Курс лекций минск бгу 2004 +553. 4 Ббк рецензент ы: доктор геолого-минералогических наук А. К. Карабанов



жүктеу 2.5 Mb.
бет5/15
Дата15.06.2016
өлшемі2.5 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

В мире открыто более 400 месторождений никелевых руд, в том числе 235 сульфидных и 155 силикатных. По разведанным запасам месторождения никеля подразделяются на уникальные (более 1 млн т), весьма крупные (от 500 тыс. т до 1 млн т), крупные (от 250 до 500 тыс. т), средние (от 100 до 250 тыс. т) и мелкие (менее 100 тыс. т). К уникальным месторождениям, оказавшим существенное влияние на развитие никелевой промышленности, относятся сульфидные месторождения Норильск-1,Талнахское и Октябрьское в России, группы месторождений Садбери и Томпсон в Канаде, Агнью, Камбалда и Маунт-Кейт в Австралии, Цзиньчуань в Китае, а также силикатные месторождения на о. Эвбея в Греции, Непуи в Новой Каледонии, Помала и Гебе в Индонезии. Начальные запасы каждого из них превышали 1 млн т никеля.



ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО. В 1996–2000 гг. добыча никелевых руд (в пересчете на металл) в мире превышала 1 млн т. Большая часть руды была добыта на месторождениях сульфидных (61,2 %) и силикатных (38,8 %) руд. В никеледобывающей промышленности действовало 60 горных предприятий, в том числе 32 рудника, 23 карьера и 5 предприятий комбинированной добычи. Добыча никелевых руд осуществлялась в 22 странах. К настоящему времени наиболее крупные объемы добычи достигнуты в России (27,7 % мировой добычи), Канаде (18,2 %), Новой Каледонии (11,8 %) и Австралии (10,7 %). Общая доля этих стран в мировом производстве никеля превышает 78 %.

К наиболее крупным компаниям относятся РАО «Норильский Никель» в России, «Inco Ltd». и «Falconbridge» в Канаде и «Western Mining Corp.» в Австралии. РАО «Норильский Никель» обеспечивает до 95 % добычи и производства никеля в России. В его структуру входят Норильский горнометаллургический комбинат (НГМК) и расположенные на Кольском полуострове ГМК «Печенганикель» и комбинат «Североникель».



МЕТАЛЛОГЕНИЯ И ЭПОХИ РУДООБРАЗОВАНИЯ. Месторождения никеля не характерны для геосинклинального этапа. В это время возникали лишь редкие и небольшие по размерам гидротермальные месторождения сульфидоарсенидов никеля, связанные с гранитоидами средней и поздней стадий развития геосинклиналей.

Преобладающая масса сульфидных медно-никелевых месторождений сформировалась на стадии активизации древних платформ в связи с трапповым магматизмом. Основной путь образования таких месторождений – это ликвация, обусловленная снижением растворимости сернистых соединений Fe, Ni и Cu в зависимости от содержания в кристаллизующейся магме Fe, S, SiO2 и Al2O3. Образовавшиеся в результате ликвации магмы сульфидный и силикатный расплавы в дальнейшем кристаллизовались независимо друг от друга, причем выделение силикатов опережало выделение сульфидов на 200–300º С. В зависимости от геологической и тектонической обстановки сульфиды могли оставаться на месте, образуя скопления сингенетичных руд, или проникать в трещины в теле интрузива и зоны дробления по контакту с вмещающими породами, формируя «отщепленные» тела эпигенетических медно-никелевых руд.

На щитах рудоносные массивы основных и ультраосновных пород внедрялись в зоны пересечения разрывных нарушений и в период становления подвергались стратификации. Месторождения, возникшие на краях активизированных платформ, приурочены к наиболее поздним дериватам расслоенных интрузивов основного состава. Оруденение локализуется в нижних горизонтах дифференцированных интрузий или в подстилающих породах.

