Где добывают никель в мире

Никель – стратегический металл, использующийся в крупномасштабном производстве нержавеющих сталей и сплавов многоцелевого назначения. Мировую минерально-сырьевую базу Ni в основном составляют месторождения двух типов – сульфидные Cu-Ni (37% доказанных запасов) и силикатные Co-Ni (63%).

Доля России в мировых запасах никеля около 35%. Основу минерально-сырьевой базы России составляют сульфидные Cu-Ni месторождения (90% доказанных запасов). С 1992 г. погашение запасов никеля в России не компенсируется их приростом. Перспективы прироста запасов ограничены. Производство никеля в России определяется деятельностью ОАО «ГМК Норильский никель», контролирующего 90% добычи, 87% запасов и 30% прогнозных ресурсов никеля.

В последние годы цена на никель устойчиво растет. В 2000г. она составляла 7800 долларов за тонну, в 2003 г. – 8300, в 2004-2005гг. – 16 000, в отдельные периоды 2006г. и начале 2007гг. поднималась до 40 000. В условиях высоких цен на никель повышается инвестиционная привлекательность объектов как геологоразведочных, так и добычных работ.

Никель без никеля | НЕИЗВЕСТНАЯ РОССИЯ

Минерально-сырьевая база никеля России находится под влиянием следующих негативных факторов:

– добыча никеля в течение ряда лет не компенсируется приростом запасов;

– существенно сократился «поисковый задел», произошла убыль «активных» прогнозных ресурсов, практически отсутствует резерв объектов, на которых возможно получение существенного прироста запасов в ближайшие годы;

– некоторые месторождения никеля вступили в стадию падающей добычи;

– фонд недропользования в своей инвестиционно привлекательной части полностью передан добывающим компаниям;

– на предприятиях ОАО «ГМК Норильский никель» увеличиваются глубины добычи и снижается общее качество руд при интенсивной отработке богатых руд; неизбежное возрастание доли бедных руд может вызвать сокращение отечественного производства никеля.

В связи с этим встает вопрос о выявлении и оценке новых никеленосных провинций в экономически освоенных регионах. Одной из них может стать Северо-Байкальская никеленосная провинция, расположенная на территории Республики Бурятия в пределах складчатого обрамления Сибирской платформы, Здесь широко развиты базит-ультрабазитовые массивы, с которыми связаны многочисленные проявления платинометально-медно-никелевого оруденения.

Первые находки минерализации никеля на территории Бурятии (Западное Забайкалье) связаны с открытием в бассейне реки Джида группы Дархинтуйских Cr-Ni рудопроявлений К.А. Шалаевым в 1934г. Позднее в пределах Восточного Саяна, северной части Баргузинского хребта и южной части Северо-Байкальского нагорья был обнаружен ряд массивов основных и ультраосновных пород, содержащих сульфидную Cu-Ni минерализацию. На рудопроявлениях были проведены небольшие по объему поисково-ревизионные работы.

В 1959-1969гг. изучена никеленосность Северо-Байкальского, Муйского, Намаминского и Курбинского поясов базит-ультрабазитовых массивов, интрузивов Моностойского и Хамар-Дабанского хребтов. Показано, что массивы центральных и западных районов Бурятии в большинстве своем не несут сульфидной Cu-Ni минерализации, а те массивы, где отмечается слабая минерализация, бесперспективны на выявление месторождений. При изучении Муйского пояса поисково-ревизионными работами установлена сравнительно интенсивная сульфидная Cu-Ni минерализация в Маринкином массиве.

ДЬЯВОЛЬСКИЙ МЕТАЛЛ / НИКЕЛЬ

В Северо-Байкальском поясе проявления сульфидной Cu-Ni минерализации зафиксированы почти во всех интрузивах. Наиболее значительные месторождения и проявления сульфидных Cu-Ni руд выявлены в Чайском и Йоко-Довыренском массивах, в меньшей мере – Безымянном, Гасан-Дякитском и Холоднинском. Финансирование поисковых работ на никель в регионе было прекращено в 1969г.

Небольшой объем геолого-геофизических работ в Северном Прибайкалье был проведен в 1977-1978, 1980-1981, 1988-1993гг. В.П. Мещеровым. А.Г. Степин провел поисковые работы на Чайском (1986-1990), Йоко-Довыренском и Безымянном (1989-1994) интрузивах.

Проводилось и изучение платиноносности территории Западного Забайкалья. В бассейне реки Тыя А.С. Кульчицкий в 1939г. установил наличие Pt в серпентинитах на водоразделе Сырого Молокона и Нюрундукана (впоследствии эти данные не подтвердились). Малосульфидное платинометалльное оруденение Йоко-Довыренского массива изучали А.Г. Степин (1989-1994), В.А.

Вахрушев в 2001г., Ю.Ч. Очиров в 2002 г.

Чайский дунит-перидотит-габброноритовый массив впервые был обследован в 1952г. А.А. Малышевым. Сульфидное Cu-Ni оруденение было открыто В.П. Сафроновым в 1962г. До 1968г. на месторождении проводились геологоразведочные работы, в результате которых оно было отнесено к категории забалансовых.

А.Г. Степиным в 1986-1990гг. оруденение прослежено на глубину до 1000-1200м. Запасы никеля составляют 260 тыс.т, Cu – 86 тыс.т, Co – 10,7тыс.т при средних содержаниях соответственно 0,55, 0,18 и 0,023 мас. %. Прогнозные ресурсы никеля оценены в 800 тыс.т, Cu – 270 тыс. т, Co – 33 тыс.т. В последние годы получены новые данные о геодинамических условиях формирования, особенностях вещественного состава пород и руд Чайского массива (Конников и др., 1992, 1995; Орсоев, Цыганков, 1991; Цыганков, 1991, 2005).

Чайский массив расположен на северо-западном склоне Верхнеангарского хребта в 90 км северо-восточнее северной оконечности озера Байкал. Это юго-западная часть крупного (около 40 км) Безымянного плутона, отделенная от последнего правосторонним сдвигом.

Безымянный массив на 90% сложен титанистыми габброноритами, а ультраосновные породы образуют небольшие (первые десятки метров по простиранию) тела. С этими телами связаны мелкие проявления сульфидной Cu-Ni минерализации (рудопроявление Юбилейное). Собственно Чайский массив имеет размеры 1,5×5,0км и слагает водораздел в междуречье Чая – Огиендо. Значительную его часть составляют ультраосновные породы, вмещающие одноименное Cu-Ni месторождение (рис. 1).

Центральную часть массива слагают серпентинизированные дуниты. Они по периферии окружены плагиоперидотитами, в основном плагиолерцолитами. Между дунитами и плагиоперидотитами имеются как постепенные переходы, так и рвущие взаимоотношения, на основании чего они выделены в самостоятельные интрузивные фазы (Леснов, 1972).

Оливиновые габбронориты и троктолиты в восточной части интрузива переслаиваются с перидотитами. Вторую интрузивную фазу Чайского массива слагают безоливиновые габбронориты и роговообманковые габбро. Они окаймляют ультраосновные породы, образуя многочисленные жилообразные тела в ультрамафитах, сопровождаемые оторочками контактово-реакционных пироксенитов. Пироксениты представлены вебстеритами, ортопироксенитами и их оливин- и плагиоклазсодержащими разностями, с ними связана большая часть сульфидного Cu-Ni оруденения. С плагиовебстеритами, развивающимися в эндоконтакте габброноритов с вмещающей метаморфической толщей, ассоциирует безникелевое пирротиновое оруденение.

Rb-Sr методом по паре порода – флогопит получены два значения возраста – 586 и 737 млн. лет, наиболее достоверным предполагался более древний возраст (Цыганков и др., 1989). Позднее (Amelin et al., 1997) Sm-Nd и U-Pb-методами по мономинеральным фракциям установлен возраст габброноритов Чайского массива 627±25 млн. лет.

Отдельные рудные тела в пределах рудного поля имеют небольшие размеры. Их мощность обычно составляет первые метры, реже до 15-20м, а по простиранию они прослеживаются на 100-200м, реже до 400м. Взаимопереходы между различными морфогенетическими типами руд и безрудными породами постепенные. Их границы условные и установлены по результатам опробования.

