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 ископаемых, экономика минерального сырья и геологоразведочных работ 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, металлургического 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 используется как минеральное топливо. Таким образом, к нерудным 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 месторождениям 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 (Na2O+K2O), но и величина отношения K2O/ Na2O. Для переработки бокситов на алюминий учитывается величина отношения Аl2O3/SiO2 (кремниевый модуль); для переработки хромитов на феррохром - величина отношения Cr2O3/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 (624547 гг. до н. э.) считал воду первоисточником всего живого и мертвого. Гераклит (544474 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 (14941555 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 (17111765 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 (17491817 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 компоненты.
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 месторождений 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. Бетехтин, 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 0С, температура кипения 2990 0С, 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
Континенты и страныЗапасыДобычаПотреблениеЭкспортИмпортВсегоДоказанныеМлн.тоннТыс.тоннРазвитые кап.страны18.612.7326.5499.9Европа2.61.121.6Великобритания22.89.658.5Греция2.51.014.6Италия27.1Норвегия0.631.2 89.8Финляндия0.10.16.4ФРГ68.0123.9Франция38.418.0Швеция20.0АзияЯпония122.3177.1АфрикаЮАР5.82.025.7Америка8.17.5209.4Канада7.87.2194.912.0147.7США0.30.314.5148.2154.4Австралия и Океания2.12.169.8Развивающиеся страны40.523.6220.728.9Азия5.84.879.0Бирма0.1Индия0.10.17.0Индонезия4.53.740.6Филиппины1.21.038.3Африка1.31.230.5Ботсвана0.40.415.4Зимбабве0.50.514.6Мадагаскар0.40.3Марокко0.5Америка7.23.924.9Бразилия2.01.02.511.2Венесуэла0.60.5Гватемала0.90.66.9Доминиканская Республика1.10.915.5Колумбия1.90.5Мексика3.0Пуэрто-Рико0.70.4Австралия и Океания26.213.286.3Новая Каледония26.013.686.385.9Соломоновы острова0.20.1В 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, крупные 500-250 тыс.т., средние 250-100 тыс.т., мелкие до 100 тыс.т.
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 рудСодержание оксидов, %МедиСвинцаЦинкаСульфидный<10<1550>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 выявлены запасы руды и металлов, обеспечивающие деятельность горнодобывающего предприятия в течении 30-40 лет.
Запасы, выявляемые в результате детальной разведки, подсчитываются в соответствии с постоянными кондициями, разрабатываемые на основе
составленного для этого объекта ТЭО.
Материалы, полученные в результате детальной разведки, служат основанием для представления подсчета запасов по месторождению и для составления проекта разработки месторождения.
Доразведка месторождений может выполняться как на ранее детально разведанных месторождениях, но не освоенных промышленностью, так и на разрабатываемых. Назначением работ в первом случае является получение дополнительных данных, необходимых для подготовки месторождения к промышленному освоению, во втором последовательное изучение недостаточно изученных частей месторождения.
Эксплуатационная разведка начинается при подготовке месторождения к отработке с началом проходки капитальных горно-подготовительных и нарезных выработок и сопровождает разработку месторождения до ее окончания.
Объектами эксплуатационной служат участки, подготавливаемые к отработке, а также отрабатываемые уступы карьера и эксплуатационные блоки.
Основная задача этой стадии заключается в предельно возможном уточнении контуров рудных тел, качества руд и горнотехнических условий их отработки.
Стадийность работ должна соблюдаться. Работы различных стадий могут выполняться без перерыва или со значительным перерывом. В отдельных случаях некоторые стадии могут отсутствовать в общей схеме геологоразведочного процесса или объединяться друг с другом.
Методика разведки месторождений никеля.
Группировка месторождений по сложности строения.
Плотность сетей при разведке никелевых месторождений.
В соответствии с Классификацией ГКЗ месторождения никеля по природным геологическим особенностям и сложности разведки разделяются на четыре группы (пять подгрупп). Для разведки месторождений каждой из подгрупп требуются свои методические приемы и плотность разведочной сети. См. таблицы 3 и 4.
Первая группа сложности строения включает наиболее простые месторождения никеля, представленные крупными пластообразными залежами вкрапленных руд простого строения и выдержанной мощностью и относительно равномерным распределением полезных компонентов. Это плитообразные залежи вкрапленных медно-никелевых руд Талнахского и Норильского месторождений, донная залежь Ниттис-Кумужья и др.
Первоначальная редкая сеть разведочных скважин (400-600) х (400-600) м обеспечивает на этих месторождениях приближенное оконтуривание рудных залежей и получение запасов категории С1, т.е. решает задачу предварительной разведки.