Экзогенные месторождения силикатных никелевых руд, приуроченные к корам выветривания, образовывались на платформенном этапе. В зависимости от геологического строения рудоносных площадей, наличия или отсутствия карбонатных пород и особенностей строения рельефа формировались рудные залежи различной формы – плащеобразные, жилообразные и более сложные, приуроченные к карстовым полостям.

Месторождения никеля возникали в различные геологические эпохи. Главной в формировании сульфидных медно-никелевых руд являлась докембрийская эпоха рудообразования. В это время сформировалась преобладающая часть запасов Канады (район Садбери и оз. Линн, месторождения Мистери-Лейк, Моак-Лейк, Томпсон), Норвегии, Финляндии, Австралии и отдельные месторождения в России (Мончегорское). В Австралии в штате Западная Австралия выявлено более 30 месторождений сульфидных руд, приуроченных к докембрийским массивам ультрабазитов. По масштабам оруденения и добычи никеля выделяется месторождение Камбалда, доказанные запасы никеля которого составляют 1,1 млн т при среднем содержании Ni 1,5–2,0 %.

В раннепалеозойскую эпоху рудообразования промышленные месторождения никеля формировались в основном на северо-западе Европы. Наиболее крупным среди них является месторождение Рингерих в Норвегии.

Для позднепалеозойской эпохи рудообразования промышленные месторождения никеля не характерны. Встречаются гидротермальные кобальт-никелевые месторождения (Ховуаксы в Туве) и связанные с корой выветривания ультраосновных массивов (Урал).

В мезозойскую эпоху рудообразования образовались крупные месторождения сульфидных медно-никелевых руд в Норильском районе (Россия) и в ЮАР. В ЮАР месторождения сосредоточены в Восточном Грикваленде и связаны с основными интрузивными породами, залегающими среди осадочных свит системы Карру. По масштабам оруденения выделяется месторождение Инсизва, вкрапленные и массивные руды которого приурочены к донной части крупного силла долеритов. Силикатные никелевые руды распространены на Южном Урале, в Северо-Западном Казахстане, Бразилии и других регионах.

В кайнозойскую эпоху рудообразования формировались главным образом силикатные никелевые руды, приуроченные к коре выветривания массивов ультраосновных пород. Большинство месторождений этого возраста сосредоточено в Юго-Восточной Азии, Центральной и Южной Америке и Океании. Разрабатываются только те месторождения, в рудах которых содержание Ni превышает 1 %. Наиболее крупные месторождения известны на о. Новая Каледония и Кубе (провинция Ориенте), а также в Индонезии (месторождения Сороака, Памалеа и др.).

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ. Важнейшими типами промышленных месторождений никеля являются: 1) магматические, 2) плутоногенные гидротермальные, 3) коры выветривания.

Магматические месторождения сульфидных медно-никелевых руд известны в России – в Красноярском крае (Норильск-1, Октябрьское, Талнахское), на Кольском полуострове (Печенга, Аллареченское), в Швеции (Клева), Финляндии (Пори), Канаде (Садбери, Томпсон и др.), США (Стиллуотер), ЮАР (Бушвельд, Инсизва) и Австралии. Все они связаны с дифференцированными базит-гипербазитовыми массивами.

Рудные тела размещаются внутри, по периферии в придонной части и вблизи материнских интрузивов. Наиболее характерны: 1) пластообразные висячие залежи вкрапленных руд; 2) пластообразные и линзовидные донные залежи массивных «шлировых» и прожилково-вкрапленных руд; 3) линзы и неправильные тела приконтактных брикчеевых руд; 4) жилообразные и жильные тела массивных руд. Размеры рудных тел варьируют от первых сотен метров до 1,0–1,5 км по простиранию и от нескольких сотен до 800–1000 м по падению при мощности от 1–3 до 50 м и более. Минеральный состав руд достаточно хорошо выдержан. Главные рудные минералы: пирротин, халькопирит, пентландит, второстепенные – магнетит, пирит, кубанит, борнит, полидимит, никелин, миллерит, спериллит, виоларит и куперит.

