Хромовая руда. Добыча руды и методы промышленного получения хрома

Хром

Хром (лат. Cromium), Cr, химический элемент VI группы периодической системы Менделеева, атомный номер 24, атомная масса 51,996. Хром иногда относят к чёрным металлам. Хром - твердый металл, имеющий голубовато-белый цвет. Относится к тяжелым, тугоплавким металлам, но при этом в чистом виде пластичен, обладает антиферромагнитными свойствами и химически малоактивен. Металл не соединяется с водой, но с кислородом реакция протекает активно, после чего образуется оксидная пленка, защищающая его от дальнейшего реагирования.

Открытие хрома

Открытие хрома (англ. Chromium, франц. Chrome, нем. Chrom) относится к периоду бурного развития химико- аналитических исследований солей и минералов. В России химики проявляли особый интерес к анализу минералов, найденных в Сибири и почти неизвестных в Западной Европе. Одним из таких минералов была так называемая сибирская красная свинцовая руда (крокоит), описанная еще Ломоносовым и впервые химически исследованная И.Г.Леманом в Петербурге в 1766 г. П. С. Паллас, описывая золотые прииски близ Екатеринбурга, уподает о крокоите, как об особо интересном минерале. Позднее этот минерал многократно изучался русскими учеными - И. Д. Биндгеймом, Т. Е. Ловицем, А.А.Мусиным-Пушкиным и др. В конце XVIII в. образцы крокоита попали в минералогические коллекции Западной Европы. Вокелен и Маккварт анализировали его, но не нашли в нем ничего, кроме окислов свинца, железа и алюминия. Однако в 1797 г. Вокелен вернулся к исследованиям минерала, "чудесный красный цвет, прозрачность и кристаллическая структура которого побуждали химиков интересоваться его природой". Сначала, согласно данным Биндгейма, он предполагал наличие в минерале молибдена, но затем убедился в ошибочности этого предположения. Прокипятив тонко измельченный образец минерала с поташем и осадив карбонат свинца, Вокелен получил раствор, окрашенный в оранжево-желтый цвет. Из этого раствора он выкристаллизовал рубиново-красную соль, из которой выделил окисел и свободный металл, отличный от всех известных металлов. Вокелен назвал его хромом (Chrome) от греч. - окраска, цвет; правда, здесь имелось в виду свойство не металла, обладавшего серебристо-белым цветом, а его ярко окрашенных солей. Почти одновременно с Вокеленом хром открыл Клапрот. Обрабатывая размолотый в порошок крокоит соляной кислотой, Клапрот получил хромокислый свинец, из которого отделил хлорид свинца. Оставшийся раствор он обработал содой, в результате чего получилась зеленоватая гидроокись хрома. По традиции, идущей еще от алхимиков, признававших лишь семь металлов, каждый вновь открываемый металл получал очередной номер. Клапрот считал хром 21-м вновь открытым металлом. В России в XIX в. его именовали еще и хромием. Это название встречается у Захарова (1810), Двигубского (1824 - 1828) и даже в учебнике Гесса (1845).

Распространение хрома в природе

Среднее содержание Хрома в земной коре (кларк) 8,3·10-3% . Этот элемент, вероятно, более характерен для мантии Земли, так как ультраосновные породы, которые, как полагают, ближе всего по составу к мантии Земли, обогащены Хромом (2·10-4%). Хром образует массивные и вкрапленные руды в ультраосновных горных породах; с ними связано образование крупнейших месторождений Хрома. В основных породах содержание Хрома достигает лишь 2·10-2%, в кислых - 2,5·10-3%, в осадочных породах (песчаниках) - 3,5·10-3%, глинистых сланцах - 9·10-3% . Хром - сравнительно слабый водный мигрант; содержание Хрома в морской воде 0,00005 мг/л. В целом Хром - металл глубинных зон Земли; каменные метеориты (аналоги мантии) тоже обогащены Хромом (2,7·10-1%). Известно свыше 20 минералов Хрома. Промышленное значение имеют только хромшпинелиды (до 54% Сr); кроме того, Хром содержится в ряде других минералов, которые нередко сопровождают хромовые руды, но сами не представляют практическое ценности (уваровит, волконскоит, кемерит, фуксит).

Физические свойства Хрома.

Хром - твердый, тяжелый, тугоплавкий металл. Чистый Хром пластичен. Хром всегда считался очень хрупким металлом, почти не обладающим пластичными свойствами. В последние годы путем переплава его электронным лучом в вакууме получен металл весьма пластичный, прогинающиеся в тонкую проволку. На пластические свойства хрома особенное влияние оказывают газы, попадающие в него в процессе получения. Так, например, хром, полученный электролитическим способом, может содержать 0,03% водорода, что составляет 3.36 л Н на 1 кг хрома. Удаляют водрод при нагревании металла до 400С, а полностью от него избавляются только переплавкой металла в вакууме.

Применение хрома

Хром -- важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование). Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности. Хром применяется для получения различных сортов специальных сталей в изготовлении стволов огнестрельных орудий (от ружейных до пушечных), броневых плит, несгораемых шкафов и т. д. Стали, содержащие более 13 % хрома, почти не ржавеют и применяются для изготовления подводных частей кораблей, в частности, для постройки корпусов подводных лодок. Хром широко применяется для хромирования изделий. Хромирование осуществляется электролитическим путем. Несмотря на то, что толщина наносимых пленок часто не превышает 0,005 мм, хромированные изделия становятся устойчивыми к внешним воздействиям (влаге, воздуху) и не ржавеют. Из соединений хрома изготавливаются хромистые кирпичи - хромомагнезиты, применяемые в рабочем пространстве металлургических печей и других металлургических устройствах и сооружениях. «Нержавейка»--сталь, отлично противостоящая коррозии и окислению, содержит примерно 17--19% хрома и 8--13% никеля. Но этой стали углерод вреден: карбидообразующие «наклонности» хрома приводят к тому, что большие количества этого элемента связываются в карбиды, выделяющиеся на границах зерен стали, а сами зерна оказываются бедны хромом и не могут стойко обороняться против натиска кислот и кислорода. Поэтому содержание углерода в нержавеющей стали должно быть минимальным (не более 0,1%).При высоких температурах сталь может покрываться «чешуей» окалины. В некоторых машинах детали нагреваются до сотен градусов. Чтобы сталь, из которой сделаны эти детали, не «страдала» окалинообразованием, в нее вводят 25--30% хрома. Такая сталь выдерживает температуры до 1000°С! В качестве нагревательных элементов успешно служат сплавы хрома с никелем -- нихромы. Добавка к хромоникелевым сплавам кобальта и молибдена придает металлу способность переносить большие нагрузки при 650--900° С. Из этих сплавов делают, например, лопатки газовых турбин. Сплав кобальта, молибдена и хрома («комохром») безвреден для человеческого организма и поэтому используется в восстановительной хирургии. Одна из американских фирм недавно создала новые материалы, магнитные свойства которых изменяются под влиянием температуры. Эти материалы, основу которых составляют соединения марганца, хрома и сурьмы, по мнению ученых, найдут применение в различных автоматических устройствах, чувствительных к колебаниям температуры, и смогут заменить более дорогие термоэлементы.