Интенсивность оруденения до глубины 200-250 м остается примерно постоянной, затем убывает. На глубоких горизонтах (1000 м) оруденение выклинивается, переходя в маломощные зоны рассеянновкрапленных руд.

В пределах рудного поля Чайского месторождения выделяется несколько морфотекстурных типов Cu-Ni руд: 1) рассеянновкрапленные (бедные руды); 2) гус-товкрапленные (богатые руды); 3) массивные; 4) брекчиевидные; 5) рудные бластомилониты.

Рассеянновкрапленное оруденение распространено наиболее широко. Содержание сульфидов в этом типе руд редко доходит до 15-20 об.% и составляет в среднем 3-5 об.% (акцессорная сингенетическая вкрапленность). Помимо главных рудных минералов – пирротина и пентландита, эти руды содержат второстепенные (халькопирит) и примесные минералы (магнетит, ильменит, хромшпинель, макинавит, виоларит, сфалерит и кубанит).

Массивные руды играют незначительную роль в общем объеме сульфидного оруденения. Руды этого типа локализуются в тектонических зонах в ассоциации с пироксенитами и всегда окружены ареалом вкрапленных руд. Переходы между различными типами руд постепенные. Минеральный состав руд: пирротин – пентландит – халькопирит, в единичных случаях отмечаются сфалерит, кобальтин и хромшпинели. От густовкрапленных руд их отличает присутствие пирита.

Брекчиевидные руды отличаются от массивных наличием обломков дунитов и перидотитов, сцементированных сульфидизированными пироксенитами, в которых количество сульфидов варьирует от 5-10 до 50 об.%. Для этих руд характерна ассоциация троилита с гексагональным пирротином, пентландитом и халькопиритом. Кроме того, присутствуют магнетит, ильменит, кубанит, титаномагнетит, макинавит, хромит, сфалерит, валлериит.

Рудные бластомилониты распространены мало и встречаются среди эпигенетических руд в виде линз длиной 10-15 м, сложенных богатыми (до 11мас. % Ni) тонкозернистыми “матовыми” рудами. Эти руды состоят из примерно равных количеств пентландита (40-45%) и пирротина (45-52%) с незначительной долей халькопирита (3%).

Содержание главных компонентов (Ni, Co и Cu) по типам руд Чайского месторождения представлено в табл. 1. Руды Чайского месторождения характеризуются преобладанием Ni над Cu, отношение Ni/Cu всегда больше 1, причем наиболее никелистые руды (Ni/Cu до 12,5) характерны для ортопироксенитов с богатым вкрапленным оруденением и рудных бластомилонитов. Содержание Co и Ag в рудах определяется количеством пентландита в них, что подтверждается прямой корреляцией содержания этих элементов и Ni. В отличие от многих медно-никелевых месторождений содержания благородных металлов в рудах Чайского месторождения низкие: Pt не превышает 0,00n г/т, Pd и Au – 0,0n г/т.

Содержание главных компонентов в рудах Чайского месторождения, %

Руды Ni Co Cu S Ni/Cu Ni/Co
Бедновкрапленные 0,45 0,02 0,14 1,90 3,2 22,5
Богатовкрапленные 1,28 0,05 0,38 7,40 3,4 25,6
Массивные 5,58 0,19 1,70 35,40 3,3 29,4
Брекчиевидные 1,70 0,09 0,60 2,0 3,3
Рудные бластомилониты 6,10 0,14 0,35 9,0 43,6

Чайское месторождение небольшое и небогатое. Возможно увеличение запасов за счет доизучения месторождения на глубину, а также его флангов, в том числе в пределах Безымянного массива. Роснедра планирует аукцион на право геологического изучения (поиски, разведка) и добычу на Чайской площади с прогнозным потенциалом около Ni – 15 тыс. т, Cu – 5 тыс. т на IV квартал 2007 г.

Гасан-Дякитский массив во многом напоминает Чайский, расположен юго-западнее него в верховьях одноименной реки приблизительно в 40 км к северо-востоку от оз. Байкал. Сульфидные медно-никелевые проявления отмечены В.А. Чабаненко в 1964 г. В.П. Бушуев провел в 1966 г. крупномасштабные поисково-оценочные работы на площади массива.

В.П. Мещеров в 1966 г. выполнил детальное магнитометрическое картирование массива.

Гасан-Дякитский массив образует тело линзовидной формы площадью около 27 км 2 , вытянутое в северо-восточном направлении. Ультраосновные разновидности (дуниты, перидотиты, пироксениты) слагают ряд мелких линзовидных или неправильной формы тел. Троктолиты и оливиновые габбро отмечаются совместно с ультрамафитами и, по-видимому, являются их фациальной разновидностью. Основную часть массива слагают оливиновые и безоливиновые габбронориты, на их контакте с ультраосновными породами отмечаются реакционные пироксениты (Цыганков, 2005).

Геолого-разведочными работами обнаружены сплошные и брекчиевидные сульфидные руды, прожилково- и гнездово-вкрапленная рудная минерализация. Бедная рассеянная вкрапленность сульфидов характерна для всех пород ультраосновного состава, включая продукты их серпентинизации. Богатые вкрапленные и сплошные руды отмечены в слабо метаморфизованных габброноритах, в некоторых разновидностях которых устанавливаются довольно высокие содержания титана, достигающие в отдельных случаях 3,6-5,6 мас. %. Cu-Ni оруденение неравномерное, размеры рудных тел незначительные по простиранию и падению, содержания Ni, Co и Cu невысокие. Более перспективны зоны оруденения Ti протяженностью до 1100 м, особенно в северо-западной эндоконтактовой части массива.

Йоко-Довыренский дунит-троктолит-габбровый массив (Байкальское месторождение) находится примерно в 60км к северу от оз. Байкал. Первым отметил и описал основные и ультраосновные породы водораздела рек Тыи и Ондоко М.М. Тетяев в 1915 г. Первые сведения о никеленосности Йоко-Довыренского массива были получены А.С.

Кульчицким в 1949г при проведении геолого-съемочных работ в бассейнах рек Тыи и Олокита. В 1959г., в ходе поисковых работ масштаба 1:50000, в пределах Йоко-Довыренского массива Ф.К. Чинакаевым были обнаружены сульфидные Cu-Ni руды, слагающие жилы в северо-восточном контакте массива. Поисково-разведочные работы в пределах массива были проведены в 1960-1963гг. Л.М. Бабуриным.

Впоследствии работы на Йоко-Довыренском массиве носили ограниченный характер (А.Г. Крапивин в 1976-1979 гг., В.В. Клеткин в 1986-1990 гг.) После доразведки А.Г. Степиным в 1989-1993гг. прогнозные ресурсы были пересчитаны: Ni – 147 тыс. т, Cu – 51,01 тыс. т, Co – 9,47тыс. т. Йоко-Довыренский массив, включая связанное с ним оруденение, привлекает внимание исследователей (например, Кислов, 1998; Конников и др., 1990, 1994, 1995; Орсоев и др., 1995, 2003; Рудашевский и др., 2003).

Геоморфологически интрузив выражен хребтом (голец Довырен), вытянутым на СВ 40°-50°, с абсолютными отметками 1600-2150м, который разделяет бассейны рек Тыя, Ондоко и Олокита. В плане он представляет собой линзовидное тело размером 26х3,5 км, субсогласно залегающее со структурой вмещающих карбонатно-терригенных отложений (рис.2). По данным гравиразведки глубина залегания нижней кромки массива в районе уч. Центрального составляет ориентировочно 2,5-3,0км. К северо-восточному и юго-западному флангам вертикальная мощность массива уменьшается до 1,5-2,0км.

