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SMM金属产业链干货集

SMM推出《金属产业链干货集》,为业内研究人士及行业经营者提供一个全面了解和深度学习产业链知识的平台。

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【有色长文】家里如何有矿?SMM带你寻找铅锌矿

来源:SMM

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、Hg、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。

 

铅锌矿的历史


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。

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。

 

铅锌矿物及分类


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。同时被铁锰质、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,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哪些?

• 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%)。

• 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

1)按氧化程度分类

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%);

2)按主要有用组分类:

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;

3)按结构构造分类:

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;

4)按成因类型分类:

块状硫化物型、密西西比河谷型、接触交代型,热液脉型;

5)按容矿岩石分类:

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。

 

为什么要找铅锌矿?


1、用途广泛

铅锌广泛用于电气工业、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。锌也是重要的有色金属原材料,在有色金属的消费中仅次于铜和铝,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120—140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5—10年。

2)制造铜合金材

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%。

2、拥有着相对稳定的消费量

海关数据:进口

SMM表观消费量

 

去哪里找矿?


1、出国找矿

1)世界铅锌矿资源概况

世界铅锌矿资源分布广泛,目前已知在50多个国家均有分布。据美国地调局(USGS)Mineral Commodity Summaries(2007~2016年)统计数据显示,截至2015年底,世界已查明的铅(Lead)资源量超过20亿t,铅储量为8900万吨;锌(Zinc)资源量有19亿t,锌储量为20000万吨。世界铅锌矿主要分布在大洋洲、亚洲、北美及南美洲,铅锌储量较多的国家有美国、澳大利亚、玻利维亚、中国、秘鲁、墨西哥、印度、哈萨克斯坦、加拿大、俄罗斯、爱尔兰等,它们合计占2015年世界铅锌储量基础80%左右。其中,澳大利亚是世界上铅锌矿资源最丰富的国家,铅储量3500万t,占世界铅总储量的39.32%,锌储量6300万t,占世界锌总储量的31.50%,铅锌合计占世界总储量的33.91%。

20062015年世界主要国家锌矿资源储量概况/t

2)世界铅锌矿资源分布特征

据统计显示,世界范围内超巨型铅锌矿床(铅+锌原始金属储量>500万t)有58个,主要分布在澳大利亚(10 个)、美国(7个)、加拿大(6个)、中国(5个)、哈萨克斯坦(4个)等国家。矿床成因类型主要为MVT型、Sedex型、黄铁矿型、砂砾(页)岩型,约占世界铅锌总储量的 85%之多,其次为热液脉型、斑岩型、矽卡岩型等。

世界超巨型铅锌矿床分布示意图

澳大利亚铅锌矿集中区:①巴顿海槽区东缘的麦克阿瑟河铅锌矿(McArthur River),储量达2580万吨,Pb+Zn平均品位13.6%;②布罗肯希尔矿集区(Broken Hill)铅锌储量至少在5500万吨以上,Pb+Zn平均品位25%;③芒特艾萨内围区(Mount Isa),至少产有6个巨型-大型多金属矿,铅锌储量1169万t,Pb+Zn平均品位13.2%;④塔斯马尼亚岛的里德火山岩成矿带已发现至少4个大型铅锌矿,铅锌储量860万t。

北美铅锌矿集中区:①美国阿拉斯加西北部“红狗”矿田(Red Dog),Pb储量667万t,平均品位4.3%,Zn储量2495万t,平均品位16.1%;②美国克尔达兰银铅锌矿带(CoeurdAlene),铅锌储量超过1000万t,Pb+Zn平均品位11.8%;③北美的铅锌矿集中区还有密西西比河谷矿集区(Mississippi River);④加拿大基德克里克矿床(Kidd Creek),铅锌储量952万t,Pb+Zn平均品位6.42%;⑤加拿大沙利文铅锌矿(Sullivan),铅锌储量超过2083万t,Pb+Zn平均品位11.9%;⑥加拿大育空地区的塞尔温盆地,铅锌矿石储量9亿吨;盆地东缘的霍华兹山口矿区(Howards Pass),铅锌储量850万t,Pb+Zn平均品位7.7%;⑦加拿大阿巴拉契亚地区的巴瑟斯特-纽卡斯尔矿集区已探明30多个矿床,其中,不伦瑞克12号矿床(Brunswick)的铅锌储量超过1070万t,Pb+Zn平均品位13%;纽芬兰岛矿带有100来个矿床,以中、小型为主,其中巴肯斯矿床(Buchans),Pb储量23.4万t,平均品位1.3%,Zn储量108万t,平均品位6%;⑧苏必利尔构造区的克兰顿矿床(Crandon),Zn储量390万t,平均品位6.5%;⑨阿米斯克矿带弗林弗隆矿床(FlinFlon),Zn储量248万t,平均品位4.25%。

南美铅锌矿集中区:①秘鲁圣格雷戈里奥交代型矿床(San Gregorio)铅锌储量693万t,Pb+Zn平均品位9.52%;②秘鲁安塔米纳矽卡岩型矿床(Antamina)铅锌储量575万t,Pb+Zn平均品位10.3%。③玻利维亚圣克里斯托巴尔热液型矿床(San Cristobal)铅锌储量549万t,Pb+Zn平均品位2.12%;④巴西瓦赞蒂非硫化物型矿床(Vazante)铅锌储量513万t,Pb+Zn平均品位18%。