Хромиты широко используют и в огнеупорной промышленности. Магнезитохромитовый кирпич -- отличный огнеупорный материал для футеровки мартеновских печей и других металлургических агрегатов. Этот материал обладает высокой термостойкостью, ему не страшны многократные резкие изменения температуры. Химики используют хромиты для получения бихроматов калия и натрия, а также хромовых квасцов, которые применяются для дубления кожи, придающего ей красивый блеск и прочность. Такую кожу называют «хромом», а сапоги из нее «хромовыми». Как бы оправдывая свое название, хром принимает деятельное участие в производстве красителей для стекольной, керамической, текстильной промышленности. Окись хрома позволила тракторостроителям значительно сократить сроки обкатки двигателей. Обычно эта операция, во время которой все трущиеся детали должны «привыкнуть» друг к другу, продолжалась довольно долго и это, конечно, не очень устраивало работников тракторных заводов. Выход из положения был найден, когда удалось разработать новую топливную присадку, в состав которой вошла окись хрома. Секрет действия присадки прост: при сгорании топлива образуются мельчайшие абразивные частицы окиси хрома, которые, оседая на внутренних стенках цилиндров и других подвергающихся трению поверхностях, быстро ликвидируют шероховатости, полируют и плотно подгоняют детали. Эта присадка в сочетании с новым сортом масла позволила в 30 раз сократить продолжительность обкатки.

Самые большие месторождения хрома находятся в ЮАР (1 место в мире), Казахстане, России, Зимбабве, Мадагаскаре. Также есть месторождения на территории Турции, Индии, Армении, Бразилии, на Филиппинах.

В 2012 году, по оценкам Геологической службы США, в мире было добыто 24,0 млн тонн хромовой руды (хромитов), что на 0,7 млн тонн больше, чем годом ранее. Приблизительно 94% мирового производства хромитов предназначены для использования в металлургической промышленности, для производства феррохрома, а остальное используется в литейном заводе, химических и невосприимчивых секторах. Мировая добыча хромитовой руды поэтому следует за мировым производством феррохрома. Приблизительно 70% мирового производства хромитов потребляются внутри добывающих стран в производстве феррохрома. Четыре страны в настоящее время доминируют в производстве феррохрома - ЮАР, Казахстан, Индия и Китай. В 2008 году Южная Африка, Казахстан и Индия составляли приблизительно 67% полного мирового производства, что немного меньше чем 70% в 2002 году. Однако, в то время как крупнейшие производители феррохрома продолжают доминировать над рынком, китайское производство начало быстро увеличиваться. Производство феррохрома в Китае росло со среднегодовой скоростью 28% в период с 2002 по 2008 год и в 2008 гоу составило 1,5 млн тонн. Несмотря на возрастающие цены на нефть и глобальные события, такие как землятресение в Японии и политические волнения на Ближнем Востоке, объемы мирового производства феррохрома остались на очень высоком уровне в первой половине 2011 года. Во второй половине 2011 года падение цен на никель и хром, вызванное возобновленным беспокойством о глобальном долговом кризисе, начали разрушать уверенность на рынке нержавеющей стали. Мировое производство феррохрома повысилось в ответ на увеличение спроса, достигнув рекордных 9,4 млн тонн в 2011 году, на 4% выше, чем в 2010 году. Южноафриканское производство повысилось в первом квартале 2011 года, однако объемы производства в ЮАР за год в целом уменьшились на 9% из-за снижения спроса в течение года и высоких зимних тарифов на электричество. В 2012 году объем производства феррохрома в мире увеличился до 10,7 млн тонн. В ответ на высокий спрос и увеличение доступности хромитовых (хромовых) руд, китайское производство феррохрома увеличилось на 12% или 260,000 тонн, до рекордных производственных уровней в 2010 году. Несмотря на производство приблизительно 2,4 миллионов тонн феррохрома в 2011 году, Китай остался чистым импортером феррохрома с объемом импорта в размере 1,8 млн тонн в 2011 году. Импорт состаляет 44% полного китайского потребления, при этом Южная Африка поставила 1,1 млн тонн в Китай в 2011 году, что на 18% больше, чем в предыдущем году. В 2012 году Китай произвел 2,7 млн тонн феррохрома. Китайский рынок хромитовых руд продолжает сильно расти. В 2011 году в страну было импортировано 9,4 млн тонн, что на 9% больше чем в предыдущем году. Южная Африка поставляла приблизительно 50% хромита, импортированного в Китай. В конце 2011 года приблизительно 3,6 млн тонн хромитовой руды, согласно оценкам, находилось в запасах в китайских портах.

Российской Федерации находятся 16 месторождений марганцевых руд: в Северо-Западном - 1 (Республика Коми), в Уральском - 9 (Свердловская область), в Сибирском - 4 (Кемеровская область - 2, Иркутская - 1, Читинская - 1) и в Дальневосточном - 2 (Еврейская автономная область). В целом по России балансовые запасы марганцевых руд составили 159,0 млн т (на 1 января 2004 г.).

Марганцевые руды в России характеризуются низким качеством. Среднее содержание марганца в них составляет 20 %, тогда как в других странах оно достигает 40–50 %. Большая часть месторождений относится к мелким с запасами от 0,5 до 12 млн т, в современных условиях они практически не разрабатываются. Основной объем балансовых запасов - 98,5 млн т (64 %) сосредоточен на крупном Усинском месторождении в Кемеровской области, которое относится к резервным. Прогнозные ресурсы марганцевых руд - 841 млн т (Сибирь - 40 %, Дальний Восток - 30%, Урал - 18%, центральная часть страны - 12 %). Крупным объектом является Порожинское месторождение (Красноярский край) с запасами оксидных марганцевых руд по категориям C1 + C2 - 78 млн т и карбонатных руд - 75 млн т. Это месторождение способно обеспечить до 30–50 % потребности российского рынка в марганце.

В начале 2003 г. добыча маргацевых руд составляла 67 тыс. т. Разрабатываются три месторождения: Парнокское в Республике Коми (15 тыс. т), Дурновское в Кемеровской области (6 тыс. т) и Громовское в Читинской области (31 тыс. т). До 1992 г. в России марганцевые концентраты не производились. Для обеспечения металлургической промышленности марганцем импортирует значительное количество марганцевых концентратов и сплавов, в основном из стран СНГ ( , ). Предполагается, что к 2010 г. потребление марганцевой продукции вырастет на 30 %. Обеспеченность металлургического комплекса России собственным марганцевым сырьем при ежегодной добыче 5 млн т в новом столетии составит 62 года, в том числе рентабельными - 43 года и нерентабельными - 18 лет.

Перспективы обеспечения промышленности России марганцем связаны также с планируемой разработкой железо-марганцевых конкреций со дна восточной части Финского залива.

В Российской Федерации учтено пять месторождений хромовых руд - в Северо-Западном федеральном округе - 1 (Мурманская область), в Приволжском - 4 (Пермский край - 3 и Оренбургская область - 1). Кроме того, на разрабатываемом собственно бокситовом Иксинском месторождении (Архангельская область) учтены запасы триоксида хрома в количестве 3,0 тыс. т.

