» » Производство и потребление цинка
08.02.2017

Цинк широко распространен в природе, содержание его в земной коре составляет 0,001 %. Однако в чистом виде цинк в природе не встречается, он входит в состав различных минералов (руд).
Основным минералом цинка является сернистый цинк ZnS, существующий в двух модификациях — сфалерит (цинковая обманка) и вюртцит. Сфалерит содержит приблизительно 67 % Zn и 33 % S; он является основным сырьем для получения цинка. Спутником цинка является кадмий, содержание его в сфалерите составляет 0,1—0,3 %.
Из других цинковых минералов необходимо отметить смитсонит (карбонат цинка, галмей) — ZnCO3 и каламин (кремнекислый галмей) — H2Zn2SiO5. Первый минерал содержит приблизительно 52 %, а второй — 54 % Zn. Имеются и другие минералы цинка — цинкит ZnO и госларит ZnSO4*7H2O,
В табл. 1 приведены данные о размещении запасов цинковых руд в мире.
Производство и потребление цинка

Россия имеет крупные месторождения цинковых руд и хорошо развитую промышленность по их добыче и переработке. За рубежом крупные запасы цинковых руд находятся в Канаде, Австралии, США, Польше и других странах.
В табл. 2 приведены данные о производстве цинка в некоторых странах мира.
Из табл. 2 видно, что в 1970 г. первое место в мире по производству цинка занимали США, в 1980 г. — Россия, доля которого в мировом производстве цинка составила 1 более 17 %, Доля США снизилась с 16,6 до 6,02 %. Снижение производства цинка в США прежде всего связано с увеличением его экспорта из Европы. В Великобритании производство цинка снизилось до 100 тыс. т в год, поэтому эти показатели включены в суммарные данные остальных стран. В 1980 г. значительно увеличилось производство цинка в Голландии, Испании, Финляндии, Мексике в то время, как в 1970 г. оно не превышало 100 тыс. т в год. Доля социалистических стран в мировом производстве цинка возросла на 3,4 % с 24,2 в 1970 г. до 27,6 % в 1980 г.
Производство и потребление цинка

Цинк был известен человеку с древних времен и использовался для изготовления латуни. Древний метод приготовления латуни состоял из нагрева куска меди с каламином (старое название карбоната цинка) и углем. Впервые выплавка металлического цинка возникла в Индии, затем в Китае. Промышленное производство цинка в Европе появилось в XVI веке. До настоящего времени цинк является важным промышленным цветным металлом, широко используемым в практике.
Основной способ производства цинка — гидрометаллургический. Сырьем служат сульфидные полиметаллические руды, содержащие цинковую обманку, вюртцит (ZnS), а также оксиды и сульфиды других металлов (Pb, Cu, Fe). Содержание цинка в этих рудах составляет от 8 до 25 %. После селективной флотации этих руд получают цинковые, свинцовые и пиритные концентраты. Содержание цинка в цинковых концентратах составляет 43,9—56,7 %.
Цинк-электролитные заводы работают по двум технологическим схемам, основанным на методах Анаконда и Тейнтона.
Сульфидные руды перед выщелачиванием обжигают с целью получения оксида и сульфата цинка:
4ZnS + 7О2 2ZnO + 2ZnSО4 + 2SO2.

Затем полученный оксид цинка выщелачивают растворами серной кислоты, разбавленными (до 100 г/л свободной H2SO4) — метод Анаконда и концентрированными (до 300 г/л H2SO4) — метод Тейнтона.
Полученный после выщелачивания и очистки нейтральный раствор сульфата цинка содержит 70—80 г/л цинка (метод Анаконда), или 230 г/л цинка (метод Тейнтона). Затем раствор подается в электролизные ванны, где на катодах осаждается цинк, а на аноде выделяется кислород. В результате раствор в стехиометрическом соотношении обедняется цинком (до 20—30 г/л) и обогащается серной кислотой.
В качестве катодов при электролизе цинка используют алюминиевые листы толщиной от 2—3 до 10 мм, съем цинка с которых осуществляют каждые 24 ч (метод Анаконда) или 10—11 ч (метод Тейнтона). Аноды изготавливают из свинца, легированного серебром (до 1 %), толщиной не менее 8 мм.
При осаждении цинка по методу Анаконда плотность тока составляет до 350 А/м2, а по методу Тейнтона — до 1000 А/м2.
Производство и потребление цинка

Электролитический цинк переплавляют в электрических индукционных печах. Промышленный цинк выпускают шести марок (табл. 3). Цинк марки Ц0, Ц1 и Ц2 соответствует составу электролитического цинка, цинк марки ЦВ получают из электролитического цинка путем вакуумной перегонки.
В табл. 4 приведены данные по общему потреблению цинка в некоторых странах, а в табл. 5 — по областям применения цинка.
Производство и потребление цинка

Из табл. 4 видно, что в большинстве стран наблюдается увеличение потребления цинка в 1970—1980 гг. и лишь в США и Великобритании произошло значительное уменьшение общего потребления цинка. Однако и в этих странах за этот период произошло увеличение потребления цинка для цинкования (табл. 5).
Следует отметить, что в последнее время разработаны процессы нанесения цинкалюминиевых покрытий (типа «гальвалюм», «гальфан» и др.), в состав которых входит до 55 % Al. Нанесение цинкалюминиевых покрытий взамен традиционных цинковых позволяет увеличить защитную способность цинковых покрытии при значительной экономии цинка.
Производство и потребление цинка