Типичным примером медно-никелевых месторождений, сформировавшихся на активизированных платформах, является Норильское месторождение. Оно расположено в пределах обширного Норильского рудного района, приуроченного к сочленению Сибирской платформы и Енисейской зоны складчатости. Основным структурным элементом района является Хантайско-Рыбинский вал, к востоку от которого находится западный край Тунгусской синеклизы (плато Сыверна), а к западу широкий мульдообразный прогиб Норильского плато. В основании комплекса пород, слагающих Норильское плато, залегают осадочные известково-глинистые и мергелистые породы девона, которые с несогласием перекрываются песчано-глинистыми образованиями среднего карбона–верхней перми, известные под названием тунгусской серии. Мощность этой серии составляет 130–225 м. На осадочных породах тунгусской серии залегает мощная толща лав, в которой выделяются четыре горизонта. Самый нижний из них относится к перми, остальные к триасу (рис. 4).

Норильский рудный район представляет собой группу медно-никелевых месторождений, пространственно и генетически связанных с рядом сближенных между собой во времени интрузивов дифференцированных габбро-долеритов второго цикла триасового вулканизма. Залегают они в форме лакколитообразных и пластообразных тел, полого секущих вмещающие породы. Развиты сингенетические вкрапленные медно-никелевые руды, сложенные пирротином (52 %), халькопиритом (28 %), пентландитом (20 %) и минералами группы платины. Кроме того, распространены жилы массивных руд, в ряде случаев имеющие довольно сложную форму, и сложенные пирротином (70 %), халькопиритом (13 %) и пентландитом (17 %). В норильских рудах присутствуют многочисленные минералы платины, число которых увеличивается при повышении в рудах содержаний халькопирита и кубанита, а также в висячих бортах рудных жил.

Образование массивных сульфидных руд Норильского рудного района связано с глубинной ликвацией и поступлением рудоносных растворов по разрывным нарушениям из остывавших на глубине магматических очагов. В районе Норильска имеются и другие месторождения медно-никелевых руд – Талнахское, Октябрьское и др.

Месторождения района Садбери находятся в Канаде в провинции Онтарио. Оно приурочено к обширному дифференцированному массиву, в плане имеющем форму овала с длинной осью субширотного простирания до 60 км и короткой – 25 км (рис. 5). В разрезе он представляет опрокинутый конус, вершина которого находится на глубине от 10 до 25 км от земной поверхности. Массив сложен дифференцированной серией пород: в подошве находятся кварцевые нориты, выше – габбро-нориты, габбро и кварцевые габбро, переходящие в гранофиры.

Рудные залежи имеют пласто-, жило- и линзовидную форму. Они, как правило, окаймляют массив Садбери по его периферии, отходя иногда в подстилающие породы на несколько километров. Размеры рудных тел варьируют в значительных пределах и на отдельных месторождениях достигают в длину по простиранию до 700 м и по падению до 600 м при мощности до 20 м. Развиты два типа руд: 1) бедные вкрапленные, образующие донные залежи пластообразной и линзовидной формы в основании ранних норитов: 2) богатые, слагающие инъекционные тела жилообразной формы среди поздних норитов, брекчий и диоритовых даек подстилающих пород. Главные рудные минералы: пирротин, пентландит, халькопирит и кубанит, второстепенные – герсдорфит, никелин, маухерит, магнетит, борнит, валлериит и др. Среднее содержание Ni в рудах изменяется от 0,7 до 1,45 %, Cu – от 0,8 до 1,9 %. Кроме никеля, меди и кобальта руды месторождений района Садбери содержат золото, серебро, платиноиды, селен и теллур, которые извлекаются попутно.



