Minereurile de nichel sunt un tip de minerale , formațiuni minerale naturale, al căror conținut de nichel este suficient pentru extracția profitabilă din punct de vedere economic a acestui metal sau a compușilor săi. De obicei, se dezvoltă zăcăminte de minereuri sulfurate care conțin 1-2% Ni și minereuri de silicat care conțin 1-1,5% Ni. Cele mai importante minerale de nichel includ cele mai comune și industriale minerale: sulfuri ( pentlandită (Fe, Ni)S (sau (Ni, Fe) 9 S 8 ; conține 22–42% Ni), milerită NiS (64,5% Ni), nichelină(kupfernichel, pirit roșu de nichel) NiAs (până la 44% Ni), pirotita de nichel , polidimit , pirit de cobalt-nichel , violarit , bravoit , vaesit NiS 2 , hloantit , rammels-bergit NiAs 2 , gerfordit , nickel nickel , ulmanit ), silicați hidrați ( garnierit , annabergit , hovakhsite , revdinskite , shuchhardit , nontronites de nichel ) și cloriți de nichel .
Se bazează pe taxonomia industrială a zăcămintelor , bazată pe morfologia corpurilor de minereu , condițiile geologice de apariție a acestora, compoziția minerală și materială a minereurilor și caracteristicile prelucrării lor tehnologice.
Principalele tipuri de depozite de nichel sunt următoarele:
Tipuri minore:
O sursă potențială poate fi nodulii de feromangan de pe fundul oceanului.
1. Tastați unul. Depuneri de sulfuri magmatice cupru-nichel . Formarea minereului - acumularea inițială și separarea sulfurilor - are loc în procesul de intruziune, diferențiere și segregare a topiturii inițial omogene purtătoare de nichel în două lichide: componente silicate și sulfurate. Topitura de sulfură, datorită greutății sale mai mari, se scufundă și se concentrează în părțile aproape inferioare ale intruziunilor și cristalizează după cristalizarea topiturii de silicați. Creșterea magmei purtătoare de nichel are loc de-a lungul falilor adânci care pătrund adânc în manta , care determină poziția geologică a regiunilor de minereu și a câmpurilor de zăcăminte de cupru-nichel. Depozitele de minereuri sulfurate de cupru-nichel sunt asociate cu masive asemănătoare lopolitelor sau plăcilor de gabroizi stratificati limitate la zone de falii adânci pe scuturi și platforme antice .
Forma corpurilor de minereu ale celor mai mari zăcăminte este de tip foaie (Frud-Stobi, Thompson și altele în Canada; Norilsk-1 , Talnakhskoye și Oktyabrskoye în CSI; Kambalda în Australia etc.), adesea coincide cu direcția de stratificare a masivelor intruzive . Multe zăcăminte (Monchegorskoye, Kaula în CSI; Lacul Lynn în Canada; Pilansberg în Africa de Sud; o serie de zăcăminte în Australia) au o formă filonată , asemănătoare stâlpilor sau mai complexă de corpuri de minereu, determinate de falii.
O trăsătură caracteristică a zăcămintelor de cupru-nichel din întreaga lume este compoziția minerală consistentă a minereurilor: pirotită , pentlandită , calcopirită , magnetită ; pe lângă acestea, se găsesc în minereuri, pe lângă acestea, pirită , cubanită , polidimită , nichelină , milerită, violarită , minerale din grupa platinei , ocazional cromit , arsenide de nichel și cobalt, galena , sfalerita , bornita , makinavit , wallerita , grafitul , aurul nativ .
Minereurile sunt complexe. Conțin (%): Ni 0,6-5, Cu 0,2-6, Co 0,01-0,1, metale din grupa platinei. Raportul Ni:Cu= 1,5-2,5:1, dar poate fi diferit. Raportul Co:Ni=1:20-1:40. Minereurile sărace (Ni până la 1,5% - cea mai mare parte minereuri diseminate) sunt îmbogățite. Minereurile bogate (Ni mai mult de 1,5%) pot fi topite fără îmbogățire. Din minereurile de cupru-nichel sunt extrase cuprul , nichelul , cobaltul , metalele din grupa platinei, aurul , argintul , sulful , seleniul , telurul .
2. Tastați doi. Minereuri de silicat de nichel din cruste de intemperii . Depozitele exogene de minereuri de silicat de nichel sunt universal asociate cu unul sau altul tip de crusta de intemperii serpentenita . în timpul intemperiilor are loc descompunerea în etape a mineralelor, precum și transferul elementelor mobile, cu ajutorul apei, din părțile superioare ale scoarței către cele inferioare. Acolo, aceste elemente precipită sub formă de minerale secundare.
Depozitele de acest tip conțin rezerve de nichel de 3 ori mai mari decât rezervele sale în minereuri sulfurate, iar rezervele unor zăcăminte ajung la 1 milion de tone sau mai mult de nichel. Rezerve mari de minereuri de silicat sunt concentrate în Noua Caledonie, Filipine, Indonezia, Australia și alte țări. Conținutul mediu de nichel în ele este de 1,1-2%. În plus, minereurile conțin adesea cobalt.
Aloca:
A. Zăcăminte de crustă areală (zăcăminte Kempirsaiskoe, Sakharinskoe, Serovskoe).
Depozitele Grupului Kempirsai sunt acoperiri reziduale de cruste de intemperii conservate pe dunite , peridotite , piroxenite si soiurile lor serpentinizate. Suprafața zonelor purtătoare de nichel atinge câțiva kilometri pătrați. Contururile corpurilor de minereu cu conținut standard de metal sunt determinate prin prelevare și densitatea rețelei de explorare. Grosimea corpurilor de minereu este de 30 m (în medie 6 m). În cazul general, profilul crustei suprafețe purtătoare de nichel este împărțit în zone: ocru , nontronite , serpentine de leșiere , serpentine carbonatate și roci părinte ușor alterate - serpentine. Minereul este zona nontronită, partea inferioară a zonei ocru și partea superioară a zonei serpentine de leșiere. Depozitele sunt exploatate în mod deschis. Grosimea supraîncărcării este de 0-40 m.
b. Depozite de crustă liniar-areală (zăcaminte Rogozhinskoye, Cheremshanskoye, Uralii de mijloc).
Minereurile comerciale de nichel sunt reprezentate de ocru, nontronite, serpentite netronizate și levigate. După compoziția materialului și proprietățile tehnologice, se disting două tipuri de minereuri: feruginoase, cu un conținut ridicat de cobalt; magneziu, cu un continut ridicat de nichel. Zăcămintele se caracterizează prin două zone de mineralizare. Zona superioară este reprezentată de laterite purtătoare de nichel și zone de silicificare care conțin până la 60-70% oxid de fier și 1-2% nichel. Zona inferioară este compusă din minereuri bogate de garnierită - serpentită , care apar sub crusta de intemperii care poartă nichel. Corpurile de minereu de grosime extrem de variabilă pot fi urmărite până la o adâncime de 150 m și de-a lungul loviturii pe sute de metri. Cele mai bogate intervale de minereu sunt limitate la părțile superioare ale minereurilor serpentite. Conținutul de nichel este de 10-16%, scăzând la 2% cu adâncimea, cobalt - 0,01-0,03% și oxid de magneziu - 20-30%. Minereurile de garnierită-serpentită au fost extrase de la descoperirea minereurilor de nichel în Noua Caledonie (1875) până în prezent.
în. Depozite de tip liniar (zăcăminte Lipovskoye, Elizavetinskoye, Uralii de mijloc).
Ele sunt limitate la zonele tectonice de zdrobire , de-a lungul cărora crusta de intemperii pătrunde la o adâncime considerabilă. Lățimea zonelor purtătoare de minereu variază, rar atingând câteva zeci de metri. Uneori există o serie de benzi paralele care se contopesc în partea superioară a scoarței. Cel mai adesea, corpurile de minereu au o cădere abruptă și pot fi urmărite până la o adâncime de 25-60 m. Principalii purtători de mineralizare a nichelului în acest tip sunt hidrosilicații de garnierită și magneziu , crisotil și crisopraza .
Depozitele de fisuri sunt mai bogate în conținut de nichel decât depozitele de crustă superficială.
d. Zacaminte cu morfologie complexa a corpurilor de minereu.
Dintre aceste zăcăminte se remarcă zăcăminte de carstic „deschis” și „închis” . Minereurile sunt limitate la contactul rocilor purtătoare de nichel cu carbonatul . În acest sens, zonele depozitului sunt alungite de-a lungul liniei de contact. Corpurile de minereu pot fi urmărite de-a lungul contactului timp de 100–350 m și de-a lungul adâncirii timp de 10–200 m. Cavitățile carstice sunt umplute cu serpentită descompusă, calcar , talc , clorit , argile etc. Materialul nu este sortat și are slab laminare grosieră exprimată . Principalii purtători ai mineralizării nichelului sunt garnieritele și alți silicați de nichel și haloiziții .
Corpurile de minereu din toate depozitele de intemperii de nichel nu au limite clare. Contururile lor sunt determinate în funcție de analize chimice. Minereurile de nichel sunt complexe. Componentele utile sunt: nichelul, cobaltul, fierul (numai din minereuri prelucrate în feronic ).
După proprietățile tehnologice, între minereurile de nichel silicat se disting următoarele grade: feruginoase, silicioase, magneziene și aluminoase. Există și soiuri intermediare feruginoase-magneziane, silicioase-aluminoase, feruginoase-siliceoase și alte soiuri.
Minereurile bogate în sulfuri de cupru-nichel cu un conținut de nichel mai mare de 1% cu un raport nichel cu cupru de cel puțin 1:1 și cu un conținut redus de fier (mai puțin de 25%) sunt trimise direct la topitorie. Cu un conținut de fier de peste 25% și sulf de peste 20%, minereurile bogate sunt plutite înainte de topire pentru a le separa în concentrate de cupru și nichel și a produce pirotita într-un produs separat.
Minereurile obișnuite de cupru-nichel cu un conținut de nichel mai mic de 1% sunt îmbogățite ; în acest caz se obțin concentrate colective de cupru-nichel sau selective de nichel și cupru. Cobaltul conținut în minereurile de cupru-nichel se acumulează în concentrate de cupru-nichel, cupru și nichel în timpul procesului de îmbogățire. Impuritățile dăunătoare din minereurile de sulfură de cupru-nichel sunt zincul , plumbul și arsenul ; continutul lor limitativ este stabilit prin specificatiile tehnice.
Minereurile de nichel silicat sunt împărțite în două tipuri tehnologice în funcție de complexul de minerale formatoare de minereu: feruginoase (ocru, leptoclorit , hematit) și magneziene (serpentinite cu silicați de nichel). Toate minereurile silicate sunt supuse prelucrărilor metalurgice directe: minereurile feroase - prin hidrometalurgică (cu un conținut de magneziu mai mic de 3%) sau metode pirometalurgice, magnezice - numai prin metode pirometalurgice. Impuritățile dăunătoare din minereurile de silicat de nichel includ cuprul și cromul și fosforul atunci când sunt topit pentru feronic . Conținutul limitativ al acestor componente este determinat de condițiile tehnice. Minereurile oxidate și amestecate sunt îmbogățite mult mai rău decât minereurile sulfurate, în special cele care conțin cupru sub formă de silicat. Zincul sub formă de oxid practic nu este extras în concentrate comerciale.
Minereurile oxidate și amestecate sunt prelucrate fie conform schemelor complexe combinate, inclusiv sulfidarea mineralelor oxidate și flotarea materialului rezultat, fie printr-o metodă hidrometalurgică - prin levigarea chimică a metalelor și precipitarea lor ulterioară.
Toate minereurile de cupru, plumb-zinc și cupru-nichel sunt complexe (vezi Tipuri de minereuri). La prelucrarea lor, se obțin de obicei concentrate comerciale de cupru, plumb, zinc și nichel, adesea și sulfurice (pirită), molibden , barită și magnetit , uneori mici care conțin metale nobile și alte metale. În concentratele comerciale de diferite mărci, care se disting prin conținutul componentelor principale, conținutul de impurități este, de asemenea, limitat.
Cea mai mare parte a nichelului extras (87%) este destinată producției de oțeluri și aliaje rezistente la căldură, structurale, pentru scule, inoxidabile ; o parte relativ mică de nichel este cheltuită pentru producția de produse laminate cu nichel și cupru-nichel, pentru fabricarea de sârmă, benzi, diverse echipamente pentru industria chimică și alimentară, precum și în aviația cu reacție, știința rachetelor, în producție. de echipamente pentru centralele nucleare și pentru fabricarea dispozitivelor radar. Aliajele de nichel cu cupru, zinc, aluminiu ( alama , nichel argint , cupronickel , bronz ), un aliaj de nichel și crom ( nicrom ) și monel metal (75% cupru și 25% nichel) sunt utilizate pe scară largă de industria ingineriei. Aliajul inconel este folosit în știința rachetelor; elinvar menține elasticitatea constantă la diferite temperaturi; platina înlocuiește platina scumpă; permalloy are permeabilitate magnetică. Miezurile Permalloy se găsesc în orice telefon. O zecime din nichelul produs în lume este destinat fabricării de catalizatori în industria petrochimică.
Potrivit ARRIIZG, rezervele totale de nichel din țările industrializate și în curs de dezvoltare se ridicau la începutul anului 1998 la 77,4 milioane de tone, inclusiv rezerve dovedite de 45,5 milioane de tone. Principalele rezerve sunt concentrate în Noua Caledonie , Canada , Uniunea Australiană , Filipine . , Indonezia , Brazilia , Guatemala , Grecia . Japonia și țările din Europa de Vest (cu excepția Norvegiei ) nu au propriile resurse de nichel. Rezerve nesemnificative de nichel în SUA - 140 mii tone Producția anuală de nichel în țările industrializate și în curs de dezvoltare este de aproximativ 600 mii tone, inclusiv: în Canada - 262, Noua Caledonie - până la 135, Uniunea Australiană - 85, în Filipine - 40, în Indonezia - 25, Africa de Sud - 22, SUA - 15, Republica Dominicană - 27. Principalele țări pentru extracția și producția de nichel sunt Canada, Noua Caledonie și Commonwealth-ul Australiei, iar principalii consumatori sunt Japonia, SUA și țările din Europa de Vest. În acest sens, Japonia, SUA și Germania se angajează intens în rezolvarea problemei extracției și procesării nodulilor de feromangan din Oceanul Mondial pentru a obține nichel din aceștia. O creștere în continuare a producției de nichel este avută în vedere în principal datorită minereurilor de silicat de nichel și implicării în exploatarea zăcămintelor de sulfuri cu rezerve mari, deși minereuri sărace . Nichelul ocupă unul dintre primele locuri în rândul metalelor neferoase în volumul cifrei de afaceri din comerțul exterior.
Depozitele unice conțin mai mult de 500 mii de tone de nichel, mari - 500-250 mii tone, medii - 250-100 mii tone, mici - până la 100 mii tone.