Краевая зона плагиоперидотитов и отходящие от нее силлы представлены, главным образом, плагиолерцолитами мощностью от 160 до 270м. По химическому составу плагиоперидотиты близки средневзвешенному составу массива, в них залегает основная часть ЭПГ-содержащих медно-никелевых руд массива. Выше в составе массива выделяются следующие зоны: ультрамафитовая, сложенная дунитами и включающая в своей нижней части слой плагиоклазсодержащих дунитов, а в верхней – слой верлитов с обособлениями диопсидитов и хромититов; ритмичного чередования плагиодунитов и троктолитов; троктолитов и оливиновых габбро; массивных оливиновых габбро; оливиновых габброноритов. Безоливиновые габбронориты слагают тела дополнительного внедрения в подошву и кровлю массива.

В результате Rb-Sr определений построена изохронная диаграмма, фиксирующая возраст 739±55 млн. лет (Кислов и др., 1989). Sm-Nd минеральные изохроны оливинового габбро расслоенной серии и габбронорита из приподошвенного силла соответствуют возрастам 673±22 и 707±40 миллионов лет соответственно (Amelin et al., 1996).

Cu-Ni сульфидное оруденение приурочено к плагиоклазовым лерцолитам краевой зоны массива и к силлоподобным апофизам того же состава, отходящим в подстилающие породы, реже оно встречается в габброноритах. Выделяются два генетических типа сульфидного оруденения: сингенетический и эпигенетический.

Тела сингенетических вкрапленных руд в плагиоперидотитах прослеживаются по простиранию до 1400-1700м при ширине выхода на поверхность 8-25м (в раздувах до 80 м). Ориентировка линз вкрапленного оруденения, как правило, совпадает с простиранием и падением приподошвенного горизонта этих пород. В габброноритах, наряду с мелкой неравномерной вкрапленностью сульфидов (0,7-3мм), наблюдаются и неравномерно рассеянные крупные вкрапленники (до 20мм) неправильной и ветвистой формы. В габброноритах отмечаются пониженные содержания пентландита, широкое развитие халькопирита, ильменита, наличие сульфоарсенидной минерализации (Качаровская, 1986).

Эпигенетическое оруденение морфологически представлено, главным образом, жилообразными телами сульфидных руд. Жильные тела обычно находятся внутри ареалов сульфидной вкрапленности. Основной объем жилообразных руд выявлен на северо-восточном фланге массива (уч. Озерный).

Здесь рудовмещающий горизонт интрудирован дайками габброноритов, переходящих в пегматоидные габбро, и диабазов, протягивающихся согласно простиранию всего массива. Они приурочены к системе сдвиговых трещин, как и тела жилообразных и густовкрапленных руд. Субмеридиональная система нарушений смещает субширотные трещины, а также дайки и рудные тела.

Средние содержания основных компонентов в различных типах руд Байкальского месторождения по результатам анализа штуфных проб приведены в табл. 2.

Средние содержания основных компонентов руд Байкальского месторождения

Тип руды n Содержание, мас.%
S Ni Co Cu
Плагиоклазовые перидотиты с убогим оруденением 10 0,62 0,122 0,014 0,025
Рассеянно-вкрапленные (бедные) в плагиоклазовых перидотитах 16 1,72 0,137 0,017 0,055
Густовкрапленные (богатые) в плагиоклазовых перидотитах 11 9,35 0,911 0,055 0,345
Существенно медистая вкрапленно-прожилковая руда из зоны дробления в габбронорит-диабазах 1 14,24 1,27 0,032 4,6
Вкрапленно-прожилковые в габбронорит-диабазах 15 9,21 0,684 0,05 0,49
Жильные (сплошные и брекчиевидные) 13 22,01 1,82 0,101 0,475

Примечание. Анализы выполнены в ГИ СО РАН (г. Улан-Удэ). Ni и Co определялся атомно-абсорбционным методом (аналитики Э.М. Татьянкина, Г.И. Булдаева, В.А.

Иванова), Cu – методом РФА (аналитики Б.Ж. Жалсараев, О.Г. Цыганкова), S – весовым методом (аналитик Л.В. Левантуева). n – количество проб.

Повышенная кобальтоносность всех типов руд является отличительной особенностью Байкальского месторождения. Co образует собственный минерал – кобальтин, его изоморфная примесь постоянно присутствует в пентландите, виоларите, никелине, макинавите, герсдорфите. По данным Л.Н. Качаровской (1986), в последнем отмечается до 12,9 мас.% Co.

Концентрации благородных металлов не высоки. Pd резко преобладает (0,034-1,5 г/т) над Pt (0,02-0,27 г/т) при величине отношения Pt/Pd=0,06-0,71. Концентрация остальных платиновых металлов зачастую находится на пределе чувствительности анализа, достигая Rh – 0,018, Ru – 0.045, Ir – 0.033 и Os – 0.021 г/т. Максимальные содержания ЭПГ и Au (до 0,66 г/т) установлены в жильных рудах.

В жильных рудах на участке Озерный обнаружены два минерала Pt – сперрилит и геверсит; три минерала Pd – садбериит, мертиит I и налдретит, а также один Ag-Au минерал – электрум (Рудашевский и др., 2003). Размеры изученных зерен минералов ЭПГ лежат в интервале 9-63 мкм, в среднем 37 мкм. Выявлена рассеянная форма Pd в маухерите: 0,08-0,19 мас. % Pd.

В массиве зафиксирован горизонт малосульфидного платинометального оруденения на границе расслоенной троктолит-плагиодунитовой и оливингаббровой зон. Он прослеживается по длине интрузива на 20 км при переменной мощности до 200 м. Вкрапленное сульфидное Cu-Ni-ЭПГ-оруденение приурочено, главным образом, к такситовым лейкогаббро и анортозитам, которые образуют группу разобщенных шлиро- и жилообразных тел. Размеры их варьируют от нескольких см до 1 м, редко более. Часто обрамляются пегматоидными оливиновыми габбро. По простиранию они протягиваются согласно расслоенности массива обычно на 2-5 м, иногда до 10-20 м, образуя прерывистый горизонт.

Малосульфидное платинометальное оруденение отличается широким разнообразием минеральных фаз. В анортозитах обнаружено 16 минералов ЭПГ, а также самородные Au, Ag, электрум, стефанит Ag5SbS4, аргентит Ag2S и амальгама (Ag, Hg) (Орсоев и др., 2003). Главными концентраторами Pt и Pd являются мончеит, потарит и тетраферроплатина.

Наиболее крупные зерна (до 42-62 мкм) образуют мончеит, котульскит, потарит и тетраферроплатина. Для других платиноидов характерны весьма малые размеры. Помимо собственных фаз, Pd наблюдается в виде изоморфной примеси в составе пентландита – 360 г/т Pd. Прогнозные ресурсы благородных металлов: Pt – 66 т, Pd – 46,2 т и Au – 46,2 т.

Роснедра планирует проведение аукциона на право геологического изучения (поиски, разведка) и добычу на Йоко-Довыренском массиве на IV квартал этого года.

Обнаружение Авкитского массива с Cu-Ni оруденением показало необходимость изучения никеленосных автономных ультрамафитов Северного Прибайкалья. Большая часть известных тел автономных ультрамафитов сосредоточена в Сыннырской (Олокитской) рифейской палеорифтогенной структуры в непосредственной близости с Йоко-Довыренским и Чайским массивами.

Авкитский массив обнаружен В.П. Бушуевым в результате детальных поисковых работ на Холоднинском свинцово-цинковом месторождении в 1969-1970 гг. Данные об интрузиве содержатся в нескольких публикациях (Гурулев, Трунева, 1974, 1981; Дистанов и др., 1982; Конников и др., 1987; Медь-никеленосные…, 1990).

Интрузив находится на юго-западном фланге Холоднинского месторождения на водоразделе рек Холодная и Тыя. В плане и разрезе он представляет собой удлиненно-линзовидное тело, приуроченное к Авкитскому разлому. Его длина 1400 м. Массив вскрыт буровыми скважинами со стороны северо-западного контакта. Его ширина, по геофизическим данным, не превышает 400 м.

Ультраосновные породы залегают согласно с вмещающими их глубокометаморфизованными породами нижнего протерозоя, подвержены метаморфизму и превращены в антигоритовые и лизардит-антигоритовые серпентиниты, актинолит-хлоритовые, серпентин-тремолит-карбонатные породы. В массиве в незначительном количестве отмечаются первичные породы – дуниты и перидотиты.

