第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點(diǎn)
銻是一種銀灰色的金屬,在常溫下是一種耐酸物質(zhì),其比重6.68、熔點(diǎn)630.5℃、沸點(diǎn)1590℃,性脆,無延展性,是電和熱的不良導(dǎo)體,在常溫下不易氧化,有抗腐蝕性能。銻在合金中的主要作用是增加硬度,常被稱為金屬或合金的硬化劑。銻及銻化合物首先使用于耐磨合金、印刷鉛字合金及軍火工業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在已被廣泛用于生產(chǎn)各種阻燃劑、搪瓷、玻璃、橡膠、涂料、顏料、陶瓷、塑料、半導(dǎo)體元件、煙花、醫(yī)藥及化工等部門產(chǎn)品。
冶煉銻金屬礦物原料主要有輝銻礦、方銻礦、銻華等10種銻礦物。中國銻礦資源豐富,儲(chǔ)量、產(chǎn)量(銻精礦、銻金屬)、出口量等,在世界上均占有重要地位。
銻礦類型劃分,在地質(zhì)勘探過程中應(yīng)將礦石劃分為自然類型和工業(yè)類型。銻礦石的自然類型,可分為氧化礦石、混合礦石、原生礦石3種,其標(biāo)準(zhǔn)按銻氧化率(%)劃分:氧化礦石>50%,混合礦石30%~50%,原生礦石<30%。銻礦石的工業(yè)類型,根據(jù)我國銻礦床物質(zhì)成分特點(diǎn),有的以銻為主的單一礦床,更多的是多組分共伴生礦床,有的銻與金、汞、鎢等共伴生。故銻礦石工業(yè)類型有:單一銻、銻金、銻汞、銻金鎢、銻鎢等類型。
第二節(jié) 發(fā)展歷程
銻礦的發(fā)現(xiàn),約于公元前18世紀(jì)在匈牙利曾發(fā)現(xiàn)的小銻塊,但在很長時(shí)間,人們并未真正地認(rèn)識這種金屬。1556年德國冶金學(xué)者阿格里科拉(G.Agricola)在其著作中敘述了用礦石熔析生產(chǎn)硫化銻的方法,但將硫化銻誤認(rèn)為銻。1604年德國人瓦倫廷(B.Valentine)記述了銻與硫化銻的提取方法。18世紀(jì)已用焙燒還原法煉銻,1896年制出電解銻。1930年以后,銻礦鼓風(fēng)爐熔煉法成為生產(chǎn)金屬銻的重要方法。60~70年代發(fā)展了多種揮發(fā)熔煉和揮發(fā)焙燒方法。
中國是世界上發(fā)現(xiàn)、利用銻礦較早的國家之一。據(jù)《漢書食貨志》記載:“王莽居攝,變漢制,鑄作錢幣均用銅,淆以連錫”?!妒酚洝酚涊d:“長沙出連錫”。秦墓出土文物的秦代箭,經(jīng)光譜 分析 含銻,由此可知中國對銻的利用很早,當(dāng)時(shí)不叫銻,而稱“連錫”。明朝末年(1541年)發(fā)現(xiàn)了世界最大的銻礦產(chǎn)地——湖南錫礦山,但當(dāng)時(shí)把銻誤認(rèn)為錫,故錫礦山以此得名,至清·光緒16年(1890)經(jīng)化驗(yàn)始知是銻。光緒23年(1897),創(chuàng)辦“積善”廠,為錫礦山最早的銻煉廠,使我國的“連錫”轉(zhuǎn)入銻生產(chǎn)的時(shí)代。1908年湖南華昌公司從法國引進(jìn)揮發(fā)焙燒法,開始用此法煉銻。隨著機(jī)械制造業(yè)的興起,銻的用途和需求量擴(kuò)大,繼開發(fā)錫礦山之后又先后開發(fā)了湖南桃江板溪、新邵龍山、桃源沃溪等地銻礦,使湖南銻業(yè)居全國之首。接著,黔、滇、桂等省區(qū)也相繼開采一些銻礦。從1908年以后數(shù)十年間,中國產(chǎn)銻量常占世界總產(chǎn)量50%以上,僅就錫礦山自1912~1935年間的銻品產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的36.6%,占全國的60.9%。1942年中國著名的有色金屬冶金學(xué)家,世界最早的銻冶金專家之一王寵佑與美國人霍德森(Hodson)共同取得飄浮熔煉——氣態(tài)還原熔煉的專利權(quán)。
新中國成立之后,對銻礦進(jìn)行了大規(guī)模的地質(zhì)勘探和開發(fā),并發(fā)展了硫化銻精礦鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉。我國銻礦儲(chǔ)量和產(chǎn)量均居世界首位,并大量出口,生產(chǎn)高純度金屬銻(含銻99.999%)及優(yōu)質(zhì)特級銻白,代表著世界銻業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)水平。
