Особенности разведки и оценки месторождений никеля

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА ПОИСКА И РАЗВЕДКИ М.П.И

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ТЕМЕ

«ОСОБЕННОСТИ РАЗВЕДКИ И ОЦЕНКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НИКЕЛЯ»

СДАЛ: СТУДЕНТ ЛУНИН В.В.

ГРУППА: ВЭГ 94-2

ПРИНЯЛ: ПРОФЕССОР

ЯСКОВСКИЙ П.П.

1998г.

МОСКВА

Содержание

1. Введение 1

2. Общие сведения 6

3. Минерально-сырьевая база 9

4. Промышленные типы месторождений 11

5. Технологические свойства руд и особенности их переработки 18

6. Методика разведки месторождений никеля 21

7. Опробование 27

8. Изучение руд на попутные компоненты 32

9. Классификация запасов полезных ископаемых 34

10. Оценка месторождений на разных стадиях геологоразведочных работ 41

11. Подсчет запасов 52

12. Заключение 56

Список литературы

Введение

Учение о месторождениях полезных ископаемых относится к геолого-экономическим дисциплинам. К ним же принадлежат и методика поиска и разведки месторождений полезных ископае мых, экономика минерального сырья и геологоразведочных ра бот и некоторые другие, тесно связанные между собой дисциплины. Большое значение для учения о полезных ископаемых имеет также технология полезных ископаемых, включающая вопросы обогащения руд, облагораживание концентратов, ме таллургического и других видов передела минерального сырья.

К полезным ископаемым относят минеральные образования, которые используются в промышленности целиком (например, граниты - для производства щебня, строительные глины) или для извлечения из них тех или иных полезных компонентов (минералов, химических элементов, соединений элементов и др.).

Рудой называют минеральный агрегат, из которого технологически возможно и экономически выгодно извлекать химические элементы, (в том числе металлы), их соединения или минералы. Иными словами, руда - рудное полезное ископаемое. К нерудным полезным ископаемым относят горные породы, из которых не извлекают химические элементы и минералы, а используют целиком с учетом особенностей их физических, физико-химических свойств и состава. Например, диабазы применяют для производства плавленого камня, граниты и гнейсы - строительного щебня и бута, каменный уголь ис пользуется как минеральное топливо. Таким образом, к неруд ным ископаемым относятся преимущественно те или иные горные породы. Иногда и из горных пород извлекается какая-то их часть (например, блоки для последующей распиловки на облицовочные плиты, или кондиционные штуфы нефрита-сырца). Такие виды горных пород относятся к полурудным полезным ископаемым.

Месторождением полезных ископаемых обычно считают участок земной коры, на котором в результате геологических процессов образовалось полезное ископаемое в достаточном для разработки количестве и по качеству, горно-геологическим и экономическим условиям удовлетворяющее требованиям промышленности. Однако к месторождениям в последнее время стали относить и такие скопления полезного ископаемого, которые сформировались благодаря деятельности человека - так называемые техногенные месторождения. Кроме того, к место рождениям относят также участки гидросферы - например, некоторые соляные (в том числе содовые) озера, из которых извлекают не только поваренную соль, соду и другие химические продукты, но и ряд элементов (бор, литий, магний и пр.). Специфические месторождения - моря и океаны, вода которых служит источником магния, поваренной соли и других продуктов, а также вся атмосфера Земли - источник кислорода, азота и других газов. В качестве месторождений отдаленного будущего рассматриваются астероиды, скопления полезных ископаемых на Луне и т. д.

К рудопроявлениям относят такие скопления полезных ископаемых, которые недостаточно исследованы (и потому их нельзя еще отнести к месторождениям) или по тем или иным показателям не удовлетворяют требованиям, обусловливающим выгодную разработку. Необходимо различать рудопроявления с недостаточными ресурсами сырья и, следовательно, не представляющие интереса в качестве объекта разработки в настоящем и будущем, и рудопроявления со значительными ресурсами сырья, но не соответствующие требованиям промышленности по горно-геологическим, экономическим, технологическим или экологическим причинам. Среди таких рудопроявлений имеются потенциальные месторождения, которые следует учитывать в качестве возможного объекта разработки.

