Никелевая руда – вид полезных ископаемых, содержащих химический элемент никель в таких количествах и химических соединениях, что его извлечение является не только возможным, но и экономически выгодным. Обычно таковыми являются месторождения сульфидных (содержание никеля 1-2%) и силикатных (содержание никеля 1-1,5%) руд. К наиболее важным относят часто встречающиеся минералы: сульфиды (пентландит, миллерит, никелин, никелистый пирротин, полидимит, кобальт-никелевый пирит и другие), водные силикаты (гарниерит, аннабергит, ховахсит, ревдинскит, шухардит, никелевые нонтрониты) и никелевые хлориты. Медными рудами называются природные минеральные образования, содержание меди в которых достаточно для экономически выгодной добычи этого металла. Из множества известных содержащих медь минералов используются в промышленных масштабах около 17: медь самородная, борнит, халькопирит (медный колчедан), халькозин (медный блеск), ковеллин, бурнонит, блёклые руды (куприт, тенорит, малахит, азурит и другие).
Промышленное значение имеют такие типы месторождений: медноколчеданные, скарновые медно-магенетитовые, медно-титаномагнетитовые и медно-порфировые.
Они залегают среди вулканических пород древнего периода. В этот период действовали многочисленные наземные и подводные вулканы. Вулканы выделяли сернистые газы и горячие воды, насыщенные металлами – железом, медью, цинком и др. Из них на морском дне и в подстилающих породах отлагались руды, состоящие из сульфидов железа, меди и цинка, получившие название колчеданов. Основным минералом колчеданных руд является пирит, или серный колчедан, который составляет преобладающую часть (50–90%) объема колчеданных руд.
Большая часть добываемого никеля используется для производства жаропрочных, конструкционных, инструментальных, нержавеющих сталей и сплавов. Небольшая часть никеля расходуется на производство никелевого и медно-никелевого проката, для изготовления проволоки, лент, разнообразной аппаратуры для промышленности, а также в авиации, ракетостроении, при производстве оборудования для атомных электростанций, изготовлении радиолокационных приборов. В промышленности сплавы никеля с медью, цинком, алюминием, хромом и другими металлами.
Типы месторождений никеля:
Магматические сульфидные медно-никелевые месторождения
Первоначальное накопление сульфидов происходит в процессе внедрения, дифференциации и ликвации первоначально однородного никеленосного расплава на две жидкости: силикатную и сульфидную составляющие. Сульфидный расплав опускается, концентрируется и кристаллизуется после кристаллизации силикатного расплава. Подъем никеленосной магмы совершается по глубинным разломам, которые проникают в мантию и определяют геологическую позицию рудных районов и полей медно-никелевых месторождений. Месторождения сульфидных медно-никелевых руд сосредоточены в зонах глубинных разломов на древних щитах и платформах. Руды в основном залегают пластами.
Бедные руды ( до 1,5% никеля) обогащаются. Богатые руды (содержащие более 1.5% никеля) идут в производство без обогащения. Из медно-никелевых руд кроме никеля также извлекают медь, кобальт, металлы группы платины, золото, серебро, серу, селен, теллур.
Силикатные никелевые руды кор выветривания
Месторождения силикатных никелевых руд тесно связаны с тем или иным типом коры выветривания. При выветривании происходит разложение минералов и перенос подвижных элементов из верхних частей коры в нижние. Затем эти элементы выпадают в осадок в виде вторичных минералов.
Запасы никеля в месторождениях такого типа в 3 раза превышающие его запасы в сульфидных рудах. В некоторых находится более миллиона тон никеля. Среднее содержание в них никеля равно 1.1-2%. В таких рудах также содержится кобальт.
В зависимости от геологической структуры выделяются два типа силикатно-никелевых месторождений – площадные и линейные. Площадные образуются на достаточнооднородных массивах, имеющих ровную поверхность, а линейные – на контактах основных пород с другими горными породами (известняками) или вдоль разломов.
Месторождения медных и никелевых руд на территории России:
Серовское силикатно-никелевое месторождение
Расположено на Урале в 10 км к северо-западу от города Серова на площадях Кольского, Устейского и Вагранского массивов. Массивы разбиты разломами на три блока. Центральный приподнят, а западный и восточный опущены. В геологическом разрезе выделяются три зоны: охры, выщелоченные серпентиниты, дезинтегрированные серпентиниты.