第三節(jié) 相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r 分析
1、發(fā)展現(xiàn)狀
截至2006年初,全國有查明資源儲(chǔ)量的礦產(chǎn)共159種,其中,能源礦產(chǎn)10種,金屬礦產(chǎn)54種,非金屬礦產(chǎn)92種,水氣礦產(chǎn)3種。如按亞礦種計(jì),礦產(chǎn)總數(shù)達(dá)到223種,除鈾、釷、地?zé)?、地下水、礦泉水和新上表的礦種外,其余210種礦產(chǎn)與上年度相比,查明資源儲(chǔ)量有所增加的礦種有99種,有所減少的有70種,無變化的41種,分別占47%、33%和20%。
地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)勘查新發(fā)現(xiàn)大中型礦產(chǎn)地213處,其中,能源礦產(chǎn)地42處,金屬礦產(chǎn)地85處,非金屬礦產(chǎn)地85處,水氣礦產(chǎn)地1處。有72種礦產(chǎn)新增查明資源儲(chǔ)量。
全國主要礦產(chǎn)品產(chǎn)量穩(wěn)步上升,對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障能力不斷提高。其中原煤產(chǎn)量23.80億噸,原油產(chǎn)量1.84億噸,鐵礦石產(chǎn)量5.88億噸,10種有色金屬產(chǎn)量1917萬噸,磷礦石產(chǎn)量3896萬噸,原鹽產(chǎn)量5403萬噸。全國礦產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易總額達(dá)3839億美元,占全國進(jìn)出口貿(mào)易總額的比例為21.6%。其中原油進(jìn)口14518萬噸,鐵礦石進(jìn)口32632萬噸,錳礦石進(jìn)口621萬噸,鉻鐵礦進(jìn)口432萬噸,銅礦石363萬噸,鉀肥743萬噸。與2005年相比,銅、鉀肥進(jìn)口量下降,原油、鐵礦石、錳礦石、鉻鐵礦進(jìn)口量有所增長。
礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)“引進(jìn)來”成效明顯。2006中國國際礦業(yè)大會(huì)更加注重雙邊合作關(guān)系和為企業(yè)服務(wù),成為加強(qiáng)國內(nèi)外礦業(yè)交流與合作的重要平臺(tái)。改善投資環(huán)境,進(jìn)一步規(guī)范審批權(quán)限,外資勘查開采我國礦產(chǎn)資源日趨活躍。西藏謝通門縣銅金礦、黑龍江嫩江縣爭光金鋅礦等外商勘查開發(fā)項(xiàng)目取得新成果。有效涉外勘查許可證249件,涉外采礦許可證194件。
我國礦業(yè)企業(yè)“走出去”更加注重實(shí)效。通過加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、提高勘查開發(fā)利用水平,密切與國際礦業(yè)公司合作,促進(jìn)目的國或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,達(dá)到雙贏的目的。2006年在油氣,銅、鎳、鋁土礦等有色金屬,以及貴金屬勘查開發(fā)方面取得了新進(jìn)展。
2、發(fā)展戰(zhàn)略
在查明資源儲(chǔ)量中,儲(chǔ)量和基礎(chǔ)儲(chǔ)量少,資源量多。據(jù)專家論證,依據(jù)套改結(jié)果,主要礦產(chǎn)沒有一種礦產(chǎn)的儲(chǔ)量占資源儲(chǔ)量的比例超過50%。在30%一50%之間的礦產(chǎn)有鉻、金、鎳和銅,其余礦產(chǎn)儲(chǔ)量占資源儲(chǔ)量的比例均小于30%?;A(chǔ)儲(chǔ)量占資源儲(chǔ)量的比例大于50%的礦產(chǎn)有芒硝、金、錫和鉻,其余礦產(chǎn)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量占資源儲(chǔ)量的比例均小于50%。資源量占資源儲(chǔ)量的比例,與上述情況相反。
