Полиметаллы: свойства, добыча и переработка, применение

Самое значение слова «поли» можно расшифровать как множество. Полиметаллы – встречающиеся в земной коре руды, содержащие в своём составе целый набор металлов, основными из которых являются цинк и свинец. Именно поэтому полиметаллические руды, как правило, формируются на основе галенита – сульфида, служащего источником свинца и сфалерита – сульфида цинка. Но, кроме того, в полиметаллах присутствуют драгоценные, цветные и лёгкие металлы, такие как:

• серебро и золото;
• медь, кадмий, олово;
• галлий, висмут, индий.

Добыча полиметаллических руд

В шахтах

Большая часть полиметаллических руд добывается подземным способом. Это объясняется глубиной их залегания и возможностью добычи более высокосортного сырья там, где это представляется возможным.

Несмотря на дороговизну данного метода, обусловленную необходимостью вскрытия поверхности, осуществления подготовительных работ по строительству подземных и надземных сооружений, а также транспортировкой полезных ископаемых с целью их дальнейшей переработки, этот способ даёт наиболее эффективные результаты, с лихвой покрывающие все затраты. Кроме того, в значительной степени сохраняется природная структура окружающего ландшафта, что немаловажно в плане экологии.

В карьерах

Альтернативой шахтному способу добычи полиметаллов выступает открытый метод, не требующий глубокого проникновения в толщу земной коры. Но при этом в работу вовлекаются значительные территории и большое количество специальной техники.

Проводятся посредством взрывов и рыхления вскрышные работы, сопровождающиеся перемещением пустой породы в отвалы, а полученная полезная масса транспортируется к месту дальнейшей обработки с целью получения нужных минералов должного уровня концентрации.

Недостатком данного метода является извлечение полезных ископаемых с неглубоко залегающих массивов, а также необходимость проведения значительного количества восстановительных мероприятий по природному благоустройству использованных территорий.

Получение при переработке концентратов

Руда, прошедшая процесс обогащения до нужной степени содержания полезного вещества и получившая наиболее удобную для дальнейшей переработки форму, носит название концентрата.

Свинца

Концентраты свинца (содержание этого химического элемента в них доходит до 70%), получившиеся в результате флотации (разделение частиц минералов на границе сред, обычно воды и газа, в результате прилипания и ухода) подвергаются пирометаллургическому воздействию. Суть его заключается:

• в агломерирующем обжиге, предназначенном для перевода свинца из сульфида в оксид с дальнейшим окомкованием материала;
• шахтной плавке в печах при температуре в 1100-1200⁰C, с целью получения металлического свинца и ошлакования пустой породы.
• в огневом рафинировании чернового свинца – удалении лишних материалов с помощью специальных технологий, совмещаемых с процессом подогрева.

Существует также гидрометаллургический способ получения свинца из концентратов, но вследствие своей сложности и дороговизны, этот технологический процесс не нашёл широкого практического применения.

Цинка и меди

Получение цинка из концентрата возможно как пирометаллургическим, так и гидрометаллургическим способами. Последний метод более эффективен и включат в себя:

• обжиг, предназначенный для получения оксида и удаления серы;
• выщелачивание – создание цинкового раствора с оставлением остальных элементов в нерастворимом остатке – кеке;
• очистку от примесей;
• электролиз с осаждением цинка на катодах.

Получение меди из концентрата включает в себя те же пирометрические процессы: обжиг, плавка, конвертирование, огневое рафинирование с последующим электролизом.

Других компонентов

Надо отметить, что другие компоненты, представляющие определённую ценность благодаря наличию в них нужного металла или других элементов, получают опять же с помощью предварительной или промежуточной флотации совместно с рядом металлургических процессов. Как, например, никель.

А также, в процессе самой описанной технологии, как промежуточные удаляемые материалы, от которых необходимо избавиться, что получить чистый продукт. Интересно отметить, что такими удаляемыми примесями при получении свинца, являются серебро и золото.

Хранение и транспортировка

Транспортировка и хранение, как самих полиметаллических руд, так и готовых изделий из них особой трудности не представляет.

При расположении материала на открытых площадках, площадь поверхности предварительно асфальтируется или бетонируется. Саму территорию размещения руд и концентратов отдаляют от других пылеобразующих материалов на расстояние 120 м и размечают для раздельного хранения разнородного сырья. Для защиты от пересортицы устанавливают специальные бетонные или деревянные щиты.

Так как медно-никелевые сульфидные руды имеют свойство окисляться и самовозгораться, то для их хранения необходимо предусматривать выполнение противопожарных мероприятий. Кроме того, необходимо учитывать фактор смерзаемости руд цветных металлов, при понижении температуры ниже 0⁰C.

Перевозка полиметаллических руд, а также их концентратов производится насыпью или в таре с помощью крытых вагонов-хопперов или на специализированных судах-рудовозах.

Сфера применения

Извлекаемые из полиметаллических руд металлы находят широкое применение во всех отраслях народного хозяйства.