Главными рудными минералами являются пирротин (80-85%), халькопирит (15-18%), пентландит (2-5%). Помимо сульфидов, в них присутствуют пластиночки ильменита и зерна титаномагнетита. Характерно замещение сульфидов магнетитом и виоларитом. Отмечены также пирит, мельниковит-пирит, сфалерит, макинавит, кубанит, спериллит (?).

Авкитский массив высокожелезистых и высокотитанистых ультрамафитов в рассматриваемом районе не единственный. К северо-востоку от Холоднинского месторождения в той же зоне Чуя-Холоднинского разлома известен ряд подобных ему тел интенсивно серпентинизированных ультраосновных пород. Верхнехолоднинский линзовидный массив ультрамафитового состава находится в верховьях р. Холодная в сланцах тыйской свиты. Линзовидные тела ультраосновных пород отмечены по правобережью р. Чая среди мраморов авкитской свиты на фланге Овгольского полиметаллического проявления у подножия Сыннырского хребта.

Кроме Тыя-Овгольской полосы, силлы ультраосновного состава обнаружены в северо-западном борту Сыннырской рифтогенной структуры вблизи северо-восточного выклинивания Йоко-Довыренского массива. Одно из них, мощностью 10-15 м, залегает среди углеродистых сланцев и кварцитов асектамурской свиты на склоне горы «Вершина Тыи».

Второе, менее мощное (2-4 м), встречено в экзоконтакте Йоко-Довыренского массива, среди мраморизованных карбонатных пород ондокской свиты. Оно менее метаморфизовано по сравнению с первым и представлено шрисгеймитами с сульфидной минерализацией. Г.И. Поликарповым в 1965 г. выявлены сульфидные Cu-Ni проявления в пикрит-диабазах, пикритах по юго-восточному склону Сыннырского хребта на участках Высотном, Снежном, а также Амнундакан (приустьевая часть р. Амнундакан, левого притока р. Большая Чуя).

Широкое распространение в ультраосновных породах амфибола, наличие кортландитов сближает эти тела с никеленосными интрузивами роговообманковых ультрамафитов Приморья и Кореи (Зимин, 1973), Камчатки (Щека и др., 1990; Конников и др., 2005), Северо-Восточного Китая (Конников и др., 2004), с которыми связаны эксплуатиремые месторождения КНДР и КНР, Шанучское месторождение на Камчатке.

Маринкинский дунит-троктолит-габбровый массив расположен в бассейне руч. Маринкинского, впадающего в р. Тулдунь (левый приток р. Витим), в западном складчатом обрамлении Муйской глыбы. Его изучил Э.Л. Прудовский в 1968 г. Краткие сведения об интрузиве приведены М.И. Грудининым (1979) и А.А. Цыганковым (2005), более полно он описан П.А.

Балыкиным с соавторами (1986).

Маринкинский плутон имеет концентрически-зональное внутреннее строение. Площадь интрузива около 11 км 2 . Благодаря глубокому врезу русла руч. Маринкинского плутон по вертикали вскрыт на 700 м, в русле обнажаются метаморфизованные основные эффузивы. Возраст Маринкинского плутона составляет 825±12 млн лет (Изох и др., 1998).

Его центральную часть слагают дуниты и плагиодуниты, образующие вытянутое в субмеридиональном направлении эллипсовидное тело площадью около 2 км 2 . В северо-восточной части вскрывается расслоенная серия: чередование троктолитов, плагиодунитов, перидотитов, переходящих в более однородные оливиновые габбро и оливиновые габбронориты. Периферийные части тела изменены в цоизитовые, цоизит- и соссюрит-актинолитовые породы.

На контакте дунитового ядра с вмещающими троктолитами развиты грубопорфировидные такситовые породы, варьирующие по составу от плагиодунитов до мелано- и мезотроктолитов. Наиболее контрастная расслоенность с варьированием состава от плагиодунитов до анортозитов свойственна ближайшему окружению дунитового ядра.

Остальная часть массива сложена преимущественно равномернозернистыми лейкотроктолитами. К мафитовой группе пород относятся также габбро, габбронориты и оливиновые нориты. В троктолитах имеются дайки субультрамафитового и ультрамафитового состава. Они секутся мелкозернистыми дайками и жилами габбро, габброноритов, анортозитов, пироксенитов и диабазов.

Изучение сульфидной минерализации, пространственно связанной с Маринкиным массивом (Грудинин, 1979), показало, что это оруденение подразделяется на два генетических типа: 1) площадная рассеянная вкрапленность главным образом пирротина и пентландита в дунитах и плагиодунитах и 2) прожилково-вкрапленная минерализация этих же сульфидов, образующая в плане массива линейные зоны.

Первый тип минерализации встречается практически во всех разновидностях ультраосновных пород, количество сульфидов в них не превышает 0,5-1% общего объема. Вкрапленность представлена пирротином и пентландитом, реже халькопиритом. Иногда попадается только пентландит.

Пирротин образует разрозненные неправильной формы зерна размером до 2-3 мм в поперечнике, изредка этот минерал наблюдается в виде цепочкообразных выделений по стыкам и трещинкам породообразующих минералов, нередко бывает непосредственно в кристаллах хромита. Часто пентландит с пирротином находятся в виде мелких включений в оливине.

Пентландит встречается обычно совместно с пирротином и образует с ним пластинчатые срастания. Соотношение пирротина и пентландита в породе 2:1, реже 1:1. Халькопирит отмечен реже и ассоциирует с пирротином, обрастая его зерна с периферии. Иногда халькопирит включен в хромит.

Выводы. Изложенные материалы свидетельствуют, что можно говорить о целом медно-никелевом рудном узле в районе подготавливаемого к эксплуатации Холоднинского месторождения. Особый интерес представляют слабоизученные небольшие, в том числе дайкоподобные тела, с которыми связана сульфидная минерализация.

По отдельности эти объекты в настоящее время промышленного значения не представляют. Но расстояние между никеленосными интрузивами не превышают 30 км, за исключением Маринкинского массива. Дополнительный интерес к этому району связан с перспективой аукциона на право пользования Калюмным месторождением глиноземного сырья (Сыннырский массив северо-восточнее Чайского месторождения). Поэтому Северо-Байкальская никеленосная провинция нуждается в комплексном геологическом доизучении.

Балыкин П.А., Поляков Г.В., Богнибов В.И., Петрова Т.Е. Протерозойские ультрабазит-базитовые формации Байкало-Становой области. – Новосибирск: Наука, 1986. – 200 с.

Грудинин М.И. Базит-гипербазитовый магматизм Байкальской горной области. – Новосибирск: Наука, 1979. – 156 с.

Гурулев С.А., Трунева М.Ф. Медно-никелевое сульфидное оруденение в структуре Холоднинского колчеданно-полиметаллического месторождения. / Геология, магматизм и полезные ископаемые Забайкалья. – Улан-Удэ, 1974. – С. 83-89.

Гурулев С.А., Трунева М.Ф. Генетические типы медно-никелевых месторождений Северного Прибайкалья и физико-химические условия их формирования. / Проблемы петрологии в связи с сульфидным медно-никелевым рудообразованием. – М: Наука, 1981. – С. 97-108.

Дистанов Э.Г., Ковалев К.Р., Тарасова Р.С. и др. Холоднинское колчеданно-полиметаллическое месторождение в докембрии Прибайкалья. – Новосибирск: Наука, 1982. – 208 с.

Зимин С.С. Формация никеленосных роговообманковых базитов Дальнего Востока. – Новосибирск: Наука, 1973. – 90 с.

Изох А.Э., Гибшер А.С., Журавлев Д.З. и др. Sm-Nd данные о возрасте ультрабазит-базитовых массивов восточной ветви Байкало-Муйского офиолитового пояса // Доклады АН. – 1998. – т. 360. – №1. – С. 88-92.

Качаровская Л.Н. Сульфидные медно-никелевые руды Йоко-Довыренского расслоенного плутона (состав и условия образования): Автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук. – Улан-Удэ, 1986. 20 с.