大多數(shù)礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量少,邊際經(jīng)濟(jì)、次邊際經(jīng)濟(jì)和內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源儲(chǔ)量多。經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量占資源儲(chǔ)量的比例大于50%的礦產(chǎn)有鉻礦和金,其余礦產(chǎn)均小于50%。邊際經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量占資源儲(chǔ)量的比例大于50%的礦產(chǎn)有芒硝,其他礦產(chǎn)的比例都偏小。次邊際經(jīng)濟(jì)的資源量占資源儲(chǔ)量的比例均小于50%。
內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量占資源儲(chǔ)量的比例大于70%的礦產(chǎn)有鹽礦、螢石、稀土礦等。在50%一70%之間的礦產(chǎn)有鋁土礦、煤炭、鉀鹽、銻礦、鋅礦、鉛、銅礦等。其余礦產(chǎn)的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量占資源儲(chǔ)量的比例均小于50%。
在大多數(shù)礦產(chǎn)的查明資源儲(chǔ)量中,探明、控制的少,推斷的多。探明的資源儲(chǔ)量占資源儲(chǔ)量的比例,多數(shù)礦產(chǎn)都在30%以內(nèi),超過30%的礦產(chǎn)只有鎳、錫、銅。
控制的資源儲(chǔ)量占資源儲(chǔ)量的比例超過40%的礦產(chǎn)只有芒硝、磷、鹽礦、鉀鹽、金、鉻、鐵,其余礦產(chǎn)控制的資源儲(chǔ)量所占的比例,均小于40%。
推斷的資源儲(chǔ)量占資源儲(chǔ)量的比例小于40%的礦產(chǎn)只有磷礦、芒硝、錫礦等,比例大于40%的礦產(chǎn)有鋁土礦等。
大多數(shù)金屬礦產(chǎn)和農(nóng)用礦產(chǎn)的查明資源儲(chǔ)量呈下降趨勢。調(diào)研報(bào)告提出,近年來,我國主要礦產(chǎn)的查明資源儲(chǔ)量有升有降。上升的有石油、天然氣、芒硝等,變化不大的有鋁土礦、銅等;下降的有煤、鐵、錳、鉻、鉛、鋅、鎳、鎢、錫、鋁、銻、金、稀土、硫鐵礦、磷、鉀鹽、鈉鹽、螢石等。
大多數(shù)金屬礦產(chǎn)和農(nóng)用礦產(chǎn)的查明資源儲(chǔ)量呈下降趨勢。
第四節(jié) 下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況 分析
銻礦被廣泛用于生產(chǎn)各種阻燃劑等眾多 行業(yè) ,以下就以阻燃劑為下游 分析 下其發(fā)展。
2006年我國阻燃劑的生產(chǎn)能力為35萬噸/年,產(chǎn)量26萬噸/年,主要是氯化石蠟-70等氯系阻燃劑產(chǎn)量10萬噸,;四溴雙酚A,十溴二苯醚等系阻燃劑約8萬噸,;磷酸苯酯類、磷酸三酯類等磷系阻燃劑約3萬噸;;無機(jī)類的三氧化二銻、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅等阻燃劑約4萬噸;其它類阻燃劑約2萬噸。氮系阻燃劑和磷氮系膨脹型阻燃劑產(chǎn)量不大。我國含氯系阻燃劑份額過大(實(shí)際上,我國氯化石蠟的總產(chǎn)量達(dá)37萬噸,其中氯化石蠟-52的產(chǎn)量約25萬噸,有4萬噸被充作阻燃劑;另有氯化石蠟-70的生產(chǎn)能力達(dá)11.45萬t/a,產(chǎn)量在5.0~5.5萬t),氯系阻燃劑因其燃燒時(shí)會(huì)放出腐蝕性的氯化物,因而國外已很少使用,歐美各國僅占5%,日本用量更低。溴系阻燃劑也因在燃燒時(shí)有腐蝕性氣體放出,但其阻燃效率高,性能/價(jià)格比高,因而還占有一定的份額,歐盟對十溴二苯醚己允許生產(chǎn)和使用。在磷系阻燃劑中,國外發(fā)展無鹵磷酸酯等,而我國含鹵類磷系阻燃劑份額很大(消費(fèi)量約4萬噸),應(yīng)予以改進(jìn)。國外大力發(fā)展無機(jī)阻燃劑,歐美所占份額都在55%以上,而我國僅13.2%,而且品種單純,只有三氧化二銻和紅磷等少數(shù)幾個(gè)品種,且粗制品多。另外,2006年出口和加工貿(mào)易出口的氯化石蠟、溴系、磷系阻燃劑約5、3、1萬噸。