Мелкие рудопроявления, которые не представляют интереса для разработки ни в настоящем, нив будущем, называют точкой минерализации (или рудной точкой, минерализованной точкой, пунктом минерализации). Точки минерализации могут представлять интерес как поисковый признак для выявления месторождений.

Возможность разработки скоплений минерального сырья в недрах определяется рядом горно-геологических и экономико-географических факторов. К горно-геологическим условиям относятся размеры объектов (в том числе мощность залежей), глубина их залегания от поверхности, степень обводненности, морфология залежей, характер их залегания, наличие внутри них тел пустых пород, степень изменчивости состава залежи по падению, простиранию и вкрест простирания, механические свойства полезного ископаемого и вмещающих пород. Массовая доля полезных, вредных и балластных примесей - один из важнейших показателей при оценке месторождений. В ряде случаев имеет значение и соотношение отдельных компонентов друг с другом. Например, для оценки полевого шпата как керамического сырья имеет значение не только общая массовая доля оксидов щелочей (Na₂ O+K₂ O), но и величина отношения K₂ O/ Na₂ O. Для переработки бокситов на алюминий учитывается величина отношения Аl₂ O₃ /SiO₂ (кремниевый модуль); для п ереработки хромитов на феррохром - величина отношения Cr₂ O₃ /FeО. Нередко промышленно важной является не валовая массовая доля того или иного компонента, а ее величина, связанная с определенным минералом. Например, для руд молибдена следует учитывать молибден, входящий в состав сульфидов, так как такие руды могут легко обогащаться в отличие от оксидных. В связи с этим наряду с обычными (валовыми) химическими анализами выполняют и рациональные, показывающие связь одних элементов с другими.

К географо-экономическим факторам оценки месторождений относятся степень удаленности объектов от тех или иных путей сообщения (железных дорог, судоходных рек, побережий), экономическая развитость района, наличие и стоимость энергии, климатические условия, наличие рабочей силы, крепежных и строительных материалов и т. д.

Учение о полезных ископаемых тесно связано с минералогией, геохимией, петрографией, структурной и исторической геологией, литологией, тектоникой, геоморфологией, гидрогеологией и рядом других геологических наук, а также с кристаллографией, физической химией, аналитической химией, теорией вероятности и др.

Учение о месторождениях полезных ископаемых тесно связано и с развитием горного дела. Еще в глубокой древности, в эпоху первобытнообщинного строя человек использовал различные камни, а затем и примитивные каменные орудия для охоты, раскалывания костей животных, обработки шкур. Из камня делали наконечники для стрел, ножи, скребки, каменные топоры. Постепенно человек научился пользоваться металлами. Вначале, по-видимому, метеорным железом, самородными медью и золотом, а затем стал выплавлять металлы из руд. Судя по археологическим находкам, золото люди стали применять за 12 тыс. лет до н.э. С давних времен человек занимался добычей соли. Кельты стали получать соль из рассолов еще в 1 тысяче­летии до н. э. Бронзовый век, во время которого получали легкоплавкие сплавы меди с оловом, свинцом, серебром и сурьмой, длился примерно до 1 тысячелетия до н.э. В это время в качестве топлива уже использовалась нефть. Во втором тысячелетии до н. э. на Древнем Востоке - в Египте, Месопотамии - стали выплавлять железо из руды, начался железный век.

На территории СНГ на Урале, Алтае, в Средней Азии известны следы древних разработок, так называемые «чудские копи». Добыча руд меди, олова, золота и серебра велась здесь за несколько тысячелетий до н.э. В Средней Азии и на Алтае имеются следы древних разработок талькового камня, из которого делали посуду. Известны древние разработки и в Закавказье. В Индии найдены браслеты из обожженного талькита, возраст которых около пяти тысячелетий. Одним из первых, кто рассматривал условия формирования месторождений полезных ископаемых, были философы Фалес, Зенон, Гераклит. Фалес (624—547 гг. до н. э.) считал воду первоисточником всего живого и мертвого. Гераклит (544—474 гг. до н. э.) полагал, что главенство принадлежит огню. Отдельные суждения о рудах можно найти в трудах Аристотеля (IV век до н. э.), Плиния Старшего (1 в. до н.э.), Тита Лукреция Кара (1 в. н. э.). Ли Сицина (950 г. н. э.). Ряд сведений о рудах и минералах имеется в работах ученых Средней Азии ибн-Сины (Авиценны, 1023 г.), аль-Бируни (1048 г.).