Мощность рудных тел составляет в среднем 10-12 м. Основными никельсодержащими минералами являются монтмориллонит, нонтронит, хлорит и гидроокислы железа. Содержание никеля колеблется от 1,0 до 1,52%. Серовское месторождение наиболее крупное на Среднем Урале, запасы никеля здесь составляют несколько сот тысяч тонн.
Рогожинское месторождение
Расположено в северо-западной части Уфалейского массива в зоне субмеридионального разлома внутри последнего. Серпентиниты в зоне разлома раздроблены и частично замещаются карбонатами и охрами, а местами кремнисто-охристыми образованиями. Мощность составляет 100–150 м.На глубинах 100–150 м рудное тело резко уменьшается в мощности.
Восточно-Вожминское месторождение
Располагается в Карелии. Содержания никеля от 0,4-0,5% во вкрапленных рудах до 3-4% в брекчиевидных и массивных рудах. В рудах также присутствуют: медь 0,22-0,31% и кобальт 0,04-0,06%. Запасы никеля составляют около 12,9 тысяч тонн при среднем содержании никеля 1,25%. За счет изучения глубоких горизонтов (более 300 м), возможно увеличение запасов руды.
Лебяжинское месторождение (Карелия)
Медно-никелевые руды располагаются в пределах двух зон: Восточной и Центральной. Восточная зона, в которой известны наиболее богатые руды. В пределах зоны развито сингенетическое и эпигенетическое оруденение при преобладающей роли последнего. Залежь лентообразной формы, протяженностью 1700 м, мощностью пластов 0,2-25,5 м. В рудах содержится от 0,41 до 8% (в среднем 0,95-1,33%) никеля и 0,31-0,57% меди. Запасы никеля оцениваются в 20,7 тысяч тонн (при среднем содержании 1,33%).Верхняя залежь пластообразной формы, протяженность — до 2000 м, мощность 1,7-49,1 м. Содержание никеля варьирует в пределах 0,34-1,39%.
Светлоозерское месторождение медно-никелевых руд
Расположено в восточной части Западно-Светлоозерского массива, представлено залежью сложной линзовидной формы, протяженностью до 1200 м, мощностью 0,2-40 м. Руды вкрапленные, густовкрапленные и прожилково-вкрапленные. Содержания никеля составляют 0,2-11,6%. Запасы никеля оцениваются в 25 тысяч тонн.
Подольское медно-цинковое месторождение
Расположено на Южном Урале в 180 км к югу от города Магнитогорска. Колчеданные руды расположены на глубине 600 – 800 м и состоят в основном из медно-цинковых и медных руд. В нижней части также встречаются серно-колчеданные и прожилково-вкрапленные руды. Мощность пластов колеблется от 5 до 90 м. На глубинах 800–1000 м залегают базальты. Средние содержания металлов в рудах Подольского месторождения составляют: медь — 1,73%, цинк -1,05%, свинец — 0,13%. Запасы руды на Подольском месторождении около 80 миллионов тонн.
Удоканское меднорудное месторождение
Единственное крупное не разработанное месторождение меди находящееся на территории России. Расположено к востоку от озера Байкал, в Читинской области. Удоканское месторождение содержит от 25% до 60% национальных запасов медной руды и является одним из крупнейших в мире.
Природные материалы, в составе которых содержится никель в количествах, позволяющих его извлекать с максимальной экономической выгодой, называются никелевыми рудами. Среди них выделяют два основных типа: сульфидные медно-никелевые и силикатные никелевые.
Никелевая руда образуется, как и другие руды, в результате остывания и кристаллизации магмы, содержащей в своем составе соединения металла.
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:
- 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.);
- 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;
- Медно-колчеданные;
- Жильные сульфидно-арсенидные комплексные.
Последние два типа месторождений относятся ко второстепенным.
| 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:
- площадной коры;
- линейно-площадной коры;
- линейные;
- имеющие сложную морфологию рудных тел.