公安部制定的《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求及標(biāo)識》公布并實(shí)施以來,對塑料制品阻燃性能提出了更高要求,也加快了阻燃劑的發(fā)展,因而2007年的增長率大于前幾年,估計(jì)2007年的消費(fèi)量將達(dá)到30萬噸,2008年的表觀消費(fèi)量會(huì)增長到34萬噸。
2、發(fā)展趨勢
含鹵阻燃劑約占全部阻燃劑的70%,在歐盟雙指令和REACH法規(guī)的沖擊下,要撤底改變目前的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
2006年我國阻燃劑的生產(chǎn)能力為35萬噸/年,產(chǎn)量26萬噸/年,主要是氯化石蠟-70等氯系阻燃劑產(chǎn)量10萬噸,;四溴雙酚A,十溴二苯醚等系阻燃劑約8萬噸,;磷酸苯酯類、磷酸三酯類等磷系阻燃劑約3萬噸;;無機(jī)類的三氧化二銻、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅等阻燃劑約4萬噸;其它類阻燃劑約2萬噸。氮系阻燃劑和磷氮系膨脹型阻燃劑產(chǎn)量不大。我國含氯系阻燃劑份額過大(實(shí)際上,我國氯化石蠟的總產(chǎn)量達(dá)37萬噸,其中氯化石蠟-52的產(chǎn)量約25萬噸,有4萬噸被充作阻燃劑;另有氯化石蠟-70的生產(chǎn)能力達(dá)11.45萬t/a,產(chǎn)量在5.0~5.5萬t),氯系阻燃劑因其燃燒時(shí)會(huì)放出腐蝕性的氯化物,因而國外已很少使用,歐美各國僅占5%,日本用量更低。
溴系阻燃劑也因在燃燒時(shí)有腐蝕性氣體放出,但其阻燃效率高,性能/價(jià)格比高,因而還占有一定的份額,歐盟對十溴二苯醚己允許生產(chǎn)和使用。在磷系阻燃劑中,國外發(fā)展無鹵磷酸酯等,而我國含鹵類磷系阻燃劑份額很大(消費(fèi)量約4萬噸),應(yīng)予以改進(jìn)。國外大力發(fā)展無機(jī)阻燃劑,歐美所占份額都在55%以上,而我國僅13.2%,而且品種單純,只有三氧化二銻和紅磷等少數(shù)幾個(gè)品種,且粗制品多。另外,2006年出口和加工貿(mào)易出口的氯化石蠟、溴系、磷系阻燃劑約5、3、1萬噸[20,21,22]。
公安部制定的《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求及標(biāo)識》公布并實(shí)施以來,對塑料制品阻燃性能提出了更高要求,也加快了阻燃劑的發(fā)展,因而2007年的增長率大于前幾年,估計(jì)2007年的消費(fèi)量將達(dá)到30萬噸,2008年的表觀消費(fèi)量會(huì)增長到34萬噸。
第五節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
銻礦石的選礦方法,除應(yīng)根據(jù)礦石類型、礦物組成、礦物構(gòu)造和嵌布特性等物理、化學(xué)性質(zhì)作為基本條件來選擇外,還應(yīng)考慮有價(jià)組分含量和適應(yīng)銻冶金技術(shù)的要求以及最終經(jīng)濟(jì)效益等因素。
銻礦石的選礦方法,有手選、重選、重介質(zhì)選、浮選等。
1、手選法
手選是利用銻礦石中含銻礦物與脈石在顏色、光澤、形狀上的差異進(jìn)行的。該方法雖然原始,且勞動(dòng)強(qiáng)度較大,但用于銻礦石選礦仍具有特殊意義:因?yàn)殇R礦物常呈粗大單體結(jié)晶或塊狀集合體晶體產(chǎn)出,手選常能得到品位較高的塊銻精礦,適合于銻冶金廠豎式焙燒爐的技術(shù)要求;手選能降低選礦生產(chǎn)成本和能耗,因此它在我國廣泛使用。據(jù)資料統(tǒng)計(jì):我國現(xiàn)生產(chǎn)的18個(gè)主要銻選礦廠中,有手選作業(yè)的有15座,占83.3%,其中單一硫化銻礦選廠4座,硫化—氧化混合銻礦選廠4座,含銻復(fù)雜多金屬礦選廠7座。
手選選出的塊狀銻精礦,只需含銻7%以上就可進(jìn)入豎式焙燒爐直接揮發(fā)焙燒,以制取三氧化二銻。手選出含銻高于45%的塊狀硫化銻精礦,通過熔析法可制取純凈的三硫化二銻(俗稱生銻),用于軍火生產(chǎn)。
手選除揀出高品位塊狀銻精礦外,也可以直接丟棄大量廢石,以提高入選原礦品位。
適合手選的礦石粒度,大都在28~150毫米間。大多數(shù)銻選廠采用寬級別手選,只有個(gè)別選廠如錫礦山北選廠采用分級成窄級別手選。由于原礦往往含泥,因此洗礦作業(yè)常是手選前不可缺少的預(yù)備作業(yè)。入選原礦經(jīng)過洗礦然后手選,比不經(jīng)洗礦直接手選效果要好。
手選作業(yè)一般是在選礦廠內(nèi)手選皮帶上完成的,但也有不少銻礦山是在礦坑內(nèi)或坑口完成的。
2、重選法
重選對于大多數(shù)銻礦石選廠均適用,因?yàn)殇R礦物屬于密度大、粒度粗的礦物,易于用重選方法與脈石分離。其中:輝銻礦密度為4.62克/厘米3,而脈石密度介于2.6~2.65克/厘米3之間,其等沉(降)比為2.19~2.26,屬易選礦石;黃銻華密度為5.2克/厘米3、紅銻礦密度為7.5克/厘米3、銻華為5.57克/厘米3,它們與脈石的等沉(降)比分別為2.55~2.63,3.93~4.06和2.76~2.86,這三種銻礦石屬于按密度分選的極易選礦石。只有水銻鈣,石密度3.14克/厘米3,與脈石等沉(降)比值僅1.29,屬于按密度分選較難選礦石,但它在銻礦石中并不算主要成分,不影響重選的使用??傊?,不論單一硫化銻礦石或硫化(氧化混合銻礦石,均具有較好的重選條件。且重選費(fèi)用低廉,又能在較粗粒度范圍內(nèi)、分選出大量合格粗粒精礦,并丟棄大量脈石,因此,重選仍是當(dāng)今銻選礦工作者樂于采用的選礦方法。
有時(shí),它即使不能直接選出合格銻精礦,然而作為銻浮選作業(yè)的預(yù)選作業(yè),也常被人接受,特別是浮選在現(xiàn)階段處理氧化銻礦石的困難很多的情況下,因而重選成了氧化銻礦石的主要選礦方法。
重介質(zhì)選礦常作銻礦石的預(yù)選作業(yè)。寮踐證明,除了含晶洞結(jié)構(gòu)的銻礦石外,都可以采用重介質(zhì)選礦。
重介質(zhì)選礦的難點(diǎn)是加重劑的選擇、介質(zhì)的制備和回收。用作加重劑的物質(zhì),實(shí)踐表明:砂輪廠的鋼玉廢料(硅鐵)是比較理想的。該材料磁性物含量為70~98%,化學(xué)成分主要是硅和鐵,經(jīng)過選礦廠介質(zhì)制備系統(tǒng)磨細(xì)至小于74微米占98%后作加重劑,使介質(zhì)密度保持在2.65克/厘米3左右是完全可能的,而且易于回收再用。
3、浮選法
浮選是選銻礦物最主要的選礦方法。硫化銻礦物屬易浮礦物,大多采用浮選方法提高礦石晶位。其中:輝銻礦常先用鉛鹽作活化劑,也有用銅鹽或鉛鹽銅鹽兼用的,然后用捕收劑浮選。常用的捕收劑為丁黃藥或頁巖油與乙硫氮混合物,起泡劑為松醇油或2號油;氧化銻礦則屬難浮礦石。
第六節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程
銻礦選礦工藝流程
第七節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析
1、解決復(fù)雜條件礦床開采技術(shù)難題,并在相關(guān)礦山中逐步得到推廣應(yīng)用。
2、 研究 開發(fā)一整套的深部礦床綜合開采技術(shù)是礦山發(fā)展的迫切要求。
3、隨著開采深度逐漸增大,提高礦石回采率和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的需要,充填采礦法的應(yīng)用比重將會(huì)有所增加,并向高效化和無廢化方向發(fā)展。
4、崩落采礦法將更加完善和成熟,應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。
5、隨著采礦技術(shù)的不斷發(fā)展,大型地下礦山采掘?qū)⑾驘o軌化、大型化和連續(xù)化方向發(fā)展。
6、數(shù)字礦山建設(shè)的相關(guān)技術(shù)問題將逐步得到解決。
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