Научные основы учения о полезных ископаемых зарождались в средние века. Одним из известнейших ученых того времени был Георгий Агрикола (1494—1555 гг.). Он полагал, что рудные жилы сформированы растворами или «соками земли». Позднее, в XVII в. Рене Декарт, наоборот, связывал рудное вещество с инъекциями из глубин недр. М. В. Ломоносов (1711—1765 гг.) пришел к выводу, что, исследуя пересечения рудных жил, мож­но установить последовательность их образования. Он считал, что формирование месторождений полезных ископаемых связано с действием поверхностных вод. Позднее, в середине XIX века подобные идеи высказал французский ученый Эли де Бомон. Спор между плутонистами - учеными, связывающими рудный процесс с глубинными источниками, и нептунистами - учеными, полагающими, что руды отлагались из нисходящих по трещинам подземных вод, особенно обострился в XVIII в. и продолжался до первой половины XIX в. Наиболее ярким представителем плутонистов был геолог из Шотландии Д. Хеттон (1726— 1797 гг.), нептунистов — профессор Фрайбергской Горной Академии А. Г. Вернер (1749—1817 гг.). В качестве продолжателей нептунистов второй половины XIX в. следует упомянуть Г. Бишофа и Ф. Зандберга, развивших интересную латераль-секреционную гипотезу. Согласно их взглядам, поверхностные воды заимствовали из боковых пород необходимые для рудообразования компонен ты.

В работах русского ученого А. П. Карпинского (1883 г.) и американского ученого Ф. Пошепного (1813 г.) описано многообразие процессов генезиса руд. Дальнейшее развитие взглядов на рудообразование в начале XX в. связано с исследованиями И. Фогта (Норвегия), В. Линдгрена, В. Эммонса (США), В. А. Обручева, А. П. Карпинского, К. И. Богдановича. Первые в России учебные пособия по полезным ископаемым - «Курс рудных место рождений» А. П. Карпинского и позднее изданный учебник по рудным месторождениям К. И. Богдановича (1912 - 1913 гг.).

В советский период большой вклад в развитие учения о полезных ископаемых внесли В. А. Обручев, А. П. Заварицкий, В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, Л. И. Лутугин, П. И. Степа­нов, И. М. Губкин, С. И. Миронов, Ю. А.Билибин, А. Г. Бетех тин, Д.С. Коржинский, В. С. Соболев, С. С. Смирнов, П. М. Татаринов, И. Ф. Григорьев, В. М. Крейтер, В. И. Смирнов, М. Г. Магакьян, Д. П. Григорьев, М. А. Усов, В. К- Котульский, П. И. Преображенский, X. М. Абдуллаев, А. В. Пэк, А. В. Казаков, Н. М. Страхов, Г. С. Дзоценидзе, К. И. Сатпаев, В. П. Петров, В. Д. Никитин, Н. С. Курнаков, Л. И. Пустовалов, И. С. Рожков и многие другие. Из зарубежных ученых следует отметить большую роль в развитии науки Б. Линдгрена, В. Эммонса, А. Баддиндгтона, Б. Батлера, Л. Грейтона, И. Иовчева, Е. Ссадецки-Кардоша, Я. Кутины, П. Ниггли, Г. Шнейдерхена, К. Оксениуса, А. Локка, Я. Вант-Гоффа, Г. Потонье, А. Бетма-на, М. Рамдора, Р. Рутье и многих других.

Минеральное сырье играет огромную роль в народном хозяйстве нашей страны. Развитию минерально-сырьевой базы СНГ и ее освоению уделяется исключительно большое внимание. Советские геологи создали в нашей стране надежную минерально-сырьевую базу.