В целом по России балансовые разведанные запасы хромовых руд на 1 января 2003 г. составили 16,2 млн т. Размещены балансовые запасы на четырех месторождениях: 48 % запасов на Главном Сарановском, 1,4 % на Сарановской группе россыпей, 40,8 % на подготавливаемом к освоению Южно-Сарановском ( , Пермская группа). Прогнозные ресурсы хромовых руд - 486 млн т., из них категории С2 - 60,7 млн т (Карело-Кольский и Полярно-Уральский регионы).

В 2003 г. добыто хромовых руд 167 тыс. т., из них: 28 тыс. т в Мурманской области, 76 тыс. т - в Пермской области (в настоящее время Пермский край), 21 тыс. т - в Свердловской и 87 тыс. т - в областях. Обеспеченность запасами эксплуатируемых месторождений хромовых руд составляет 29 лет, а всеми активными запасами - 47,5 лет.

по применению Классификации запасов

месторождений и прогнозных ресурсов

твердых полезных ископаемых

Хромовые руды

Москва, 2007

Разработаны Федеральным государственным учреждением «Госу­дарственная комиссия по запасам полезных ископаемых» (ФГУ ГКЗ) по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации и за счет средств федерального бюджета.

Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р.

Предназначены для работников предприятий и организаций, осу­ществляющих свою деятельность в сфере недропользования, неза­висимо от их ведомственной принадлежности и форм собственно­сти. Применение настоящих Методических рекомендаций обеспе­чит получение геологоразведочной информации, полнота и каче­ство которой достаточны для принятия решений о проведении дальнейших разведочных работ или о вовлечении запасов разведан­ных месторождений в промышленное освоение, а также о проекти­ровании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.

1. Общие сведения

1. Настоящие Методические рекомендации по применению Классификации запасов к месторождениям хромовых руд (далее – Методические рекомендации) разработаны в соответствии с Положением о Министерстве природных ресурсов Российской Федерации, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 22 июля 2004 г. № 370 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, № 31, ст.3260; 2004, № 32, ст. 3347; 2005, № 52 (3ч.), ст. 5759; 2006 ,№ 52 (3ч.), 5597), Положением о Федеральном агентстве по недропользованию, утвержденным Постановлением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2004 г. № 293 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, N 26, ст. 2669, 2006, №25, ст.2723), Классификацией запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых, утвержденной приказом МПР России от 11 декабря 2006 г. № 278, и содержат рекомендации по применению Классификации запасов к месторождениям хромовых руд.

2. Методические рекомендации направлены на оказание практической помощи недропользователям и организациям, осуществляющим подготовку материалов по подсчету запасов полезных ископаемых и представляющих их на государственную экспертизу.

3. Х р о м – голубовато-серебристый блестящий металл, устойчивый против коррозии на воздухе и в воде, имеющий плотность 7,19 г/см 3 (при температуре 20 ºС) и температуру плавления 1890 ºС. При обычных температурах хром легко реагирует с разбавленными кислотами – HCl и H 2 SO 4 , но не растворяется в HNO 3 , H 3 PO 4 и HClO 4 благодаря образованию защитной пленки. В соединениях валентность хрома изменяется от двух до шести, трехвалентные соединения устойчивые, а шестивалентные являются сильными окислителями. Образует сплавы с рядом элементов. Наиболее распространенными являются сплавы на железной основе (феррохром), с углеродом и кобальтом или никелем (стеллит), двойные хромоникелевые сплавы (нихром). Хромоникелевые стали и сплавы используются в конструкциях ядерных реакторов. Основные области потребления – ферросплавное производство, огнеупорная и химическая отрасли промышленности.

На применении хрома в железных сплавах основано современное производство высокопрочных конструкционных, кислотоупорных, нержавеющих, жаропрочных, шарикоподшипниковых сталей, сплавов сопротивления и чугунов с заданными свойствами. Металлический хром применяется главным образом для хромирования стальных изделий.

В огнеупорной промышленности хромовые руды употребляются для изготовления хроммагнезитовых и других хромсодержащих огнеупоров и хромбетона, используемых для футеровки мартеновских и индукционных печей, конверторов, вращающихся печей в цементной промышленности.

Химическая промышленность потребляет хромовые руды преимущественно для производства хромпиков (двухромовокислых солей натрия и калия) и других соединений хрома, применяемых в качестве красителей, дубителей, катализаторов, протрав и др. Радиоактивный изотоп хрома нашел применение в медицине.

4.Кларк хрома (по А. П. Виноградову) составляет 0,0083 %. Из более 20 хромсодержащих минералов в промышленном отношении важны только хромшпинелиды, которые служат в настоящее время единственным источником получения металлического хрома и продуктов его химических соединений.

В группе хромшпинелидов с общей формулой (Mg, Fe) 2+ (Cr, Al, Fe) 2 3+ O 4 наибольший интерес представляют следующие минеральные виды: магнохромит (Mg, Fe)Cr 2 O 4 , хромпикотит (Mg, Fe)(Cr, Al) 2 O 4 , алюмохромит (Fe, Mg)(Cr, Al) 2 O 4 , субферрихромит (Mg, Fe)(Cr, Fe) 2 O 4 и в меньшей степени субферриалюмохромит (Mg, Fe)(Cr, Fe, Al) 2 O 4 . Содержание оксидов в разновидностях хромшпинелидов колеблется в широких пределах: Cr 2 O 3 2–67 %, Al 2 O 3 2–65 %, Fe 2 O 3 0–41 %, FeO 10–30 %, MgO 1–20 %.

5. По условиям образования выделяются эндогенные, экзогенные и техногенные месторождения хромовых руд.

6. Эндогенные месторождения хромовых руд относятся к группе магматических образований, пространственно и генетически связаны с гипербазитовыми интрузиями двух формаций: перидотит-пироксенит-габброноритовой расслоенных (стратиформных) массивов и дунит-гарцбургитовой альпинотипных массивов.

7. Раннемагматические сегрегационные месторождения хромовых руд образовались на ранней стадии формирования интрузивов ультраосновных пород и связаны с дифференцированными (стратиформными) расслоенными массивами платформ. Хромовые руды залегают в нижних горизонтах массивов, сложенных дунитами, перидотитами, пироксенитами. Рудоносный горизонт имеет мощность от первых метров до нескольких сотен метров, в его пределах возможно наличие ряда рудных зон. Рудные тела пластообразной формы обычно развиты по всей площади интрузива. Мощность рудных тел выдержана и, как правило, мала (первые метры), однако протяженность достигает многих десятков километров, поэтому даже маломощные тела могут иметь значительные запасы. Руды преимущественно сплошные и густовкрапленные, среднехромистые, повышенной железистости, обычно относятся к огнеупорным сортам и лишь наиболее богатые отвечают требованиям металлургии. К этому типу принадлежат месторождения Бушвельд (ЮАР), Великая Дайка (Зимбабве), Кеми (Финляндия), Стиллуотер (США), месторождения Индии.

8. Позднемагматические месторождения хромовых руд образуются в позднюю стадию формирования интрузивов ультраосновных пород дунит-гарцбургитовой формации эвгеосинклиналей. Рудные тела залегают среди дунитов, имеют форму линз, столбов, жил. Мощность крупных тел достигает 250 м, протяженность 1550 м, ширина 330 м. Месторождения состоят обычно из серии сближенных тел, число которых может достигать нескольких десятков.

