Добыча цинка - Zinc mining

Зинкгруван цинковый рудник, Швеция

Добыча цинка это процесс, при котором минеральные формы металла цинк извлекаются из земли через добыча полезных ископаемых. А цинковая шахта шахта, которая производит цинк минералы в руде в качестве основного продукта. Общие побочные продукты в цинковых рудах включают минералы свинца и серебра. Другие рудники могут производить цинковые минералы в качестве побочного продукта при производстве руд, содержащих более ценные минералы или металлы, такие как золото, серебро или медь.[1] Добытая руда перерабатывается, обычно на месте, для производства одного или нескольких металлов с высоким содержанием металлов. концентраты, а затем транспортировали в цинковый завод для производства цинка металлического.[2]

Мировое производство цинка в 2019 году оценивается в 12,9 миллиона тонн. Крупнейшими производителями были Китай (34%), Перу (11%), Австралия (10%), США (6,1%), Индия (5,5%) и Мексика (5,4%), причем Австралия имела наибольшие резервы.[3]

Крупнейший в мире цинковый рудник - Цинково-свинцово-серебряный карьер Red Dog в Аляска, с 4,2% мирового производства.[4][5] Основные операторы цинковых рудников включают Ресурсы Веданты, Glencore, Л.с., Ресурсы Тек, Сумитомо, Ресурсы Nexa, Boliden AB, и Китай Minmetals.[5]

История

Залежи цинка разрабатывались тысячи лет, при этом старейший цинковый рудник в Раджастане, Индия, был основан почти 2000 лет назад. BP.[6]

Производство чистого цинка произошло в 9 веке нашей эры, тогда как ранее в античности цинк в основном использовался при легировании меди для производства Латунь.[7] Это связано с тем, что выделение металлического цинка из его руды представляет собой уникальную проблему. Это связано с тем, что при температуре, при которой цинк выделяется из руды, он испаряется в газ, и если печь не герметична, газообразный цинк вступает в реакцию с воздухом с образованием оксида цинка.[8][9]

Выплавка металлического цинка произошла в 9 веке до нашей эры в Индии, затем в Китае, 300 лет спустя, и в Европе к 1738 году нашей эры.[7] Способы плавки в Китае и Индии, скорее всего, были разработаны независимо, в то время как метод плавки, разработанный в Европе, скорее всего, был получен индийским методом.[10][7]

Основное современное применение цинка - это покрытие железа и стали для предотвращения коррозии, причем почти половина мирового производства цинка идет на эти цели.[11] Приблизительно 20% мирового цинка используется в производстве латуни, где цинк легирован медью в соотношении 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 и в качестве добавки для употребления людьми.[11]

Способы добычи

Цинк добывают как на поверхности, так и на глубине. Открытая добыча цинка, обычно используемая для оксидных руд, в то время как подземная добыча дает сульфид цинка.[12] Некоторые из распространенных методов добычи цинка - это открытый карьер, открытый забой и разработка методом выемки с насыпью:[12][8][13][14]

Схема, описывающая добычу выемкой и насыпью

Открытая разработка: Открытые горные работы включают удаление пустой породы над залежью руды перед ее извлечением. После удаления покрывающих отложений руда и отходы добываются параллельно, в основном с использованием гусеничный экскаваторы и грузовики с резиновыми колесами. В операциях меньшего масштаба фронтальные погрузчики может быть использовано.[15]

Открытая добыча: Это метод подземной добычи, при котором рудные тела полностью удаляются, оставляя внутри шахты большие каверны (забоя). Открытые горные выработки оставляют эти каверны без дополнительных распорок или внешней поддержки. То, что используется для поддержки стен пещеры, - это случайные столбы руды, которые не были удалены.[15]

Вырезать и заполнять остановку: Метод подземной добычи, при котором руда извлекается из-под месторождения. Затем забой заполняется пустой породой, чтобы заменить добытую руду, чтобы поддержать стены забоя, а также для обеспечения повышенного пола для горняков и оборудования для дальнейшей добычи руды из месторождения.[15]

Производство

Смотрите также: Список стран по производству цинка

Мировое производство цинка на рудниках в 2019 году составило 12,9 млн тонн, что на 0,9% больше, чем в 2018 году, при этом увеличение в основном связано с 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, что связано с увеличением производства цинка в Китае и Индии.[17]

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

Основные страны-производители цинка, ранжированные по объему производства в 2019 году, следующие:[3]

СтранаВыход
(млн тонн)		Доля мира
производство
Китай4.37134%
Перу1.40411%
Австралия1.28310%
Соединенные Штаты Америки0.7956.1%
Индия0.7125.5%
Мексика0.7035.4%
Боливия0.463.5%
Канада0.3392.6%
Другие страны2.8322%

Воздействие на окружающую среду

Исследования, проведенные в отношении здоровья популяций донных макробеспозвоночных в горнодобывающих районах на юго-востоке штата Миссури, штат США, дали большой объем информации о влиянии добычи цинка и его влиянии на окружающую среду. Наблюдалось, что популяции рыб и раков в районах вблизи участков добычи намного ниже, чем другие популяции, обнаруженные на контрольных участках; при этом у раков концентрация металлов в тканях намного выше, чем у их контрольных собратьев.[18] Другое исследование влияния на здоровье популяций мидий, проживающих вблизи районов добычи свинца и цинка, показало, что популяции, проживающие вблизи районов добычи, обладают пониженной биомассой и менее специфичны, чем те, которые встречаются на их контрольных участках.[19] Сообщается, что в тканях растений концентрация металлов на 10-60% выше контрольной.[20] Оценка макробеспозвоночных населенных пунктов непосредственно ниже по течению от горных работ выявила снижение биотического состояния на 10-58%, а также снижение способности данного участка поддерживать свои популяции по сравнению с другими контрольными участками.[21]

Донные макробеспозвоночные, такие как раки и мидии, представляют собой путь для биомагнификация, где концентрация вредных материалов внутри организмов на более высоких трофических уровнях в результате поедания зараженных предметов добычи. Кроме того, популяции донных макробеспозвоночных часто используются в качестве индикаторов общего состояния экосистемы.[18][22][23]

При оценке образцов почвы из сельскохозяйственных районов вблизи свинцово-цинкового района добычи цинка в Гуанси, Китай, был обнаружен «серьезный уровень загрязнения» цинком в почвах рисовых полей относительно близко к району добычи и «умеренный уровень загрязнения» в аэрированные поля относительно дальше от района добычи.[24] Исследование также показало, что в результате оценки синтетического индекса Немерова исследуемый регион не подходит для сельскохозяйственных целей.[24] Другое исследование влияния добычи цинка на сельскохозяйственные почвы в китайской провинции Хэйлунцзян показало, что почвы были «умеренно загрязнены», что привело к значительному сокращению популяции и разнообразия бактериальных сообществ в почвах и снижению активности почвенных ферментов.[25] Активность бактерий и ферментов помогает растениям поглощать питательные вещества, разлагать разлагающиеся вещества и другие взаимодействия с экосистемой.[25] Их сокращение и снижение эффективности приводят к снижению производительности сельского хозяйства.

Цинковые рудники

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

Название шахтыВладелецПроизводство
тонны		Операции
Красная собака (СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ)Ресурсы Тек552,400
(2019)[4]		открытый цинк-свинцово-серебряный рудник
Рампура Агуча (Индия)Ресурсы Веданты (64.9%)
Правительство Индии (29.5%)		357,571
(2019)[26]		подземный цинк-свинцово-серебряный рудник
Mount Isa (Австралия)Glencore326,400
(2019)[27]		Подземные свинцово-цинковые и серебряные рудники Джорджа Фишера и леди Лоретты
Антамина (Перу)Л.с. (33,75%), Glencore (33,75%), Тек
Ресурсы (22,5%), Mitsubishi Corporation (10%)		303,555
(2019)[4]		карьер медно-цинк-молибденовый рудник
Река МакАртур (Австралия)Glencore271,200
(2019)[27]		карьер цинк-свинцово-серебряный рудник
Сан-Кристобаль (Боливия)Sumitomo Corporation206,100
(2019)[28]		серебряно-свинцово-цинковый рудник открытым способом
Река Дугалд (Австралия)Китай Minmetals170,057
(2019)[29]		цинковый карьер
Вазанте (Бразилия)Ресурсы Nexa139,000
(2019)[30]		подземный и открытый цинк-свинцово-серебряный рудник
Серро Линдо (Перу)Ресурсы Nexa126,000
(2019)[30]		подземный цинк-свинцово-медно-серебряный рудник
Тара (Ирландия)Boliden AB122,463
(2019)[31]		подземный цинк-свинцовый рудник

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Рассел, Питер; Тарманатан, Тарсика (28 февраля 2013 г.). «Цинк». Музей наук о Земле. Ватерлоо, Онтарио: Университет Ватерлоо. Получено 27 февраля 2020.
  2. ^ "Обработка". Рудник МакАртур. Glencore. Получено 28 февраля 2020.
  3. ^ а б c Толчин, Эми К. (20 января 2020 г.). «Цинк» (PDF). Обзор минерального сырья за 2020 год. Рестон, Вирджиния: Геологическая служба США. С. 190–191. ISBN  978-1-4113-4362-7. Получено 28 февраля 2020.
  4. ^ а б c «Годовой отчет Teck за 2019 год» (PDF). Ванкувер, Британская Колумбия: Teck Resources Limited. 26 февраля 2020. с. 22. Получено 31 марта 2020.
  5. ^ а б «Анализ тенденций в отрасли - глобальный прогноз по добыче цинка» (PDF). Mining.com. 4 октября 2018 г.. Получено 28 февраля 2020.
  6. ^ Виллис, Линн; Craddock, P.T .; Gurjar, L.J .; Хегде, К. Т. М. (октябрь 1984 г.). «Древняя добыча свинца и цинка в Раджастане, Индия». Мировая археология. 16 (2): 222–233. Дои:10.1080/00438243.1984.9979929. ISSN  0043-8243.
  7. ^ а б c Kharakwal, J. S .; Гурджар, Л. К. (01.12.2006). «Цинк и латунь в археологической перспективе». Древняя Азия. 1: 139. Дои:10.5334 / aa.06112. ISSN  2042-5937.
  8. ^ а б Крэддок, П. (Январь 1987 г.). «Ранняя история цинка». Стараться. 11 (4): 183–191. Дои:10.1016/0160-9327(87)90282-1.
  9. ^ Металлы и рудники: исследования по археометаллургии. Ла Племянница, Сьюзен., Крюк, Дункан Р., Крэддок, П. Т. (Пол Т.), Британский музей. Лондон: публикации архетипа совместно с Британским музеем. 2007 г. ISBN  978-1-904982-19-7. OCLC  174131337.CS1 maint: другие (связь)
  10. ^ Крэддок, Пол Теренс (2009-05-01). «Истоки и источники вдохновения для плавки цинка». Журнал материаловедения. 44 (9): 2181–2191. Bibcode:2009JMatS..44.2181C. Дои:10.1007 / s10853-008-2942-1. ISSN  1573-4803. S2CID  135523239.
  11. ^ а б c d Справочник строительных материалов. Доран, Дэвид., Кэтэр, Боб. (Второе изд.). Милтон-Парк, Абингдон, Оксон. 2013-07-24. ISBN  978-1-135-13921-6. OCLC  855585443.CS1 maint: другие (связь)
  12. ^ а б «Обработка цинка - руды». Энциклопедия Британника. 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 управление. ISBN  9781135139209. OCLC  609238014.
  14. ^ Штормы, Уолтер Р. (1949). Методы добычи и затраты на свинцово-цинковом руднике Кирни, округ Грант в Центральном горнодобывающем районе, штат Нью-Мексико. Министерство внутренних дел США, Горное управление. ISBN  9781135139209. OCLC  609239419.
  15. ^ а б c нас. Министерство сельского хозяйства, Лесная служба (1995 год). «Анатомия рудника от перспективы до добычи» (PDF). Огден, штат Юта: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба. Дои:10.2737 / int-gtr-35. Получено 2 апреля 2020. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  16. ^ «Обзор тенденций 2019 года - Цинк». Лиссабон, Португалия: Международная исследовательская группа по свинцу и цинку. 19 февраля 2020.
  17. ^ а б Международная исследовательская группа по свинцу и цинку (28 октября 2019 г.). "СЕССИЯ / ПРОГНОЗЫ ILZSG". Публикации ILZSG.
  18. ^ а б Allert, A. L .; DiStefano, R.J .; Fairchild, J. F .; Schmitt, C.J .; McKee, M. J .; Girondo, J. A .; Brumbaugh, W.G .; Мэй, T. W. (апрель 2013 г.). «Влияние исторической добычи свинца и цинка на обитающих в прибрежных водах бентосных рыб и раков в Большой реке на юго-востоке штата Миссури, США». Экотоксикология. 22 (3): 506–521. Дои:10.1007 / s10646-013-1043-3. ISSN  0963-9292. PMID  23435650. S2CID  28565656.
  19. ^ Бессер, Джон М .; Ingersoll, Christopher G .; Брамбо, Уильям Дж .; Kemble, Nile E .; Мэй, Томас У .; Ван, Нин; Макдональд, Дональд Д.; Робертс, Эндрю Д. (10 февраля 2015 г.). «Токсичность отложений свинцово-цинковых рудников для молоди пресноводных мидий (Lampsilis siliquoidea) по сравнению со стандартными тестовыми организмами». Экологическая токсикология и химия. 34 (3): 626–639. Дои:10.1002 / и т.д.2849. ISSN  0730-7268. PMID  25545632.
  20. ^ Бессер, Джон М .; Брамбо, Уильям Дж .; Мэй, Томас У .; Шмитт, Кристофер Дж. (2007-05-08). «Биомониторинг свинца, цинка и кадмия в потоках, истощающих свинцовые и недобывающие районы, Юго-Восточный Миссури, США». Экологический мониторинг и оценка. 129 (1–3): 227–241. Дои:10.1007 / s10661-006-9356-9. ISSN  0167-6369. PMID  16957839. S2CID  12958503.
  21. ^ Поултон, Барри С.; Allert, Ann L .; Бессер, Джон М .; Шмитт, Кристофер Дж .; Брамбо, Уильям Дж .; Фэйрчайлд, Джеймс Ф. (апрель 2010 г.). «Оценка макробеспозвоночных в ручьях Озарк, расположенных в свинцово-цинковых районах добычи калины на юго-востоке штата Миссури, США». Экологический мониторинг и оценка. 163 (1–4): 619–641. Дои:10.1007 / s10661-009-0864-2. ISSN  0167-6369. PMID  19347594. S2CID  207128684.
  22. ^ Маллинз, Гэри У .; Льюис, Стюарт (ноябрь 1991 г.). «Макробеспозвоночные как индикаторы здоровья ручья». Американский учитель биологии. 53 (8): 462–466. Дои:10.2307/4449370. JSTOR  4449370.
  23. ^ Эрнандес, Мария Бренда М .; Магбануа, Фрэнсис С. (01.12.2016). «Сообщество донных макробеспозвоночных как индикатор здоровья ручья: влияние землепользования на макробеспозвоночных ручья». Наука Дилиман. 28 (2): 5–26. ISSN  0115-7809.
  24. ^ а б Чжан, Чаолань; Ли, Чжунъи; Ян, Вэйвэй; Пан, Липинг; Гу, Минхуа; Ли, ДоКён (июнь 2013 г.). «Оценка загрязнения металлами сельскохозяйственных земель вокруг свинцово-цинковых рудников в карстовом регионе Гуанси, Китай». Бюллетень загрязнения окружающей среды и токсикологии. 90 (6): 736–741. Дои:10.1007 / s00128-013-0987-6. ISSN  0007-4861. PMID  23553502. S2CID  13204093.
  25. ^ а б Цюй, Цзюаньцзюань; Рен, Гуанмин; Чен, Бао; Фань, Цзинхуа; Э, Йонг (ноябрь 2011 г.). «Влияние загрязнения при добыче свинца и цинка на разнообразие бактериального сообщества и ферментативную активность окрестных пахотных земель». Экологический мониторинг и оценка. 182 (1–4): 597–606. Дои:10.1007 / s10661-011-1900-6. ISSN  0167-6369. PMID  21494836. S2CID  37742692.
  26. ^ «Форма 20-F Vedanta Ltd. Годовой отчет иностранных частных эмитентов и переходный период». Комиссия по ценным бумагам и биржам США. Харьяна, Индия: Vedanta Ltd. 15 июля 2019 г.. Получено 31 марта 2020.
  27. ^ а б «Цинк». Glencore Австралия. Сидней Новый Южный Уэльс: Glencore. Получено 31 марта 2020.
  28. ^ Суда, Риеко (27 марта 2020 г.). «Sumitomo временно приостанавливает добычу Zn и Ni». Argus Media. Получено 1 апреля 2020.
  29. ^ «Результаты ММГ за год, закончившийся 31 декабря 2019 года» (PDF). Коулун, Гонконг: MMG Limited. 4 марта 2020 г.. Получено 1 апреля 2020.
  30. ^ а б «Nexa сообщает результаты за четвертый квартал и полный год 2019 и объявляет о дивидендах наличными в размере 50 миллионов долларов США». Люксембург: Nexa Resources S.A. 13 февраля 2020 г.. Получено 1 апреля 2020.
  31. ^ Матус, Анна (31 декабря 2019 г.). «Сводный отчет Boliden Минеральные ресурсы и минеральные запасы 2019: Рудник Тара» (PDF). Стокгольм: Boliden Group. Получено 1 апреля 2020.