ОЛОВА ПРОИЗВОДСТВО.
Олово было одним из первых металлов, которыми научился пользоваться человек, и многие виды его применения дали начало процветающим отраслям промышленности. Производство олова включает добычу и обогащение оловянной руды, а также выплавку и рафинирование олова (
см. также
ОЛОВО). Хотя олово имеет важное промышленное значение, годовой объем его производства сравнительно невелик и редко превышает 250 000 т. Преобладающая доля этого объема получается из минерала касситерита – диоксида олова SnO2.
Россыпные месторождения.
Такие месторождения содержат преимущественно мелкозернистые пески. Основные методы их разработки – драгирование и добыча песковыми насосами. При методе драгирования большие многоковшовые или землесосные драги добывают оловоносную россыпь со дна рек, искусственных водоемов и даже с морского дна. Драга представляет собой плавучий горно-обогатительный агрегат, который выполняет различные процессы гравитационного обогащения (грохочение, отсадку и концентрирование на столах) и, сбрасывая пустую породу за корму, выдает концентрат касситерита.
При разработке песковыми насосами месторождение сначала вскрывают механическими средствами. Затем мощными водяными струями дробят руду и смывают ее в пруд-накопитель на нижнем уровне карьера. Погружной песковый насос подает водно-грязевую суспензию на промывную галерею, расположенную на более высоком уровне. Суспензия стекает по промывным шлюзам, которые представляют собой длинные деревянные лотки. Тяжелый касситерит оседает на дно и периодически отбирается для отсадки и концентрирования на столах. Полученный концентрат касситерита содержит 70–76% олова.
Основные игроки
Большая часть запасов металла сосредоточена в Азиатском регионе, поэтому и основные игроки представлены соответствующими компаниями, большая часть из которых или частные, или торгуются на бирже в Китае/Индонезии и не доступны для покупки.
Поэтому если хочется сделать экспозицию на олово, то одним из немногих вариантов является Alphamin Resources – это компания, которая добывает олово в Центральной Африке и торгуется на Канадской и Йоханнесбургской бирже под тикерами AFM и APH соответственно. Еще, кстати, олово добывает российская публичная компания Селигдар, правда для них это не основной бизнес, большую часть выручки приносит добыча золота.
Alphamin Resources (TSXV:AFM, JSE:APH)
Компания является одним из крупнейших производителей олова за пределами Китая. Шахты и месторождения Alphamin располагаются в Демократической Республике Конго (Центральная Африка), поэтому сразу стоит сказать про геополитический риск, который в данном случае весьма значителен. Компания начала добычу недавно, с конца 2019 года, когда начало функционировать главное месторождение шахта Bisie – это одна из наиболее крупных и богатых на содержание олова шахт в мире. Alphamin не является единоличным владельцем шахты, ее доля составляет 84%, также 5% приходится на правительство Конго и почти 11% на департамент индустриального развития Южной Африки. Помимо Bisie, у компании есть еще ряд лицензий на добычу вблизи главного месторождения. Сейчас она активно проводит геологоразведочные работы на 2 площадках: Mpama North и Mpama South.
С точки зрения объемов производства, ежегодная выработка составляет порядка 10-11 тыс тонн, которые компания добывает из главной шахты Bisie. Таким образом, на Alphamin приходится около 3-4% рынка добытого олова. Потенциально возможно увеличение производства за счет разработки и запуска двух месторождений Mpama, однако их не стоит ждать в ближайшем будущем, а на краткосрочном горизонте небольшое увеличение ожидается за счет ввода в эксплуатацию нового завода по очистке олова, который начал функционировать на постоянной основе с июля 2022 года. При этом содержание Sn в руде составляет 4.5% – это в 4 раза выше, чем в среднем по индустрии. Такое высокое содержание и относительно небольшая загрязненность сторонними элементами сказывается на стоимости добычи – у Alphamin Cash Costs на тонну находятся на достаточно низком уровне.
Аналогично выглядит ситуация с точки зрения полных издержек с учетом капекса на месторождения и т.д.
В целом можно отметить, что при текущей цене на олово все производители получают хорошую маржу, в отличие от предыдущих 5 лет, когда многие работали в минус или на грани безубыточности. С учетом того, что запасы олова в мире достаточно большие,
Коренные месторождения.
