ИТС 13-2020 Производство свинца, цинка и кадмия

     1.3.1 Общая информация

Свинец

Свинец обладает рядом уникальных свойств: высокими пластичностью, ковкостью, плотностью, низкой температурой плавления, жидкотекучестью, отсутствием растворимости железа, а также чрезвычайной устойчивостью к коррозии и защитой от проникновения различных видов излучения, что определяет широкий спрос на него в различных отраслях промышленности как в виде металла допустимой чистоты, так и компонента сплавов.

Свинец является одним из базовых металлов на Лондонской бирже металлов (ЛБМ). В связи с этим производство свинца основано на EN 12659, повторяющим DIN 1719, с содержанием металла от 99,940 (марка РВ 940R) до свинца высокой чистоты 99,990 (марка РВ 990 R). В ASTM В29-92 имеются три марки выше 99,90: марки L50006 - 99,995, L50021 - 99,97, L0049 - 99,94.

В Российской Федерации требования к первичному свинцу в чушках и блоках, а также к маркам свинца установлены в ГОСТ 3778-98 "Свинец. Технические условия". Все отечественные марки свинца предусматривают чистоту металла не менее 99,50 (марка С3С). Высшая марка СО отвечает чистоте 99,992, что немного выше европейского стандарта.

Для переработки сульфидных свинцовых концентратов применима как пирометаллургическая, так и гидрометаллургическая технология. Однако гидрометаллургические способы извлечения свинца вследствие технологического несовершенства неконкурентоспособны относительно пирометаллургических и до сего времени не нашли применения в промышленности.

Возможны три вида плавки свинца из сульфидных концентратов: реакционная, осадительная и восстановительная.

В настоящее время осадительная плавка, основанная на взаимодействии сульфида свинца с железом, потеряла свое значение.

В основе получения свинца методом реакционной плавки лежит химическое взаимодействие между его сульфидом и оксидом или сульфатом.

Протеканию этих реакций должен предшествовать частичный окислительный обжиг исходного концентрата, проводимый предварительно или в том же аппарате, в котором происходит реакционное взаимодействие.

Реакционная плавка может быть осуществлена процессами КИВЦЭТ, QSL.

Широко применяемая восстановительная плавка осуществляется в шахтных печах. Перед плавкой свинцовые сульфидные концентраты подвергают обжигу с одновременным спеканием.

Классическим примером выплавки свинца в шахтных печах является процесс "Империал Смелтинг" (ISP).

Произведенный черновой свинец содержит 2-10% примесей. В числе примесей могут быть медь, сурьма, мышьяк, висмут, золото, серебро и др. Рафинирование чернового свинца можно проводить пирометаллургическим и электролитическим способами. Электролиз экономически оправдан только при небольшом содержании примесей и поэтому применяется в меньшей степени.

Пирометаллургическое (огневое) рафинирование чернового свинца предусматривает последовательное выделение примесей с учетом химических свойств примесей или их соединений. На каждой стадии рафинирования образуются съемы (промежуточные продукты), в которые переходят примеси и часть свинца. Съемы подвергают дополнительной переработке. Технология огневого рафинирования чернового свинца включает следующие стадии: обезмеживание (очистку от меди); обестеллуривание (удаление теллура); окислительное рафинирование (удаление мышьяка, сурьмы и олова); обессеребрение (удаление серебра и золота); обесцинкование (удаление цинка); обезвисмучивание (удаление висмута); качественное (окончательное) рафинирование от кальция, магния, сурьмы и иногда цинка.

Продолжительность всего цикла рафинирования зависит от многих факторов и составляет около 100 ч.

Недра России богаты на свинец так же, как и на иные металлы и минералы.

Таблица 1.4 - Добыча и запасы свинца по странам мира, тысяч тонн

Основные продуценты существенно уступают лидеру. Вторую позицию занимает Австралия.

Российская Федерация располагает значительной сырьевой базой свинца и входит в десятку крупнейших продуцентов металла в концентрате. При этом весь получаемый в стране концентрат поступает на экспорт - Россия является третьим в мире экспортером металла в концентрате.

Более половины мировых ресурсов и добычи свинца связано с полиметаллическими рудами, на которые в России приходится лишь треть запасов металла и 17% добычи. Основу отечественной сырьевой базы составляют месторождения свинцовых и свинцово-цинковых руд, крупнейшее из которых - Горевское - является главным источником свинца в стране. Руды золота, серебра, меди и некоторых других цветных металлов, содержащие свинец в качестве попутного компонента, заключают почти четверть мировых ресурсов свинца и обеспечивают треть его добычи, тогда как в России их роль пока невелика. В перспективе в стране может увеличиться доля серебряных руд в структуре производства свинцовых концентратов за счет реализации ряда подготавливаемых к эксплуатации объектов. По качественным параметрам руды разрабатываемых отечественных месторождений в целом сопоставимы с мировыми.

Производство свинцовых концентратов за последние десять лет выросло более чем вдвое. Все свинцовые концентраты, получаемые на обогатительных предприятиях страны, отправляются на экспорт, поскольку их металлургическая переработка в России последнее пятилетие не проводится. Кроме того, в отдельные годы осуществлялась продажа концентрата из складских запасов.

Основным потребителем российских концентратов является Китай, с 2011 года начался также их экспорт в Казахстан и Южную Корею. Незначительное количество концентратов было вывезено в 2018 году в Японию.

Производство металлического свинца в России осуществляется на мощностях мелких и средних предприятий, перерабатывающих вторичное сырье. При этом объем производства, по оценочным данным, за последние десять лет вырос чуть более чем на треть, составив к 2018 году 140 тыс. тонн металла в год. Большая часть металла поставляется на экспорт, однако некоторое количество идет на внутреннее потребление - производство аккумуляторов. В связи с тем, что часть металла производится непосредственно аккумуляторными заводами для собственного потребления, оценка объемов производства и внутреннего потребления может быть занижена.

Таким образом, сырьевая база свинца России значительна, но ее освоение ведется в ограниченных масштабах. Объемы добычи и производства товарной продукции определяются спросом со стороны зарубежных потребителей, в первую очередь - Китая. Внутренние потребности в металле обеспечиваются за счет переработки вторичного сырья, что в целом является общемировой практикой.

Таблица 1.5 - Состояние сырьевой базы свинца Российской Федерации