«Медно-никелевые руды Кольского полуострова их добыча, переработка, комплексное использование»



страница1/4
Дата23.04.2016
Размер0.58 Mb.
ТипРеферат
  1   2   3   4
«Медно-никелевые руды Кольского полуострова – их добыча, переработка, комплексное использование»

Автор работы:

Гойчук Ольга Фёдоровна,

ученица 9 «Б» класса

МБОУ СОШ №1 г. Мончегорска

Мурманской области,

ул. Котульского дом 1,

тел. (8-815-36) 5-62-86



e-mail: school1@monch.mels.ru
Руководитель:

Леонтиева Надежда Николаевна,

учитель географии высшей

квалификационной категории.

г. Мончегорск

2013 г.


Содержание:

1. Введение 3

2. Геологическая история образования медно-никелевых руд в земной коре 6

Строение земной коры в пределах Мурманской области 6

Процессы рудообразования 9

Подземные кладовые Кольского Заполярья 11

3. Классификация полезных ископаемых Кольского полуострова 14

4. Размещение месторождений медно-никелевых руд 17

Размещение месторождений медно-никелевых руд на планете 17

Месторождения медно-никелевых руд России 19

Медно-никелевые месторождения Кольского Заполярья 21

5. История открытия и использования никеля в хозяйственной деятельности человека 24

6. История открытия и хозяйственное использование меди 29

7. Физико-химические свойства меди и никеля 36

8. Основы производства цветных и драгоценных металлов из сульфидных руд 38

9. Медно-никелевые предприятия Кольского Заполярья: 46

АО комбинат «Североникель» 46

АО “ГМК Печенганикель” 48

10. Влияние металлургической отрасли на окружающую среду Мурманской области 54

Антропогенное воздействие на почву 54

Антропогенное воздействие на водные экосистемы 56

Загрязнение воздушного бассейна 57

Перспективы развития медно-никелевой отрасли 60
Заключение 62

Список литературы 63

Приложение 64


По многим доказательствам заключаю, что и в северных земных недрах пространно и богато царствует натура… А металлы и минералы сами на двор не придут. Они требуют глаз и рук к поиску. М. В. Ломоносов
1. Введение

Жила за Кандалакшей девушка. Бегала она быстрее оленя. А в Ловозере жил юноша, в быстроте ветру соперник. Решил этот юноша женится на быстроногой. Но девушка убежала в горы, и не смог он догнать беглянку. Выбился из сил и умер. Тогда заплакала быстроногая серебряными слезами. Ветер разнес вокруг ее слезы. С тех пор в горах между Ловозером и Кандалакшей залегли несметные богатства, хозяин леса – медведь – зорко стерег их от постороннего глаза.

Но вот пришли новые времена, и в горах, где плакала серебряная дева, родилась новая, еще более волшебная сказка. Сложила ее сама жизнь. Древний сказочник саами, исконный житель Кольской земли и ее первый своеобразный летописец, должно быть, не разглядел, где было серебро, где никель. Ведь никель тоже может блестеть. Разглядели геологи. Недалеко от озера Имандра они нашли и никель, и кобальт, и медь, и железо. Все это, понятно, в рудах. И вот, чтобы добыть подземные клады, пришли в Монче-тундру отважные покорители Севера.

Когда заходит речь о месторождениях полезных ископаемых Мурманской области, наиболее частыми являются определения «уникальное, единственное в стране, единственное в мире» и т.п. Почти обыденным стало выражение «полуостров сокровищ». И действительно, на земном шаре нет другого района с таким богатством и многообразием минералов и горных пород. Даже знаменитый Урал, долгое время считавшийся естественным минералогическим музеем мира, уступает в этом отношении Кольскому полуострову. По данным геологического института Кольского научного центра (КНЦ), на начало 1990г. в нашей области зарегистрировано 930 видов минералов и их разновидностей – почти треть всех известных в настоящее время (для сравнения: на Урале насчитывается приблизительно 770 минералов. Некоторые из них не встречаются больше нигде в мире. В каменных недрах Кольской земли есть железо и никель, медь и титан, минеральные удобрения, редчайшие удивительные самоцветы.

На Кольском полуострове находится большинство полезных ископаемых, необходимых для развития экономики края, страны. Особенностью Кольских месторождений является многокомпонентный состав руд, что придает им особую промышленную ценность.

Тема работы:

«Медно-никелевые руды Кольского полуострова - их добыча, переработка, комплексное использование»

Актуальность работы:

Металлургия меди и никеля, а также других тяжелых цветных металлов, является ведущим звеном отечественной цветной металлургии. На долю тяжелых цветных металлов приходится значительная часть валовой продукции отрасли.

