Minerai de zinc. Minerais de zinc Qu'est-ce que le minerai de zinc

Les minerais de zinc pur sont pratiquement inconnus : ils sont toujours complexes, principalement en présence de plomb et de cuivre.Les minerais de plomb-zinc et de cuivre-zinc sont également équitables.l'habitabilité peut être appelée zinc-plomb ou zinc-cuivre; cependant, cela n'est pas accepté, bien qu'il y ait presque toujours plus de zinc que l'autre métal qui l'accompagne.

Les minerais sont sulfurés et oxydés, ces derniers sont pour la plupart déjà exploités et ne sont pas indispensables pour métallurgie moderne. Par conséquent, nous n'y notons que les minerais les plus courants: - ZnCO 3 et H 2 Zn2SiO 2 .

Dans les minerais sulfurés, elle est représentée principalement par la sphalérite contenant jusqu'à 26 % d'impuretés de fer isomorphes (marmatite), jusqu'à 2,5 % de cadmium et non grandes quantités le gallium, le germanium, l'indium, le thallium, l'or, l'argent, ainsi que l'étain, le plomb et le nickel. La wurtzite, étant instable, est moins commune, toujours associée à la sphalérite. Il contient moins de fer isomorphe (jusqu'à 8 %), rarement plus de 1 % de cadmium ; un mélange de germanium est courant et le gallium est moins caractéristique.

Sous forme de galène, le PbS est le compagnon le plus typique du zinc. Ce minéral se caractérise par des inclusions allant jusqu'à 1% d'argent sous forme de sulfures et de solution solide d'AgBiS 2, une partie du soufre est remplacée de manière isomorphe par du sélénium. L'analyse de la galène de divers gisements montre la présence d'argent jusqu'à 0,1 %. est moins courant, mais parfois supérieur à 1,5%, le sélénium jusqu'à 1,3%, le tellure, en règle générale, est très faible.

Accompagne le plomb et le zinc principalement dans la chalcopyrite, qui est toujours accompagnée de pyrite, parfois d'arsénopyrite. Il contient souvent jusqu'à 2,7% d'arsenic, ainsi que des impuretés d'antimoine, de cuivre, d'or et d'argent.

Les minerais sulfurés de plomb-zinc-cuivre se rencontrent parmi les roches carbonatées ou silicatées, le calcaire prédomine dans la première et, dans la seconde, l'aluminium, le fer, le calcium et les quartzites.

En plus des métaux de base présentés ici, les éléments nobles, mineurs et traces qui les accompagnent ont une valeur considérable. , et sont pour la plupart isomorphes avec la blende de zinc, et - avec la galène, et principalement avec les sulfures de fer et de cuivre.

Les éléments dispersés ont un petit nombre de minéraux rares qui leur sont propres, l'extraction associée au zinc et au plomb est la principale source de leur production.

Aux XVIIe-XVIIIe siècles, lorsque le zinc pur n'était pas encore utilisé, les minerais de plomb étaient considérés comme de l'argent et ils en étaient fondus en tant que sous-produit.

A notre époque, la nécessité d'une utilisation intégrée et la complexité de la composition des minerais ont conduit à application large l'enrichissement par flottation, qui consiste en plusieurs cycles. Dans un premier temps, le concentré collectif plomb-cuivre est isolé, puis successivement le zinc et la pyrite ; le premier est ensuite séparé par flottation en cuivre et en plomb. Le concentré de pyrite est obtenu pour la production d'acide sulfurique ou l'extraction d'or et d'argent associés à la pyrite. Parfois, la sélection directe est plus rentable lorsque, à l'aide de différents réactifs de flottation, des concentrés de plomb, de cuivre, de zinc et de pyrite sont obtenus séquentiellement à partir de la pâte.

Le cuivre et le plomb flottent plus facilement que et montent en mousse sous l'action de petites quantités de xanthate (collecteur). Pendant la re-flottation, le cuivre est déprimé avec du cyanure de sodium et élevé en mousse. Réagissant avec la surface des minéraux de cuivre, le CN forme sur eux des couches de sorption de cyanures complexes qui ne perçoivent pas le collecteur, alors que cela ne se produit pas avec la galène, et il conserve sa flottabilité.

Pour séparer la sphalérite et la pyrite, une flottation est réalisée en milieu alcalin en présence de chaux. La flottabilité de la pyrite est ainsi supprimée et activée par l'ajout de sulfate de cuivre.

À table. un exemple de résultats d'enrichissement de minerai polymétallique est donné, d'où l'on peut voir que l'essentiel des métaux précieux se répartit entre les concentrés de cuivre et de plomb ; une partie de l'or et de l'argent est associée à la pyrite, ce qui oblige dans ce cas à l'isoler. Si le concentré de cuivre n'est pas obtenu pendant la flottation, il se transforme généralement en cuivre-plomb-

Table . Un exemple de résultats d'enrichissement par flottation d'un minerai polymétallique

vy, et relativement peu dans la concentration en zinc. La transition prédominante du bismuth vers le plomb et le cad-

mia en concentrés de zinc, ce qui est très important pour l'extraction de métaux mineurs en cours de route.

Un autre exemple (tableau 2) montre la répartition de la flottation directe du cadmium et des éléments traces.

Table2. Répartition du cadmium et des oligo-éléments entre les produits d'enrichissement des minerais de plomb-zinc, % (selon M. A. Vinogradova)

Dans l'extraction du minerai de zinc, une méthode d'extraction fermée (souterraine) est rarement utilisée, en raison de sa faible rentabilité. Minerais de zinc, dans la plupart des cas, sont exploités à ciel ouvert (carrière). Aujourd'hui, c'est la méthode la plus courante et la plus abordable. Mais, le besoin et la quantité de consommation de zinc métal augmentent et contribuent au développement méthodes modernes développement de gisements offshore et océaniques.

Les plus grands États du monde où le zinc est extrait sont :

• Russie;
• Australie;
• Kazakhstan.

Le Kazakhstan se classe au 4e rang mondial pour l'extraction de minerai de zinc et la production de zinc. Les géologues ont découvert plus de 16 grands gisements sur le territoire de la république.

L'extraction du zinc au Kazakhstan est un investissement prometteur, car Ressources naturelles les États ont encore de nombreux riches gisements non développés.

Comment le zinc est produit

Le zinc est le troisième métal non ferreux produit et consommé dans le monde. Le zinc trouve son application dans de nombreux domaines industriels et constitue un investissement rentable dans l'extraction du minerai de zinc. Par conséquent, la question de savoir où et comment le zinc est extrait joue un rôle important dans l'industrie métallurgique.

Sous sa forme pure, le zinc ne se trouve pas dans la nature. Il est obtenu à partir de minéraux - zincite, willemite, calamine, smithsonite et autres, mais la sphalérite est le plus souvent utilisée, à base de sulfure de zinc.

Pour obtenir du zinc métallique, tout le minerai de zinc extrait passe par plusieurs étapes de traitement :

• Enrichissement et concentration à l'usine de l'entreprise minière par flottation, sédimentation ou gravité.
• Processus de torréfaction pour former des oxydes.
• Traitement des oxydes par électrolyse ou par fusion avec du coke.

Plomb et 60 zinc. Les sulfures ont une importance industrielle majeure et, dans une moindre mesure, les sulfosels et les carbonates de plomb et de zinc. Le principal sulfure de plomb est la galène (86,6 % Pb) et le zinc est la sphalérite (67 % Zn). Les minerais oxydés, beaucoup moins importants, sont composés de plomb (cérusite), de plomb (anglésite), de carbonate de zinc (smithsonite) et de silicate de zinc (calamine). Les minerais contiennent du soufre, parfois du cuivre et de la barytine.

Les composants associés qui augmentent la valeur des minerais sont le cuivre, l'argent, l'or, le cadmium, le bismuth, l'antimoine, le sélénium, le tellure, parfois l'indium, le thallium et le germanium. Rapports quantitatifs des teneurs en plomb et en zinc dans les minerais des gisements différents types fluctuent dans une large gamme jusqu'à l'apparition de minerais de zinc, moins souvent de plomb pur. La teneur habituelle en plomb dans les minerais est de 1 à 2 %, de zinc de 2 à 4 %. Selon la teneur des principaux composants, les minerais de plomb-zinc sont divisés en riches (la teneur totale en plomb et en zinc est supérieure à 7%), ordinaires (de 4 à 7%) et pauvres (2-4%). Les gisements avec des réserves de moins de 0,5 million de tonnes de métaux au total sont généralement considérés comme petits, avec des réserves de 0,5 à 2 millions de tonnes - moyennes, 2 à 10 millions de tonnes - grandes et plus de 10 millions de tonnes - uniques.

Selon les conditions de formation, les minerais de plomb-zinc sont divisés en exogène-endogène et endogène. Dans le premier cas, les solutions minéralisées viennent d'en bas à travers les zones perméables des roches, s'infiltrent jusqu'au fond marin, où se produisent le dépôt de minerai et la transformation épigénétique ultérieure des minerais. Dans le second cas, les solutions minéralisent les roches hôtes sous la couverture écran des dépôts sus-jacents. Les gisements exogènes-endogènes (polygéniques) comprennent les gisements de sulfures polymétalliques (pyrite-polymétalliques), présents à la fois parmi les gisements sédimentaires-volcanogènes et terrigènes-flyschoïdes et représentés par des gisements en forme de feuille de minerais massifs, en couches et en bandes. Les gisements stratiformes de minerais de plomb-zinc disséminés dans des veines dans des strates calcaires-dolomitiques sont également d'origine exogène-endogène, avec une quantité insignifiante de pyrite et une abondance de barytine. Endogènes comprennent les veines et forme irrégulière corps minéralisés avec des textures filoniennes et bréchiques de minerais associés à des roches carbonatées, contenant parfois des skarns. Ils ont des textures massives et veineuses et sont souvent localisés aux contacts des granitoïdes et des calcaires. Les gisements de pyrite polymétallique sont généralement représentés par de gros objets riches en minerais; les gisements de minerais en feuille dans les strates calcaires-dolomitiques sont également de gros objets, mais généralement avec des minerais ordinaires et pauvres. Les veines et les dépôts irréguliers dans les roches carbonatées sont de petite taille, mais contiennent souvent des minerais riches.

Enrichissement des minerais de plomb-zinc, voir art. Industrie du plomb-zinc.

Parmi les types géologiques et industriels de gisements de plomb-zinc, le plus grand valeur économique ont des filonnets stratiformes-disséminés dans les strates calcaires-dolomitiques (plus de 40% des réserves totales de plomb et 30% de zinc dans les pays capitalistes et en développement) et polymétalliques-pyrite dans les roches terrigènes (plus de 30% de plomb et de zinc). De moindre importance sont les pyrites polymétalliques dans les roches volcanogènes sédimentaires (environ 10 % des réserves de plomb et 15 % de zinc dans les pays capitalistes et en développement, mais elles jouent rôle important dans le CCCP), veine - 5-10% de plomb et de zinc et dépôts irréguliers dans les roches carbonatées - 5% de ces métaux.

Les principaux gisements de minerais de plomb et de zinc se sont formés à toutes les périodes du développement de la croûte terrestre. Au début ère protérozoïque des gisements de sulfures polymétalliques sont apparus dans les roches terrigènes et sédimentaires-volcanogènes; au Protérozoïque supérieur, la formation de dépôts stratiformes localisés dans les roches calciques-dolomitiques a commencé; la masse principale de veines et de dépôts irréguliers dans les roches carbonatées s'est probablement formée aux époques paléozoïque et mésozoïque (carte).

Les gisements de plomb-zinc sont concentrés dans diverses zones. Dépôts précambriens de sulfures polymétalliques de formations sédimentaires-volcaniques développés sur les boucliers d'anciennes plates-formes, où ils ont été localisés dans les géosynclinaux épicratoniques du début du Protérozoïque (dépôts de Falun en Suède, Broken Hill en Australie) et dans les aulacogènes de Riphean (dépôts de Sullivan au Canada , Mont Isa en). Des gisements précambriens de sulfures polymétalliques de strates terrigènes sont notés dans les eugéosynclinaux terrigènes du Protérozoïque supérieur (dépôts de la région du nord du Baïkal dans le CCCP), et des formations de carbonate de plomb-zinc sont notées dans les creux miogéosynclinaux du Protérozoïque supérieur et les couvertures de proto-plateforme (dépôts de la région du Baïkal et le sud-est de la Yakoutie en ). Les gisements de plomb-zinc du Phanérozoïque sont inégalement répartis sur la superficie des continents et, à l'exception des gisements de plomb-zinc des strates carbonatées, ne se trouvent pas dans les couvertures des plates-formes anciennes. La plupart d'entre eux sont confinés dans des zones de ceintures plissées géosynclinales, où se développent des systèmes géosynclinaux secondaires avec des massifs médians, encadrés par des cadres rigides - massifs de consolidation de plate-forme précoce.

Les dépôts de sulfures polymétalliques phanérozoïques des formations sédimentaires volcaniques sont situés dans des géosynclinaux secondaires (dépôts de Brunswick à Huelva en Espagne, Rudny Altai, sud-ouest de Gissar dans le CCCP). Seuls quelques-uns d'entre eux développent rochers contenant des corps intrusifs, et s'accompagnent de minéralisations de ferromanganèse (gisements de Red Rosebery en Australie, gisements de Transbaïkalie centrale et occidentale en URSS). Les gisements de sulfures polymétalliques des formations terrigènes sont localisés dans les eugéosynclinaux terrigènes (gisements de Karlota à Cuba, Meggen en

La principale méthode d'extraction des minerais de plomb-zinc est souterraine. Dans les pays capitalistes développés, environ 80% des minerais sont extraits par cette méthode. Cependant, dans de nombreux gisements, les horizons supérieurs des gisements sont développés par une méthode ouverte. Dans certains pays (par exemple, le Canada et le Pérou), la part de l'exploitation minière à ciel ouvert atteint 60 %. La productivité annuelle des plus grandes entreprises minières de plomb-zinc atteint 3 à 4 millions de tonnes de minerai par an.

Stocks de plomb dans les sociétés capitalistes et Pays en voie de développement au début de 1985 s'élevait à 180 millions de tonnes, incl. prouvé environ 112 millions de tonnes et la production de plomb en 1985 (sous forme de concentrés) - 2,42 millions de tonnes.Les réserves totales de zinc dans ces pays pour la même période ont atteint environ 300 millions de tonnes, et les réserves prouvées s'élevaient à environ 270 millions de tonnes. En 1985, une quantité record de zinc dans les concentrés a été obtenue (plus de 5,0 millions de tonnes). Les principales réserves de minerais de plomb (en termes de métal) de ces pays sont concentrées aux États-Unis (46,7 millions de tonnes de réserves totales et 27 millions de tonnes de réserves prouvées), en Australie (33,8 et 28 millions de tonnes) et au Canada (29,8 et 17 millions de tonnes). tonnes), moins important en Iran, au Mexique, en Espagne, en Inde, au Pérou et en Allemagne. Les réserves de minerais de zinc se répartissent presque dans l'ordre inverse (en termes de métal) : Canada (60 et 56 millions de tonnes), USA (55 et 53 millions de tonnes) et Australie (54,7 et 49 millions de tonnes). Inventaire nettement inférieur

Voir Zincite... Dictionnaire encyclopédique F. Brockhaus et I.A. Efron

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JE; M. [lat. cadmium du grec. minerai de zinc kadmeia] 1. Élément chimique(Cd), un métal blanc argenté doux et ductile trouvé dans les minerais de zinc (partie de nombreux alliages à bas point de fusion, utilisés dans l'industrie nucléaire). 2.… … Dictionnaire encyclopédique

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INDUSTRIE DU ZINC. Dans les temps anciens, on a remarqué que les propriétés du cuivre dépendaient de l'endroit où le minerai était extrait. En fin de compte, les changements de propriétés étaient associés à des impuretés qui modifiaient les propriétés du métal. En fait, ce n'est pas du cuivre qui a été obtenu, mais un alliage avec du cuivre. On pense que l'arséniure de cuivre a été fabriqué de cette manière pour la première fois en Égypte, l'alliage cuivre-nickel et la cuivreite (bronze) - en Allemagne, et l'alliage cuivre-zinc (laiton) - en Inde. Seul le laiton, produit bien avant le zinc, était fondu à partir de minerais polymétalliques de zinc ; ce n'est pas surprenant, puisque le zinc n'existe pas dans la nature en tant que métal pur et que les minerais de zinc ne peuvent pas être fondus par des méthodes adaptées au cuivre ou au plomb. Le zinc fond à une température relativement basse (419 ° C), cependant, le minerai est réduit en métal à une température beaucoup plus élevée haute température, à laquelle le zinc s'évapore et doit encore être condensé. Les métallurgistes primitifs n'avaient aucune idée de ces processus.

Minerais de zinc.

Bien que le zinc métallique ait d'abord été obtenu à partir de la calamine, qui est essentiellement du carbonate de zinc ZnCO 3 , ce métal est maintenant presque toujours obtenu à partir de minerais sulfurés contenant du plomb et souvent de l'argent. Les plus importants de ces minerais sont la blende de zinc (sphalérite) et la marmatite. Les minerais de zinc sont extraits aux États-Unis, au Canada, au Mexique, en Australie, Amérique du Sud, au sud Afrique centrale, en Russie, au Kazakhstan, au Japon et dans d'autres pays. Bien que les minerais soient généralement transformés en métal dans les pays où ils sont extraits, certains pays, notamment la Belgique, importent de grandes quantités de concentrés pour la production nationale. Les États-Unis et le Japon, étant les principaux producteurs de minerai de zinc, sont également ses principaux importateurs. Les minerais sont enrichis soit par flottation sélective, soit par gravité humide. La première des méthodes notées est la plus importante, car elle vous permet de séparer le zinc du plomb, ainsi que de la gangue.

Fonderie et nettoyage.

La fusion et l'affinage sont effectués de deux manières principales - thermique et électrolytique. Dans tous les cas, la première étape du procédé est le grillage du minerai sulfuré broyé et enrichi dans des fours à lit fluidisé, ce qui entraîne la formation d'oxyde de zinc et le dégagement de dioxyde de soufre.

2ZnS + 3O 2 ® 2ZnO + 2SO 2

Environ la moitié de tout le zinc produit est obtenu à l'aide de méthodes électrolytiques et thermiques.

méthode thermique.

Dans la méthode thermique, le concentré d'oxyde de zinc restant après le grillage du minerai est souvent mélangé avec de la poudre de charbon dans des cornues cylindriques en argile réfractaire, qui sont introduites dans le four en position horizontale. La réduction du zinc avec du charbon d'oxyde nécessite une température de 1200 à 1300°C, et comme le point d'ébullition du zinc métallique est de 907°C, il s'évapore immédiatement après la réduction de ZnO + C ® Zn + CO. Cette méthode, améliorée par la suite, est utilisée depuis les débuts de la production commerciale de zinc ; il est connu sous le nom de "processus de cornue horizontale". Un processus thermique alternatif a été conçu pour fournir un approvisionnement continu de matériau par le haut dans une cornue verticale en carborundum ; le produit de la réaction est soutiré au fond de l'autoclave. Ce processus, appelé processus de cornue verticale, a été développé par la New Jersey Zinc Company à la fin des années 1920. Par distillation fractionnée du zinc ainsi produit, on obtient un métal d'une pureté de 99,99 %. Le processus d'autoclave vertical est très efficace et offre un débit supérieur à celui du processus d'autoclave horizontal. Dans certains fours, le dioxyde de soufre est capturé pour produire un sous-produit, l'acide sulfurique ; à partir de fours d'un autre type, situés principalement dans des zones sans arbres peu peuplées, il est rejeté dans l'atmosphère.

méthode électrolytique.

La méthode électrolytique de fusion et d'affinage du zinc a été mise en production au Montana et au Canada pendant la Première Guerre mondiale. Dans ce procédé, le concentré de zinc calciné est traité avec de l'acide sulfurique pour amener l'oxyde de zinc dans une solution de sulfate. Les impuretés présentes dans le concentré se dissolvent également et doivent être éliminées de la solution avant l'électrolyse. Le zinc obtenu par la méthode électrolytique a un haut degré de pureté.

Zinc coulé.

Le produit final de la fusion et de l'affinage est le zinc coulé. Le zinc est coulé en plaques pesant environ 25 kg. La teneur en zinc de ces plaques peut varier d'environ 98 % à près de 100 %. La production de zinc coulé est classée comme primaire ou secondaire, selon qu'elle provient de minerai ou de ferraille. Les qualités suivantes de zinc coulé entrent sur le marché : qualité extra élevée (plus de 99,99 % de Zn), qualité supérieure, qualité, intermédiaire, laiton spécial et prime western (98,4 %). Les grades indiquent la quantité d'impuretés présentes; le type d'application du zinc détermine le choix de sa nuance.

Ferraille et zinc secondaire.

La fusion et l'affinage du zinc peuvent également comprendre une étape de refusion pour les déchets de zinc. La refusion est effectuée à la fois dans des fours à minerai et dans des fours spécialement conçus pour le traitement de la ferraille. Il existe deux types de déchets - neufs et anciens. L'essentiel de la ferraille est de la « ferraille neuve », constituée de sous-produits des opérations technologiques de galvanisation, d'obtention de lingots de laiton et de fabrication d'hyposulfite de sodium. Un autre type, les "vieux déchets", se compose principalement de plaques de gravure, d'anciens moulages en coquille et d'autres produits en fin de vie contenant des quantités importantes d'alliages de zinc.