Отдельные жильные месторождения могут разрабатываться открытым способом. Но чаще проходится наклонная штольня в косогоре, наклоном которой обеспечивается непрерывное дренирование воды. В некоторых случаях необходим вертикальный шахтный ствол. Щековые дробилки и мельницы размельчают необогащенную руду до крупности песка. Методы дальнейшего концентрирования зависят от характера руды. Отделение породных хвостов и пирита обычно осуществляется методами гравитационного и флотационного обогащения. Некоторые комплексные сульфидные руды обжигают и выщелачивают в два этапа для улавливания серебра, золота, меди и свинца. После обжига может проводиться магнитное отделение олова от железа и вольфрама. За обжигом и выщелачиванием следует гравитационное обогащение отходов. Концентраты коренных месторождений беднее, чем концентраты россыпных. Так, содержание олова в типичных боливийских концентратах составляет 18–60%. Восстановление и рафинирование требуют более значительных затрат, так как процессы осложняются присутствием больших количеств других минералов.
Обзор рынка
Олово (Sn) – это металл, который используется еще с 17 века, когда стало известно о его свойствах обеспечивать коррозийную стойкость изделиям. В последние 100 лет спрос на олово изменялся несколькими большими скачками. В начале 20 века основными применениями были пищевая промышленность и автомобилестроение. Затем послевоенный экономический рост, в том числе резкое увеличение количества автомобилей и бытовой техники, дали новый толчок. А последний к текущему моменту скачек в потреблении с 1990-х годов был вызван развитием потребительской электроники.
Сейчас около половины потребляемого олова используется в виде припоя на печатных платах в электронике, остальное спрос распределен между химической и пищевой промышленностью (почти 30%), аккумуляторами и рядом других применений.
Однако наиболее интересно в олове то, что оно имеет большой потенциал применения во многих растущих индустриях, которые в будущем будут играть большую роль. Преимущественно новыми важными рынками потребления станут интернет вещей (IoT), зеленая энергетика, электромобили, промышленные роботы и т.д. Среди всех металлов у олова чуть ли не самое широкое применение в новых индустриях.
Рынок в последние 10 лет относительно сбалансирован, хотя были периоды небольшого профицита в 2014 и дефицита в последние годы. Также стоит отметить, что около 30% предложения металла добывается путем переработки устаревшей электроники. По прогнозам в будущем ожидается сохранение дефицита на рынке из-за использования металла в новых сферах, в которых олово достаточно сложно заменить.
Исторически на протяжении последних десятилетий и по сей день главными регионами добычи являются Китай, Индонезия и Южная Америка. На них приходится более 70% добычи металла. Россия по запасам находится на втором месте, однако добыча минимальна.
Мьянма находится на втором месте по добыче металла, при этом интересно, что в отличие от многих стран, которые уже давно добывают олово, в Мьянме активно начали развивать сектор только 10 лет назад. В большинстве других стран, где исторически добывается основной объем олова, добыча стагнирует или снижается в последние годы.
Олово в природе встречается в виде минералов, руд или россыпей с относительно маленькой концентрацией элемента. В отличие от редко-земельных металлов, которые в природе встречаются совместно, у олова нет явной корреляции с другими элементами – здесь играет роль географическое расположение рудников и связанное с этим состав руды – обычно есть примеси серы, железа, также встречаются вольфрам, тантал и литий. Чтобы увеличить содержание олова, на месте добычи используют различные обогатительные методики, в результате которых получается концентрат с содержанием Sn порядка 50-70%. Далее этот концентрат отправляют на завод, где в печах и далее с помощью химических реакций избавляются от добавок в виде серы, и получают из оксида чистое олово. Промежуточные процессы могут варьироваться в зависимости от региона и состава первичного сырья, что сказывается на стоимости добычи и очистки – чем чище исходный минерал, тем меньше придется потратить средств на его обогащение и очистку.
Сейчас цена на олово находится на своих исторических максимумах – с начала текущего года металл уже вырос в цене на 85% до $37 тысяч за тонну. С учетом высоких котировок и долгосрочного потенциала роста спроса на олово рассмотрим подробнее, какие компании его добывают и есть ли среди них интересные идеи для инвестиций
Выплавка.
Для восстановления касситерит плавят с углеродсодержащими материалами в отражательных или особого типа шахтных печах. Шахтные оловоплавильные печи применяются с давних времен; в них с использованием дутья сжигается служащий восстановителем древесный уголь, который загружается слоями, чередующимися со слоями касситерита. В более распространенных отражательных печах в качестве топлива используется каменный уголь; они действуют аналогично мартеновским сталеплавильным печам, причем руда смешивается с антрацитом и известняком. Печи обоих типов дают шлаки, богатые оловом (до 25%). Шлаки подвергают доработке переплавкой при значительно более высокой температуре с добавлением новых количеств восстановителя. В результате получается черновое олово с высоким содержанием железа – так называемая железистая печная настыль. Процесс требует строгого контроля, иначе и вторичные шлаки будут содержать слишком большой процент олова.