Значение меди и никеля из года в год возрастает, особенно в связи с бурным развитием энергетики, электроники, машиностроения, авиационной, космической и атомной техники. Дальнейшее развитие и технический уровень медного и никелевого производств во многом определяют технический прогресс многих отраслей народного хозяйства нашей страны.


Мурманская область - один из ведущих районов в цветной металлургии, которая представлена здесь никель-кобальтовой, алюминиевой и редко-метальной отраслью. Никель, медь, кобальт, алюминий, концентрат благородных металлов, содержащий золото, серебро, платину и другие металлы, вырабатываемые на предприятиях области, используются во многих отраслях хозяйства России и вывозятся за ее пределы.

Сегодня большое внимание уделено вопросам повышения комплексности использования перерабатываемого сырья, предъявлены требования к современному металлургическому процессу и принципу выбора на их основе наиболее рациональной и эффективной металлургической технологии, с учетом достижений в области металлургии меди и никеля, достигнутых за последние годы.

Цель работы:

Познакомиться с условиями образования, добычи и размещения медно-никелевых руд на Кольском полуострове, а также их комплексном использовании и применении в народном хозяйстве

Задачи:

1. Узнать, что такое медно-никелевые руды, как происходило образование их месторождений;



2.Определить, где расположены основные месторождения полиметаллических руд;

3.Узнать, какие технологии применяются при добыче медно-никелевых руд и производстве никеля, меди, кобальта и других тяжелых металлов;

4.Определить значение этих ископаемых в экономике страны и нашей области;

5.Определить влияние цветной металлургии на природу Кольского Заполярья;

6.Определить перспективы развития металлургической отрасли Мурманской области.

Объект исследования:

Медно-никелевые руды Кольского полуострова.

2. Геологическая история образования медно-никелевых руд в земной коре

Строение земной коры в пределах Мурманской области

По современным представлениям, самая верхняя тонкая оболочка Земли, называемая земной корой, имеет слоистое строение. В ее составе выделяют три основных слоя: осадочный, гранитный и базальтовый (Приложение 1). Средняя толщина коры по земному шару составляет около 35 км, мощность осадочного слоя – 5-10 км, гранитного и базальтового – по 15-20 км. Эти средние значения могут сильно отличаться от фактических и различных районах. Например, в зонах геосинклинальных прогибов толщина тонкого верхнего осадочного слоя может достигать 15-20 км, а на щитах он практически отсутствует. Заметно варьирует также и мощность гранитного и базальтового слоев. Кроме того, само их выделение в значительной степени условно, поскольку наблюдениям непосредственно с поверхности пока доступны лишь осадочный и гранитный слои, а представления о базальтовом основываются на косвенных сейсмических данных. Названия этим слоям даны с учетом скоростей распространения в них сейсмических волн, характерных для гранитных и базальтовых пород.

Подобные гипотетические модели строения земной коры часто оказываются недостаточными для решения практических задач, например, прогноза и поиска скрытых месторождений полезных ископаемых, выяснения геотермического режима коры и т.д. Наряду с другими причинами это побудило специалистов заняться проблемой глубокого и сверхглубокого бурения. К середине 60-х годов текущего столетия в мире уже было пробурено несколько скважин (в СССР и США) глубиной до 9 км. Но все они предназначались преимущественно для поисков нефти и газа, бурились в осадочных бассейнах и вскрывали в основном те же осадочные слои, что выходят на поверхность, не давая сведений о составе и строении более глубоких областей земной коры. Поэтому была разработана программа бурения серии сверхглубоких скважин (до 14-15 км), в том числе в районах щитов, чтобы не только изучить гранитный слой, но и, возможно, войти в базальтовый.

Первой из таких скважин (и пока единственной) стала Кольская сверхглубокая (КСГ), заложенная в 1970 г. в северо-западной части Мурманской области. Обоснованием для выбора места бурения послужили некоторые особенности строения земной коры в этом районе.

По сейсмическим данным, толщина коры в Мурманской области составляет 38-40 км, что на 10-20% выше средней. В то же время мощность гранитного слоя здесь в 2-3раза меньше базальтового, и граница между ними фиксируется на глубине всего 7-8 км, тогда как в обычном разрезе континентальной коры она лежит в глубинах 20-25 км. Это связано не только с меньшей толщиной гранитного слоя, но и с почти полным отсутствием осадочного чехла, который в других местах составляет 5-10 км. На Кольском полуострове его мощность в среднем не превышает 150-170 м, а в некоторых районах (например, на северо-западе) осадочных отложений нет совсем, и на поверхность выходят древние кристаллические породы. Подобная структуре земной коры облегчает доступ к ее нижнему базальтовому слою и дает возможность с помощью бурения получить более достоверные сведения о составе и строении слагающих кору горных пород.