Хромшпинелиды относятся к высокомагнезиальным разностям с переменным содержанием хрома и алюминия. Месторождения этого типа служат главным источником высокохромистых металлургических, а также высокоглиноземистых огнеупорных руд. Сюда относятся месторождения Южно-Кемпирсайской группы (Казахстан), Гулемен (Турция) и др.

С позднемагматическими месторождениями хромита ассоциируют проявления попутных полезных ископаемых:

высококачественных (несерпентинизированных) дунитов, являющихся редким и дефицитным видом сырья для производства безобжиговых литейно-формовочных смесей, форстеритовых огнеупоров и теплоизоляционных вкладышей;

благородного корунда и рубина;

металлов платиновой группы в виде микровключений самостоятельных минералов в зернах хромшпинелидов.

Месторождения хромовых руд России подразделяются на промышленные типы, приведенные в табл. 1.

Скарновые месторождения . На Урале насчитываются десятки железорудных месторождений этого генезиса. Вот наиболее крупные из них: Высокогорское, Гороблагодатское, Песчанское, Покровское (возле г. Нижнего Тагила), Круглогорское (возле г. Миасса), Березки, М. Куйбас, Димитровское (возле г. Магнитогорска) и многие другие. Руды этих месторождений богатые, содержат около 50% железа, но в них много серы, являющейся вредной примесью. Кроме жклеза в них присутствует еще один полезный компонент – медь в количестве десятых долей процента. Основной рудный минерал таких месторождений – магнетит. Общие запасы их невелики и составляют около 3 млрд. тонн.

Экзгаляционно-осадочные месторождения . Они сосредоточены в Саткинском районе Челябинской области . Это Бакальская группа, насчитывающая 24 месторождения, которые размещаются среди осадочно-метаморфических толщ протерозоя (бурзянская и юрматинская серии), Здесь среди известняков, доломитов и глинистых сланцев находятся пласты сидеритов и бурых железняков. Общие запасы месторждений Бакальской группы оценваются в 1,2 млрд. тонн.

В зоне, примыкающей к Байкало-Амурской железнодорожной магистрали разведаны десятки железорудных месторождений (Таежное, Десовское, Пионерское, Сиваглинское, Тарынахское, Горкитское, Ималыкское и др.), которые пока не эксплуатируются в первую очередь по причине отсутствия в этом регионе железорудных предприятий. Прогнозные ресурсы их оценены в 20 млрд. тонн.

Дефицит руды в Западной Сибири и на Урале могло бы восполнить освоение нового, уникального по запасам Западно-Сибирского железорудного бассейна. Здесь в песчано-глинистой толще мелового возраста размещаются 4 пласта высококачественных оолитовых железных руд общей мощностью до 35 м. Руда представляет собой железистые песчаники эоценового, палеоценового и позднемелового возраста. Они соответствуют Нарымскому (сантон-кампан), колпашевскому (маастрихт), тымскому (палеоцен) и бакчарскому (эоцен) горизонтам. Рудоносная толща прослежена в субмеридиональном направлении по южной части Западно-Сибирской равнины более чем на 600 км. Общие прогнозные ресурсы железных руд этого региона оцениваются в 900 млрд. тонн (Мазуров и др., 2005).Западная часть бассейна находится в Казахстане, где давно разрабатываются Лисаковское и Аятское месторождения оолитовых железных руд. В Восточной части бассейна расположены Бакчарское и Колпашевское месторождения (Томская область). Наиболее изучено Бакчарское месторождение с ресурсами в 28 млрд т. Оно расположено в 150-200 км к северо-западу от г. Томска и приурочено к брахиантиклинальной структуре, известной под названием Бакчарского вала. Среднее содержание железа около 40%. Кроме железа оолитовые руды содержат еще один полезный компонент - ванадий. Руда может извлекаться карьерным способом, поскольку мощность пород вскрыши не превышает 200 м. Однако из-за высокой обводненности рудной толщи для Бакчарского месторождения предлагается другой способ извлечения руды – скважинная гидродобыча. Руда может доставляться по магистральному пульпопроводу до г. Томска, где проектируется создать фабрику окомкования добытой руды (Мазуров и др., 2005).

Нельзя забывать и о залежах сидерита в отложениях морского олигоцена (тавдинская свита) Западной Сибири. Мощная толща олигоценовых глин порой содержит до 50% сидеритовых стяжений, свидетельствующих о большой концентрации железа в осадках теплого палеогенового моря, поэтому здесь возможно обнаружение залежей осадочных железных руд промышленного масштаба.

Руды хрома

Хром – необходимый компонет легированных сталей , которому нет замены. Добавка хрома к сталям придает им вязкость, повышает твердость и сообщает им антикоррозионные свойства. Хром дает ценные сплавы с никелем, кобальтом, алюминием вольфрамом, молибденом (стеллиты). Большое значение имеет хромирование, т. е. покрытие тонким слоем хрома различных металлических изделий в целях борьбы с коррозией.

Единственным источником хрома является минерал хромит с формулой FeCr2O4. Но этот состав хромита чисто теоретический. На самом деле в природе встречаются минералы группы хромшпинелидов с общей формулой (Mg, Fe) (Сr, Al, Fe)2 О4. Среди них выделяются:

магнохромит (Mg, Fe)Cr2 O4

алюмохромит (Mg, Fe) (Сr, Al)2О 4

субферрихромит (Mg, Fe) (Cr, Fe)2 O4

субферриалюмохромит (Mg, Fe) (Cr, Fe, Al)2 О4

Хромшпинелиды являются главной составной частью любой хромовой руды. Основное направление применения хромовой руды – производство ферросплавов, которые служат в качестве добавки при выплавке легирующих (нержавеющих) сталей. На одну тонну легирующей стали расходуется 2-3 кг феррохрома. Для этой цели идет 70 % добываемой хромовой руды.

Второе важное направление применения хромовой руды – производство хромовых соединений (химикатов). На эти цели идет 15 % добываемой хромовой руды.

Третье направление – производство огнеупорного кирпича для доменных и мартеновских печей (15 % добываемой руды).

Соответственно промышленному использованию выделяются три типа хромовых руд: а) металлургические, б) химические. в) огнеупорные.

Металлургические руды должны содержать не менее 43 %, огнеупорные – не менее 32 % окиси хрома. Химическая промышленность может использовать и более бедные руды.

Месторождения хромитов генетически связаны с ультраосновными породами – перидотитами, дунитами и пироксенитами. Обычно это альпинотипные ультрабазиты, поступившие в верхние горизонты земной коры в результате столкновения литосферных плит и дествия механизма обдукции. Впервые они были обнаружены в Альпах (отсюда и произошло их название). По сути дела, альпинотипные перидотиты – это выход на земную поверхность материала верхней мантии в твердом состоянии. Наиболее крупные массивы альпинотипных ультрабазитов размещаются в складчатых областях. Особенно их много на Урале. Они есть также в Турции, Греции, Ираке, Югославии, Индии, США. Хромиты, связанные с альпинотипными ультрабазитами, наиболее богаты окисью хрома.

