применение цинка — покрытие железа и стали для предотвращения их коррозии , причем почти половина мирового производства цинка идет на эту цель. [11] Примерно 20% мирового производства цинка используется в производстве латуни, где цинк сплавляется с медью в пропорциях 20-40% цинка. [11] Из оставшихся 30% мирового производства цинка половина используется в производстве цинковых сплавов, где цинк сочетается с различными количествами алюминия и магния . [11] Оставшийся цинк используется в различных других отраслях промышленности, от сельского хозяйства в качестве удобрения до потребления человеком в качестве добавки. [11]

Методы добычи

Схематическая выемка и засыпка горных пород

Цинк добывают как на поверхности, так и на глубине. Поверхностная добыча цинка, как правило, используется для оксидных руд, в то время как подземная добыча дает сульфидные цинковые руды. [12] Некоторые из распространенных методов добычи цинка - это открытая добыча, открытая выемка и выемка с закладкой: [12] [8] [13] [14]

Открытая добыча : поверхностная добыча включает удаление пустой породы над рудным месторождением перед его извлечением. После удаления вскрышных пород руда и отходы добываются параллельно, в основном с использованием гусеничных экскаваторов и грузовиков на резиновых шинах. В операциях меньшего масштабамогут использоваться фронтальные погрузчики . [15]

Открытая выемка : это метод подземной добычи, при котором рудные тела полностью удаляются, оставляя большие пещеры (забои) внутри шахты. Открытая выемка оставляет эти пещеры без дополнительных креплений или внешней поддержки, вместо этого стены пещер поддерживаются случайными столбами руды, которые не были удалены. [15]

Cut and Fill stoping : Метод подземной добычи, при котором руда извлекается из-под месторождения. Затем забой заполняется пустой породой, чтобы заменить вынутую руду для поддержки стенок забоя и обеспечить приподнятый пол для шахтеров и оборудования для дальнейшей добычи руды из месторождения. [15]

Производство

Мировая добыча цинка в 2019 году составила 12,9 млн тонн, что на 0,9% больше, чем в 2018 году. Рост в основном обусловлен увеличением добычи на цинковых рудниках, расположенных в Австралии и Южной Африке . [16] [3]

Ожидается, что в 2020 году производство цинка вырастет на 3,7% до 13,99 млн тонн, при этом рост будет обусловлен увеличением производства цинка в Китае и Индии . [17]

В 2019 году мировой спрос на рафинированный цинк превысил предложение и привел к дефициту в размере 0,178 млн тонн, тогда как в 2020 году ожидается избыток в размере 0,192 млн тонн. [17]

Основные страны-производители цинка, ранжированные по объему производства в 2023 году, следующие: [18]

Воздействие на окружающую среду

Исследования, проведенные в отношении здоровья популяций бентосных макробеспозвоночных в районах добычи полезных ископаемых на юго-востоке Миссури, штат США, дали обширную информацию о влиянии добычи цинка и ее влиянии на местную среду. Было обнаружено, что популяции рыб и раков в местах, расположенных вблизи мест добычи, были намного ниже, чем другие популяции, обнаруженные в контрольных участках; при этом раки имели концентрации металлов в своих тканях в гораздо большей концентрации, чем их контрольные аналоги. [19] Другие исследования влияния на здоровье популяций мидий, которые обитают вблизи районов добычи свинца и цинка, показали, что популяции, обитающие вблизи районов добычи, обладали сниженной биомассой и были менее видовыми, чем популяции, обнаруженные в их контрольных участках. [20] Сообщалось, что растительные ткани имели концентрации металлов на 10-60% выше контрольных. [21] Оценки макробеспозвоночных в местностях, расположенных непосредственно ниже по течению от мест добычи полезных ископаемых, выявили снижение биотических условий на 10–58 %, а также ухудшение способности экосистемы поддерживать свои популяции по сравнению с другими контрольными участками. [22]

Бентосные макробеспозвоночные, такие как раки и мидии, представляют собой путь биомагнификации , где концентрация вредных материалов внутри организмов на более высоких трофических уровнях накапливается в результате потребления загрязненной добычи. Кроме того, популяции бентосных макробеспозвоночных часто используются в качестве индикаторов общего здоровья экосистемы . [19] [23] [24]

Оценка образцов почвы из сельскохозяйственных районов вблизи района добычи свинца и цинка в Гуанси , Китай, выявила «серьёзный уровень загрязнения» цинком в почвах рисовых полей относительно близко к району добычи и «умеренный уровень загрязнения» на аэрируемых полях относительно дальше. [25] Исследование также показало, что в результате оценки синтетического индекса Немерова исследуемый регион не пригоден для сельскохозяйственных целей. [25] Другое исследование влияния добычи цинка на сельскохозяйственные почвы в провинции Хэйлунцзян в Китае показало, что почвы были «умеренно загрязнены», а также значительно сократилось население и разнообразие бактериальных сообществ в почвах и снизилась активность почвенных ферментов. [26] Активность бактерий и ферментов помогает растительному веществу усваивать питательные вещества, разлагать разлагающиеся вещества и другие взаимодействия экосистем. [26] Их сокращение и снижение эффективности приводят к снижению производительности сельского хозяйства.

Цинковые рудники

Десять крупнейших в мире рудников по добыче цинка (по тоннам цинка):

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Рассел, Питер; Тарманатан, Тарсика (28 февраля 2013 г.). «Цинк». Музей наук о Земле . Ватерлоо, Онтарио: Университет Ватерлоо . Получено 27 февраля 2020 г.
  2. ^ "Обработка". Шахта МакАртур-Ривер . Glencore . Получено 28 февраля 2020 г.
  3. ^ ab Tolcin, Amy C. (29 января 2021 г.). "Цинк" (PDF) . Обзоры минерального сырья 2021 г. Рестон, Вирджиния: Геологическая служба США. стр. 190–191. ISBN 978-1-4113-4398-6. Получено 23 января 2021 г. .
  4. ^ abc "Teck 2019 Annual Report" (PDF) . Ванкувер, Британская Колумбия: Teck Resources Limited. 26 февраля 2020 г. стр. 22 . Получено 31 марта 2020 г. .
  5. ^ ab "Анализ тенденций в отрасли - Глобальный прогноз добычи цинка" (PDF) . Mining.com . 4 октября 2018 г. . Получено 28 февраля 2020 г. .
  6. ^ Уиллис, Линн; Крэддок, ПТ; Гурджар, Л. Дж.; Хегде, КТМ (октябрь 1984 г.). «Древняя добыча свинца и цинка в Раджастане, Индия». World Archaeology . 16 (2): 222–233. doi :10.1080/00438243.1984.9979929. ISSN  0043-8243.
  7. ^ abc Kharakwal, JS; Gurjar, LK (2006-12-01). "Цинк и латунь в археологической перспективе". Древняя Азия . 1 : 139. doi : 10.5334/aa.06112 . ISSN  2042-5937.
  8. ^ ab Craddock, PT (январь 1987). «Ранняя история цинка». Endeavour . 11 (4): 183–191. doi :10.1016/0160-9327(87)90282-1.
  9. ^ La Niece, Susan; Hook, Duncan R.; Craddock, Paul T., ред. (2007). Металлы и рудники: исследования по археометаллургии . Лондон: Archetype Publications совместно с Британским музеем. ISBN 978-1-904982-19-7. OCLC  174131337.
  10. ^ Крэддок, Пол Теренс (2009-05-01). «Истоки и вдохновение плавки цинка». Журнал материаловедения . 44 (9): 2181–2191. Bibcode : 2009JMatS..44.2181C. doi : 10.1007/s10853-008-2942-1. ISSN  1573-4803. S2CID  135523239.
  11. ^ abcd Доран, Дэвид; Кэтер, Боб, ред. (2013-07-24). Справочник по строительным материалам (второе изд.). Milton Park, Abingdon, Oxon: Routledge. ISBN 978-1-135-13921-6. OCLC  855585443.
  12. ^ ab "Переработка цинка - Руды". Encyclopedia Britannica . Получено 2020-02-13 .
  13. ^ Грош, Уэсли А. (1959). Методы добычи и измельчения цинковой руды, Piquette Mining and Milling Co., Теннисон, Висконсин . Министерство внутренних дел США, Горное бюро. ISBN 9781135139209. OCLC  609238014.
  14. ^ Стормс, Уолтер Р. (1949). Методы и затраты на добычу цинка и свинца на руднике Кирни, Центральный горнодобывающий округ, округ Грант, Северная Мексика . Министерство внутренних дел США, Горное бюро. ISBN 9781135139209. OCLC  609239419.
  15. ^ abc Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба (1995). Анатомия шахты от разведки до добычи (PDF) (Технический отчет). Огден, Юта: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба. doi : 10.2737/int-gtr-35 . Архивировано из оригинала (PDF) 2006-02-11.
  16. ^ «Обзор тенденций 2019 года — Цинк». Лиссабон, Португалия: Международная группа по изучению свинца и цинка. 19 февраля 2020 г.
  17. ^ ab Международная группа по изучению свинца и цинка (28 октября 2019 г.). "СЕССИЯ/ПРОГНОЗЫ ILZSG". Публикации ILZSG .
  18. ^ Обзоры минерального сырья 2024
  19. ^ ab Allert, AL; DiStefano, RJ; Fairchild, JF; Schmitt, CJ; McKee, MJ; Girondo, JA; Brumbaugh, WG; May, TW (апрель 2013 г.). «Влияние исторической добычи свинца и цинка на бентосных рыб и раков, обитающих на перекатах в Биг-Ривер юго-восточного Миссури, США». Ecotoxicology . 22 (3): 506–521. doi :10.1007/s10646-013-1043-3. ISSN  0963-9292. PMID  23435650. S2CID  28565656.
  20. ^ Бессер, Джон М.; Ингерсолл, Кристофер Г.; Брамбо, Уильям Г.; Кембл, Нил Э.; Мэй, Томас В.; Ванг, Нинг; Макдональд, Дональд Д.; Робертс, Эндрю Д. (2015-02-10). «Токсичность осадков из районов добычи свинца и цинка для молодых пресноводных мидий (Lampsilis siliquoidea) по сравнению со стандартными тестовыми организмами». Экологическая токсикология и химия . 34 (3): 626–639. doi :10.1002/etc.2849. ISSN  0730-7268. PMID  25545632. S2CID  22828049.
  21. ^ Бессер, Джон М.; Брамбо, Уильям Г.; Мэй, Томас В.; Шмитт, Кристофер Дж. (2007-05-08). «Биомониторинг свинца, цинка и кадмия в ручьях, дренирующих районы добычи и не добычи свинца, юго-восток Миссури, США». Экологический мониторинг и оценка . 129 (1–3): 227–241. doi :10.1007/s10661-006-9356-9. ISSN  0167-6369. PMID  16957839. S2CID  12958503.
  22. ^ Poulton, Barry C.; Allert, Ann L.; Besser, John M.; Schmitt, Christopher J.; Brumbaugh, William G.; Fairchild, James F. (апрель 2010 г.). «Оценка макробеспозвоночных ручьев Озарк, расположенных в районах добычи свинца и цинка в тренде Калина на юго-востоке Миссури, США». Environmental Monitoring and Assessment . 163 (1–4): 619–641. doi :10.1007/s10661-009-0864-2. ISSN  0167-6369. PMID  19347594. S2CID  207128684.
  23. ^ Маллинз, Гэри В.; Льюис, Стюарт (ноябрь 1991 г.). «Макробеспозвоночные как индикаторы здоровья водоемов». Американский учитель биологии . 53 (8): 462–466. doi :10.2307/4449370. JSTOR  4449370.
  24. ^ Эрнандес, Мария Бренда М.; Магбануа, Фрэнсис С. (2016-12-01). «Сообщество бентосных макробеспозвоночных как индикатор здоровья водотока: влияние землепользования на бентосных макробеспозвоночных водотока». Science Diliman . 28 (2): 5–26. ISSN  0115-7809.
  25. ^ ab Zhang, Chaolan; Li, Zhongyi; Yang, Weiwei; Pan, Liping; Gu, Minghua; Lee, DoKyoung (июнь 2013 г.). «Оценка загрязнения металлами сельскохозяйственных почв, окружающих район добычи свинца и цинка в карстовом регионе Гуанси, Китай». Бюллетень загрязнения окружающей среды и токсикологии . 90 (6): 736–741. doi :10.1007/s00128-013-0987-6. ISSN  0007-4861. PMID  23553502. S2CID  13204093.
  26. ^ ab Qu, Juanjuan; Ren, Guangming; Chen, Bao; Fan, Jinghua; E, Yong (ноябрь 2011 г.). «Влияние загрязнения свинцом и цинком при добыче полезных ископаемых на разнообразие бактериальных сообществ и активность ферментов соседних пахотных земель». Environmental Monitoring and Assessment . 182 (1–4): 597–606. doi :10.1007/s10661-011-1900-6. ISSN  0167-6369. PMID  21494836. S2CID  37742692.
  27. ^ "Форма 20-F Vedanta Ltd Годовой и переходный отчет иностранных частных эмитентов". Комиссия по ценным бумагам и биржам США . Харьяна, Индия: Vedanta Ltd. 15 июля 2019 г. Получено 31 марта 2020 г.
  28. ^ ab "Цинк". Glencore Australia . Сидней, Новый Южный Уэльс: Glencore . Получено 31 марта 2020 г.
  29. ↑ Суда, Риеко (27 марта 2020 г.). «Sumitomo временно прекращает добычу Zn и Ni». Аргус Медиа . Проверено 1 апреля 2020 г.
  30. ^ "Результаты MMG за год, закончившийся 31 декабря 2019 года" (PDF) . Коулун, Гонконг: MMG Limited. 4 марта 2020 г. Получено 1 апреля 2020 г.
  31. ^ ab "Nexa Reports Fourth Quarter and Full Year 2019 Results and Announces Cash Dividends in US$50 Million". Люксембург: Nexa Resources SA 13 февраля 2020 г. Получено 1 апреля 2020 г.
  32. ^ Матус, Анна (31 декабря 2019 г.). «Boliden Summary Report Mineral Resources and Mineral Reserves 2019: Tara Mine» (PDF) . Стокгольм: Boliden Group . Получено 1 апреля 2020 г. .