В объеме внешнеторгового оборота никель занимает одно из ведущих мест среди цветных металлов. Среднегодовые цены на электролитический никель на Лондонской Бирже Металлов (ЛБМ) колебались в пределах 1630-6800 $ за 1т (период 1961-1980 г.г.), и от 10 700 – 23 900 $ за 1т (период 1985-1988г.).
Постоянный рост цен на различные виды никелевой товарной продукции обусловлен как значительным увеличением удельных капитальных вложений в новое строительство, так и ростом цен на нефть (в рассматриваемом периоде), увеличением стоимости энергоносителей, повышением затрат на охрану окружающей среды, соотношением производства и спроса металлов и многими другими причинами.
Промышленные типы месторождений.
В основу положена промышленная систематика месторождений, базирующаяся на морфологии рудных тел, геологических условиях их залегания, минеральном и вещественном составе руд, особенностях их технологической переработки.
Основные типы никелевых месторождений следующие:
1. медно-никелевые сульфидные месторождения : Норильское, Толнахское и Октябрьское, Мончегорское, Каула и др.(СНГ), рудный район Сёдбери и месторождение Томпсон (Канада), Камбалда (З.Австралия);
2. никелевые силикатные и кобальт-никелевые асболан силикатные преимущественно пластообразные месторождения Южного Урала, Кубы, Индонезии, Новой Каледонии, Австралии.
Второстепенные типы :
1. медно-колчеданные месторождения;
2. жильные сульфидно-арсенидные комплексные месторождения.
Потенциальный источник – современные железомарганцевые конкреции дна океанов.
Первый тип – главный источник никеля как в зарубежных странах, так и в СНГ. В капиталистических и развивающихся странах на него приходится 29% всех запасов и 57,5% добычи. Месторождения второго типа обладают значительно большими запасами (70,6%) и из них добывают 41,5% никеля. В СНГ этот тип имеет также важное значение. Второстепенные типы играют незначительную роль.
Сульфидные медно-никелевые месторождения с запасами никеля до 100 тыс.т считаются мелкими, от100 до 200 средними и свыше 200 – крупными. Крупные запасы никеля, сосредоточенные в железомарганцевых конкрециях на дне океанов, являются пока потенциальным источником этого металла.
Основные типы.
Тип первый. Медно-никелевые сульфидные месторождения .
Месторождения сульфидных медно-никелевых руд связаны с лополитоподобными или плитообразными массивами расслоенных габброидов, приуроченных к зонам глубинных разломов на древних щитах и платформах. Форма рудных тел наиболее крупных месторождений пластообразная (Фруд-Стоби, Томпсон и др. в Канаде; Норильск 1, Талнахское и Октябрьское в СНГ; Камбалда в Австралии и др.), часто совпадающая с направлением расслоенности интрузивных массивов. Многие месторождения (Мончегорское, Каула в СНГ; Линн-Лейк в Канаде; Пилансберг в ЮАР; ряд месторождений Австралии) имеют жильную, столбообразную или более сложную форму рудных тел, определяемую разрывными нарушениями.
Руды комплексные. В них содержится (%): Ni 0.6-5, Cu 0.2-6, Co 0.01-0.1, металлы группы платины. Отношение Ni:Cu= 1.5-2.5:1, но может быть и иным. Отношение Co:Ni=1:20-1:40. Бедные руды (Ni до 1.5% - в основном вкрапленные руды) обогащаются. Богатые руды (Ni более 1.5%) могут идти в плавку без обогащения. Из медно-никелевых руд извлекают медь, никель, кобальт, металлы группы платины, золото, серебро, серу, селен, теллур.
Норильское рудное поле.
Оно расположено на северо-западной окраине Сибирской платформы и приурочено к зоне глубинного разлома близмиридионального простирания. Медно-никелевое орудинение связано с интрузивами дифференцированных габбро-диабазов одного из триасовых этапов траппового магматизма. Наиболее значительным является месторождение Норильск 1, где оруденение приурочено к донной части плитообразного расслоения массива габбро-диабазов, полого погружающегося на запад под покровы триасовых эффузивов. Подстилающими для массива являются осадочные породы палеозоя.