Разведочные скважины обычно вертикальные; располагаются они в разведочных линиях, ориентированных вкрест удлинения рудоносных массивов.
В стадию детальной разведки для подсчетов запасов категорий В и А сеть разведочных скважин сгущается соответственно до 200 х 200 и (50-100) х (50-100) м.
Плотность сетей, применявшихся при разведке месторождений никелевых руд
Таблица 3
Классификация месторождений по сложности разведкиВиды выработокРасстояния между пересечениями рудных тел выработками (в м)* для категорий запасовГруппаПодгруппаАВС11-яСкважины100/100200/200400-600/400-6002-я1-я50-100/50-10075-100/150-2002-я2-я25-50/25-5050/50-1003-яСкважины, горные выработки25-50/50-100* - в числители указаны расстояния по падению, в знаменателе по простиранию.
Вторая группа месторождений никеля самая многочисленная. Она состоит их двух подгрупп: 1-й, включающей крупные протяженные пологопадающие и наклонные пласто-, плито- и линзообразные залежи сульфидных медно-никелевых руд, и второй, объединяющей большинство средних и мелких по масштабам плащеобразных, линзообразных и клиновидных залежей силикатных никелевых руд коры выветривания.
Пологопадающие и наклонные пласто- и линзообразные залежи сульфидных медно-никелевых руд характеризуется неравномерным распределением оруденения, сложным внутренним строением и представлены сплошными, брекчеевидными или прожилковато-вкрапленными рудами, между которыми часто отмечаются постепенные взаимные переходы.
Предварительная и детальная разведка этой группы месторождений осуществляется в основном наклонными и вертикальными скважинами колонкового бурения, расположенными в вертикальных разрезах. Глубина разведочных скважин определяется протяженностью перспективных рудоносных дифференцированных интрузивных массивов по падению и сохранением в них промышленного оруденения.
Для получения запасов категорий С1 и В плотность сети разведочных скважин принимается в среднем соответственно (100-150) х (100-150) и (50-75) х (50-75) м.
Методика разведки плащеобразных и линзовидных залежей силикатных никелевых руд определятся их значительным площадным распространением, обычно неглубоким залеганием, невыдержанностью по мощности и прерывистостью, общим невысоким содержанием никеля и его неравномерным распределением.
Разведка месторождений силикатного никеля осуществляется преимущественно вертикальными, реже наклонными скважинами колонкового бурения, которые бурятся самоходными агрегатами. На стадии предварительной разведки первоначально оконтуривают никеленосные коры выветривания, определяют участки развития промышленных руд и оценивают их запасы по категориям С2 и С1. Сеть разведочных скважин при площадной коре выветривания принимается квадратной или прямоугольной при расстоянии между разведочными разрезами 80-100 м и между скважинами в разрезах 50-100 м.
В стадию детальной разведки для получения запасов категории В разведочную сеть сгущают примерно вдвое до 50 х 50 м или до 50 х (25-50) м. Часть разведочных профилей разбуривают через 20-25 м, что позволяет подсчитать запасы категории А. Глубина скважин зависит от мощности никеленосной коры выветривания.
Доразведка производится по мере отработки первоочередных участков путем сгущения разведочной сети на примыкающих площадях развития никеленосных кор выветривания.
Третья группа месторождений по сложности разведки самая разнообразная. К ней относятся наиболее сложные средние и мелкие сульфидные медно-никелевые месторождения.
Разведка сульфидных медно-никелевых и кобальтовых месторождений этой группы осуществляется комбинированными горно-буровыми системами при высокой доли горных работ. Для разведки месторождений силикатных никелевых руд требуется примерно в 2 раза большая плотность сети разведочных скважин до (20-50) Х (20-50) м и бурение дополнительных детализационных скважин на внешнем контуре трудных тел.
Детальная разведка месторождений 3-й группы обычно совмещается с их эксплуатацией.
Месторождения никеля 4-й группы сложности промышленного значения не имеют. К ней относятся объекты очень сложного геологического строения, мелкие по размерам, невыдержанной мощностью, с многочисленными ответвлениями.
Разведка их обычно проводится одновременно с эксплуатацией. Разведочные скважины на таких месторождениях позволяют устанавливать только благоприятные рудоносные структуры и наличие в них оруденения. Подземные горные выработки используются как для непрерывного прослеживания благоприятных рудоносных структур, так и при вскрытии промышленных руд -в качестве эксплуатационных.
Опробование
Опробование производится на всех стадиях поисковых и разведочных работ с целью изучения качества руд (химического и минерального состава, физико-технических и технологических свойств), оконтуривания рудных тел и подсчета их запасов. Опробуются все разведочные выработки, вскрывшие оруденение, и выходы рудных тел в естественных обнажениях.