Никелевая промышленость
Исторические источники свидетельствуют об использовании никеля еще в древние времена. Однако, его официальное открытие случилось только в середине 18 века – в 1751 году. Целое столетие, вплоть до конца 19 века, добыча никеля не была масштабирована и осуществлялась исключительно на территории определенных стран, к которым относятся Германия, Греция, Италия, Норвегия, Швеция. Только к 80-м годам 19 века отмечается более активная фаза развития никелевой промышленности, которая связана с разработкой крупных залежей в Новой Каледонии и канадского месторождения Садбери.
Никелевое производство в России было начато также в 19 веке. Первым найденным на территории РФ месторождением никелевых руд является Петровское месторождение, расположенное на территории Среднего Урала. Оно было обнаружено еще в начале 19 века, однако ошибочно было принято за месторождение руд медных. Но все попытки добыть из данного месторождения медь были тщетны, в связи с чем его забросили вплоть до 1855 года. Именно тогда одним из инженеров было определено наличие никеля в руде. Спустя некоторое время на протяжении целых четырех лет из данного месторождения удавалось извлекать порядка 60 тонн металлического никеля. К концу столетия было обнаружено еще ряд месторождений на Среднем Урале, к которым относятся Истокинское, Ивановское, Ургунское, Верхненейвинское.
Несмотря на интенсивное начало производства никеля на местном уровне, со временем разработка указанных месторождений была прекращена. Основными причинами этого являлись ограниченные разведанные запасы, а также конкуренция никеля, добываемого в Новой Каледонии и Канаде, который был существенно дешевле по цене. В начале 20 века был начат второй этап освоения никелевых залежей. Ему предшествовало обнаружение новых залежей металла. В это же время начинается строительство никелевых предприятий, первым из которых является Ревдинский завод, выплавивший в период первой мировой войны порядка 40 тонн никеля.
На территории СССР первое предприятие по производству никеля было открыто в 1933 году. Начиная с 1938 года, также запущены в эксплуатацию заводы «Североникель» и «Южуралникель», а в 1942 году с мощностей Норильского горно-металлургического комбината была получена первая партия никеля. После окончания второй мировой войны никелевые предприятия продолжают открываться. Так, запускаются в работу «Печенганикель», Побужский никелевый завод и комбинат «Тувакобальт».
В настоящее время никелевая промышленность продолжает успешно развиваться.
Мировые запасы никеля
Основу минерально-сырьевой базы мировой никелевой промышленности составляют месторождения двух типов: сульфидные медно-никелевые и оксидно-силикатные кобальт-никелевые. На остальные месторождения, из которых никель извлекается попутно, приходится 0,1-0,2% запасов металла.
Общие запасы никеля в мире на начало 2002 г. оцениваются Геологической службой США в 160 млн тонн, выросшие с 1999 г. на 20 млн тонн. Уникальными месторождениями (более 20 млн. тонн) обладают Австралия (25 млн тонн) и Куба (23 млн тонн), очень крупными (10-15 млн тонн) — Новая Каледония и Канада (15 млн тонн), Индонезия (13 млн тонн), ЮАР (12 млн тонн), Филиппины (11 млн тонн).
По данным Геологической службы США на начало 2002 г. мировые подтвержденные запасы никеля составляли 58 млн. тонн, с начала 1999 г. они выросли на 12 млн. тонн. Крупнейшие запасы находятся в Австралии (20 млн тонн), затем идут Россия и Канада (по 6,6 млн тонн), Куба (5,6 млн тонн), Новая Каледония (4,5 млн тонн), Китай (3,7 млн тонн), Индонезия (3,2 млн тонн), ЮАР (2,5 млн тонн). В Канаде, России, Китае и ЮАР от 90 до 100% запасов никеля находится в сульфидных месторождениях, в Австралии на них приходится около 50% запасов. На долю пяти стран — Австралии, России, Канады, Кубы и Новой Каледонии — приходится 75% подтвержденных запасов мира. [2]
Запасы никеля в РФ
Основные запасы никеля в России сосредоточены на месторождениях сульфидных медно-никелевых руд. Наиболее крупными из них являются Талнахское и Октябрьское в Норильском районе Красноярского края (на Таймыре), и Ждановское на Кольском полуострове.
На долю сульфидных медно-никелевых месторождений Норильского района приходится не менее 85% подтвержденных запасов никеля страны. В сульфидных месторождениях Мурманской области заключено 10% подтвержденных запасов никеля. Остальные 5% связаны с силикатными никелевыми рудами месторождений Среднего и Южного Урала, среди которых наиболее крупными являются Буруктальское, Сахаринское и Серовское. Первые два разрабатываются карьерами АО «Южуралникель», с последнего получают руду — АО «Уфалей Никель» и Рижский никелевый завод.