Кислов Е.В. Йоко-Довыренский расслоенный массив. – Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1998. – 264 с.

Кислов Е.В., Конников Э.Г., Посохов В.Ф., Шалагин В.Л. Изотопные свидетельства коровой контаминации в Йоко-Довыренском массиве. // Геология и геофизика. – 1989. – № 9. – С. 140-144.

Конников Э.Г., Кислов Е.В., Цыганков А.А. Формационные типы никеленосных ультрамафитов Северного Прибайкалья. // Геология рудных месторождений. – 1987. – т. 29. – № 6. – С. 38-45.

Конников Э.Г., Качаровская Л.Н., Загузин Г.Н., Постникова А.А. Особенности состава главных минералов сульфидных руд Байкальского медно-никелевого месторождения. // Геология и геофизика. – 1990. – № 2. – C. 59-66.

Конников Э.Г., Орсоев Д.А., Цыганков А.А. Модель сульфидного рудообразования в полихронных ультрамафит-мафитовых комплексах. // Геология рудных месторождений. – 1992. – № 1. – С. 110-118.

Конников Э.Г., Кислов Е.В., Орсоев Д.А. Йоко-Довыренский расслоенный плутон и связанное с ним оруденение (Северное Прибайкалье). // Геология рудных месторождений. – 1994. – т. 36. – № 6. – С. 545-553.

Конников Э.Г., Кислов Е.В., Орсоев Д.А. Байкальское медно-никелевое месторождение. / Месторождения Забайкалья. – М.: Геоинформмарк, 1995. т. I, кн. 1. С. 29-38.

Конников Э.Г., Цыганков А.А., Орсоев Д.А. Чайское медно-никелевое месторождение. / Месторождения Забайкалья. – М.: Геоинформмарк, 1995. т. I, кн. 1. – С. 78-84.

Конников Э.Г., Хунцуйань Янь, Айхуа Си и др. Сульфидные никелевые месторождения рудного поля Хунчилин (провинция Цзилинь, Китай). // Геология рудных месторождений. – 2004. – т. 46. – № 4. – С. 346-354.

Конников Э.Г., Прасолов Э.М., Орсоев Д.А. Флюидный режим никеленосных габбро-кортландитовых интрузий юго-западной части Срединного хребта Камчатки. // Доклады АН. – 2005. – т. 402. – № 4. – С. 519-523.

Леснов Ф.П. Геология и петрология Чайского габбро-перидодит-дунитового никеленосного плутона (Северное Прибайкалье). – Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1972. – 179 с.

Медь-никеленосные габброидные формации складчатых областей Сибири // Кривенко А.П., Глотов А.И., Балыкин П.А. и др. – Новосибирск: Наука, 1990. – 237 с.

Орсоев Д.А., Цыганков А.А. Минералого-геохимические особенности сульфидного медно-никелевого оруденения в Чайском ультрабазит-базитовом плутоне (Северное Прибайкалье). / Геолого-генетические модели эндогенного оруденения в Забайкалье. Новосибирск, 1991. С. 20-31.

Орсоев Д.А., Кислов Е.В., Конников Э.Г., Канакин С.В., Куликова А.Б. Закономерности размещения и особенности состава платиноносных горизонтов Йоко-Довыренского расслоенного массива. // Доклады АН. – 1995. – т. 340. – № 2. – С. 225-228.

Орсоев Д.А., Рудашевский Н.С., Крецер Ю.Л., Конников Э.Г. Благороднометальная минерализация малосульфидного оруденения в Йоко-Довыренском расслоенном массиве (Северное Прибайкалье). // Доклады АН. – 2003. – т. 390. – № 2. – С. 233-237.

Рудашевский Н.С., Крецер Ю.Л., Орсоев Д.А., Кислов Е.В. Палладиево-платиновая минерализация в жильных Cu-Ni рудах Йоко-Довыренского расслоенного массива. // Доклады АН. – 2003. – т. 391. – № 4. – С. 519-522.

Цыганков А.А. Петрология, контактовые процессы и оруденение Чайского гипербазит-базитового массива (Северное Прибайкалье): Автореф. дис… канд. геол.-минер. наук. – Улан-Удэ, 1991. – 22 с.

Цыганков А.А. Магматическая эволюция Байкало-Муйского вулканоплутонического пояса в позднем докембрии. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. – 306 с.

Цыганков А.А., Посохов В.Ф., Шалагин В.Л. О формационной принадлежности Чайского плутона (Северное Прибайкалье) по изотопно-геохимическим данным. / Тез. докл. XII Всес. симп. по стабильным изотопам в геологии. – М., 1989. – С. 356-357.

Щека С.А., Вржосек А.А., Чубаров В.М. Троктолит-кортландитовая никеленосная формация Дальнего Востока. / Геология медно-никелевых месторождений СССР. – Л.: Наука, 1990. – С. 247-255.

Amelin Y.V., Neymark L.A., Ritsk E.Y., Nemchin A.A. Enriched Nd-Sr-Pb isotopic signatures in the Dovyren layred intrusion (eastern Siberia, Russia): evidence for source contamination by ancient upper-crustal material. // Chemical Geology. – 1996. – v. 129. – № 1 – P. 39-69.

Amelin Y.V., Ritsk E.Y., Neymark L.A. Effects of interactions between ultramafic tectonite and mafic magma on Nd-Pb-Sr isotopic systems in the Neoproterozoic Chaya Massif, Baikal-Muya ophiolite belt. // Earth and Planetary Sci. Lett. – 1997. – v. 148. – N 1. – P. 299-316.

Источник: www.vnedra.ru

Нахождение в природе

Нахождение никеля в природе

Никель в земной коре — спутник Fe и Mg, что объясняется сходством их валентности (II) и ионных радиусов; в минералы двухвалентных железа и магния никель входит в виде изоморфной примеси. Собственных минералов никеля известно 53; большинство из них образовалось при высоких температурах и давлениях, при застывании магмы или из горячих водных растворов.

Месторождения никеля связаны с процессами в магме и коре выветривания. Промышленные месторождения никеля (сульфидные руды) обычно сложены минералами никеля и меди. На земной поверхности, в биосфере Никель — сравнительно слабый мигрант. Его относительно мало в поверхностных водах, в живом веществе. В районах, где преобладают ультраосновные породы, почва и растения обогащены никелем.

Основные руды никеля – никелин (купферникель) NiAs, миллерит NiS, пентландит (FeNi)9S8 – содержат также мышьяк, железо и серу; в магматическом пирротине также встречаются включения пентландита. Другие руды, из которых тоже добывают Ni, содержат примеси Co, Cu, Fe и Mg. Иногда никель является основным продуктом процесса рафинирования, но чаще его получают как побочный продукт в технологиях других металлов. Мировым лидером по добыче никеля является Россия, затем идут Канада, Австралия, Куба, Новая Каледония и Индонезия.

Источник: www.allmetals.ru

Добыча никеля и влияние этого процесса на экологию

Добыча никеля и влияние этого процесса на экологию

Никелевая руда была известна еще до ее официального открытия. В течение 17 века на территории нынешней восточной Германии велась активная добыча медной руды. Совместно с ней в месторождениях часто попадалась другая порода — несмотря на схожие свойства, все попытки ее переработки в медь оканчивались неудачей. Единственное применение минералу нашли на производстве стекла, в качестве красителя.

Из-за этого горняки прозвали бесполезную на тот момент руду Kupfernickel — от слов kupfer (медь) и nikkel (обманный, озорной, двуличный). Долгое время порода считалась второсортной. В 18 веке, благодаря развитию минералогии, руда привлекла интерес исследователей. В 1751 году изучением ее свойств занялся шведский специалист Кронштедт.

В ходе опытов ему удалось восстановить из окисла неизвестный металл, по характеристикам схожий с железом. Очищенное вещество было с серебристо-белым оттенком, твердым и пластичным. Благодаря устоявшемуся названию оно было описано как никель.

Свойства никеля

В ходе дальнейших исследований удалось установить другие свойства никеля, благодаря которым он и получил широкое распространение в промышленности. Этому способствовало широкое распространение в залежах по всему миру — вклад в изучение вносили минерологи и химики разных стран. Благодаря этому вскоре после официального описания элемента его характеристики были хорошо известны.

Металлические

В качестве ископаемого, добываемого совместно с рудой, никель был интересен в первую очередь как металл. Ему присущи стандартные параметры:

  • характерный оттенок и блеск;
  • залегание в минералсодержащих породах — сульфидах и силикатах;
  • подверженность окислению;
  • твердость и прочность.

Никель причисляют к тяжелым цветным металлам — наряду с медью, свинцом и оловом.

Физические

Одна из основных характеристик, которую установили еще в первые годы открытия и исследований, — высокая пластичность и ковкость никеля. Также установили другие характеристики:

  • притягивается магнитом (ферромагнетик);
  • высокая жаростойкость;
  • высокая устойчивость к коррозии;
  • теплопроводность, уменьшающаяся при нагревании;
  • температура плавления — 1455 °С;
  • удельное электрическое сопротивление 0.0684 мкОМ.

Свойства позволяют применять никель в производстве нержавеющей стали и реактивов. Также благодаря жаропрочности он служит основой сплавов для аэрокосмической промышленности.

Получение металла

Синтез частиц никеля проводят химическим способом из малорастворимого карбоната с использованием восстановителей. Основные способы получения никеля: плавка, пиро- и гидрометаллургические методы. Как добывают никель в современном мире? Получение никеля делится на несколько этапов:

  • Руду подвергают дроблению, сушке. Удаляется лишняя влага.
  • Образуются флюс и гипс.
  • Затем к продуктам добавляют кокс и переплавляют.
  • В результате получается шлак и штейн.
  • Штейн продувают в конвертере.
  • Выходит белый никелевый штейн.
  • Из шлака извлекают угарный газ.
  • Никелевый штейн дробят, обжигают.
  • Закись восстанавливают древесным углём. Пыль возвращают на обжиг (см. Страны лидеры по добыче угля).
  • Проводят рафинирование.

Классификация

Также в процессе получения могут добавляться кремень или марганец. Обычно выпускается в виде проволоки. Добавленные элементы заносят в маркировку — НКО и НМц соответственно.

Первичный никель

В некоторых отраслях промышленности применение никеля с лучшими характеристиками необоснованно и оборачивается излишними затратами на сырье и изготовление продукции. Поэтому для изготовления обычных сплавов и заготовок применяют более недорогие разновидности.

Промышленное применение никеля

Даже краткий перечень использования тугоплавкого металла никеля и сплавов на его основе весьма обширен:

  • Жаропрочные «суперсплавы» для космического и авиационного производства.
  • Никелирование других металлов как способ активного и длительного противодействия коррозии.
  • Производство автономных источников питания — никель-цинковых, никель-кадмиевых, железоникелевых и никель-водородных аккумуляторов, свечей для двигателей внутреннего сгорания.
  • Протезирование в хирургии, изготовление брекетов для стоматологических целей.
  • Приборостроение. Инвар с пренебрежимо малым термическим удлинением, пермаллой с высокой магнитной восприимчивостью, нихром и константан для сплавов сопротивления, алюмель в качестве компенсационных проводов — все эти и многие другие соединения никеля широко используются в точных механизмах и измерительных приборах, гальванопластике и производстве электролизных сеток.
  • Монетное и ювелирное производство. Кроме известных сплавов для производства разменных и юбилейных монет, никель входит в состав стандартных золотых соединений. Например, золото 585 или 785 пробы содержит лигатуру из никеля и серебра.
  • Восстановление изношенных узлов и агрегатов в машиностроении, производство красителей и специальных покрытий.

Добыча металла в разных странах

Никель распространен на территории всего мира, как железо, кремний или магний. Несмотря на обилие залежей на каждом континенте, лидерами по добыче становятся страны с развитым промышленным комплексом. Это обусловлено особенностью обработки исходной никельсодержащей руды для получения металла в чистом виде.

Сам по себе пригодный для производства металл не встречается — для получения необходимо перерабатывать сульфаты, силикаты и оксиды. Рациональнее всего размещать предприятия в непосредственной близости от места добычи. Например, несмотря на обилие залежей на территории Кубы, в число лидеров по добыче страна не входит.

Крупнейшими предприятиями считаются:

  • российский «Норильский никель» — пятая часть мировой добычи;
  • канадская компания Vale Inco Ltd;
  • китайская Jinchuan Group Co. Ltd;
  • австралийская корпорация BHP Billion.

Меньшее количество добывают в Бразилии, Греции, Украине. Количество открытых и действующих месторождений по всему миру насчитывает более 400.

В России залежи сосредоточены в Таймырском округе, на Урале и в Мурманской области. Работы по добыче начались в 19 веке, в период развития металлообработки. Первые рудники были открыты на Среднем Урале — также в ходе разработки медных месторождений. Считалось, что там находятся основные залежи никельсодержащей руды — этому способствовало обнаружение еще нескольких крупных жил.

В ходе интенсивной разработки разведанных ресурсов запасы были истощены. В конце столетия добыча никеля в России переживала упадок — до начала освоения новых залежей. В начале следующего века новые метода геологической разведки позволили обнаружить никель в других областях. В период с 1933 по 1942 гг. были запущены несколько крупных предприятий, регулярно поставлявших партии обработанного никеля для нужд промышленности.

Известные производители

Из числа стран производителей больше всего никеля производят в Китае, Канаде, России, Японии и Австралии.

  1. Самым крупным предприятием по переработке никеля считается зарубежная компания Инко. Ее никелеплавительный завод Коп-пер-Клифф способен переработать около 291 тысяч тонн сырья в год.
  2. Второе почетное место производителя никеля занимает (266 тысяч тонн сырья).
  3. На третьем месте стоит иностранное предприятие: Jinchuan Group Co. Ltd (150 тысяч тонн сырья). Это китайское предприятие. Основной офис находится в Цзиньчан (Ганьсу). Производит компания не только никель, но и селен, серебро, медь, золото, кобальт, палладий и платину. Производительность Jinchuan Group Co. Ltd составляет 90% от всей переработки никеля в Китае. Эта компания является самой крупной в Азии.
  4. На четвертом месте — Glencore International AG (96 тысяч тонн).
  5. Пятое место занимает предприятие BHP Billiton (78,5 тысяч тонн). Это крупнейшее предприятие основано в 2001 году. Основной офис BHP Billiton находится в Мельбурне (Австралия), а в Лондоне у них дополнительная штаб квартира. С юридической точки зрения описываемое предприятие состоит из двух компаний, у каждой из которой отдельный собственнике. На рынке акций они существуют независимо друг от друга.

В России существуют еще несколько предприятий по переработке никеля. Это ОАО «Комбинат Южуралникель» и ОАО «Уфалейникель».

  • ОАО «ГМК «Норильский никель»» имеет несколько филиалов. Это Западный филиал, Кольская ГМК и ОАО «ГМК «Печенганикуль». Норильский никель перерабатывает преимущественно сульфидные руды, в состав которых входит дополнительно платиноиды, медь, кобальт и некоторые драгоценные металлы. Кольская ГМК перерабатывает медно-никелевый штейн, который им доставляют из вне. Этот филиал не имеет собственных ресурсов.
  • Южуралникель находится в Оренбургской области. Компания добывает руду на следующих месторождениях: Буруктальское и Сахаринское. Перерабатывают руду на Орской фабрике. Южуралникель используют устаревшую технологию производства (они применяют кокс). Поэтому рентабельность компании сильно зависит от цен на уголь.

