我國是鉍金屬的資源、生產、出口和消費大國,近年來產業格局發生深刻變化,產能、產量快速增長,資源回收率穩步提高,清潔冶煉生產技術有新突破,有實力的企業開始向深加工領域進軍。
據美國地質調查局資料顯示,全球鉍金屬儲量33萬噸,略低于白銀的40萬噸。鉍資源主要分布在中國、澳大利亞、秘魯、墨西哥、玻利維亞、美國、加拿大和日本。鉍年產量較小,近年來全球年產1.6萬噸左右,少于白銀每年2萬噸的產量,屬于稀有金屬品種。
中國是鉍金屬資源大國,儲量24萬噸,約占全球總儲量的70%以上,但鉍很少形成單獨的礦床,多數與鎢、鉬、錫、銅、鉛、鋅、鐵等礦物共生。中國鉍礦的主要產地在湖南、江西、廣東、云南、內蒙古等地區,此外,福建、廣西、青海、甘肅、新疆等地區也有少量的含鉍伴生礦。
金屬鉍的生產分為粗煉和精煉兩個階段。通過對原料冶煉產出粗鉍或鉍合金,冶煉分火法和濕法兩種。鉍的火法熔煉適用于含鉍較高的原料,主要設備是反射爐或回轉爐。濕法提取適用于含鉍較低,成分較復雜的原料。精煉是除去粗鉍中雜質元素產出高純度鉍,分火法精煉和電解精煉,目前國內企業普遍采用火法精煉,金屬鉍冶煉生產技術不復雜,沒有關鍵工藝及技術壁壘。
中國生產鉍的原料主要有兩大類,一類是來自選礦廠產出的鉍精礦,一般含鉍大于15%,有的甚至高達60%以上;另一類是來自鉛、鋅、銅、錫、鋼鐵冶煉的中間產品和副產品。
2.鋅冶煉主要指以次氧化鋅為原料生產鋅錠、納米氧化鋅、硫酸鋅等濕法冶煉過程中回收的海綿鉍、氯氧鉍以及低品味鉍渣。
3.銅冶煉中的含鉍物料主要是來自轉爐電收塵煙塵和鉛濾餅。國內一般采用鼓風爐還原成鉛鉍合金,再電解回收鉍。
4.錫冶煉的含鉍物料有兩類,一類是從陽極泥回收鉍,另一類是從真空爐分離錫鉍合金。
5.鋼鐵廠冶煉生鐵時,有的鐵精粉含有少量的鉍,約有80%的鉍富集于高爐煙塵中,其余的鉍與鐵精粉中的鉛一同被還原成鉛鉍合金,沉于爐底,在高爐排鉛時回收。
鉍的生產是鉍精礦和其他含鉍物料,通過火法或濕法工藝最終產出含鉍大于60%以上的粗鉍。目前中國精煉鉍工藝都是采用火法生產,通過如下工藝獲得精鉍。
1.熔析除銅,如果含銅高于5%,一般先熔析后加硫除銅。
2.氧化除砷銻,向鉍液中鼓入壓縮空氣,砷銻優先氧化成渣。
3.堿性精煉除碲,加入1.5%~2%的固體堿,鼓入壓縮空氣攪動產生碲堿渣。
幼兒園階段的行為規范要求總體較自由和生活化,剛性要求較少。如入園和離園的時間不硬性固定,上課可以在不影響秩序的情況下去喝水或上廁所。隨著一入小學,規范要求一下從寬松到嚴格,不遲到不早退,上課不能隨便說話、上廁所,這些變化必然給孩子造成一定的心理壓力。
4.加鋅除銀,加入鋅錠使銀與鋅反應形成鋅金和鋅銀化合物,并以固體銀鋅殼的形態浮于鉍液表面與鉍分離。
5.氯化精煉,分為氯化除鋅,氯化除鉛兩部分。向鉍液中通入氯氣,鋅被首先氧化,產生白色氧化鋅渣,繼續通氯除鉛,產生深灰色的氯化鉛渣。
6.最終精煉,分為高溫法和低溫法。高溫法是將鉍量1%~2%的堿加入鉍液,通入壓縮空氣在680攝氏度-720攝氏度高溫精煉,以除去殘留的鉛、鋅、氯,獲得合格精鉍。低溫法是將溫度控制在550攝氏度左右,精煉方法與高溫法類似。
1952年,中國第一塊鉍錠誕生于沈陽冶煉廠;2004年,中國鉍年產量突破8000噸;2007年,中國鉍年產量過了萬噸大關;2010年,中國鉍年產量突破1.2萬噸;2013年全球金屬鉍年產量估計在1.65萬噸左右,其中,中國的產量大約為1.44萬噸,占87%,國外產量2050噸,占12%,其中,墨西哥1100噸,占6.6%,比利時己停產,日本產量為450噸,韓國產量為400噸,各占全球的2.7%和2.4%,其他國家100噸,占比不到1%。