Основная рудная база России — уникальные по запасам месторождения на Таймыре — принадлежат АО ГМК «Норильский никель». Здесь сосредоточено более 35% разведанных мировых запасов никеля, почти 10% меди, около 15% кобальта и более 40% мировых запасов платиноидов. По разнообразию минеральных разновидностей эти месторождения не имеют себе равных: помимо меди и никеля в них содержатся 56 элементов таблицы Менделеева.
На Таймыре разрабатываются два месторождения:
«Норильск-1» — рудники «Медвежий ручей» (открытые горные работы) и «Заполярный»;
«Талнахско-Октябрьское» — рудники «Комсомольский», «Октябрьский» и «Таймырский».
На месторождении «Норильск-1» добывается в основном вкрапленная руда. Рудник открытых работ «Медвежий ручей» — старейший действующий рудник на Норильской площадке. Его эксплуатация началась в 1948 г. В общем объёме руды, добываемой в Норильске, на его долю приходится 2,5%.
На подземном руднике Заполярный добываются вкрапленные руды. Богатые и медистые руды имеются в незначительных объёмах. На долю этого рудника приходится около 12% всей добываемой в Норильске руды и около 4% извлекаемых металлов.
На подземных рудниках Талнахского рудного узла добывается как богатая (сплошная) сульфидная руда, так и бедная (вкрапленная и медистая). Наиболее интенсивно ведётся разработка богатых руд. В них сосредоточено 48% никеля, 38% меди, 47% кобальта и около 30% платиноидов от общих запасов рудного узла.
Отработку Талнахского месторождения ведет рудник Комсомольский. На него приходится около 20% руды, добываемой в Норильском промышленном районе. Численность работающих на руднике превышает 1500 человек.
Отработка Октябрьского месторождения осуществляется рудниками Октябрьский и Таймырский.
Рудник Октябрьский в 1999 г. отметил своё 25-летие. Это самый мощный не только в Норильске, но и в России горнодобывающий комплекс. Свыше 40% всей норильской руды добывается здесь. В настоящее время на руднике трудятся более 3000 человек. Глубина его выработок составляет около 1000 м.
На руднике Таймырский — самом глубоком руднике компании (более 1500 м), добывают в основном богатые руды. Около 1/4 всей руды добывается именно на этом предприятии. Численность работающих на Таймырском — около 1800 человек.
Сырьевую базу «Норильского никеля» на Кольском полуострове образуют месторождения Котсельваара, Семилетка, Заполярное, Ждановское. Сульфидные месторождения Кольского полуострова более чем на 90% вкрапленные (среднее содержание никеля — 0,5-0,6%).
Основной объем добычи обеспечивается рудником Центральный, разрабатывающим Ждановское месторождение. В его состав входят два карьера — Центральный и Западный. На Центральном открытые горные работы ведутся с 1956 г. Основными проблемами рудника являются: высокая изношенность горного оборудования, необходимость замены до 50% парка горных машин. Критическое состояние сырьевой базы — завершение добычи в 2006 г. — требует в настоящее время проработки вариантов продолжения горного производства до 2015 г.
Остальную часть добычи обеспечивают рудник Северный (подземным способом работ), эксплуатирующий месторождение Заполярное, и старейший рудник Каула-Котсельваара, разрабатывающий месторождения Котсельваара и Семилетка.
На уральских месторождениях силикатных руд 10% никеля и никельсодержащей продукции. Основными среди этих месторождений являются Буруктальское и Серовское.
«Рижский» и «Уфалейский» никелевые заводы получают сырье с «Серовского» силикатно-никелевого месторождения. «Южуралникель» обеспечивается сырьем с Сахаринского рудника в Челябинской области и Буруктальского месторождения.
Качество добываемых в России сульфидных медно-никелевых руд достаточно высокое и сравнимо с качеством аналогичных руд, добываемых в зарубежных странах. Так, среднее содержание никеля в российских рудах составляет 1,6%, в то время как в сульфидных рудах Канады 1,31%, Австралии — 2,05%. Большое значение имеет и тот факт, что в норильских рудах помимо никеля содержатся в значительных количествах медь, кобальт, золото, серебро и металлы платиновой группы. Основная часть никеля (около 80%) добывается в богатых рудах со средним содержанием металла 2,6-2,9%. Производство осложнено тяжёлыми природными условиями и труднодоступностью предприятий АО ГМК «Норильский никель», а также значительной глубиной залегания руд.
На долю сульфидных руд в последние годы приходилось 92-93% общероссийской добычи никеля и кобальта. Рядовые руды (вкрапленные и медные) с содержанием никеля 0,5-0,6% перерабатываются на обогатительных фабриках «Норникеля». Выпускаемый коллективный концентрат содержит никель, медь, кобальт, золото, серебро и металлы платиновой группы. Богатые (сплошные) руды с содержанием никеля 2,6-2,8% подвергаются металлургическому переделу.
Российские силикатные никелевые руды по своему качеству сильно уступают аналогичным рудам зарубежных стран. Если в странах СНГ добываются руды со средним содержанием никеля 0,9%, то в других странах от 1,2% (Греция) до 2,1% (Новая Каледония). При этом силикатные руды кроме никеля и кобальта не содержат никаких других попутных металлов.
Силикатные никелевые руды разрабатываются предприятиями АО «Уфалейникель» и АО «Южуралникель» и, минуя стадию обогащения, поступают непосредственно в плавку. Из-за истощения запасов были закрыты карьеры АО «Рижский никелевый завод», а на карьерах АО «Уфалейникель» и АО «Южуралникель» добыча снизилась из-за недостатка средств на поддержание производства.
Для предприятий Урала основная причина снижения объёмов добычи руды кроется в неконкурентоспособности силикатных руд по сравнению с сульфидными и в значительных затратах на производство никеля из этих руд.
С 1991 г. наиболее резко снизились объёмы добычи руды на рудниках АО «Южуралникель», что связано с прекращением добычи на наиболее крупном предприятии — Кемпирсайском рудоуправлении, расположенном на территории Казахстана. Введенный в строй в 1995 г. Сахаринский рудник проектной мощностью 1100 тыс. тонн в год из-за недостаточного финансирования добывает всего лишь порядка 350 тыс. тонн руды.
Сейчас АО «Южуралникель» производит только никелевую руду на собственных месторождениях — Сахаринском и Буруктальском, а основные производственные мощности предприятия переданы в долгосрочную аренду его дочерней компании Южполиметалл, производящей никель.
Россия занимает ведущее место в мире по запасам никеля. Более 99% разведанных и эксплуатируемых мировых запасов никелевых руд представлены месторождениями двух геолого-промышленных типов: сульфидного медно-никелевого и силикатного железоникелевого (железо-кобалъто-никелевого).
Доли этих двух геолого-промышленных типов месторождений в мировых подтверждённых запасах составляют 33,4 и 65,9% соответственно. На долю месторождений ещё четырёх типов (арсенидного и сульфо-арсенидного никелево-кобальтового; ильменито-магнетитового никеленосного; колчеданного никеленосного; жильного) приходится лишь около 0,7% мировых запасов никеля. Месторождения сульфидных медно-никелевых руд выявлены в России, Австралии, Канаде, Китае, ЮАР.
В России более 70% никеля получают при добыче и переработке медно-никелевых руд, а остальное количество — из окисленных (силикатных) никелевых руд.
Сульфидные медно-никелевые руды добывают и перерабатывают в 2х регионах: в Красноярском крае и на Кольском полуострове. Предприятия, добывающие и перерабатывающие сульфидные медно-никелевые руды, объединены в концерн РАО «Норильский никель». В его состав входят: Норильский горно-металлургический комбинат (Красноярский край), производственное объединение «Никель» (ПО «Никель») и комбинат «Печенганикель» (Мурманская область).
Окисленные никелевые руды в России добывают и перерабатывают в Уральском регионе на 3-х предприятиях: комбинате «Южуралникель», производственном объединении «Уфалейникель» и Рижском никелевом заводе.
Уникальные месторождения содержат более 500 тыс. т никеля, крупные — 500 — 250 тыс. т., средние — 250 — 100 тыс. т., мелкие — до 100 тыс. т. [2]