О том, как производится никель на заводе в Норильске, показан в данном видео:

Источник статьи: https://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/nikel/tehnologii-izgotovleniya.html

Типы месторождений

Один из параметров, влияющих на объем добычи руды и затраты на обработку, — разновидность породы. Несмотря на идентичные свойства чистого металла, процесс его формирования в природе варьируется. К никелевым рудам относят:

  1. Медно-никелевые руды, сульфиды. Преобладающий тип, требующий наименьшего количества энергии для переработки. Распространены на территории СНГ и Канады.
  2. Силикаты, кобальт-никелевые. Располагаются в Индонезии, на Кубе. Также именно в таком виде добывали никель в начале развития отечественной добычи — на среднем Урале.
  3. Медно-колчеданные и сульфидно-арсенидные руды. Считаются вторичными, так как никель во время добычи не является основным веществом.

Большое количество запасов никеля также залегает на океаническом дне. Поэтому к числу потенциальных лидеров относят также страны, имеющие ресурсы и доступ к соответствующему способу добычи. Однако количество запасов никеля на суше остается настолько большим, что лишние затраты на подобные методы считаются нецелесообразными.

Месторождения никелевой руды

Морфология рудных тел, геологические условия залегания, минеральный и вещественный состав руд, а также особенности их технологической переработки – в совокупности все это позволяет то или иное месторождение отнести к определенному классу.

В основном, никелевые месторождения подразделяются на:

  1. Медно-никелевые сульфидные. Данный тип месторождений никеля встречается в Канаде (Томпсон и рудный район Сёдбери), Австралии (Камбалда), на территории стран СНГ (Норильское, Талнахское, Октябрьское, Мончегорское, Каула и т.д.);
  2. Никелевые силикатные и кобальт-никелевые силикатные, а также оксидно-силикатные ферро-никелевые. Такие месторождения можно встретить, преимущественно, на Южном Урале, Побужье, а также в Кубе, Индонезии, Новой Каледонии, Австралии;
  3. Медно-колчеданные;
  4. Жильные сульфидно-арсенидные комплексные.

Последние два типа месторождений относятся ко второстепенным.
Таблица 1.Основные месторождения никеля в России

Месторождение Тип руд Доля в запасах РФ, % Содержание никеля в рудах, % Добыча в 2006 г., тыс. т;
Октябрьское (Таймырский АО) Сульфидный медно-никелевый 40,3% 0,87% 220,2
Талнахское (Таймырский АО) 25,8% 0,7% 39,1
Ждановское (Мурманская область) 13,4% 0,56% 32,8
Буруктальское (Оренбургская область) Силикатный никелевый 7,2% 0,64% 10,6

Стоит отметить, что железомарганцевые конкреции, располагающиеся на океанском дне, также можно рассматривать в качестве потенциального источника никелевых руд.

Образование руды в медно-никелевых сульфидных месторождениях происходит в несколько этапов. Изначально, существует однородный никеленосный расплав, который при определенных условиях разделяется на силикатный и сульфидный компоненты. Сульфидный расплав отличается своим большим весом, под действием которого происходит его оседание и концентрация в придонных частях интрузивов. Его кристаллизация происходит только после полного завершения силикатного расплава. Никеленосная магма поднимается по глубинным разломам, определяя геологическую позицию рудных районов и полей данного типа месторождений.

Рудные тела крупнейших месторождений отличаются своей пластообразной формой, которая, как правило, совпадает с направлением расслоенности интрузивных массивов. Также встречается жильная форма рудных тел, столбообразная или другая, более сложная, которая определяется разрывными нарушениями.

Отличительными характеристиками данного типа месторождений выступает наличие выдержанного минерального состава руд.

Для месторождений, относящихся ко второму типу, при образовании характерно выветривание серпентенитов, при котором разлагаются минералы, а также осуществляется передвижение некоторых подвижных элементов водными потоками в более низкие участки земной коры, где элементы образуют осадок в виде вторичных минералов.

Данные месторождения славятся большим количеством никелевых залежей, которые втрое больше, чем запасы никеля в сульфидных рудах. К наиболее масштабным месторождениям можно отнести те, которые расположены на территории Филиппин, Новой Каледонии, Индонезии, Австралии.

Месторождения, относящиеся ко второму типу, подразделяют на:

  1. площадной коры;
  2. линейно-площадной коры;
  3. линейные;
  4. имеющие сложную морфологию рудных тел.

Способы добычи никеля

Разработка месторождений ведется несколькими методами. Выбор связан с типом руды, а также производственными затратами.

  1. Открытый способ. Представляет собой карьер. При помощи станков из ступенчатых стен добывают руду, после чего ее при помощи экскаваторов и самосвалов вывозят на поверхность.
  2. Закрытый. Происходит на глубине от километра и ниже. Отличается большей степенью опасности, большими тратами на технику и оборудование.
  3. Добыча с морского дна. Самый затратный способ, с ограниченными возможностями обработки в месте добычи.

Шахты и скважины устанавливают в местах, где содержатся сопутствующие минералы с полезными свойствами. Это позволяет окупить затраты на добычу. Оптимальным способом добычи остается обычный карьер.

добыча никеля

Способы получения никеля

Сульфидные руды и окисленные руды перерабатывают различными способами – пиро- и гидрометаллургическими.

Плавка на штейн сульфидных руд и концентратов

Руды и концентраты содержат одни и те же минералы, поэтому к ним могут быть применены после необходимой подготовки одни и те же способы переработки.

При нагревании руды до 400–600 ˚С еще до начала плавления халькопирит и никельсодержащие сульфиды разлагаются:

6(NiS, FeS) → 2Ni3S2 + 6FeS + S2 , 4CuFeS2 → 2Cu2S + 4FeS + S2 , 2Fe7S8 → 14FeS + S2 .

В результате этих реакций сложная совокупность минералов превращается в смесь простых сульфидов: Ni3S2 , FeS и Cu2S.

При температурах, необходимых для плавления шлака, состоящего из окислов пустой породы и флюсов, сульфиды меди, никеля и железа неограниченно растворимы друг в друге; они образуют медно-никелевый штейн, отделяемый от шлака в виде более тяжелого жидкого слоя.

Если часть серы при плавке окислена или удалена предварительным обжигом, распределение меди, никеля и железа между штейном и шлаком будет зависеть от сродства этих металлов к кислороду и сере. В условиях плавки сродство к сере, определяющее возможность перехода металла в штейн, у меди больше, чем у никеля, а у никеля больше, чем у железа.

Сродство тех же металлов к кислороду убывает в обратной последовательности. При недостатке серы для сульфидирования всех металлов сначала будет переходить в штейн медь, затем никель и, наконец, часть железа. Чем больше железа перейдет в штейн, тем больше полнота сульфидирования меди и никеля, но штейн, разбавленный сернистым железом, будет бедным. Для полного перевода никеля в штейн при плавке руды или концентрата не стремятся к полному шлакованию железа, оставляя часть его в штейне.

Кобальт по сродству к сере и кислороду занимает промежуточное положение между железом и никелем.

Расплавленный штейн продувают в конвертере, добавляя кварц; железо, окисляясь, шлакуется кремнеземом.

Основной продукт конвертерного передела – медно-никелевый файнштейн – представляет собой сплав сульфидов меди и никеля, содержащий 1–3 % железа.

Кобальт при продувке частично шлакуется вместе с железом.

Конвертерный шлак иногда направляют в отдельный передел для извлечения кобальта. Благородные металлы концентрируются почти полностью в файнштейне.

Охлажденный файнштейн дробят, измельчают и подвергают флотации. При этом получают два концентрата: никелевый, состоящий почти из чистого Ni3S2 , и медный, содержащий Cu2S; последний перерабатывают на медь обычным медным концентратом плавкой на штейн и продувкой в конвертере.

Никелевый концентрат обжигают, окисляя его по реакции

2Ni3S2 + 7O2 = 6NiO + 4SO2 .

Полученный таким образом серый порошок закиси никеля, содержащий окислы кобальта и платиновые металлы, восстанавливают углем в электропечах до металла, который разливают в аноды.

Никелевые аноды подвергают электролитическому рафинированию, попутно извлекая из электролита кобальт и остаток меди, а из шлама – платиноиды.

Богатые крупнокусковые медно-никелевые руды плавят на штейн в шахтных печах, если пустая порода этих руд не слишком тугоплавка. В ряде случаев для руд, содержащих много окиси магния или другие тугоплавкие составляющие, приходится прибегать к электроплавке.

Флотационные концентраты и мелкие фракции богатых руд плавят в отражательных или электрических печах; при высоком содержании серы в этих материалах применяют предварительный обжиг.

Выбор способа плавки во многом зависит от состава сырья и местных экономических условий, в частности от наличия того или иного топлива и цены на электроэнергию.

Гидрометаллургический способ переработки сульфидных руд

По этому способу измельченную руду или концентрат обрабатывают раствором аммиака и (NH4)2SO4 в автоклавах под избыточным давлением воздуха около 506,7 кн/м2 (7ат). Медь, никель и кобальт переходят в раствор в виде комплексных аммиачных солей, например по реакции

NiS + 2O2 + 6NH3 = Ni(NH3)6SO4 .

Энергичное окисление сульфидов сопровождается выделением тепла, избыток которого отводят холодильниками, поддерживая в автоклаве температуру 70–80 ºС, сера, входящая в состав концентрата, при этом окисляется до S2O32−, S3O62−и SO42− , а железо выпадает в осадок в виде гидроокиси и основных сульфатов.

Отфильтрованный раствор кипятят для осаждения меди по реакции

Cu2+ + 2S2O32− = CuS + SO42− + S + SO2 .

После этого частично оставшуюся в растворе медь осаждают сероводородом, а очищенный от нее раствор, содержащий никель и кобальт, обрабатывают в автоклаве водородом при давлении около 2,5 Мн/м2 (25 ат) и температуре около 200 ºС.

Сначала осаждается основная масса никеля

Ni(NH3)62+ + H2 = Ni + 2NH4+ + 4NH3

в виде частиц крупностью от 2 до 80 мкм. Отфильтровав осадок, остаток никеля и кобальт выделяют из раствора сероводородом.

При дальнейшей обработке осадка сульфидов кислородом и аммиаком в автоклаве растворяется кобальт. Нерастворимый осадок, содержащий преимущественно сульфид никеля, возвращают на основное выщелачивание, а из раствора действием водорода под давлением выделяют кобальт.

Схема сложна и требует дорогой аппаратуры; однако она позволяет извлекать из комплексных концентратов до 95 % Ni, около 90 % Сu и 50–75 % Со.

Плавка окисленных руд на штейн

Наиболее распространенный в настоящее время способ переработки окисленных никелевых руд плавкой на штейн основан на различии сродства железа и никеля к кислороду и сере.

Никель путем сульфидирования переводится в штейн – сплав Ni3S2 и FeS; основная масса железа удаляется со шлаком:

6FeS + 6NiO = 6FeO + 2Ni3S2 + S2 , 2FeO + SiO2 = FeSiO4 .

Окисленные руды не содержат серы, поэтому ее приходится вводить, добавляя при плавке пирит или гипс. Гипс, восстанавливаясь до сернистого кальция, сульфидирует железо и никель. Действие гипса при плавке более сложно, чем действие пирита, однако во многих случаях все же пользуются гипсом, а не пиритом, так как гипс дешевле пирита и не дает железистых шлаков.

Наиболее выгодно при переработке окисленных никелевых руд применять местный кобальтсодержащий пирит, в котором очень мало меди и нет благородных металлов.

Никелевый штейн, полученный в результате плавки руды с пиритом или гипсом, содержит до 60 % Fe, которое далее отделяют от никеля продувкой жидкого штейна в конвертере. При конвертировании происходит избирательное окисление железа и шлакование его добавляемым в конвертер кварцем – получается практически чистый от железа никелевый файнштейн. Конвертерный шлак богат никелем, поэтому он является оборотным продуктом – его возвращают в рудную плавку либо направляют на отдельную переработку для извлечения кобальта.

Файнштейн разливают в изложницы, затем измельчают и обжигают намертво:

2Ni3S2 + 7O2 = 6NiO + 4SO2 .

Закись никеля смешивают с малосернистым восстановителем, например с нефтяным коксом, и плавят в электрической печи при 1500 ºС, получая жидкий никель.

Никель отливают в аноды для электролитического рафинирования либо гранулируют, сливая его тонкой струей в воду.

Плавка окисленных руд на никелистый чугун (ферроникель)

Богатые окисленные руды иногда плавят в электрических печах с углем, восстанавливая из них все железо, никель и кобальт в природнолегированный чугун.

Подобную плавку сравнительно бедных руд проводят и в доменных печах, однако она имеет ограниченное применение.

Несмотря на преимущественное использование никеля в специальных сталях, выплавка его в виде сплава с железом не всегда приемлема: в сплав переходят кобальт, марганец, хром и другие примеси, случайные сочетания которых не всегда позволяют использовать ценные свойства этих металлов.

Кричный способ переработки окисленных руд

По этому способу руду, смешанную с углем, нагревают в трубчатых вращающихся печах при температуре около 1050 ºС, позволяющей восстановить вместе с никелем и кобальтом только часть железа. Восстановленные металлы получаются в виде зерен, смешанных с полурасплавленным шлаком. Охлажденный шлак дробят и извлекают из него кричный сплав электромагнитом. Способ не получил широкого распространения по тем же причинам, что и предыдущий, – из-за невозможности отдельного использования кобальта.

Характеристика никеля

Новооткрытый элемент нашел свое применение не сразу. Только спустя два столетия люди стали активно использовать металл. Особенно популярным он стал в металлургии. Как выяснилось, никель является отличным легирующим элементом для стали и железа.

Так, сплавы с никелем являются очень устойчивыми к различным химическим воздействиям, не поддаются коррозионному повреждению, а также могут выдерживать очень высокие температурные режимы. Например, сплав никеля и железа, который называется в металлургии инвар, не способен расширяться под воздействием высоких температур, это является одной из главных причин, по которой инвар используется для производства рельс для железных дорог и многих других элементов.

Внешний вид простого вещества никель

Физические свойства никеля

Никель является металлом с характерным желтовато-серебристым оттенком. На открытом воздухе сохраняет свой цвет и блеск, не тускнеет. Твердость металла по Бринеллю составляет 600-800 Мн/м2. Не смотря на достаточно высокую свою твердость, металл хорошо поддается различным физическим воздействиям и обработкам, в том числе ковке и полировке. Это позволяет использовать никель для производства очень тонких и деликатных изделий.

Металл имеет магнитные особенности даже в условиях достаточно низких температур (до -3400С). Не поддается коррозионному повреждению.
Физические свойства никеля

Атомный номер 28
Атомная масса, а.е.м 58,69
Атомный диаметр, пм 248
Плотность, г/см³ 8,902
Удельная теплоемкость, Дж/(K·моль) 0,443
Теплопроводность, Вт/(м·K) 90,9
Температура плавления, °С 1453
Температура кипения, °С 2730-2915
Теплота плавления, кДж/моль 17,61
Теплота испарения, кДж/моль 378,6
Молярный объем, см³/моль 6,6
Группа металлов Тяжелый металл

Химические свойства никеля

Никель имеет 28 атомный номер и обозначается в химической номенклатуре символом Ni. Имеет молярную массу 58,6934 г/моль. Атом никеля имеет радиус в 124 пм. Его электроотрицательность по шкале Полинга составляет 1,94, электронный потенциал равен 0,25 В.

Металл не подвергается негативному воздушному и водному воздействию. Это связано с образованием на его поверхности пленки в виде оксида никеля (NiO), которая предотвращает его дальнейшее окисление.

Реагирует с кислородом только при определенных условиях, в частности, при сильном нагревании. В условиях высоких температур способен также взаимодействовать абсолютно со всеми галогенами.

Проявляет бурную реакцию в азотной кислоте, а также в растворах с аммиаком. Однако, некоторые соли, например, соляная и серная, достаточно медленно растворяют металл. А вот в фосфорной кислоте он не растворяется вообще.
Химические свойства никеля

Ковалентный радиус, пм 115
Радиус иона, пм (+2e) 69
Электроотрицательность (по Полингу): 1,91
Электродный потенциал: 0
Степени окисления: 3, 2, 0

Источник: stabi-line.ru

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Заработок в интернете или как начать работать дома