Талнахское и Октябрьское месторождения расположены на юго-западном склоне плато Хараелах и связаны с крупными дифференцированным интрузивом габбро-диабазов норильского типа площадью более 50 км2 , который приурочен к тому же глубинному разлому, что и Норильское месторождение. Талнахское месторождение, открытое в 1960г., приурочено к верхнему рудоносному горизонту, а Октябрьское, открытое в 1965г., находится на нижнем горизонте.
Оба месторождения расположены на узле пересечения Норильским глубинным рудоконтролирующим разломом Хараелахской мульды. К востоку от разлома располагается Талнахское месторождение, а к западу – Октябрьское. Складчатые и разрывные нарушения определяют блоковое строение рудного поля.
Оруденение преимущественно вкрапленное в породах эндо- и экзоконтакта интрузива. Встречаются шлиры, сульфидные жильные тела и пластообразные залежи сплошных руд. Морфология рудных тел и условия их локализации определялись разрывными нарушениями. Основные минералы руд: пирротин, халькопирит, кубанит, пентландит, второстепенные: борнит, пирит, миллерит, виоларит, бравоит, сфалерит, галенит и др.
Руды Октябрьского месторождения залегают на большой глубине: 400-600 м. На этом месторождении различают три типа главных промышленных руд: богатые сплошные медно-никелевые и медистые во вмещающих осадочных отложениях и вкрапленные в интрузивных породах. Среди богатых руд выделяются пирротиновые, кубанитовые и халькопиритовые с талнахитом, моухикитом. Кубанитовые и халькопиритовые руды содержат металлы платиновой группы, золото, серебро, селен и др. элементы.
Богатые сплошные руды образуют несколько залежей, имеющих пласто- и линзообразную форму с относительно выдержанными мощностями.
Месторождения района Сёдбери (провинция Онтарио, Канада ) – крупнейшее в мире. За более чем 100 лет эксплуатации здесь добыто более 7 млн.т. никеля, 4.2 млн.т меди, 207 тыс.т. кобальта, 620 т металлов группы платины, 400т золота, 250 т серебра. Однако запасы металлов не исчерпаны. В настоящее время они составляют 5.6 млн.т никеля (среднее содержание 1.58%), 170 тыст. Кобальта (0,05%), 4.03 тыс.т. меди (1.15%).
Месторождения приурочены к протерозойскому лополитоподобному интрузиву Сёдбери, имеющему вид эллиптического кольца толщиной до 0,6 км. Длина массива 60 км, ширина 27 км. Строение интрузивного кольца зональное, сложено оно норитами, кварцевыми габбро и гранофирами. От норитового кольца отходят радиальные дайки.
Многочисленные медно-никелевые месторождения приурочены к внешнему контакту интрузива. Наиболее крупные из них (Фруд-Стоби, Меррей, Крейтон, Гарсон и др.) расположены в основании норитов вдоль юго-восточного контакта. Одно из крупнейших в мире тело сульфидных руд месторождения Фруд приурочено к дайкообразному массиву кварцевых диоритов. Длина рудного тела 3 км, мощность 45-120 м, а на глубине оно прослежено на 1200 м. Руды вкрапленные, брекчиевые, массивные; сложены пирротином, пентландитом, халькопиритом, кубанитом. В них присутствует арсениды и сульфоарсениды никеля, галенит, сперрилит. Руды богаты платиноидами и золотом (1-4 г/т).
Относительно генезиса месторождений Сёдбери существуют две главные гипотезы: классическая – магматическая и новая – метеоритная.
Месторождение Камбалда – представитель пластообразных месторождений на Австралийском континенте. Находится оно в Западно-Австралийской никеленосной провинции. Медно-никелевое оруденение связано с основными и ультраосновными интрузивными массивами, которые приурочены к архейским зеленокаменным поясам системы Калгурли-Йилгарн. Зеленокаменные толщи смяты в узкие вытянутые складки северо-западного простирания.
Мощность рудных тел 1-15 м. Протяженность по простиранию измеряется сотнями метров, а разведанная глубина –450 м. Руды в основном пирротин-пентландитовые с небольшим количеством халькопирита и пирита. Запасы никеля на месторождении составляют 642 тыс.т при среднем содержании 3.28%, кобальта – 8 тыс.т. (0.04%) и меди – 67 тыс.т. (0.34%).
В Австралии имеется еще ряд месторождений с бедными прожилковато-вкрапленными рудами, но с крупными запасами. К ним относятся Маунт-Кейт и Кингстон с запасами по 600 тыс.т никеля (ср.сод. 0.6%) и Саут-Уиндорра с запасами 443 тыс.т. никеля (ср.сод.1.5%).
Тип второй. Никелевые силикатные и кобальт-никелевые асболан-силикатные преимущественно пластообразные месторождения.
В месторождениях этого типа заключены запасы никеля в 3 раза превышающие его запасы в сульфидных рудах, а запасы некоторых месторождений достигают 1 млн.т. и более никеля. Крупные запасы силикатных руд сосредоточены на Новой Каледонии, Филиппинах, Индонезии, Австралии и др. странах. Среднее содержание в них никеля равно 1.1-2%. Кроме того в рудах часто содержится кобальт.
Месторождения площадной коры.
Месторождения Кемпирсайской группы представляют собой сохранившиеся остаточные покровы коры выветривания на дунитах, перидотитах, пироксенитах и их серпентинизированных разностях. Площадь никеленосных участков достигает нескольких квадратных километров. Контуры рудных тел с кондиционным содержанием металла определяются опробованием и густотой разведочной сети. Мощность рудных тел – 30 м (средняя 6м). В общем случае профиль никеленосной площадной коры расчленяется на зоны:
1. охры
2. нонтрониты
3. выщелочные змеевики
4. карбонатизированные змеевики
5. малоизмененные материнские породы – змеевики.
Рудой является зона нонтронитов, нижняя часть зоны охр и верхняя часть зоны выщелочных змеевиков.
Месторождения отрабатываются открытым способом. Мощность вскрышных пород 0-40 м.
На острове Куба максимального развития никеленосная кора выветривания латеритного профиля достигает на прибрежном плато в провинции Орьенте. Здесь на поверхности обнажаются интрузивные массивы ультраосновных пород, с которыми связаны крупнейшие по запасам месторождения силикатных никелевых руд Пинарес-де-Майори, Никаро, Мао. Полоса никелевых месторождений протягивается в широтном направлении на 100-120 км при ширине 30-35 км. Плащеобразные рудные залежи мощьностью 10-40 м покрывают огромные, слабо всхолмленные площади плато. На месторождении Майяри рудное тело длиной свыше 16 км и шириной более 6 км залегает на глубине 6-20 м.
Разрез никеленосной коры выветривания для всех кубинских месторождений почти одинаков. В нем выделяются две зоны: латеритовая и серпентитовая.
В латеритах Кубы среднее содержание никеля – 1.2-1.5%, кобальта – 0.08-0.1% при низком содержании окиси магния (2-3%) и высоком – окиси железа (60-70%). Это позволяет перерабатывать их гидрометаллургическим методом. По общим запасам никеля Куба занимает одно из первых мест в мире.
Месторождения линейно-площадной коры.
Бурыктальское месторождение находится в Оренбургской области. На площади выделяется ряд рудных участков, расположенных в 2-10 км один от другого. Глубина залегания рудных тел 13-110 м, мощность 1-25 м. Форма рудных залежей весьма сложная, с частыми раздувами, пережимами и карманообразными углублениями, обусловленная совместным развитием площадной и трещинной кор выветривания.
Промышленные никелевые руды представлены охрами, нонтронитами, нонтронизированными и выщелоченными серпентитами. По вещественному составу и технологическим свойствам выделяются два типа руд:
1. железистый, с повышенным содержанием кобальта;
2. магнезиальный, с повышенным содержанием никеля.
Месторождение отрабатывается открытым способом.
Месторождения Новой Каледонии приурочены к кайнозойским интрузивным массивам и занимающим около одной трети площади всего острова. Для месторождений характерны две зоны оруденения.
Верхняя зона представлена никеленосными латеритами и участками окремнения с содержанием до 60-70% оксида железа и 1-2% никеля.
Нижняя зона сложена богатыми гарниерит-серпентитовыми рудами, которые залегают под площадной никеленосной корой выветривания. Рудные тела крайне изменчивой мощности прослеживаются на глубину 150м и по простиранию на сотни метров. Наиболее богатые рудные интервалы приурочены к верхним частям серпентитовых руд. Содержание никеля составляет 10-16%, с глубиной снижается до 2%., кобальта – 0.01-0.03%, а окиси магния – 20-30%. Гарниерит-серпентитовые руды являются объектом добычи с момента открытия никелевых руд в Новой Каледонии (1875г.) и до настоящего времени. Лишь в последние годы начаты работы по использованию более бедных латеритовых никелевых руд со средним содержанием никеля 1.2-1.8%.
По запасам никеля Н.Каледония занимает первое место среди развитых стран. Не менее 80% всех запасов приходится на гарниерит-серпентитовые руды. Годовая добыча никеля в стране достигает 133 тыс.тонн.
Месторождения линейного типа.
Аккермановское месторождение приурочены к тектоническим зонам дробления, вдоль которых кора выветривания проникает на значительную глубину.
Ширина рудоносных зон неодинаковая, редко достигает нескольких десятков метров. Иногда встречаются ряд параллельных полос, сливающихся в верхней части коры. Чаще всего рудные тела имеют крутое падение и прослеживаются на глубину 25-60 м.
Основные носители никелевого оруденения в этом типе – гарниерит и гидросиликаты магния, хризотил и хризопраз. Трещинные месторождения по содержанию никеля более богаты, чем месторождения площадной коры.
Месторождения со сложной морфологией рудных тел. Среди этих месторождений выделяются месторождения «открытого» и «закрытого» карста. Руды приурочены к контакту никеленосных пород с карбонатными. В связи с этим площади месторождения вытянуты вдоль линии контактов. Рудные тела прослеживаются вдоль контакта на 100-350 м, а по падению на 10-200 м.
Карстовые полости выполняются разложенным серпентитом, известняком, тальком, хлоритом, глинами и др. Материал не сортирован и имеет слабовыраженную грубую слоистость. Основные носителем никелевого оруденения – гарниериты и другие никелевые силикаты и галлуазиты.
Технологические свойства руд и особенности их переработки.
Технология переработки руд цветных металлов зависит от их минерального состава, степени окисления, комплексности, тексту и структур, крупности зерен и степени взаимного прорастания одних минералов в другие, сопротивляемости руд дроблению и степени шламообразования при их дроблении и измельчении. Все это обуславливает выделение большого числа промышленных типов руд, для которых требуются различные технологические схемы переработки (см. табл.№2)
По степени окисления руды медных и полиметаллических месторождений подразделяются на три типа: сульфидный, смешанный и окисленный. Критерием для отнесения руд к тому или иному типу служит содержание в рудах меди, свинца и цинка в оксидной форме, ориентировочная величина которого указана в таблице.
Типы руд по степени окисленности
| Тип руд | Содержание оксидов, % | ||
| Меди | Свинца | Цинка | |
| Сульфидный | <10 | <15 | <10 |
| Смешанный | 11-50 | 16-50 | 11-50 |
| Окисленный | >50 | >50 | >50 |
Богатые сульфидные медно-никелевые руды с содержанием никеля более 1% при отношении никеля к мед не менее 1:1 и с пониженным (менее 25%) содержанием железа направляются непосредственно в плавку. При содержании железа более 25% и серы более 20% богатые руды перед плавкой флотируют для разделения на медный и никелевый концентраты и вывода пирротина в отдельный продукт. Рядовые медно-никелевые руды с содержанием никеля менее 1% обогащаются; при этом получают коллективный медно-никелевый или селективные никелевый и медный концентраты.
Содержащийся в медно-никелевых рудах кобальт в процессе обогащения накапливается в медно-никелевом, медном и никелевом концентратах. Вредными примесями сульфидных медно-никелевых руд являются цинк, свинец и мышьяк; их предельные содержания устанавливаются техническими условиями. Силикатные никелевые руды по комплексу рудообразующих минералов разделяются на два технологических типа: железистые (охристые, лептохлоритовые, гематитовые) и магнезиальные (серпентиниты с никелевыми силикатами).
Все силикатные руды подвергаются непосредственному металлургическому переделу: железистые – гидрометаллургическим (при содержании магния менее 3%) или пирометаллургическим методами, магнезиальные - только пирометаллургическим. К вредным примесям в силикатных никелевых рудах относят медь и хром, а при плавке на ферроникель – и фосфор. Предельные содержания этих компонентов определяются техническими условиями.