Методы (геологические, геофизические) и способы опробования выбираются исходя из конкретных геологических особенностей разведываемых месторождений. Принятые метод и способ опробования должны обеспечить наибольшую достоверность результатов при достаточной производительности и экономичности.
В зависимости от целевого назначения различают четыре вида опробования: химическое, минералогическое, техническое и технологическое.
Химическое опробование
Химическое опробование предназначено для установления химического состава руд и вмещающих пород, содержания в рудах главных и второстепенных полезных и вредных компонентов.
Главные компоненты определяют промышленное значение месторождения, природные сорта руд и контуры рудных тел. Главными полезными компонентами в месторождениях никеля и кобальта являются медь, сульфидная сера, часто платиноиды.
В качестве второстепенных полезных компонентов в рудах обычно присутствуют золото, кадмий, селен, висмут и др; к вредным относятся прежде всего мышьяк, ртуть, фтор.
Химическое опробование при разведке осуществляется путем отбора проб в горных выработках, по керну и шламу буровых скважин.
Наиболее распространенный способ опробования в горных выработках (штольнях, штреках, ортах, шурфах и канавах) бороздовый. Иные способы опробования валовый, шпуровой, точечный, горстевой и др. используются для решения отдельных задач. Наряду с геологическим опробованием все более широко применяются разнообразные экспрессные геофизические (ядерно-физические) методы.
Опробование следует производить непрерывно на полную мощность с выходом во вмещающие породы на величину, превышающую мощность пустого или некондиционного прослоя, включаемого в соответствии с кондициями в промышленный контур. Рудные тела без видимых геологических границ опробуются во всех разведочных сечениях, а рудные тела с четкими геологическими границами по разреженной сети выработок.
Обработка бороздовых, керновых и других видов проб и подготовка их к анализу производятся в соответствии с методическими материалами Научного совета по аналитическим методам.
Минералогическое опробование производится с целью определения минерального и петрографического состава руд, их природных разновидностей и сортов, а также вмещающих пород. Оно выполняется путем минералогического изучения шурфов, аншлифов, мономинеральных и других проб, более или менее равнозначно представляющих рудные тела и природные типы руд.
Систематические специальные минералогические исследования осуществляются с целью изучения характера и глубины распространения зоны окисления, выделения и оконтуривания природных технологических сортов (по степени окисленности минеральному составу, текстурным и структурным признакам и др.). Минеральный состав руд, их текстурно-структурные особенности и физические свойства должны быть изучены с применением менералого-петрографических, физических, химических и других видов анализа. При этом наряду с описанием отдельных минералов количественно оценивается их распространенность.
Особое внимание уделяется минералам основных компонентов: определению их количества, выяснению их отношений между собой и с другими минералами (наличие их размеров и сростков, характер срастания), размеров зерен и соотношений различных по крупности классов.
В процессе минералогических исследований должно быть изучено распределение основных попутных компонентов и вредных примесей и составлен их баланс по формам нахождения в минеральных соединениях.
Техническое опробование предназначено для изучения физико-механических свойств руд и вмещающих пород, что необходимо для решения горнотехнических и других условий отработки месторождений. Важнейшим из этих свойств являются объемная масса, влажность, крепость, разрыхляемость, кусковатость, склонность к самовозгоранию.
Объемная масса руды определяется как отношение массы руды в природном залегании к занимаемому ею объему. Она устанавливается отдельно для каждого промышленного и минерального типа руд.
Объемная масса рыхлых, сильно трещиноватых и кавернозных руд определяется в целиках.
Одновременно с замерами объемной массы руд вычисляется влажность .
Другие физико-механические свойства руд крепость, разрыхляемость, склонность к самовозгоранию определяется в соответствии с Инструкцией по изучению инженерно-геологических условий месторождений полезных ископаемых при разведке.
В результате изучения химического и минерального состава, текстурно-структурных особенностей и физических свойств руд устанавливаются их природные разновидности и предварительно намечаются промышленные типы, требующие селективной добычи и раздельной переработки.
Окончательное выделение промышленных типов и сортов руд производится по результатам технологического изучения выявленных на месторождении природных разновидностей.
Технологическое опробование.
Технологические свойства руд изучаются в лабораторных и полупромышленных условиях на минералого-технологических, малых технологических лабораторных, укрупненно-лабораторных и полупромышленных пробах.
Отбор проб для технологических исследований на разных стадиях геологоразведочных работ следует выполнять в соответствии с временным методическим руководством Технологическое опробование месторождений цветных металлов в процессе разведки.
При поисково-оценочных работах технологические свойства руд оцениваются по аналогии с другими месторождениями, сходными по минеральному составу руд, технология переработки которых освоена. Тем не менее для новых труднообогатимых типов руд уже в процессе поисково-оценочных работ возникает необходимость отбора и исследования лабораторных технологических проб.
На стадии предварительной разведки в лабораторных условиях изучаются технологические свойства разных природных типов и сортов руд. Масса лабораторных проб составляет от 0,1 до 2 т. При необходимости разработанные технологические схемы проверяются на укрупненных установках непрерывного действия, для чего требуются пробы массой до 20 т, а иногда и более.
На стадии детальной разведки ранее разработанные схемы обогащения различных технологических типов руд уточняются в промышленных или полу промышленных условиях на пробах массой несколько тысяч тонн. При необходимости проводится технологическое картирование месторождений путем отбора большого числа малых технологических проб (1-2 кг), которые исследуются по разработанным на более крупных пробах технологическим схемам.
Минералого-технологическими и малыми технологическими пробами, отобранными по определенной сети, должны быть охарактеризованы все природные разновидности руд, выявленные на месторождении. По результатам
испытаний этих проб осуществляется геолого-технологическая типизация руд месторождения выделяются промышленные типы и сорта руд, изучается пространственная изменчивость вещественного состава, физико-механических и технологических свойств последних, составляются геолого-технологические карты, планы и разрезы.
Технологические свойства всех промышленных типов руд должны быть изучены на лабораторных пробах в степени, необходимой для выбора оптимальной технологической схемы их переработки и определения основных технологических показателей обогащения.
В период эксплуатации месторождений технологические схемы переработки руд совершенствуются и дорабатываются в связи с изменением минерального состава руд с глубиной и вовлечением в эксплуатацию новых технологических разновидностей.
Исследование технологических свойств руд сопровождается изучением их минерального и химического состава, текстур и структур. Детальное изучение текстур руд позволяет решить вопрос о возможности и целесообразности их предварительного обогащения в тяжелых суспензиях. Изучение структурных особенностей руд, размеров зерен полезных минералов, характера их взаимных границ, прорастаний позволяет решить вопрос о необходимой и достаточной степени измельчения руд перед флотацией, целесообразности организации в голове технологического процесса отсадки для улавливания примесей драгоценных металлов и т.п.
В то же время проводится детальное всестороннее исследование руд и продуктов их переработки на редкие и рассеянные элементы. Должна быть также изучена возможность использования оборотных вод и отходов, получаемых при рекомендуемой технологической схеме переработки минерального сырья, даны рекомендации по очистке промышленных стоков и охране окружающей среды.
Изучение руд на попутные компоненты
Все медные, свинцово-цинковыё и никелевые руды являются комплексными и содержат примеси благородных металлов и других попутных компонентов, которые повышают ценность руд. Большинство из них при обогащении руд извлекается в товарные концентраты основных металлов и другие продукты обогащения, из которых они могут быть получены в процессе последующего металлургического передела.
Золото содержится в рудах в различной форме: в основном связано с халькопиритом и пиритом, но встречается ив свободном состоянии. До 50 % свободного золота выделяется в голове технологического процесса гравитационным обогащением. Остальное его количество накапливается в медном, свинцовом, цинковом, никелевом, медно-никелевом и пиритном концентратах. Суммарное извлечение золота изменяется в широких пределах, достигая 80 %. '
Серебро накапливается в сульфидах меди, галените, блеклых рудах и пентландите, а также присутствует в самородном состоянии и в виде сульфосолей и теллуридов. Оно сосредоточивается главным образом в основных товарных концентратах и извлекается при рафинировании черновых металлов - меди, свинца и никеля.
Значительное количество золота и серебра при обогащении руд колчеданного типа переходит в пиритные концентраты, из которых извлечение их возможно с помощью сложных гидрохимических схем, включающих низкотемпературный обжиг концентратов и выщелачивание металлов из огарков.
Платиноиды, концентрирующиеся преимущественно в медно-никелевых рудах, отмечаются в основном в самородном состоянии и в виде собственных минералов. Часть их поступает в самостоятельный гравитационный концентрат благородных металлов, часть в медный и медно-никелевый концентраты, из которых они извлекаются при рафинировании черновых металлов.
Рений в виде изоморфной примеси присутствует в минералах меди из месторождений типа медистых песчаников и сланцев и в молибдените из медно-порфировых месторождений. При переработке медных и молибденовых концентратов (промпродуктов) получают перренат аммония.