中國金屬鉍的生產企業有50余家(含副產品回收企業),主要分布在湖南、江西、云南等省。湖南金屬鉍冶煉企業年產量為8500噸左右,占全國總產量的59%,其中,隸屬五礦系統有柿竹園有色公司、水口山有色集團、株冶等產量為1700噸左右,約占全國總產量的12%,永興地區合計產量為3200噸,占22%,郴州、資興、桂陽等地合計產量為3600噸,占25%,江西省境內三元、江鎢、江銅等企業合計產量為3800噸,占26%,云南、河南、山西等1500噸,占10%,安徽和山東合計600噸,占4%(企業產量見表1)。
1.技術創新促清潔生產
傳統的生產工藝是將鉍精礦、海綿鉍等含鉍原料通過反射爐熔煉。反射爐以粉煤為燃燒原料,燃燒時產生大量二氧化碳和煙霧粉塵污染環境,同時還有耗能大,熱效率低(一般只有15%~30%)等缺點。對環保節能提出越來越嚴格要求的今天,鉍企業已開始對傳統技術設備進行改造,采用清潔能源生產或其他新工藝替代或淘汰反射爐和鼓風爐等設備。其中,郴州市有兩家冶煉廠正在停產改造,采用天然氣替代燃煤用于反射爐熔煉。2013年,金旺鉍業全球首創富氧側吹爐熔煉新工藝生產鉍,已正式投產,利用氧氣代替燃煤,能耗低,產量大,取得了經濟效益和社會效益雙豐收。永興縣富康公司采用“真空蒸餾”爐工藝,能一次性有效分離合金中的鉛、銀、鉍,提高冶煉除雜效率。這一系列的新工藝、新技術,勢必會將中國金屬鉍產業的冶煉技術水平提升到一個新高度。
2.產能轉移帶來的新變化
原來在中國鉍行業占有重要地位的一些冶煉企業完全退出市場或產量大幅度減少而影響力減弱。昆明云銅鉍業曾經在2005年~2007年年產量達到1200噸,此后因為內部問題產量逐步下滑,2013年產量已不足300噸。湖南永興大鑫公司曾經很多年鉍產量穩居國內鉍行業前三強,但因為老板經營轉向,完全退出鉍行業。另外湖南資興市鑫輝鉍廠、宜章縣康進鉍業因為環保問題徹底停產。但減少的這部分產能迅速被更多的新增產能彌補所掩蓋。其中湖南宇騰有色、金旺鉍業、紅鷹鉍業產量均大幅增長。
3.綜合回收能力增強


表1 中國主要鉍生產企業2013年產量單位:噸
近幾年來,中國鉍的綜合回收技術取得了長足的進展,長期積壓下來的低品位、成分復雜的含鉍物料采用適用的技術也可以提取回收。其中,比較集中的鉍綜合回收基地就有湖南郴州、河南濟源、云南個舊、廣西河池等地區。
河南的豫光金鉛從鉛陽極泥回收粗鉍,2010年開始生產精鉍;遼寧葫蘆島鋅業從鉛和銅系統回收鉍也取得了成功。近兩年以來,開始生產精鉍的企業還有山東的祥光銅業和恒邦冶煉,河南金利金鉛、湖南華信有色、永興縣富康貴金屬、桂陽銀利多金屬、湖南永興意水集團等冶煉企業。
4.向深加工應用領域延伸
有實力的中國鉍生產商積極向鉍深加工應用領域延伸,并取得成效。金旺鉍業2004年成立了全國第一家鉍業研究所,每年投入巨額科研經費,超細氧化鉍項目成功列入國家火炬計劃。2005年與湖南有色研究院合作建成了硝酸鉍等鉍鹽深加工生產線。2011年7月,金旺鉍業成功收購云南云銅稀貴藥業100%的股權,并嚴格按照新版GMP要求,建成藥用鉍鹽系列原料生產線。公司擁有年產鉍系列藥用原料1000噸的生產能力。目前氧化鉍年產量也達到了800噸,國內市場占有率達到30%以上。經過多年的深耕細作,金旺鉍業大幅度提高產品的附加值,為不斷延伸產業鏈奠定了堅實基礎。