Окисленные и смешанные руды обогащаются значительно хуже, чем сульфидные, особенно содержащие медь в силикатной форме. Цинк в оксидной форме в товарные концентраты практически не извлекается. Окисленные и смешанные руды перерабатываются либо по сложным комбинированным схемам, включающим сульфидизацию окисленных минералов и флотацию получаемого материала, либо гидрометаллургическим способом – путем химического выщелачивания металлов и последующего их осаждения.
Все медные, свинцово-цинковые и медно-никелевые руды являются комплексными. При переработке их обычно получают товарные медные, свинцовые, цинковые и никелевые концентраты, часто также серные (пиритные) , молибденовые, баритовые и магнетитовые, иногда промпродукты, содержащие благородные и другие металлы. В товарных концентратах разных марок, выделяемых по содержанию основных компонентов, лимитируется и содержание примесей.
Методика разведки месторождения никеля.
Методы разведки.
Основными методами разведки месторождений являются , по В.М.Крейтеру, создание системы разведочных разрезов, опробование руд и оценочное сопоставление.
Создание системы разведочных разрезов направлено на определение размеров, формы, внутреннего строения и условий залегания рудных тел и отображение их на соответствующих разрезах и планах. Различают следующие разновидности метода разведочных разрезов, учитывающие пространственную ориентировку последних:
1. вертикальных разрезов
2. горизонтальных разрезов
3. комбинированный, горизонтальных и вертикальных разрезов.
Опробование как разведочный метод направлено на выявление качества полезного ископаемого. Оценочное сопоставление сопутствует разведочному процессу непрерывно; его конечная цель – определение экономической целесообразности эксплуатации разведываемого объекта путем сравнения основных показателей его промышленного освоения с аналогичными показателями других объектов.
Системы разведки.
Под системой разведки понимается такое пространственное расположение и сочетание горно-разведочных выработок и буровых скважин, которое позволяет создать совокупность разведочных разрезов, отражающих форму, размеры и внутреннее строение рудных тел и особенности распределения в них полезных компонентов.
В зависимости от типа применяемых разведочных средств различают три группы систем разведки: горную, горно-буровую и буровую. Горная и горно-буровая системы разведки в общем случае дают возможность создать совокупность вертикальных и горизонтальных разрезов, а также и их комбинацию. Буровые же системы разведки позволяют создать только совокупность вертикальных разрезов.
Система разведочных работ выбирается исходя из природных геологических особенностей разведываемых месторождений. Соотношение объемов горных работ и бурения, виды горных выработок и способы бурения, геометрия и плотность разведочной сети определяются с учетом возможностей горных, буровых и геофизических средств разведки, опыта разведки и разработки месторождений аналогичного типа. Принятая система разведки должна обеспечивать возможность подсчета запасов промышленных категорий в соотношении, установленном Классификацией запасов для месторождений различных групп по сложности разведки.
При выборе оптимального варианта разведки следует учитывать технико-экономические показатели и сроки выполнения работ.
Стадийность разведочного процесса.
Выделяют четыре стадии разведочного процесса:
1. предварительная разведка
2. детальная разведка
3. доразведка месторождения
4. эксплуатационная разведка
Основная задача предварительной разведки – выявление геологической структуры, форму и условий залегания основных рудных тел, качества и технологических свойств руд, а также количества запасов руды и металлов по месторождению в целом, горнотехнических условий его разработки и географо-экономических условий района для предварительной геолого-экономической оценки месторождения.
Основной результат работ по стадии предварительной разведки – предварительная, но достаточно надежная оценка разведываемого месторождения. По результатам разведки составляется технико-экономический доклад, в котором дается экономически обоснованный вывод о промышленном значении месторождения.
Для подсчета балансовых запасов полезных компонентов составляются временные кондиции. Запасы руды и металлов должны быть подсчитаны по категориям С2 и С1 в пределах всего объекта разведки.
Положительная оценка месторождения на стадии предварительной разведки не предполагает немедленного проведения детальной его разведки. Месторождение после предварительной разведки может быть отнесено к числу резервных.
Сложные месторождения с богатыми рудами, на которых нецелесообразны затраты на детальную разведку с подсчетом по высоким категориям, могут передаваться для промышленного освоения с запасами по категориям С1 +С2 .
Детальная разведка осуществляется на месторождениях, получивших положительную оценку по данным предварительной разведки и намечаемых к промышленному освоению в ближайшие годы.
В результате проведения детальной разведки на месторождении должны быть
29-04-2015, 00:47