На территории Мурманской области выделяются 6 последовательно образовавшихся комплексов горных пород, относящихся к архейской, протерозойской, палеозойской и кайнозойской эрам.1 С каждым из таких комплексов связан определенный набор полезных ископаемых, поскольку каждой геологической эпохе соответствуют свои условия, которые в одних случаях благоприятны для образования, например, железных руд, в других – апатитовых, руд цветных металлов, кианитовых и т.д.

Самый древний архейский комплекс представлен главным образом гранитоидами и гранитогнейсами. Это сохранившаяся часть ранней коры нашей планеты, составляющая основу Балтийского щита. Выходы архейских пород имеются практически по всей территории области.

К раннепротерозойскому и среднепротерозойскому комплексам относятся в первую очередь гнейсы и кристаллические сланцы, которые первоначально представляли собой осадочные породы и вулканические лавы. В дальнейшем под действием высоких температур и давлений при погружении в мантию эти породы перекристаллизовались и стали метаморфическими. С ними связаны месторождения железных руд Оленегорска, медно-никелевых руд Печенеги и Мончегорска, крупнейшие в мире кианитовые месторождения Кейв, титаномагнетитовых руд и др.

Верхнепротерозойский комплекс представлен в основном осадочными породами. Это преимущественно песчаники, глинистые сланцы, доломиты и алевролиты северо-западного и Терского побережий и прилегающих островов.

В состав пород палеозойского комплекса входят главным образом изверженные магматические породы. Среди них важнейшее место занимают нефелиновые сиениты, с которыми связаны уникальные месторождения хибинских апатитов, железных, флогопитовых и вермикулитовых руд Ковдора и месторождение аметиста на мысе Корабль.

Породы самого молодого, кайнозойского комплекса, связанные преимущественно с оледенениями четвертичного периода, представляют собой отложения рыхлых осадков, песков, глин и галечников.

Процессы рудообразования

Все месторождения и процессы рудообразования подразделяются на три серии: магматогенную, экзогенную и метаморфогенную. Магматогенную серию, связанную с процессами кристаллизации магматических расплавов, составляют процессы магматического, карбонатитового, пегматитового, скарнового, альбитит-грейзенового, гидротермального, колчеданного и вулканогенного рудообразования. В экзогенную серию входят месторождения коры выветривания и осадочные месторождения, формирующиеся в результате механической, химической и биохимической дифференциации минерального вещества в поверхностной части земной коры. Месторождения, возникающие в глубинных зонах земной коры, под воздействием высоких давлений и температур, образуют метаморфогенную серию месторождений полезных ископаемых.

Магматическое рудообразование - процессы выделения и концентрации рудных минералов из магм ультраосновного, основного, среднего и щелочного составов вследствие ликвации и дифференциации магматических расплавов при остывании и кристаллизации в недрах.

Карбонатиты – существенно карбонатные эндогенные породы, пространственно и генетически связанные с массивами ультраосновного щелочного состава.

Пегматитовое рудообразование связано с эволюцией остаточных магм, насыщенных газами и обогащенных редкими элементами. Остаточные расплавы обособляются в процессе остывания и кристаллизации глубинных магматических очагов.

Скарновое рудообразование развивалось при химическом взаимодействии горячих металлоносных магматогенных растворов с гранитоидами и карбонатными породами в зонах их контактов.

Гидротермальное рудообразование - процессы формирования рудных минералов из горячих водных металлоносных растворов при их взаимодействии с вмещающими горными породами. В результате в пустотах и трещинах горных пород происходит отложение рудных минералов.

Месторождения колчеданных руд образуются в результате деятельности гидротермальных систем, возникающих на океаническом дне и парагенетически связаных с подводно-морскими базальт-андезитовыми формациями.

Колчеданные месторождения содержат крупные запасы меди, цинка, свинца, а также значительные количества серебра, золота, кадмия, селена, олова, висмута и др.

Вулканогенное рудообразование - процессы формирования руд при наземном и подводном вулканизме.

При физическом и химическом преобразовании горных пород и первичных эндогенных руд на земной поверхности из-за колебаний температуры, воздействия атмосферы, а также циркуляции дождевых и грунтовых вод, образуются коры выветривания, в которых возникают новые рудные минеральные ассоциации.