Кадмий концентрируется в виде тончайшей механической или изоморфной примеси в сфалерите и халькопирите и извлекается из пылей металлургических заводов, вельц-окислов цинкового производства и медно-кадмиевых кеков.
Висмут самородный или в составе сульфосолей тесно ассоциирует с галенитом и минералами меди и извлекается при рафинировании свинца.
Сурьма, мышьяк и ртуть, тесно связанные в медных и свинцово-цинковых рудах с блеклыми рудами и другими сульфосолями, являются вредными примесями. В медно-никелевых рудах основная часть мышьяка входит в состав арсенопирита.
Индий, таллий и галлий содержатся в сфалерите, галените, халькопирите, пирите и других сульфидах, накапливаются в основном в цинковых концентратах и извлекаются из пылей, кеков, вельц-окислов и других полупродуктов цинкового и сернокислотного производства.
Селен и теллур присутствуют в качестве примеси во всех сульфидах, поступают в концентраты основных металлов и пиритный, получаются из пылей обжиговых печей, сернокислотных и медеэлектролитных шламов и других продуктов.
Германий в рудах цветных металлов отмечается в основном в качестве примеси в силикатах, которые теряются с хвостами флотации. Часть его, связаная со сфалеритом и сульфидами меди, может извлекаться в цинковом и медном производстве из пылей, кеков, ретортных остатков и других продуктов металлургического передела.
В соответствии с требованиями ГКЗ СССР содержания попутных компонентов определяются в групповых геологических пробах, концентратах и продуктах обогащения. Групповые пробы составляются из навесок, отбираемых из рядовых проб пропорционально их длине, и характеризуют отдельные типы руд или части мощных рудных тел. Обычно в групповую пробу включают до 10 рядовых проб. Порядок объединения рядовых проб в групповые, их размещение и общее число должны обеспечить равномерное опробование основных разновидностей руд на попутные компоненты и вредные примеси, а также позволить выяснить закономерности изменения их содержаний по простиранию и падению рудных тел. При изучении руд на ценные попутные компоненты используются также анализы мономинеральных фракций, отбираются специальные (малые) технологические пробы, анализируются продукты обогащения. В результате составляется баланс распределения ценных попутных компонентов по различным минеральным типам руд, концентратам, другим продуктам обогащения, решается вопрос об экономической целесообразности и рациональных способах их извлечения.
Минимальные содержания рассеянных элементов в минералах-носителях, технологически допустимые для их извлечения, по данным А. М. Сечевицы и др., ориентировочно составляют (в г/т):
рения 23 (в молибдените, халькопирите, борните); кадмия 30, индия 1 (в сфалерите, галените, халькопирите); висмута 15 (в галените, халькопирите); селена 57, теллура 34 (в халькопирите, сфалерите, пирите); таллия 13 (в галените сфалерите); германия 1 (в халькопирите).
Классификация запасов полезных ископаемых применительно к месторождениям цветных металлов
Запасы цветных металлов по степени их изученности в соответствии с Классификацией ГКЗ СССР подразделяются на разведанные категорий А, В, C1 и предварительно оцененные категории С2.
Для отнесения
запасов к категории А должны быть удовлетворены следующие требования:
1) установлены размеры, форма и условия залегания тел полезного ископаемого, изучены характер и закономерности изменчивости их морфологии и внутреннего строения, выделены и оконтурены без рудные и некондиционные участки внутри тел полезного ископаемого, при наличии разрывных нарушений - их положение и амплитуды смещения;
2) определены природные разновидности, выделены и оконтурены промышленные (технологические) типы и сорта полезного ископаемого, установлены их состав, свойства, распределение ценных и вредных компонентов по минеральным формам; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями показателям;
3) технологические свойства полезного ископаемого изучены с детальностью, обеспечивающей получение исходных данных, достаточных для проектирования технологической схемы его переработки с комплексным извлечением компонентов, имеющих промышленное значение;
4) гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические, горно-геологические и другие природные условия исследованы с детальностью, позволяющей получить исходные данные для составления проекта разработки месторождения;
5) контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по скважинам или горным выработкам.
Запасы категории А при детальной разведке месторождений цветных металлов подсчитываются только на месторождениях 1-й группы в блоках, оконтуренных скважинами и горными выработками без экстраполяции. На штокверковых месторождениях меди к категории А могут быть отнесены блоки, в пределах которых коэффициент рудоносности близок к единице, установлены пространственное положение, форма и размеры участков кондиционных руд, подлежащих селективной выемке. На разрабатываемых месторождениях запасы категории А подсчитываются по данным эксплуатационной разведки и горно-подготовительных работ