Применение олова
Олово является крайне значимой составляющей смеси в процессе изготовления конструкционных сплавов титана. Двуокись олова является достаточно хорошим абразивным средством, которое используется при «доводке» поверхности оптических стекол. Раньше оловянные соли служили красящими веществами для шерсти. Кроме того, этот металл широко используется в качестве составляющего элемента анодного материала для химического источника тока. Специалисты называют очень многообещающим использование олова для создания свинцово-оловянных аккумуляторных батарей. Согласно научным исследованиям, при одинаковом напряжении со свинцовой батареей свинцово-оловянная отличается в 2,5 раза более высокой емкостью, а также в 5 раз более высокой энергетической плотностью на единицу объёма. При этом такой аккумулятор имеет более низкое внутреннее сопротивление. Также олово применимо в процессе создания белой жести на производствах тары для продуктов питания, в припоях для электроники, в сплавах, из которых создают подшипники. Еще один востребованный сплав – пьютер. Из этого материала делают посуду.
Электролитическое рафинирование.
Метод электролитического рафинирования был разработан в применении к боливийским рудам, отличающимся высокой степенью загрязненности. Электролит содержит 8% серной кислоты, 4% крезол- и фенолсульфокислоты и 3% двухвалентного олова (Sn2+). Электролизные ванны и вспомогательное оборудование примерно такие же, как и при рафинировании меди. Рабочая температура 35° С. Чистота электролитического олова (>99,98%) выше, чем термически рафинированного. Дополнительной очисткой по методу зонной плавки получают особо чистое олово для полупроводниковой техники (99,995% Sn). См. также
СПЛАВЫ; МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ; РУДЫ ОБОГАЩЕНИЕ.
Марки олова
Зачастую сплавы олова применяют как антифрикционные материалы или припои. При помощи антифрикционных соединений специалистам удается сохранить машины и оборудование, снижая потери на трение. А припоями скрепляют металлические составляющие механизмов. Из числа антифрикционных сплавов самыми востребованными можно назвать баббиты. Все марки олова выпускаются в виде чушек. Согласно химическому составу выделяют следующие марки:
- О1
- О1пч
- О2
- О3
- О4.
История
Олово было известно человеку уже в IV тысячелетии до н. э. Этот металл был малодоступен и дорог, поэтому изделия из него редко встречаются среди римских и греческих древностей. Об олове есть упоминания в Библии, Четвёртой Книге Моисеевой. Олово является (наряду с медью) одним из компонентов оловяннистой бронзы, изобретённой в конце или середине III тысячелетия до н. э.. Поскольку бронза являлась наиболее прочным из известных в то время металлов и сплавов, олово было «стратегическим металлом» в течение всего «бронзового века», более 2000 лет (очень приблизительно: 35—11 века до н. э.).
Капля расплавленного олова
Изотопы
Основная статья: Изотопы олова
Природное олово состоит из десяти стабильных нуклидов с массовыми числами 112 (в смеси 0,96 % по массе), 114 (0,66 %), 115 (0,35 %), 116 (14,30 %), 117 (7,61 %), 118 (24,03 %), 119 (8,58 %), 120 (32,85 %), 122 (4,72 %) и 124 (5,94 %). Для некоторых из них энергетически возможен двойной бета-распад, однако экспериментально он пока (2014 г.) не наблюдался, поскольку предсказываемый период полураспада очень велик (более 1020 лет).
Олово обладает наибольшим среди всех элементов числом стабильных изотопов, что связано с тем, что 50 (число протонов в ядрах олова) является магическим числом — оно составляет заполненную протонную оболочку в ядре и повышает, тем самым, энергию связи и стабильность ядра. Известны два дважды магических изотопа олова, оба они радиоактивны, так как удалены от полосы бета-стабильности: нейтронодефицитное 100Sn (Z = N = 50) и нейтроноизбыточное 132Sn (Z = 50, N = 82).
Изотопы олова 117Sn и 119Sn являются мёссбауэровскими изотопами и применяются в гамма-резонансной спектроскопии.
Содержание
- 1 История
- 2 Происхождение названия
- 3 Нахождение в природе
- 3.1 Месторождения
- 3.2 Распространённость в природе
- 3.3 Формы нахождения
- 3.3.1 Твёрдая фаза. Минералы
- 3.3.2 Собственно минеральные формы
- 3.3.2.1 Самородные элементы, сплавы и интерметаллические соединения
- 3.3.2.2 Окисные соединения олова
- 3.3.2.3 Сульфидные соединения олова
- 3.3.3 Коллоидная форма
- 3.3.4 Формы нахождения олова в жидкой фазе
- 3.4 Промышленные типы месторождений олова
- 4 Производство
- 5 Физические свойства
- 6 Оловянная чума
- 7 Применение
- 8 Изотопы
- 9 Физиологическое действие