Так свинец широко используется в качестве защитного материала в химическом и кабельном производстве, а также в сфере обороны. Из него изготавливают аккумуляторы, элементы электрооборудования, некоторые части бытовых приборов.

Цинк незаменим в производстве химических источников тока, а также в полиграфии. С его помощью восстанавливают благородные металлы и защищают сталь от коррозии.

Говорить о применении меди, олова, золота и серебра можно бесконечно. Первая пара металлов широко востребована в электротехнической отрасли. А драгоценные металлы всегда составляли основу производства ювелирных изделий. Также необходимо отметить использование полиметаллов в сфере компьютерных и космических технологий.

Месторождения в России и мире

Основная мировая добыча полиметаллов ведётся на территории Канады, США, Мексики, Бразилии; Ирландии, России, Казахстана; Индии и Австралии.

В нашем государстве наиболее значительные запасы этого вида полезных ископаемых обнаружены в следующих районах:

• Садон – Северный Кавказ.
• Салаирское месторождение в Западной Сибири.
• Горевское месторождение, Нерчинский Завод, Хапчеранга на территории Восточной Сибири.
• Дальнегорское месторождение Дальнего Востока.

Богатые месторождения свинца обнаружены Красноярском крае (Горевское) и в республике Бурятия (Озёрное и Холоднинское). Цинковые залежи наиболее значительно представлены в Алтайском крае, Башкирии, Бурятии; на территории Оренбургской и Читинской областей.

Мировые запасы

22,7 млн. тонн полиметаллических руд составляют природное богатство минеральных ресурсов России.

Мировые запасы цинка оцениваются следующими показателями:

• Россия – 46 млн. тонн.
• Австралия – 40 млн. тонн.
• Казахстан – 34 млн. тонн.
• Канада – 23 млн. тонн.
• Индия – 18 млн. тонн.
• Китай – 16 млн. тонн.
• ЮАР – 12 млн. тонн.

Свинцовые залежи на планете распределены таким образом:

• Австралия – 15,6 млн. тонн.
• Казахстан – 15 млн. тонн.
• Россия – 14 млн. тонн.
• США – 12 млн. тонн.
• Канада – 10 млн. тонн.
• Китай – 8 млн. тонн.

Мировые геологические запасы меди равняются 860 млн. тонн; разведанные – 450 млн. тонн. Общемировые запасы олова – 8,3 млн. тонн, из них разведанные – 3,8 млн. тонн. Разведанные мировые запасы золота оцениваются в 55 тыс. тонн, но это лишь то, что поддаётся извлечению. На самом деле золота в природе значительно больше, но пребывает оно в очень низкой концентрации.

Лидерами по запасам серебра являются:

• Перу – 110 тыс. тонн.
• Польша – 110 тыс. тонн.
• Австралия – 89 тыс. тонн.
• Китай – 41 тыс. тонн.
• Мексика – 37 тыс. тонн.

Однако следует учесть, что только часть этих полезных ископаемых составляют полиметаллические руды!

Страны, добывающие полиметаллы

Общемировые показатели добычи свинца составляют 2,5 млн. тонн в год (Китай, Мексика, Австралия, США, Перу). Цинка – 4,5 млн. тонн (Китай, Перу, Австралия, Индия, США, Канада).

Рейтинг золотодобывающих стран мира (2019 год):

• Китай – 420 тонн.
• Австралия – 330 тонн.
• Россия – 310 тонн.
• США – 200 тонн.
• Канада – 180 тонн.
• Индонезия – 160 тонн.
• Перу – 130 тонн.
• Гана – 130 тонн.
• Мексика – 110 тонн.
• Узбекистан – 100 тонн.

Лидерами добычи серебра на мировом рынке по показателям 2018 года являлись:

• Мексика – 6,1 тыс. тонн.
• Перу – 4,3 тыс. тонн.
• Китай – 3,6 тыс. тонн.
• Польша – 1,3 тыс. тонн.
• Чили – 1,3 тыс. тонн.
• Австралия – 1,2 тыс. тонн.
• США – 0,9 тыс. тонн.

Добыча меди:

• Весь мир – 14,49 тыс. тонн в год.
• Чили – 5,38 тыс. тонн ежегодно.
• США – 1,16 тыс. тонн каждый год.
• Перу – 1 тыс. тонн годовой добычи.

Ведущими мировыми державами по добыче олова являются Китай, Индонезия, Перу, Боливия, Бразилия. Значительные объёмы переработки импортных концентратов имеет на своей территории Малайзия.

Необходимо отметить общемировые тенденции добычи и производства полиметаллов, характеризующиеся разобщённостью месторождений и мест их дальнейшего обогащения и переработки, а также значительной материалоёмкостью и энергоёмкостью технологий. Очень важным фактором также становится вторичная переработка отработанного сырья и использованных материалов.

С сожалением приходится отметить, что Россия, обладающая значительными запасами полиметаллических руд, не входит в список десяти ведущих стран мира по производству свинца и цинка. Что свидетельствует о нереализованном потенциале и открывающихся перспективах его дальнейшего использования.