Кроме альпинотипных ультрабазитов хромиты встречаются в расслоенных интрузиях. Генезис их магматический (результат дифференциации базальтовой магмы, поступившей в земную кору из мантии). К ним в первую очередь следует отнести Бушвельдский плутон (Южно-Африканская республика) площадью 60 000 кв. км. Он содержит 2,5 млрд. тонн разведанных хромовых руд и 10 млрд. тонн прогнозных ресурсов этого ценнейшего сырья. Другой расслоенный интрузив – Великая дайка Зимбабве, также включающая гигантские запасы хромитов. В США крупным источником хромитов является Стиллуотерский расслоенный плутон. Все крупные расслоенные интрузии размещаются в фундаменте древних платформ (кратонов).

На территории России большинство хромитоносных ультраосновных массивов размещены на Урале. Все они альпинотипные. Хромитоносные ультрабазиты есть также в Центральной и Восточной Сибири, на Камчатке, Чукотке, Сахалине .

Хромитовые месторождения, расположенные на платформах, обнаружены в России совсем недавно – в 1988 г. В частности, на Кольском полуострове, в пределах перидотит-пеироксенит-габбровой формации разведаны 2 небольших по запасам месторождения хромитов с содержанием окиси хрома до 47 %.

В СССР основная масса хромовой руды добывалась из месторождений Кемпирсайской и Донской групп (Южный Урал), а также из небольшого по масштабам Сарановского месторождения в Пермском крае. После распада СССР месторождения Южного Урала отошли к Казахстану. У России осталось только Сарановское месторождение. Оно расположено в 100 км к востоку от г. Чусового и приурочено к небольшому габбро-перидотитовому массиву. Площадь его выхода на поверхность составляет всего 0,22 кв. км. Массив протягивается в субмеридиональном направлении на 188 м при ширине около 200 м и круто падает на восток несколько выполаживаясь на глубине. Хромиты образуют 3 жилообразных тела мощностью от 5 до 10 м. Содержание Cr2O5 небольшое – от 34 до 39 %. Кроме того руды содержат до 18-20 % железа, поэтому в СССР они использовались лишь как химическое сырье и огнеупоры. Балансовые запасы хромитов составляют 9580 тонн, забалансовые – 2987 тонн (Даровских, 2004). В настоящее время из-за дефицита хромитового сырья руда шахты «Сарановская» почти целиком потребляется Серовским заводом ферросплавов. Шахта добывает в год около 97 тыс. тонн хромитового сырья, что составляет 1/90 часть хромитов, требующихся промышленности страны. Помимо коренных залежей хромитов на месторождении есть россыпные (валунчатые) руды.

По причине наличия больших разведанных запасов хромитов в месторождениях Кемпирсайской и Донской групп в Советском Союзе хромитами никто серьезно не занимался. В результате сейчас Россия осталась без хромитов. Хотя проявления этого сырья имеются на Среднем Урале (Ключевская группа к юго-востоку от г. Екатеринбурга, Восточно-Тагильский, Алапаевский и Верх-Нейвинский ультраосновные массивы), где прогнозные ресурсы хромитов оцениваются в 170 млн т (Лещиков, Алешин, Рапопорт, 1999). На Южном Урале известно Верблюжьегорское месторождение хромитов (возле ст. Карталы в Челябинской области). На Алтае известно Усинское месторождение, в Мурманской области - месторождения Б. Варака и Сопчеозерное. Но геологоразведочные работы на этих объектах пока не достигли даже стадии предварительной разведки. Острый дефицит хромитового сырья частично может быть покрыт за счет добычи их на Полярном Урале (Тюменская область). Здесь в пределах Собско-Войкарской зоны открыто около 30 месторождений хромитов, приуроченных к Войкаро-Сыньинскому альпинотипному массиву ультрабазитов. Суммарные ресурсы хромитовых руд в пределах Полярного Урала оцениваются в 650 млн. тонн. Наиболее крупное месторождение Центральное, расположенное высоко в горах в нескольких десятках км от железной дороги. Руды содержат от 30 до 54 % Cr2O3. В 1994 г. началась промышленная разработка хромитов месторождения Центрального. В ближайшие годы количество добываемой здесь руды планируется довести до 200 тыс. тонн в год. Однако это не решит проблему хрома в России.

Около 200 мелких месторождений и проявлений хромитов имеются на территории Республики Башкортостан. Они приурочены к гипербазитам аллохтонного массива Крака. Содержание Cr2O3 в руде от 35 до 45%. Прогнозные ресурсы хромитов – 100 млн т. Некоторые из месторождений разрабатывались в недалеком прошлом.

Руды марганца

Как и хром, марганец является легирующим металлом и используется в металлургии для получения сплава ферромарганца, который добавляют в сталь при ее выплавке. Добавка ферромарганца к стали повышает ее вязкость, ковкость и твердость. Он способствует также более легкому отделению вредных примесей (серы, фосфора, кремния) из шихты, направляя их в шлаки. На каждую тонну стали расходуется до 6 кг ферромарганца.

На втором месте по количеству потребляемого марганца стоит химическая промышленность , где большую долю этого металла используют для получения сухих батарей. Марганец используется также в лакокрасочной, керамической промышленности и в здравоохранении.

Основные промышленные руды марганца состоят из следующих минералов:

пиролюзит MnO2

псиломелан MnO ∙ MnO2 ∙ n H2 O

манганит MnO (OH)

родохрозит MnCO3

браунит MnMn6 SiO12

гаусманит MnMn2 O4

Подавляющая часть месторождений марганца имеет осадочный генезис. В Советском Союзе 95 % запасов марганцевых руд было сосредоточено в осадочных месторождениях. Существуют марганцевые руды и другого генезиса: вулканогенно-осадочные (экзгаляционно-осадочные); гидротермальные; скарновые; коры выветривания. Однако их доля в общих ресурсах марганцевых руд очень мала.

Первое место по промышленным запасам марганцевых руд занимает Южно-Африканская республика (более 1 млрд. тонн), за ней следуют Украина (650 млн. тонн), Казахстан (350 млн. тонн), Китай (240 млн. тонн), Грузия (200 млн. тонн) и Бразилия (170 млн. тонн). Эти же страны являются основными производителями и экспортерами товарных марганцевых руд.

Крупнейший в мире марганцеворудный район расположен на Украине. Оруденение марганца приурочено к песчано-глинистым осадкам олигоценового возраста. Рудный пласт средней мощностью около 3 м протягивается вдоль всей южной периферии Украинского кристаллического щита на расстояние 250 км. В целом бассейн называется Никопольским и включает 8 месторождений с запада на восток: Ингулецкое, Высокопольское, Ново-Воронцовское, Западное, Сулицкое, Коминтерн-Марьевское, Грушевско-Басанское и Больше-Токмакское). Руды окисные, окисно-карбонатные и карбонатные, состоящие из пиролюзита, псиломелана, манганита, манганокальцита и кальциевого родохрозита. Рудное вещество представляет собой стяжения неправильной формы, желваки, конкреции, оолиты, угловатые куски, а также сплошные землистые массы. Содержание марганца в окисных рудах от 9 до 47 %, в карбонатных рудах – от 8 до 34 %. Руды добываются открытым и шахтным способами.

На территории России имеется Северо-Уральский марганцеворудный бассейн в Свердловской области с прогнозными ресурсами в 104 млн. тонн, включающий месторождения: Тыньинское, Полуночное, Ново-Березовское, Березовское, Южно-Березовское, Ивдельское, Марсятское. Руды карбонатные (родохрозит) и окисленные (псиломелан, пиролюзит и манганит). Содержание марганца в рудах невысокое (в среднем около 20%). Эксплуатируется только одно месторождение – Тыньинское (шахтный способ) с запасами около 40 млн. тонн. Ввиду сложных горно-геологических условий добычи продукция предприятия неконкурентоспособна.

На крайнем востоке Кемеровской области расположено Усинское месторождение марганцевых руд осадочного генезиса с запасами по категориям В+С1 около 100 млн. тонн. Месторождение размещается среди кембрийских известняков и глинистых сланцев и представлено карбонатными рудами (родохрозит). Среднее содержание марганца около 27 %. Месторождение не разрабатывается ввиду необходимости крупных капитальных вложений . На Салаирском кряже и в Горной Шории известны небольшие месторождения марганца, связанные с корами выветривания с содержанием марганца 22-24% (Шаров и др.,1997).

Кроме названных месторождений, есть многочисленные мелкие месторождения марганцевых руд в различных районах: Южно-Хинганское (Еврейская автономная область), Утхумское и Николаевское (Иркутская область), Громовское Читинская область), Дурновское (Кемеровская область), Улутелякское (Республика Башкортостан), Парнокское (Республика Коми) и другие залежи в пределах Урала, Алтая, Саян и Русской платформы. Все они имеют крайне низкое содержание окиси марганца (6-15%) и очень небольшие запасы (3-5 млн. тонн). Прогнозные ресурсы марганцевых руд составляют 840 млн. тонн.

Годовые потребности российских предприятий в товарной марганцевой руде составляют 1300 тыс. тонн. В настоящее время добыча марганцевых руд едва достигает 105 тыс. тонн. Марганцевая руда добывается на Николаевском месторождении в Иркутской области (1,5 тыс т/год), Парнокском месторождении в Республике Коми (1,5 тыс т/год), Громовском месторождении в Читинской области (52 тыс т/год), Тыньинском месторождении в Свердловской области (Дауев и др., 2000). Чтобы полностью обеспечить потребности нашей страны отечественным марганцем необходимы миллиардные затраты на освоение новых месторождений, в первую очередь Усинского и Порожинского. А пока Россия вынуждена ввозить из-за рубежа почти 100% марганцевой руды остро необходимой для черной металлургии.

Полиметаллические руды (руды свинца и цинка)

Свинец – мягкий, ковкий, плотный металл, обладающий высокой химической устойчивостью. Около 40% производимого свинца используется при изготовлении аккумуляторов. Значительное его количество идет в качестве добавки в бензин (антидетонаторная добавка). Другие области применения свинца: электротехническая (оболочки кабелей), подшипниковая (баббиты) и военная (сердечники пуль) промышленность.

Цинк, ввиду его антикоррозийных свойств, употребляется в больших количествах для оцинкования листового железа, труб, проволоки. На основе цинка получают сплавы: латунь, бронзу , мельхиор, которые необходимы в машиностроении, приборостроении , медицине.

Главными минералами свинцово-цинковых руд являются:

Галенит PbS

Cфалерит ZnS

Смитсонит ZnCO3

Церуссит PbCO3

Англезит PbSO4

Полиметаллические руды всегда содержат то или иное количество минералов серебра. Генезис их гидротермальный, скарновый и экзгаляционно-осадочный (барит-цинковое оруденение).

По разведанным запасам свинца и цинка Россия занимает первое место в мире. Балансовые запасы свинца учтены в 88 месторождениях, запасы цинка - в 138 месторождениях, из которых эксплуатируются 36 (Дауев и др., 2000). Основу минерально-сырьевой базы полиметаллов составляют месторождения: Узельгинское (Челябинская область), Гайское (Оренбургская область), Учалинское, Подольское, Юбилейное (Башкортостан), Холоднинское, Озерное (Бурятия), Ново-Широкинское, Рубцовское, Николаевское (Приморский край).

Около 70% добычи руд свинца и цинка приходится на медноколчеданные месторождения Урала и лишь 30% - на собственно полиметаллические месторождения.

В пределах Салаирского Кряжа разведаны 5 свинцово-цинковых месторождений (с баритом), содержащих серебро и золото. Они разрабатываются Салаирским ГОКом, производящим свинцовый, цинковый и баритовый концентраты. В этом же районе разведаны 3 серно-колчеданных медно-цинковых месторождения Урской группы.

Руды олова

Олово – металл известный с бронзового века. Он достаточно распространен в земной коре. Его кларк (по) составляет 2,5 ∙ 10-4%, то есть среднее содержание этого элемента в горных породах около 2,5 г/т.

Олово используется в сплавах с медью (бронза), свинцом, сурьмой и медью (баббиты и типографские сплавы), цирконием (сплав для атомных реакторов). Огромное количество олова идет для изготовления белой жести, которая необходима в консервной промышленности. От этого олово получило образное название – «металл консервной банки». В США на эти цели используют около 50% всего потребляемого олова. В меньшем объеме олово применяют в стекольной промышленности , при производстве эмалей, в красильном деле, гальванопластике, радиотехнике.

Мировые запасы олова оцениваются в 10 млн т, которые сосредоточены в основном в странах Юго-Восточной Азии, Африки и Восточной Европы. Крупные месторорждения оловянных руд открыты в Сибири и на Дальнем Востоке. Цена 1 тонны олова на мировом рынке достигает 11000 долларов.

Всего известно около 20 минералов олова, из которых промышлен-ное значение имеют касситерит (SnO2) и станнин (Cu2FeSnS4). Первый содержит олова 78,62%, второй – 27,5%.

Месторождения олова подразделяются на коренные и россыпные. Коренные месторождения представлены оловоносными пегматитами и залежами гидротермального генезиса. Касситерит обладает повышенной устойчивостью против агентов химического выветривания, поэтому хорошо сохраняется в россыпях. В России оловоносные россыпи сосредоточены на северо-востоке Якутии и на Чукотке.

По разведанным запасам олова Россия занимает первое место в мире. Всего разведано 215 коренных и россыпных месторождений. Большинство из них размещаются в труднодоступных и отдаленных районах. Наиболее значимые коренные месторождения: Депутатское, Одинокое (Якутия), Комсомольское, Баджальское, Правоурмийское, Соболиное (Хабаровский край), Пыркакайское (Чукотка), Искра (Приморский край)), а также объекты в Еврейской автономной области, эксплуатируемые комбинатом «Хинганолово». Крупное россыпное месторождение Тирехтях расположено в Якутии (Дауев и др., 2000).

Многие горнодобывающие предприятия, производящие касситеритовые концентраты, в настоящее время перестали существовать по причине нерентабельности. Продолжают функционировать только 4 крупных предприятия : Депутатский ГОК (Якутия), Дальневосточная горная компания, Хрустальненский ГОК (Приморский край) и комбинат «Хинганолово» (Еврейская автономная область).

Руды меди

Медь является стратегическим металлом, уровень потребления которого служит одним из основных показателей производственно-технического потенциала страны. По объему потребления медь занимает второе место (после алюминия) среди цветных металлов.

Известно более 200 минералов меди, но промышленное значение имеют только четыре:

халькопирит Cu Fe S2

борнит Cu5 Fe S4

блеклая руда Cu3 (Sb, As) S3

халькозин Cu2 S

Месторождения меди подразделяются по генезису на магматические, гидротермальные, и осадочные. Среди гидротермальных месторождений наиболее важными типами являются скарновые, колчеданные и медно-порфировые, связанные с вулканическими и интрузивными комплексами разных стадий развития складчатых систем. Крупные залежи меди осадочного происхождения связаны с медистыми песчаниками.

До 1990 г. Россия занимала лидирующее положение среди стран – производителей и потребителей меди. В настоящее время экономии-ческий кризис привел к резкому снижению как производства, так и потребления меди и ее сплавов. Производство меди в России за 1990-е годы сократилось на 40 %, а потребление – в 3,5 раза. В то же время экспорт меди увеличился в 6 раз. Сейчас Россия находится на 8 месте по производству меди и на11 месте по ее потреблению. Тем не менее Россия является одним из главных производителей меди.

По разведанным запасам меди она занимает 3-е место в мире (после Чили и США). Разведанные запасы этих руд составляют 11% от мировых. Минерально-сырьевая база меди в России резко отличается от зарубежных стран. Если основной объем запасов медных руд в Чили связан с месторождениями медно-порфирового типа (руды легко обогатимые и легко перерабатываемые), то наиболее крупные месторождения России относятся к медно-никелевому и медно-колчеданному типам. Основные балансовые запасы медных руд в нашей стране сосредоточены в существенно медных (96 %) и комплексных медьсодержащих (3,5 %) месторождениях. Среди существенно медных месторождений выделяются шесть геолого-промышленных типов:

1)месторождения медно-никелевых сульфидных руд . Эти за-пасы сосредоточены в Норильском и Печенгском рудных районах и сос-

ставляют около 45 % всех балансовых запасов меди. В Норильском руд-ном районе это месторождения: Талнахское, Октябрьское и Норильск-1. Содержание меди в богатых рудах Талнахского месторождения составляет 1,14 %, в бедных (разрабатываемых карьером) – 0,37 %. Кроме меди из руд извлекают никель и платину.

В Печенгском рудном районе сосредоточено 9 медно-никелевых месторождений: Ждановское, Семилетка, Каула, Заполярное, Котсельваара-Каммикиви, Быстринское, Тундровое, Спутник и Верхнее, которые являются рудной базой горно-обогатительного комбината «Печенганикель». Кроме меди из руд извлекаются никель, платина, кобальт, селен и теллур.

2) месторождения медно-колчеданных руд занимают 2-е место по запасам (29%). На государственном балансе числится 55 таких месторождений, из которых 44 находятся на Урале. Наиболее крупные из них: Гайское, Сибайское, Октябрьское, Учалинское, Узельгинское, Подольское, Юбилейное. Все они сосредоточены на Южном Урале на территории Республики Башкортостан и Оренбургской области. Руды медно-колчеданных месторождений являются комплексными. Кроме меди из них попутно можно извлекать свинец, цинк, золото, серебро, кадмий, индий, селен, теллур, германий, галлий. Общие запасы меди 14 месторождений Башкортостана составляют 5,5 млн т, цинка – 6 млн т.

3) месторождения медистых песчаников и сланцев . Уникальное по запасам меди месторождение этого типа (Удоканское) расположено в Читинской области. Запасы меди в нем составляют 21 % от общероссийских, причем месторождение пригодно для открытой разработки. Основной горизонт медистых песчаников, имеющий площадь выхода на поверность около 30 кв. км и мощность до 350 м, содержит мономинеральную легко обогатимую руду. Месторождение не разрабатывается по причине отсутствия инвестиций.

4) месторождение железо-медных руд . Это Волковское место-рождение, расположенное в Свердловской области. Запасы меди в нем составляют 2,5 % от общероссийских. Кроме меди из руды извлекаются железо, ванадий, платина, серебро, золото, селен, теллур, сера, фтор.

5) скарновый тип имеет весьма незначительное распространение. В Свердловской области к этому типу относится Вадимо-Александров-ское месторождение, разрабатываемое Турьинским рудником.

6) медно-порфировый тип . Месторождения этого типа в России пока не разрабатываются.

В табл.2 приведена структура балансовых запасов меди в Российской Федерации по геолого-промышленным типам месторождений.

Таблица 2

Геологопромыш-ленные типы

месторождений

А+В+С1 , % от обще-

российских

меди в руде, %

Месторождения

Медно-никелевые

Медно-колчедан-

Стратиформные

медистых песча-

Железо-медные

Норильская и Пе-ченгская группы

Гайское, Сибайс-

кое, Учалинское,

Узельгинское, Ок-

тябрьское, Урупс-

Удоканское

Волковское

Всего запасов 100

В группе медьсодержащих месторождений балансовые запасы составляют всего лишь 3,5 % от общероссийских и они не играют большой роли в меднорудной промышленности. Чаще всего основными компонентами в этом случае выступают олово и молибден. За 14 лет послесоветской эксплуатации месторождений меди

балансовые запасы уменьшились незначительно, поэтому их хватит на несколько десятилетий.

Россия располагает достаточно высокими прогнозными ресурсами медных руд. Ресурсы категории Р1 сосредоточены в пределах рудных полей разрабатываемых месторождений. Ресурсы категории Р2 предусматривают возможность обнаружения новых мнсторождений в пределах известных рудных районов. Прогнозные ресурсы категории Р3 предполагают открытие новых меднорудных провинций. Они весьма проблематичны.

Весьма перспективны ресурсы руд медно-порфирового типа. 56% их размещается на Урале (Челябинская область), 32% - в Читинской области и 12% - на территории Амурской области (Прошин, Хитрик, 1996). Медно-порфировое оруденение с молибденом и золотом известно на Камчатке (Райхлин и др., 2004).

Отдельно следует сказать о значительном «голоде» для уральских медеплавильных заводов. В Свердловской области Государственным балансом учтены запасы 20 месторождений меди (в том числе 5 медьсодержащих). Ведется отработка четырех из них: Сафьяновского, Левихинского, Волковского и Вадимо-Александровского. Готовится к разработке карьером Валенторское месторождение. Эксплуатируемые объекты обеспечивают сырьем местные металлургические предприятия лишь на 10%. Мощные обогатительные фабрики (Турьинская, Красноуральская, Кировградская, Среднеуральская) простаивают из-за отсутствия руды, а медеплавильные заводы в основном используют привозные медные концентраты и металлолом. Проблема эта сложная и может быть частично разрешена совместной с Казахстаном эксплуатацией меднопорфировых месторождений Зауралья и Кокчетавской глыбы, а также введением в эксплуатацию Подольского и Юбилейного месторождений Башкортостана.

Руды никеля

Высокая химическая стойкость, твердость, тугоплавкость – вот главные достоинства никеля. 80 % потребления этого металла приходится на металлургию. Потребителями нержавеющих никелевых сталей и сплавов являются тракторная, автомобильная и станкостроительная промышленность.

Сплав никеля и хрома (нихром) обладает высоким электросопротивлением и является основой большинства электронагревательных приборов. Платинит (49 % никеля и 51 % железа) во многих случаях заменяет платину. Его можно впаять в стекло и оно не дает трещин. Сплав пермаллой (FeNi3) обладает весьма большой магнитной проницаемостью. Сердечники из пермаллоя имеются в любом телефонном аппарате, а тонкие пермаллоидные пленки – главный элемент компьютеров и вычислительных машин. Широкое применение в ювелирном деле имеют сплавы никеля с медью, цинком и алюминием: нейзильбер, мельхиор, монетный сплав. Из них же изготавливают медали, ордена, элементы компьютеров, радио - и телевизионные детали, элементы электронагревательных приборов. Из хромеля и алюмеля делают термопары а из никоси – мощные источники ультразвука.

В природе известно 45 минералов никеля, но промышленное значение имеют только шесть:

пентландит (Ni, Fe)9S8

никелистый пирротин (Fe, Ni) S

никелин NiAs

гарниерит Ni4 [ Si4 O10 ] ∙(OH)4 ∙4H2O

ревдинскит (Ni, Mg)6 ∙(OH)8

миллерит NiS

Руды никеля комплексные. В них всегда в том или ином количестве содержится кобальт, который извлекается попутно. Промышленные месторождения никеля относятся к трем типам: сульфидным медно-никелевым, силикатным никелевым и арсенидным никель-кобальтовым. В России около 89% никеля (по другим данным 93 %) добывается из сульфидных руд ликвационного генезиса. Силикатные месторождения никеля имеют подчиненное значение. Запасы никель-кобальтовых руд составляют всего 0,1 от общероссийских (Прошин, Горелов, 1997). В зарубежных странах, напротив, основной объем запасов сосредоточен в силикатных рудах никеля.

В России находится третья часть мировых запасов никеля. По разведанным запасам наша страна занимает первое место в мире (Прошин, Горелов, 1997). Из 39 разведанных и учтенных месторождений никеля 10 являются забалансовыми. Из 29 месторождений с балансовыми запасами, характеризующихся высокой степенью разведанности, эксплуатируются 14. Остальные являются резервны-ми. Месторождения сульфидных медно-никелевых руд связаны с дифференцированными массивами основных и ультраосновных магматических горных пород.

В Печенгском, Кольском и Мончегорском рудных районах Мурманской области находится 9 месторождений никеля сульфидного типа, крупнейшим из которых является Ждановское с содержанием никеля в рудах 0,6%. Месторождение Заполярное содержит богатые руды (около 2% никеля).

В Норильском рудном районе имеется 3 крупнейших месторождения никеля: Октябрьское, Талнахское и Норильск-1. Первые два являются уникальными как по запасам, так и по качеству руд. Содержание никеля в рудах колеблется от 0,5 до 3 %.Всего в этих месторождениях сосредоточено около 70 % запасов никеля России.

Месторождения силикатных никелевых руд связаны с корой выветривания ультраосновных пород. Содержание никеля в этих рудах около 0,7 %. Попутным извлекаемым компонентом в них является кобальт. Все 16 промышленных месторождений силикатных никелелевых руд расположены на Урале, в Свердловской, Челябинской и Оренбургской областях. Среди них самые крупные по запасам: Буруктальское (Оренбургская область) и Серовское (Свердловская область). Последнее дает т руды в год и обеспечивает сырьем Режевский и Уфалейский никелевые заводы.

Арсенидные никелевые руды разведаны в единственном месторождении Хову-Аксы в Республике Тыва . Это месторождение комплексное, содержащее кроме никеля, еще кобальт медь, серебро, висмут и мышьяк. Месторождение не эксплуатируется, но учтено в Государственном балансе.

Содержание статьи

ХРОМ – (Chromium) Cr, химический элемент 6(VIb) группы Периодической системы. Атомный номер 24, атомная масса 51,996. Известно 24 изотопа хрома с 42 Cr по 66 Cr. Изотопы 52 Cr, 53 Cr, 54 Cr являются стабильными. Изотопный состав природного хрома: 50 Cr (период полураспада 1,8·10 17 лет) – 4,345%, 52 Cr – 83,489%, 53 Cr – 9,501%, 54 Cr – 2,365%. Основные степени окисления +3 и +6.

В 1761 профессор химии Петербургского университета Иоганн Готтлоб Леман (Johann Gottlob Lehmann) у восточного подножия Уральских гор на Березовском руднике обнаружил замечательный красный минерал, который при измельчении в порошок давал яркую желтую окраску. В 1766 Леман привез образцы минерала в Петербург. Обработав кристаллы соляной кислотой, он получил белый осадок, в котором обнаружил свинец. Леман назвал минерал сибирским красным свинцом (plomb rouge de Sibérie), теперь известно, что это был крокоит (от греческого «krokos» – шафран) – природный хромат свинца PbCrO 4 .

Немецкий путешественник и естествоиспытатель Петер Симон Паллас (Peter Simon Pallas) (1741–1811) возглавил экспедицию Петербургской Академии наук в центральные регионы России и в 1770 побывал на Южном и Среднем Урале, в том числе на Березовском руднике и, подобно Леману, заинтересовался крокоитом. Паллас писал: «Этот удивительный красный свинцовый минерал не встречается более ни в одном месторождении. При растирании в порошок становится желтым, и может быть использован в художественной миниатюре». Несмотря на редкость и трудность доставки крокоита с Березовского рудника в Европу (на это уходило почти два года), использование минерала в качестве красящего вещества было оценено по достоинству. В Лондоне и Париже конца 17 в. все знатные особы ездили на каретах, покрашенных мелко растертым крокоитом, кроме того, лучшие образцы сибирского красного свинца пополняли коллекции многих минералогических кабинетов Европы.

В 1796 образец крокоита попал к профессору химии Парижской минералогической школы Никола Луи Вокелену (Nicolas-Louis Vauquelin) (1763–1829), который проанализировал минерал, но не нашел в нем ничего кроме оксидов свинца, железа и алюминия. Продолжая исследования сибирского красного свинца, Вокелен прокипятил минерал с раствором поташа и после отделения белого осадка карбоната свинца получил желтый раствор неизвестной соли. При обработке его солью свинца образовывался желтый осадок, солью ртути – красный, а при добавлении хлорида олова раствор становился зеленым. Разлагая крокоит минеральными кислотами, он получил раствор «кислоты красного свинца», упаривание которой давало рубиново-красные кристаллы (сейчас понятно, что это был хромовый ангидрид). Прокалив их с углем в графитовом тигле, обнаружил после реакции множество сросшихся серых игольчатых кристаллов неизвестного до того времени металла. Вокелен констатировал высокую тугоплавкость металла и его устойчивость по отношению к кислотам.

Вокелен назвал новый элемент хромом (от греческого crwma – цвет, окраска) ввиду множества образуемых им разноцветных соединений. На основании своих исследований Вокелен впервые констатировал, что изумрудная окраска некоторых драгоценных камней объясняется примесью в них соединений хрома. Например, природный смарагд представляет собой окрашенный в глубокий зеленый цвет берилл, в котором алюминий частично замещен хромом.

Скорее всего, Вокеленом был получен не чистый металл, а его карбиды, о чем свидетельствует игольчатая форма полученных кристаллов, но Парижская Академия наук тем не менее зарегистрировала открытие нового элемента, и сейчас Вокелен справедливо считается первооткрывателем элемента № 24.

Юрий Крутяков