Плутоногенные гидротермальные месторождения. К этому типу относятся жильные месторождения никель-кобальтовых арсенидов, нередко с серебром и висмутом. Они возникают в условиях низких и средних температур. Месторождения этого генетического типа известны в России (Ховуаксы в Туве), Марокко (Бу-Аззер), Канаде (Эльдорадо, Кобальт), Германии (Рудные горы), Финляндии и Киргизии. Рудные тела обычно представлены жилами и жилообразными залежами, которые прослеживаются на десятки – первые сотни метров по простиранию и на столько же по падению. Мощность их варьирует от 0,1 до 1,0 м и более, и в среднем составляет 0,4–0,5 м. Главные рудные минералы: никелин, смальтин, хлоантит, скуттерудит, саффлорит. Месторождения различаются по составу руд и условиям образования. Наиболее характерны следующие рудные формации: 1) арсенопирит-глаукодот-кобальтиновая (месторождение Бу-Аззер); 2) смальтин-хлоантит-никелиновая (Ховуаксы); 3) смальтин-хлоантит-аргентитовая (Кобальт); 4) пятиэлементная формация (Ni–Co–Ag–Bi–U) (Эльдорадо). Этот генетический тип месторождений играет резко подчиненную роль по запасам и добыче никеля.

Месторождения коры выветривания. Никеленосные латеритные коры образуются в условиях тропического климата при выветривании основных и ультраосновных пород. Происходит разрушение оливина и серпентина, в которых изоморфно с магнием находится никель. Никель высвобождался и перемещался, часто совместно с кобальтом, из верхних горизонтов коры выветривания в нижние. Здесь в связи с изменением щелочности растворов образовывались вторичные никельсодержащие минералы – гарниерит, непуит, ревденскит, нонтронит и др.

По форме рудных тел различают следующие промышленные типы: 1) плащеобразные или площадного типа; 2) линейно вытянутые или трещинные; 3) контактово-карстовые.



Месторождения площадного типа широко распространены на Кубе, в Бразилии, Индонезии, Филиппинах, а также в России. Руда состоит из смеси гидрооксидов железа и алюминия, глинистого материала с примесью Ni, Cr, Co и Mn. Мощность рудных зон колеблется от 3–8 до 25–30 м, площадь измеряется несколькими квадратными километрами. Содержание Fe составляет 30 %, Ni – от следов до 2,3 %, Co – от следов до 1,7–2 %. Отношение Ni/ Co в рудах 10.

Линейно вытянутые или трещинные месторождения контролируются линиями относительно крупных разрывных нарушений и зонами повышенной трещиноватости, прослеживающимися в серпентинитах. Вдоль этих зон происходило интенсивное выветривание, проникавшее на большую глубину. Из циркулировавших по трещинам растворов отлагались растворенные в них вещества. Возникали охристо-кремнистые образования. Продукты выветривания часто располагались симметрично с зонами охр в центре. В составе этих зон наблюдаются «рудные», или «сетчатые», брекчии, а также каолинизированные и ожелезненные серпентиниты, содержащие гидросиликаты никеля. Руды довольно богатые. Месторождения этого типа широко распространены в Новой Каледонии, имеются в Греции и России (Рогоженское, Бурыктальское, Аккермановское и др.).

Месторождения контактово-карстового типа приурочены к тектоническим контактам серпентинитов с известняками. Последние под действием воды легко выщелачиваются с образованием карстовых пустот, которые заполняются глинистыми продуктами выветривания серпентинита, сланцев и других пород. Силикаты никеля осаждаются в глинах карста, образуя налеты, натеки и прожилки. Примером месторождений этой группы, служит Уфалейское месторождение, приуроченное к тектоническому контакту известняков и серпентинитов. Руды сложены разрушенными серпентинитами, тальк-карбонатными породами, а также различными обломочными, глинистыми и охристо-глинистыми образованиями, в которых развиты гидросиликаты никеля и гидрооксиды марганца. Преобладают собственно никелевые асболаны и псиломелан-вады.