Большое внимание уделяется комплексному использованию минерального сырья, т. е. вовлечению в промышленность ряда компонентов, входящих в состав руд. Например, из серебро-свинцово-цинковых руд извлекают серу, селен, кадмий, индий, барит и другие компоненты. На некоторых месторождениях горючих газов попутно получают сероводород (для извлечения серы) и гелий. На некоторых месторождениях флогопита стали попутно извлекать новый вид керамического сырья — диопсид. Примеров подобного рода можно привести очень много. Однако еще много попутных продуктов теряется. Например, в нашей стране пока не используются тонкоизмолотые серпентиновые отходы фабрик по извлечению волокон хризотил-асбеста, хотя в некоторых странах (например, в Канаде) постепенно, пока в опытном порядке, стали извлекать из этих отходов магний и другие компоненты. В США в экспериментальном порядке приступили к извлечению урана из фосфоритов.

При разработке многих месторождений попутно добывают вмещающие (в том числе вскрышные) породы, которые нередко используются для строительных целей, закладки выработанного пространства в подземных выработках и т. д.

Общие сведения.

Никель был открыт в 1751г. шведским металлургом А.Ф.Кронстедтом. Это серебристо-белый металл с сильным блеском, не тускнеющий на воздухе. Никель тверд, тугоплавок и легко полируется. При отсутствии примесей (особенно серы) он весьма гибок, ковок, тягуч и способен развальцовываться в очень тонкие листы и вытягиваться в проволоку. Температура плавления никеля 1455 ⁰ С, температура кипения 2990 ⁰ С, плотность 8,9 г/см³ . Кларк никеля, по А.П. Виноградову , 0,008%.

Наиболее древние – сульфидные медно-никелевый месторождения архейских зеленокаменных поясов расположены на западе Австралии. Одни месторождения этого района заключены в пачке высокомагнезиальных вулканогенных пород мощностью 240-600 м, залегают они в горизонте серпентинизированных комтиитовых перидотитов. Образование руд произошло до метаморфизма вулканогенных толщ. Месторождения второго более позднего типа ассоциируют с дайками дунитов.

На орогенной стадии геосинклинальных областей образуются комплексные никель-кобальтовые месторождения (часто с серебром, висмутом, ураном), ассоциирующие с комплексами гранитоидов.

Крупные сульфидные медно-никелевые месторождения возникли на активизированных древних платформах и щитах. Оруденение приурочено к расслоениям массивам основных и ультраосновных пород, а также связано с трапповым магматизмом.

Основные эпохи медно-никелевого оруденения – архейская (Западная Австралия), протерозойская (Канадский и Балтийский щиты, Ю.Африка) и мезозойская (Сибирская платформа). К наиболее важным рудным районам относятся Сёдберри и Томпсон (Канада), Камбалда (З.Австралия), районы Кольского полуострова и Норильский район (Россия).

Силикатно-никелевые месторождения коры выветривания основных и ультраосновных пород Урала, Кубы, Новой Каледонии, Филиппин, Австралии и др. возникли в мезозойское время в платформенных условиях.

Никель концентрируется главным образом в мафитах и ультрамафитах в виде примеси к силикатам и рассеянных мелких выделений сульфидов. Из гранитоидной магмы никель (вместе с кобальтом, мышьяком, серой, а иногда и висмутом, серебром, ураном) выносится в гидротермальных растворах и образует жильные сульфидные и силикатные никелевые месторождения. В поверхностных условиях никель переносится грунтовыми водами и в виде водных силикатов накапливается в коре выветривания. Известно более 40 минералов никеля и более 100 минералов, в которых никель и кобальт присутствуют совместно. На более часто встречающиеся и промышленные минералы никеля: сульфиды пентландит, миллерит, никелин, никелестый пирротин, полидимит, кобальт-никелевый пирит, виоларит, бравоит, ваэсит, хлоантит, раммельс-бергит, герсдорфит, ульманит, водные силикаты – гарниерит, аннабергит, ховахсит, ревдинскит, шухардит, никелевые нонтрониты и никелевые хлориты. Обычно разрабатываются месторождения сульфидных руд, содержащие 1-2% Ni, и силикатные руды, содержащие 1-1,5% Ni. Сульфоарсенидные никель-кобальтовые руды добываются в небольшом количестве. Никель получают из комплексных руд: медно-никелевых, кобальт-никелевых, железоникелевых. Для комплексных сульфидных руд никеля минимальным промышленным содержанием считается 0,2%, для оксидно-силикатных – 0,6%. Сульфидные медно-никелевые руды бывают массивными, вкрапленными и прожилковато-вкрапленными. Богатые руды с содержанием никеля не ниже 2-2,5% направляются в плавку. Более бедные руды предварительно обогащаются методом флотации. Силикатные руды никеля с содержанием металла 1,1-2% обогащению не поддаются. Они просушиваются, брикетируются, к ним примешиваются добавки, содержащие серу, и руды направляются в плавку. Сульфидо-арсенидные руды комплексные (никель, кобальт, серебро, иногда золото, висмут, уран) обычно богатые. В случае необходимости они подвергаются обогащению методом флотации.

Никель обладает ценными свойствами: ферромагнитностью, ковкостью, тягучестью, не окисляемостью на воздухе, сильным блеском, хорошо полируется, поддается прокатке, ковке и сварке. Основная часть добываемого никеля (87%) идет на производство жаропрочных, конструкционных, инструментальных, нержавеющих сталей и сплавов; относительно небольшая часть никеля расходуется на производство никелевого и медно-никелевого проката, для изготовления проволоки, лент, разнообразной аппаратуры для химической и пищевой промышленности, а также в реактивной авиации, ракетостроении, в производстве оборудования для атомных электростанций, для изготовления приборов радиолокации. Сплавы никеля с медью, цинком, алюминием (латунь, нейзильбер, мельхиор, бронза), сплав никеля и хрома (нихром) и монельметалл (75% меди и 25% никеля) широко используются машиностроительной промышленностью. Сплав никонель применяется в ракетостроении; элинар сохраняет постоянную упругость при различных температурах; платинит заменяет дорогую платину; пермаллой обладает магнитной проницаемостью. Пермаллойные сердечники есть в любом телефонном аппарате. Десятая часть никеля, производимого в мире, идет на изготовление катализаторов в нефтехимическом производстве.

Минерально-сырьевая база.

Таблица №1

Запасы, добыча, потребление, экспорт и импорт никеля

В графах «экспорт» и «импорт» поставлены значения, включающие руду, концентраты, штейн, окись никеля (по содержанию металла), рафинированный металл и ферроникель.

По оценке ВНИИЗГ общие запасы никеля в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах на начало 1998г. составляли 77.4 млн.т., в том числе подтвержденные запасы 45.5 млн.т. Основные запасы сосредоточены в Новой Каледонии, Канаде, Австралийском союзе, на Филиппинах, в Индонезии, Бразилии, Гватемале, Греции.

Япония и страны Западной Европы собственными ресурсами никеля не располагают. Незначительные запасы никеля и в США (140 тыс.т.). Ежегодная добыча никеля в капиталистических и развивающихся странах составляет около 600 тыс.т., в том числе: в Канаде 262, Новой Каледонии до135, Австралийском союзе 85, на Филиппинах 40, в Индонезии 25, ЮАР 22, США 15, Доминиканской Республике 27.

Главные страны по добыче и производству никеля: Канада, Новая Каледония и Австралийский союз, а основные потребители: Япония, США и страны Западной Европы. В связи с этим Япония, США и ФРГ интенсивно занимаются решением проблемы добычи и переработки железомарганцевых конкреций Мирового океана с целью получения из них и никеля. Дальнейший рост производства никеля предусматривается в основном за счет силикатных руд никеля и вовлечения в эксплуатацию сульфидных месторождений с крупными запасами, хотя и бедными рудами.

Уникальные месторождения содержат более 500 тыс.т никеля,


29-04-2015, 00:47