中亚铅锌矿集中区:中亚地区的铅锌矿主要集中在哈萨克斯坦,主要有三条成矿带。①阿尔泰铜铅锌成矿带集中分布有多个大型多金属矿床,其中列宁诺戈尔斯克矿床(Leninogorsk),铅锌储量达380万t,致密块状矿石品位:Pb15.2%,Zn 28.8%;浸染状矿石品位:Pb2.5%,Zn 5.1%;济良诺夫矿田(Zhuliannov)铅锌储量达500万t以上,原生矿石品位:Pb1.7%,Zn 2.9%;②东部的准格尔阿拉套成矿区发现10多个铅锌矿床,其中的一个成矿带长150km,宽20~50km,捷克利矿床铅锌储量550万t,Pb+Zn平均品位11%;③西南缘的卡拉套多金属成矿带长600km,宽数十公里,有多个重要矿床,其中沙尔基亚超大型铅锌矿(Shalkya),铅锌储量1239万t,Pb+Zn平均品位4.13%。

东亚铅锌矿集中区:①朝鲜检德铅锌矿田(Komdok),铅锌储量达7000万t,Pb+Zn平均品位7%~10%;②中国云南金顶铅锌矿,铅锌储量达1610万t,Pb+Zn平均品位8.44%;③中国广东凡口MVT型铅锌矿,铅锌储量达829万t,Pb+Zn平均品位14.01%;④中国甘肃厂坝铅锌矿田,铅锌储量达792万t,Pb+Zn平均品位8.46%;⑤中国内蒙古东升庙铅锌矿,铅锌储量达626万t,Pb+Zn平均品位3.25%;⑥日本北鹿地区铅锌矿田(Hokuroku Region),铅锌储量达663万t,Pb+Zn平均品位6.5%。

2、国内找矿

1)我国铅锌矿资源概况

根据中国矿产资源报告(2015年)数据显示,截至2014年底,全国共查明铅金属量7384.9万t,锌金属量14486.1万t,较2013年增幅分别为9.6%和5.5%。我国铅锌矿产具有形成矿点多、资源分散的特点,自1994年成为世界第二大铅锌生产国以来,随着国民经济的高速发展,对铅锌资源的需求量也不断增加。然而,随着矿山多年的开采,大部分矿山资源已日渐枯竭,产量也逐年下降。面对当前铅锌矿产供需矛盾的日益突出,如何尽快实现找矿突破,已成为新形势下地质工作的重大使命。

我国铅锌矿产查明资源储量概况(金属万吨)

近十多年来,政府也高度重视找矿工作,实施了诸如《全国危机矿山接替资源勘查专项》、《国土资源大调查部署批示范项目》等专项找矿工作,随着地质科技、理论的日新月异,新技术新方法联合探测,深部找矿已成为可能,并已成为实现找矿突破的必由之路。专项找矿工作成果显示,深部找矿成效明显,展示了我国巨大的找矿潜力。

2)我国铅锌矿资源的主要特点

①小矿多大矿少,大型铅矿床仅占全部铅矿床的1.5%,大型锌矿床约占全部锌矿床的4.5%。②贫矿多富矿少,铅资源储量(331)品位大于3%约只占全部铅资源储量(331)的三分之一左右,锌矿品位则相对略高,但锌矿品位小于4%的矿床仍占35%以上。③铅锌储量及其基础储量的可开采年限略显不足,铅储量不足4年,锌储量不足5年;铅基础储量5.6年,锌基础储量7.4年,后备资源较为缺乏,可供规划及利用资源储量不足。④我国铅锌行业相关矿山主要以中小企业为主。⑤随着我国铅锌矿冶炼产能的快速发展,铅锌原料的进口也随之迅速增加。

3)我国铅锌矿资源分布特征

我国铅锌矿产地主要分布在广东、广西、湖南、云南、四川、甘肃、新疆、陕西、内蒙古等省(区)。重要矿床主要有广东凡口、广西大厂、江西冷水坑、江苏栖霞山、湖南水口山、云南金顶、四川大梁子、甘肃厂坝、新疆可可塔勒、青海锡铁山、内蒙古东升庙等;铅锌矿的产地相对集中于南岭地区、三江地区、秦岭-祁连山地区、狼山-渣尔泰地区。我国铅锌矿床分布的主要特点表现为部分不均一性,即为呈群呈带的分布特点,朱裕生(2004)将我国划分为16个成矿省,其中铅锌矿主要集中分布在华南铅锌成矿省、上扬子铅锌成矿省、下扬子铅锌成矿省、三江铅锌成矿省、内蒙古-大兴安岭铅锌成矿省、秦岭-大别铅锌成矿省、祁连铅锌成矿省、华北陆块北缘铅锌成矿省、天山北山铅锌成矿省、阿尔泰-准噶尔铅锌成矿省等。

我国铅锌成矿省及主要铅锌矿资源分布简图

我国自2011年实施找矿突破战略行动以来,三年找矿成果显著。2011~2013年,我国累计新增铅锌资源储量5000余万吨,相比2010年底全国保有铅锌资源储量增幅达到19.7%。2011~2013年,铅锌矿三年勘查新发现矿产地154处(大型以上9处,中型52处),在湖南花垣-凤凰初步形成形成千万吨级铅锌资源基地,在云南镇康芦子园、西藏扎西康、新疆西南天山乌拉跟一带乌鲁干塔什、新疆火烧云、青海祁曼塔格、内蒙大兴安岭南麓等有望形成一批有色金属基地,根据2014年国土资源部数据显示,2013年度我国新探明大中型锌矿产地16处,新增锌矿储量1183.2万吨,充分表明我国铅锌矿资源的优势和巨大找矿潜力。

 

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