РУДОПРОЯВЛЕНИЯ В БЕЛАРУСИ. Медно-никелевые проявления, как правило, контролируются небольшими интрузиями ультраосновных – основных пород, развитых в пределах Смолевичско-Дрогичинской зоны Белорусского кристаллического массива и его южных склонов. Среди них выделяется одно рудопроявление – Столбцовское, расположенное в Минской области близ д. Стецки. Металлоносным является одноименный массив основных – ультраосновных пород русиновского комплекса, сложенный габбро, оливиновыми габбро и анортозитами, в верхней части преобразованными в сланцы хлорит-тремолит-актинолитового состава. Главными рудными минералами являются халькопирит и пирротин, второстепенными – пентландит, кубанит. Эти минералы присутствуют в виде тонкой рассеянной вкрапленности или нитевидных прожилков. Содержание их в породах обычно не превышает первых процентов, а мощность рудоносных зон колеблется от десятков сантиметров до 1–4 м. Концентрация меди в минерализованных зонах достигает 0,2–0,8 %, а никеля – 0,2–0,5 %. Прогнозные ресурсы никеля по категории P3 оцениваются в 67 тыс. т. Поисковыми работами, проведенными в последнее десятилетие в пределах Столбцовского интрузива, богатых рудных зон с промышленными коцентрациями Cu и Ni не выявлено.

Лекция 7. МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОБАЛЬТА
КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Синие кобальтовые краски были известны и широко применялись в керамической и стекольной промышленности еще в глубокой древности, за 5000 лет до н. э. в Египте, Иране, Индии и других странах. Секрет их изготовления был утерян и лишь в XVI в. был найден вновь. История названия этого металла следующая. В средние века в Саксонии при добыче серебра иногда встречали руду очень похожую на серебряную, но получить из нее серебро никому не удавалось. Во время обжига из нее постоянно выделялся ядовитый газ, который отравлял рудокопов. Эту руду стали называть «кобальдом» по имени коварного горного духа (или подземного духа), якобы поселившимся в этом металле.

Сам металл кобальт, который так и не удалось получить саксонским рудокопам, впервые был выплавлен шведским химиком Г. Брандтом в 1735 г. Широкое использование его началось только в XX в. (после 1907 г., когда были впервые получены твердые сплавы – стеллиты).

Кобальт – тугоплавкий металл (температура плавления 1493º С), ковкий, тягучий, устойчив к коррозии. Он имеет очень высокую точку Кюри (1121º С), т. е. температуру, при достижении которой металл перестает быть магнитом.

ГЕОХИМИЯ. Кларк кобальта 0,003 %, коэффициент концентрации невысокий – 100. Содержание Co увеличивается от кислых (5·10-4 %) до ультраосновных магматических пород примерно в 100 раз, хотя отношение Co/Ni в этом направлении уменьшается. В осадочных породах концентрация кобальта низкая и только в глинистых отложениях приближается к кларку (0,003 %, или 30 г/т), а в осадках, содержащих гидрооксиды железа и марганца, в ряде случаев достигает 0,1–2,0 %. Кобальт представлен единственным стабильным изотопом 59Co. В простых соединениях наиболее устойчив Co2+, в комплексных – Co3+. Кобальт по сравнению с никелем геохимически ближе к Fe2+.

На магматическом этапе кобальт концентрируется совместно с никелем в тесной генетической связи с ультраосновными и основными магмами. В гидротермальном процессе он вместе с Fe2+ и Ni2+ выносится растворами в виде сульфидных, галоидных и мышьяковых комплексных соединений. В экзогенных условиях при высоком окислительном потенциале кобальт переходит в трехвалентное состояние и концентрируется совместно с марганцем в зонах окисления мышьяковых и сернистых соединений. В корах выветривания гипербазитовых массивов он аккумулируется в силикатных рудах никеля.