Осадочное рудообразование обусловлено дифференциацией и концентрацией продуктов выветривания и вулканизма. Эти продукты перемещаются преимущественно водами на склоны, дно речных долин, озер и в окраинные моря.

Метаморфогенное образование руд в глубинных зонах земной коры, куда со временем погружаются с поверхности осадочные породы и полезные ископаемые, обусловлено высокими температурами и давлениями и деятельностью горячих растворов. Под действием этих факторов происходило изменение строения, минерального, химического состава и физических свойств горных пород и полезных ископаемых. Одни полезные ископаемые приобретают новые качества, другие уничтожаются, третьи возникают за счет горных пород.

Метаморфогенное рудообразование - классификация метаморфогенных процессов и образованных ими полезных ископаемых.

Текстурно-структурные особенности минеральных скоплений, в том числе руд, отображают геологические условия их образования, способы зарождения и развития минералов, их ассоциаций и, следовательно, помогают выяснить генезис месторождений.

Подземные кладовые Кольского Заполярья



На Кольском полуострове преобладают месторождения магматического типа. Это апатито-нефелиновые руды Хибинских и Ловозерских тундр, медно-никелевые руды Печенги, железорудные и флогопитовые месторождения Ковдора, титанопегматитовые руды Африканды. Важнейшим полезным ископаемым метаморфического типа являются железистые кварциты Приимандровского района, а также кианитовые и гранатовые сланцы Кейв. Экзогенные месторождения Мурманской области имеют ограниченное распространение. Это либо сохранившиеся реликты доледниковой коры выветривания(месторождения вермикулита в Ковдорском массиве), либо ледниково-озерные и морские осадки и современные отложения(глины, песчаники, диатомиты).2

Полезные ископаемые распределены по территории неравномерно и образуют в отдельных районах более или менее крупные скопления руд определенных видов: апатитовых, медно-никелевых, железных и др. Особенностью Кольских месторождений является многокомпонентный состав руд, что придает им особую промышленную ценность. По ведущим полезным компонентам все месторождения можно разделить на два класса: металлические и неметаллические, которые в свою очередь, делятся на группы.

В классе металлических полезных ископаемых выделяются месторождения руд черных (в основном железа и титана), цветных (никеля, меди, алюминия, цинка, свинца, серебра) металлов, а также отдельные рудопроявления редких и редкоземельных металлов ( молибдена, тантала, ниобия, циркония).

Неметаллические ископаемые включают с себя следующие группы:

1)апатиты и нефелины;

2) слюды и керамическое сырье;

3) строительные и облицовочные камни;

4) поделочные и коллекционные камни, жемчуг;

5) карбонатное сырье;

6) абразивное сырье;

7) асбест;

8) песок и гравий;

9) глины и диатомиты;

10) углеводородное сырье.

3. Классификация полезных ископаемых Кольского полуострова

Минеральное сырье (группа, вид)

Промышленное ископаемое (промышленный тип)

Месторождения (горные предприятия)

Топливно-энергетические ресурсы;

углеводородное сырье



Газ, нефть

Шельф Баренцева моря (группа месторожд.)

Металлические полезные ископаемые

Благородные металлы



Золото, платина

Ведутся поиски

Цветные металлы

Медно-никелевые руды

Печенга, Мончегорск (группа месторожд.)

Редкие металлы

Редкометалльные пегматиты, полиметалльные руды

Несколько месторождений в разных частях полуострова

Черные металлы

Железистые кварциты

Оленегорск (группа месторожд.)




Комплексные руды с магнетитом, апатитом

Ковдор




Ильменит-титано-магнетитовые руды

Гремяха-Вырмес и др.

Горно-химическое сырье

Штаффелитовые руды

Ковдор




Апатито-нефелиновые руды

Хибины (группа месторожд.)

Индустриальное сырье

Мусковит

Неблагора, Ена (группа месторожд.)




Вермикулит, флогопит

Ковдор




Керамическое сырье

Ена (группа месторожд.)




Кианитовые руды

Кейвы (группа месторожд.)

Нерудные полезные ископаемые

Строительные материалы



Строительные камни, пески, гравий, щебень, глины (кирпичные)

Много месторождений в разных частях полуострова

Драгоценные и поделочные камни

Аметист, амазонит, нетрадиционное самоцветное сырье

Побережье Белого моря, Кейвы, Хибинские и Ловозерские горы

Подземные воды

Пресные, минеральные, термальные

Источники питьевого водоснабжения (гг. Мончегорск, Кировск и др.)

3

На примере самых распространенных в области месторождений различных полезных ископаемых мы попытались восстановить несколько упрощенную историю их происхождения. Конечно, природные процессы рудообразования были значительно сложнее, и не все подробности далекого геологического прошлого нам известны. Важно запомнить, что любое полезное ископаемое представляет собой горную породу, обладающую полезными свойствами, поэтому образование месторождений нужно рассматривать как результат геологического развития земной коры на данной территории. Учитывая несоизмеримость длительности протекания процессов рудообразования и продолжительности существования человеческой цивилизации, можно утверждать, что ресурсы минерального сырья в недрах являются невозобновимыми.

4. Размещение месторождений медно-никелевых руд

Размещение месторождений медно-никелевых руд на планете

Основные месторождения никелевых руд находятся в Канаде, России (Мурманская область, Норильский район, Урал, Воронежская область), Кубе, ЮАР, Новой Каледонии, Украине (Приложение 2).

Сульфидные медно-никелевые руды генетически связаны с дифференцированными базит-гипербазитовыми массивами. Главными рудными минералами являются пирротин, пентландит, халькопирит и магнетит, второстепенными и редкими — пирит, хромит, кубанит, миллерит, полидимит, минералы платиноидов и др. Содержание Ni в них 0,25-4,5%, отношение Ni:Cu в рудах, связанных с массивами габброидного и перидотитового составов, от 1:4 до 4:1, дунитового состава — от 4:1 до 60:1. Кроме никеля, кобальта имеди, сульфидные руды в различных количествах содержат платиноиды, золото, серебро, селен и теллур.

Преобладающая часть месторождений этих руд приурочена к докембрийским кристаллическим щитам и древним платформам. Сплошные и вкрапленные руды залегают в виде пласто- и жилобразных тел, линз ижил. Для рудных тел докембрийских месторождений характерно преимущественно крутое падение, длиной по падению 0,5-2 км и по простиранию 0,2-3 км. Мощность их меняется от 1 до 50 м, иногда достигая 300 м (Маунт-Кейт, Западной Австралия). Рудные тела палеозойских и мезозойских месторождений часто характеризуются почти горизонтальным залеганием, значительной протяжённостью при мощности пластообразных залежей 4-50 м (месторождения Норильского района в Pоссии). Добыча сульфидных руд — открытым и подземным способами. Сульфидные руды обогащаются флотацией с получением никелевого, медного и пирротинового либо коллективного (медно-никелевого) концентрата.
Наиболее известные месторождения сульфидных руд (карта): Печенгское, Талнахское и Норильское (Pоссии); Линн-Лейк, Гордон-Лейк, Садбери и Томпсон (Канада); Камбалда и Агнью (Австралия).

Силикатные никелевые руды — рыхлые, глиноподобные образования коры выветривания ультрабазитов, содержащие Ni от 0,75 до 4% и более. Главные минералы — гарниерит, нонтронит, непуит, ревдинскит, керолит, гидрогётит, гётит, асболан, гидрохлорит. Кроме никеля, силикатные никелевые руды содержат 0,03-0,12% Со. Месторождения Югославии, Албании, Греции, Турции и CCCP мезозойского возраста, а все месторождения в поясе тропиков и субтропиков (Новая Каледония, Бразилия, Колумбия, Индонезия, Австралия) приурочены к коре выветривания кайнозойского (преимущественно неоген-четвертичного и четвертичного) возраста.

Силикатные руды добываются в основном открытым способом. Силикатные руды поступают в металлургическую переработку без обогащения. В CCCP эти руды перерабатывались пирометаллургическим способом с получением никеля или ферроникеля, за рубежом в основном применяются гидрометаллургические методы — аммиачное выщелачивание предварительно восстановленной руды, сернокислотное автоклавное выщелачивание и др. с последующей переработкой полученных концентратов пирометаллургическим способом. Месторождения силикатных руд: Черемшанское и Сахаринское (территория бывшего CCCP); Ржаново (СФРЮ); Пагонда и Ларимна (Греция); Нонок, Рио-Туба (Филиппины); Сороако и Помалаа (Индонезия); Тио, Поро, Непуи и Kyaya (Новая Каледония); Гринвейл и Марлборо (Австралия); Moa и Пинарес-де-Маяри (Куба); Фалькондо (Доминиканская Республика); Ceppo-Матосо (Колумбия); Лома-де-Eppo (Венесуэла); Никеландия и Вермелью (Бразилия) и др.

Запасы никелевых руд в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах около 95 млн. т (1984), в т.ч. доказанные — около 49 млн. т. На долю силикатных руд приходится 65% разведанных запасов никеля и 44% его выплавки. Производство металлического никеля ведущими странами мира в 2003 составило 447,5 тысяч т.



Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал