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铅锌矿

铅锌矿,是富含金属元素铅和锌的矿产,铅锌用途广泛,用电气工业、机械工业、军事工业、冶金工业、化学工业、轻工业和医药业等领域。此外,铅金属在核工业、石油工业等部门也有较多的用途。我国的铅锌矿主要集中在云南、内蒙古、甘肃、广东、湖南和广西。 [1]

铅是人类从铅锌矿石中提炼出来的较早的金属之一。它是最软的重金属之一,也是比重大的金属之一,具蓝灰色,硬度1.5,比重11.34,熔点327.4℃,沸点1750℃,展性良好,易与其它金属(如锌、锡、锑、砷等)制成合金。

锌从铅锌矿石中提炼出来的金属较晚,是古代7种有色金属(铜、锡、铅、金、银、汞、锌)中最后的一种。锌金属具蓝白色,硬度2.0,熔点419.5℃,沸点911℃,加热至100~150℃时,具有良好压性,压延后比重7.19。锌能与多种有色金属制成合金或含锌合金,其中最主要的是锌与铜、锡、铅等组成的黄铜等,还可与铝、镁、铜等组成压铸合金。

当前我国铅锌行业主要面临三个突出矛盾:一是产业可持续发展和生态环境保护的矛盾。2013年我国铅锌产量合计978万吨,占世界铅锌总产量的41%,铅、锌已经分别连续12年、22年位居世界第一生产大国地位。但铅锌工业多年来的快速发展,也给生态环境造成了一定的影响和破坏,严防重金属污染已成为铅锌行业不可逾越的红线。党的十八大和十八届三中全会对建设生态文明作出了一系列重要部署,新修订的《环保法》更体现了国家对治理环境污染的坚强决心。那种靠上规模、拼体量、粗放发展的方式再也不能继续了。铅锌行业要牢固树立“环保优先、清洁生产”的发展理念,自觉坚持底线,大力促进产业发展向循环、低碳、绿色方向转变。 [2]

二是生产成本攀升和产品价格回落的矛盾。在国内消费增速趋缓的形势下,目前整个铅锌冶炼业已处于“成本刚性攀升设备低运转率供应相对过剩价格低位震荡效益被边际化”的不良循环之中,企业经营困难,风险很大。按照目前的价格,我国铅锌冶炼业仍然面临亏损窘境,特别是近两年国外锌大量涌入国内,给国内锌产业造成较大冲击。希望大家能更好地发挥铅锌分会的作用,进一步加强行业自律,自觉控制新增产能特别是新建产能,维护行业的健康持续发展。要特别提醒大家的是,自2011年起,中国贸易占全球贸易的比重开始低于GDP占全球的比重,传统劳动和资源密集型产品的国际市场份额在2011年和2012 年连续下降,去通过铅蓄电池或组件等大量出口铅的局面可能会发生深刻变化,对此我们要心中有数,从长计议。

三是产量继续增长和消费增速趋缓的矛盾。立本研究分析美国100多年来铅消费的规律时发现,美国铅消费的社会蓄积量达到4000万吨水平时,铅消费就进入了一个平台期,增长缓慢,甚至下行。美国从20世纪40年代初进入这个时期,1999年铅最高表观消费量达到176万吨,之后一路回落到2013年的150万吨左右。据宇博智业了解,我国1978~2013年,35年时间累积消费铅已经达到4165万吨,很快就将进入类似美国的消费平台期,如何处理好消费平台期后巨大产能释放与需求放缓甚至下滑的矛盾,值得行业深入研究并提前思考对策。

最后,一要针对行业方向性问题开展调查研究,跟踪和把握产业发展趋势,提出产业发展的新思路;二要加强政策服务,积极反映行业诉求,为企业多办实事、多办好事;三要加大高新技术的推广力度,拓展铅锌应用领域,平稳渡过消费“平台期”;四要积极倡导行业自律,努力提高清洁生产、安全生产、绿色生产水平,树立行业良好的社会形象。

铅锌用途广泛,广泛用于电气工业、机械工业、军事工业、冶金工业、化学工业、轻工业和医药业等领域。此外,铅金属在核工业、石油工业等部门也有较多的用途。世界上80%以上的铅被用于生产铅酸电池。

锌是重要的有色金属原材料,锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝,锌金属具有良好的压延性、耐磨性和抗腐性,能与多种金属制成物理与化学性能更加优良的合金。原生锌企业生产的主要产品有:金属锌、锌基合金、氧化锌,这些产品用途非常广泛,主要有以下几个方面:

1.镀锌。用作防腐蚀的镀层(如镀锌板),广泛用于汽车、建筑、船舶、轻工等行业,约占锌用量的46%。

锌具有优良的抗大气腐蚀性能,所以锌主要用于钢材和钢结构件的表面镀层。电镀用热镀锌合金表面氧化后会形成一层均匀细密的碱式碳酸锌ZnCO3o3Zn(OH)2氧化膜保护层,该氧化膜保护层还有防止霉菌生长的作用。由于锌合金板具有良好的抗大气腐蚀性,西方国家也开始尝试着直接用它做屋顶覆盖材料,用它做屋顶板材使用年限可长达120140年,而且可回收再用,而用镀锌铁板做屋顶材料的使用寿命一般为510年。

2.制造铜合金材(如黄铜)。用于汽车制造和机械行业,约占锌用量的15%。

锌具有适用的机械性能。锌本身的强度和硬度不高,加入铝、铜等合金元素后,其强度和硬度均大为提高,尤其是锌铜钛合金的出现,其综合机械性能已接近或达到铝合金、黄铜、灰铸铁的水平,其抗蠕变性能也大幅度被提高,因此,锌铜钛合金已经被广泛应用于小五金生产中。

3.用于铸造锌合金。主要为压铸件,用于汽车、轻工等行业,约占锌用量的15%。

许多锌合金的加工性能都比较优良,道次加工率可达60%80%。中压性能优越,可进行深拉延,并具有自润滑性,延长了模具寿命,可用钎焊或电阻焊或电弧焊(需在氦气中)进行焊接,表面可进行电镀、涂漆处理,切削加工性能良好,在一定条件下具有优越的超塑性能。

此外,锌具有良好的抗电磁场性能。锌的导电率是标准电工铜的29%,在射频干扰的场合,锌板是一种非常有效的屏蔽材料。同时,由于锌是非磁性的,适合做仪器仪表零件的材料及仪表壳体及钱币。此外,锌自身及与其他金属碰撞不会发生火花,适合做井下防爆器材。

4.用于制造氧化锌。广泛用于橡胶、涂料、搪瓷、医药、印刷、纤维等工业,约占锌用量的11%。

5.用于制造干电池,以锌饼、锌板形式出现,约占锌用量的13%。

锌具有适宜的化学性能。锌可与NH4CI发生作用,放出H+正离子。锌二氧化锰电池正是利用锌的这个特点,用锌合金当电池的外壳,既是电池电解质的容器,又参加电池反应构成电池的阳极。此外,它的这一性能也被广泛地应用于医药行业。

世界铅消费主要集中在铅酸蓄电池、化工、铅板及铅管、焊料和铅弹领域,其中铅酸蓄电池是铅消费最主要的领域,2009年美国、日本和中国铅酸蓄电池耗铅量所占比例分别达到了86%、86% 和81.4%。基于环保的要求,其他领域中铅的消费都比较低。

我国铅锌矿产分布广泛,但查明资源储量主要相对集中几个省区。已有 27个省、区、市发现并勘查了铅锌资源,但从富集程度和现保有储量来看,主要集中于云南、内蒙、甘肃、广东、湖南、广西等6个省区,铅锌合计储量大于800万吨的省区依次为云南2662.91万吨、内蒙古1609.87万吨、甘肃1122.49万吨、广东1077.32万吨、湖南888.59万吨、广西878.80万吨,合计为8239.98万吨,占全国铅合计储量12956.92万吨的64%。从三大经济地区分布来看,主要集中于中西部地区,其中铅资源储量占73.8%,锌资源储量占74.8%。

(1) 矿产地分布广, 集中度高。我国铅锌矿产资源分布广, 铅锌合计储量超过800 万t 的省区依次为云南2 662.91 万t、内蒙古1 609. 87 万t、甘肃1 122. 49 万t、广东1 077. 32 万t、湖南888. 59 万t、广西878. 80万t , 合计为8 239. 98 万t, 占全国铅锌合计储量的64% 。

(2) 大中型矿床占有储量多, 矿石类型复杂。大中型矿床的铅、锌储量分别占72% 和88. 4%。矿石类型复杂, 单一的铅或锌矿石类型少, 矿石类型比较复杂, 主要矿石类型为铅锌矿石、铅锌铜矿石、铅锡矿石、铅锑矿石、铅锌锡锑矿石、锌铜矿石等。

(3)共伴生组分多, 综合利用价值大。我国大多数矿床普遍共伴生有50 余种元素, 主要有金、银、铜、锡、镉、硫、萤石及稀有分散元素。在银铅锌矿床和铅锌银矿床中, 其银的储量占到全国银资源储量的60%以上, 此外金的储量和产量也相当的高。

(4) 贫矿多, 富矿少, 易选矿少。根据国土资源部2001 年所作的一项调查, 我国铅矿山中实际最低工业品位, 最低的为0. 5% , 最高的为4% , 平均1. 39% , 而以0. 7% ~ 1%之间的矿山最多, 占47. 27% 锌矿山中实际最低工业品位, 最低的矿山为0. 7% , 最高的矿山为18%, 平均为2. 95% , 而实际最低工业品位在1%~ 3% 之间的矿山最多, 占73. 17% 。矿山铅锌品位之和多在5% ~ 10% 之间, 大于10% 品位的矿石仅占总储量的15%, 而外国矿山品位一般都比较高, 铅加锌大都在10% 以上。

中国铅锌业生产布局,依据铅锌矿产地的分布和建设条件,经多年来的发展、建设,现已形成东北、湖南、两广、滇川、西北等五大铅锌采选冶和加工配套的生产基地,其铅产量占全国总产量的85%以上,锌产量占全国总产量的95%。

1.东北铅锌生产基地。东北地区是我国开发较早的铅锌生产基地之一。 50年代初期,其铅产量占全国铅产量的80%以上,在中国铅锌生产居于重要地位。东北基地以七矿两厂为主,即青城子铅锌矿、八家子铅锌矿、柴河铅锌矿(现已闭坑)、桓仁铜锌矿、红透山铜锌矿、西林铅锌矿、天宝山铅锌矿和沈阳冶炼厂、葫芦岛锌厂。七矿两厂不仅是东北铅锌生产基地的支柱厂矿,也是培养造就科技人才的基地。六七十年代曾向全国新建的铅锌企业输送大批具有实践经验的科技和管理人才以及生产技术工人,为中国铅锌业的发展做出了积极贡献。

2.湖南铅锌生产基地。湖南铅锌矿产资源丰富,而且富矿多,大部分矿产地可开发利用。该基地铅锌厂矿是五六十年代建成的,由水口山矿务局、桃林铅锌矿、黄沙坪铅锌矿、东坡铅锌矿和株洲冶炼厂等组成的湖南铅锌生产基地,是当时全国自产原料的全国最大的铅锌生产基地,在全国产量占有重要地位。

3.两广铅锌生产基地。广东、广西两省区的铅锌资源丰富,两省区是 70年代形成的我国大型铅锌生产基地之一。广东以凡口铅锌矿和韶关冶炼厂为主,其次是丙村铅锌矿、昌化铅锌矿、大尖山铅锌矿。广西有泗顶铅锌矿、大新铅锌矿、河三铅锌矿、柳州锌品厂和大厂矿务局等。

4.滇川铅锌生产基地。云南铅锌矿产资源十分丰富,现铅锌保有储量均居全国之首。该基地铅锌企业也是五六十年代建成的,主要是会泽铅锌矿、澜沧老厂铅锌矿和昆明冶炼厂、个旧鸡街冶炼厂。云南铅锌矿产资源具有广阔的开发前景, 90年代开始兴建超大型铅锌矿床金顶矿山。四川有会东铅锌矿、会理铅锌矿两个主要矿山以及一批中小型矿山,铅锌精矿产量猛增。

5.西北铅锌生产基地。西北地区铅锌矿产资源也很丰富,主要分布在甘陕青三省,而且西成矿带经勘查储量又有大幅度的增长,资源前景十分可观。该基地铅锌生产以白银有色金属公司为主,有白银厂小铁山铅锌矿、第三冶炼厂和西北铅锌冶炼厂,陕西有铅硐山铅锌矿、二里河铅锌矿、银洞梁铅锌矿等和青海锡铁山矿务局。西北铅锌产量较少,但开发前景可观。一是有丰富的铅锌矿产资源,位于甘陕交界的西成 -凤太矿带,经近20余年勘查出10多个大中型铅锌银金矿床,其中厂坝-李家沟铅锌达到超大型规模,银达到大型。二是厂坝正在抓紧建设一座大型矿山,将成为西北冶炼厂主要矿物原料供给基地,是全国大型铅锌矿山之一。

除上述五大铅锌生产基地外,内蒙古、江西、贵州等省区也建设了一批中小型矿山。其中内蒙古梧桐花铅锌矿、白音诺尔铅锌矿、翁牛特旗硐子铅锌矿等矿山。内蒙古是全国生产铅锌精矿主要省区之一,开发前景巨大。江西有银山、冷水坑等铅锌矿,贵州有赫章铅锌矿、杉树林铅锌矿等。

铅锌在自然界里特别在原生矿床中极为密切,常常共生。它们具有共同的成矿物质来源和十分相似的地球化学行为,有类似的外层电子结构,都具有强烈的亲硫性,并形成相同的易溶络合物。它们被铁锰质、粘土或有机质吸附的情况也很相近。铅在地壳中平均含量约为15×10-6,在有关岩石中平均含量:砂岩7×10-6、碳酸盐岩9×10-6、页岩20×10-6。锌在地壳中平均含量约为80×10-6,在有关岩石中平均含量:玄武岩105×10-6、花岗岩中60×10-6、砂岩16×10-6、碳酸盐岩20×10-6、页岩95×10-6。

在自然界,业已发现的铅锌矿物约有250种,其中约有1/3的矿物为硫化物和硫酸盐类,而以方铅矿和闪锌矿最为重要。目前可供工业利用的矿物有:

铅工业矿物方铅矿(含铅86.6%),硫锑铅矿(含铅55.2%),脆硫锑铅矿(含铅40.1%),白铅矿(含铅77.6%),铅矾(含铅68.3%),铬铅矿(含铅64.1%),磷氯铅矿(含铅76.38%),砷铅矿(含铅69.3%),钒铅矿(含铅73.1%),钼铅矿(含铅56.4%),车轮矿;锌工业矿物闪锌矿(含锌67.1%)、纤维锌矿(含锌67.1%),菱锌矿(含锌67.1%),异极矿(含锌54.3%),硅锌矿(含锌58.6%),水锌矿(含锌59.6%)。

矿石工业类型,按氧化程度可分为硫化矿石(铅或锌氧化率<10%)、氧化矿石(铅或锌氧化率>30%)、混合矿石(铅或锌氧化率10%--30%);按主要有用组分可分为:铅矿石、锌矿石、铅锌矿石、铅锌铜矿石、铅锌硫矿石、铅锌铜硫矿石、铅锡矿石、铅锑矿石、锌铜矿石等;按结构构造可分为:浸染状矿石、致密块状矿石、角砾状矿石、条带状矿石、细脉浸染状矿石等;按成因类型分主要有:块状硫化物型、密西西比河谷型、接触交代型,热液脉型;按容矿岩石分主要有:花岗岩型、夕卡岩型、斑岩型、海相火山岩型、陆相火山岩型、碳酸盐岩型、泥岩-细碎屑岩型、砂砾岩型。在地壳上已发现的铅锌矿物约有250多种,大约1/3是硫化物和硫酸盐类。方铅矿、闪锌矿等是冶炼铅锌的主要工业矿物原料。

尽管如今已发现有250多种铅锌矿物,但可供工业利用的仅有17种。其中,铅工业矿物有11种,锌工业矿物有6种,以方铅矿、闪锌矿最为重要。还有菱锌矿、白铅矿等。

矿石工业类型,以矿石自然类型为基础,按矿石氧化程度可分为硫化矿石(铅或锌氧化率<10%)、氧化矿石(铅或锌氧化率>30%)、混合矿石(铅或锌氧化率10%~30%);按矿石中主要有用组分可分为:铅矿石、锌矿石、铅锌矿石、铅锌铜矿石、铅锌硫矿石、铅锌铜硫矿石、铅锡矿石、铅锑矿石、锌铜矿石等;按矿石结构构造,可分为:浸染状矿石、致密块状矿石、角砾状矿石、条带状矿石、细脉浸染状矿石等。

为适应我国铅锌矿地质勘探工作和矿山生产建设的需要,原地质矿产部和冶金工业部根据我国铅锌矿产资源状况和采选冶技术条件,于1983年联合制定并颁布《铅锌矿地质勘探规范》(试行),制定了铅锌矿一般工业指标,普查勘探中用于评价矿床有否工业价值。

中华民族的祖先对铅锌矿的开采、冶炼和利用曾做出过重要贡献。中国古代“铅”写作“钅公”。商代(公元前16~前11世纪)中期在青铜器铸造中已用铅,西周(公元前11世纪~前771年)的铅戈含铅达99.75%。在古代,铅往往被加入铜中成为合金化金属,还用来制作铅白、铅丹等。古代炼铅的原料有两类,一类是氧化铅,以白铅矿为主,另一类是硫化矿,以方铅矿为主。明代陆容在《菽园杂记》中有叙述含银硫化铅矿的冶炼方法。宋应星在《天工开物》中提到当时开采的三种铅锌矿物,一种是“银矿铅”,系指与辉银矿等共生的方铅矿;另一种是“铜山铅”,系指含方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等的多金属矿;还一种是“草节铅”,可能是指结晶粗大的方铅矿。

由于铅矿中多含有银,古代为了提取白银,因此大量开采并冶炼铅。

中国是最早发明炼锌的国家。古代称锌为“倭铅”。炼锌,据史料记载至迟在10世纪的五代就已能冶炼。贵州赫章志上即有该县妈姑地区在五代后汉高祖天福年间(公元947年)开始炼锌的记载。明代宋应星在《天工开物》中也有叙述,用炉甘石作原料,用坩埚冶炼,书中附有图。

明、清时锌主要用配制黄铜,供铸钱及制造各种器皿用。约在17世纪初开始向欧洲出口锌锭。1745年从广州装运锌锭的一艘船在瑞典哥德堡触礁沉没,1872年被打捞起一部分锌锭,经分析锌含量达98.99%,可见当时中国冶炼锌的水平是相当高的。

中国古代不仅对铅锌的冶炼和利用有重要创举,而且很早就认识了铅锌矿的产出分带性。在《管子地数篇》中就记载“上有陵石者,下有铅锡赤铜”,“上有铅者,其下有银”。当代许多铅锌矿床的勘查有不少的矿区都是通过古矿硐和冶炼炉渣遗址等发现的。

在旧中国时期铅锌业基础薄弱,只有几个规模小的矿山和工厂,采矿、选矿、冶炼基本上土法生产,最高年产量,铅8900t、锌7100t。新中国成立后,铅锌业发展很快。经过60多年来的大规模地质勘查,探明了丰富的铅锌矿产资源,发现了一批大型-超大型铅锌矿,建设了一大批国营大中型铅锌矿山和冶炼厂,形成了较大的采选冶生产能力。从本世纪以来,我国铅、锌产量已经雄居世界第一,成为世界最大的铅锌生产大国。

1.转型升级的需要

转型升级,已经成为一种企业共识,要使企业真正成为核心竞争力强、创新应变力强、企业凝聚力强、社会影响力强、持续发展力强的“五强”企业,关键在于把握好“转型升级”,如同一个人的健康需要全身运动一样,利用制定“十二五”发展战略的契机,企业要把握好转脑子(切实转变发展方式)、转身子(管理体制机制创新变革)、转两脚(提高执行力)。作为传统产业企业的转型升级,不仅仍要注重以需求为导向、以创新驱动为导向、以制造业服务化为导向的转型升级,有条件时,还应关注和介入以新型城市化为导向和以对外投资为导向的转型升级。

2.做强做大的需要

通过对企业未来五年乃至更长时期面临的机遇、挑战、优势、劣势的分析,审时度势,制订企业“十二五”发展战略,能使企业看到发展的前景。抓住新一轮城市化浪潮,产业向成熟结构转型,企业兼并重组力度加大,市场向新方向突破,资源空间趋向扩张优化,区域经济走向全面整合发展,政府加快转型与加大作为的各种契机,创新发展,进一步做大做强做久企业才将成为可能。

3.可持续发展需要

制订企业“十二五”发展战略,是谋划企业脱胎换骨的好时机。审视企业以往“三重一大”的得失和管理中的薄弱环节,如有漏洞,就可以打“补丁”;针对管理形式过多过滥,效果不佳,领导力、执行力不够,就可以对症下药,从体制、机制、制度管理上下猛药 [3]

2009年以来,铅锌行业不断加大节能减排及行业兼并重组,加快产业结构调整,规模以上企业数量不断减少。截止2011年,中国铅锌冶炼行业企业数量为509家,较2010年大幅减少132家,但铅锌企业占全部工业比重变化不大,为0.16%,同时,行业资产总额占全部工业比重为0.26%,与2010年相当。行业总额为1739.73亿元,同比增速维持在20%以。整体看,2011年我国铅锌行业规模有所扩大,行业集中度进一步提高,但规模扩张速度不如2010年,主要受2011年行业整体经营水平较低影响。

2011年国内铅锌矿石价格过高一直困扰冶炼企业,大型骨干企业对国外铅精矿和锌精矿的依赖程度越来越高,成为制约我国铅锌工业的瓶颈。在过去几年里,中国原料逐渐短缺,进口数量逐年增加,从精矿出口国变成进口国。“十二五”期间矿山产量难以实现大幅度提高,资源保障程度低将成为制约未来几年我国铅锌行业发展的瓶颈。近10年,我国铅锌矿储量开发利用程度高,已利用的储量比例很大,与世界铅锌资源大国相比具有相当大的差距。

中国铅锌矿资源储量丰富,城市化进程所需铅锌矿潜力巨大,中国铅锌矿市场发展较为平稳。未来,随着政府政策和规划的扶持、经济形势的好转、下游消费的增长拉动和行业整合带来的产业集中度的提高,上述系列措施都将推动中国铅锌矿市场的发展。从长远看,加快产业结构调整步伐,淘汰落后行业产能等行业结构整合是中国铅锌行业未来发展的大方向、大趋势。对于该行业的前景方面,未来会更加注重节能减排与环境保护,同时,铅锌工业开始转向国际化经营。

“大型铅锌冶炼企业节水技术开发”项目

2013年1月7日,由北京矿冶研究总院和中金岭南(9.16,-0.10,-1.08%)有色金属股份有限公司韶关冶炼厂共同完成的“大型铅锌冶炼企业节水技术开发”项目通过了中国有色金属工业协会在北京召开的科技成果鉴定会。专家组认为项目成果填补了国内空白,在韶关冶炼厂进行了工程示范,处理效果好,工业水重复利用率高,运行稳定,实现了污染物的大幅削减,其整体技术达到国际先进水平,其中“高浓度泥浆法(HDS)”技术国际领先。

该课题为“十一五”国家科技支撑计划项目的“有色大型冶炼企业节水技术开发”课题。该项目针对铅锌冶炼行业水资源调配控制、水重复利用、废水深度处理等需要成功研发出了成套的大型铅锌冶炼企业节水技术。

主要特点一是利用回流污泥粗颗粒化、晶体化能够增加底泥浓度、提高处理效率和防止管道设备结垢的机理,在国内首次进行了“高浓度泥浆法(HDS)”技术处理铅锌冶炼工业废水的研究和工程示范,开发出了相关的配套设备,同常规石灰法比较,可高水处理能力1~2倍,缩小排泥体积10~20倍;

二是通过膜材料筛选和工艺集成优化,研发出了物化膜法组合工艺深度处理铅锌冶炼废水技术,出水水质达到工业用新水要求;三是采用“源头控制-过程调控-末端治理”相结合的方式,研究出大型铅锌冶炼企业“分质供水、水质安全保障和污水深度处理回用”综合节水集成技术,大幅提高了工业水重复利用率,显著地削减了污染物的排放量。 [1]


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