МИНЕРАЛОГИЯ. Основными минералами первичных кобальтовых руд являются: кобальтистый пентландит, линнеит, кобальтин, глаукодот, саффлорит, скуттерудит. Кобальтистый пентландит (Fe,Ni,Co)9S8 (содержание Co до 3 %). Кобальт в пентландите изоморфно замещает никель и железо; минерал весьма характерен для сульфидных медно-никелевых руд ликвационных месторождений. Линнеит Co3S4 (Co 57,96 %) (по фамилии шведского натуралиста Карла Линнея), кристаллизуется в кубической сингонии, габитус кристаллов октаэдрический, розовато-белый, твердость 5,5, удельная масса 4,85 г/см3. Основной минерал руд Заира и Замбии. Кобальтин CoAsS (Сo 35–41 %), кристаллизуется в кубической сингонии, габитус кристаллов октаэдрический, кубический и додекаэдрический, цвет розовато-белый, блеск металлический, твердость 5,5, удельная масса 6,4 г/см3, характерен для руд гидротермальных месторождений. Глаукодот (Co,Fe)AsS (Co 23,85 %), кристаллизуется в ромбической сингонии, габитус кристаллов призматический, цвет зеленовато-синий, серовато-белый до красноватого, блеск металлический, твердость 5, удельная масса 6,2 г/см3. Саффлорит (Co,Fe)As2 (Co 28,23 %) кристаллизуется в моноклинальной сингонии, цвет оловянно-белый до свинцово-серого, блеск металлический, твердость 4,5–5, удельная масса 7,3 г/см3; распространен в гидротермальных месторождениях. Скуттерудит CoAs3 (Co 16–20 %) (по названию месторождения Скуттеруд в Норвегии), кристаллизуется в кубической сингонии, габитус кристаллов кубический, октаэдрический, пентагондодекаэдрический, цвет белый, твердость 5,5–6, удельная масса 6,7 г/см3.

В зоне выветривания отмечаются скопления гидрооксидов кобальта экзогенного происхождения – асболана m(Co,Ni)O2·MnO·nH2O (Co до 19 %), а в зоне окисления эндогенных руд кобальта – эритрина Co3As3O8·8H2O (Co 11–29 %).



ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Значительная часть кобальта (около 70 %) используется в производстве сплавов (с Ni, W, Mo и Cr), особенно магнитных, тугоплавких и специальных. В настоящее время эти сплавы применяются в производстве реактивных двигателей, ракет, газовых турбин и атомных реакторов. Кобальт – составная часть многих жаростойких и инструментальных сталей, идущих для изготовления фрез, сверл и другого инструмента. Кобальт и его соединения используются в лакокрасочной, керамической и стекольной промышленности, а также в производстве эмалированных изделий.

Радиоактивные изотопы кобальта, в частности 60Co широко применяется для выявления дефектов в металлических изделиях, в металлургии (для контроля и регулирования расплавов в печах), в геофизической аппаратуре (облучение горных пород в скважинах). В медицине 60Co (кобальтовые пушки) используются для лечения злокачественных опухолей.



РЕСУРСЫ И ЗАПАСЫ. Мировые ресурсы кобальта оцениваются в 12,5 млн т. Большая их часть сосредоточена в латеритных никелевых (около 60 %) и стратиформных медно-кобальтовых (23 %) месторождениях.

Общие запасы кобальта в мире составляют 9,8 млн т, а подтвержденные – 4,8 млн т. Ведущее место по запасам кобальта занимает Африка: на нее приходится 38 % общих и около 50 % подтвержденных мировых запасов. Наиболее крупными держателями запасов кобальта являются Заир, Куба и Замбия (табл. 4).


Таблица 4

Запасы кобальта (тыс. т) в некоторых странах [6]

Страна


Запасы


общие

Запасы подтвержденные

Их % от мира



Среднее содержа-ние Co в рудах, %

Австралия

420

52

1,1

0,07

Ботсвана

70

56

1,15

0,06

Греция

120

90

1,9

0,04

Заир

2500

2000

41,6

0,31

Замбия

540

360

7,5

0,17

Индонезия

580

245

5,1

0,11

Казахстан

70

50

1,0

0,04

Китай

320

120

2,5

0,04

Куба

1800

1000

20,8

0,10

Нов. Каледония

860

230

4,8

0,07

П.–Нов. Гвинея

151

142

2,95

0,11

Россия

230

140

3,0

0,10

По разведанным данным месторождения кобальта подразделяются на уникальные (более 50 тыс. т), крупные (50–25), средние (25–10) и мелкие менее 10 тыс. т. Богатые руды содержат Cо более 0,5 %, рядовые 0,5–0,1 % и бедные менее 0,1 %.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет