Министерство Образования и Науки РФ ФГБОУ ВПО УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра геологии, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых РЕФЕРАТ По дисциплине: «Геология» На тему: «Никель» Екатеринбург 2015

Оглавление

Введение. 3

Сведения о металле. 4

Главные минералы.. 5

Генетический тип. 6

Промышленные типы.. 7

Заключение. 9

Источники. 10

Введение

Одной из актуальных тем в настоящее время является никель. Никель — элемент земных глубин (в ультраосновных породах мантии его 0,2% по массе). Существует гипотеза, что земное ядро состоит из никелистого железа; в соответствии с этим среднее содержание никеля в земле в целом по оценке около 3%. В земной коре, где никеля 5,8×10^-3%, он также тяготеет к более глубокой, так называемой базальтовой оболочке. Содержание его в ультраосновных породах примерно в 200 раз выше, чем в кислых (1,2 кг/т и 8г/т). В ультраосновных породах преобладающее количество никеля связано с оливинами, содержащими 0,13 — 0,41% Ni. Он изоморфно замещает железо и магний. Небольшая часть никеля присутствует в виде сульфидов^[1]. Целью реферата является изучение основных свойств никеля. В задачи данного реферата входит узнать общие сведения о металле, составляющими каких минералов является, генетические и промышленные типы.

Сведения о металле

Никель — элемент десятой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 28. Обозначается символом Ni (лат. Niccolum). Простое вещество никель — это пластичный, ковкий, переходный металл серебристо-белого цвета, при обычных температурах на воздухе покрывается тонкой плёнкой оксида. Химически малоактивен. Элемент получил своё название от имени злого духа гор немецкой мифологии, который подбрасывал искателям меди минерал мышьяково-никелевый блеск, похожий на медную руду (ср. нем. Nickel — озорник); при выплавлении руд никеля выделялись мышьяковые газы, из-за чего ему и приписали дурную славу. Никель — серебристо-белый металл, не тускнеет на воздухе. Имеет гранецентрированную кубическую решетку. В чистом виде весьма пластичен и поддается обработке давлением^[2]. Металл в нечистом виде впервые получил в 1751 году шведский химик А. Кронстедт, предложивший и название элемента. Значительно более чистый металл получил в 1804 году немецкий химик И. Рихтер. Название "Никель" происходит от минерала купферникеля (NiAs), известного уже в XVII веке и часто вводившего в заблуждение горняков внешним сходством с медными рудами (нем. Kupfer - медь, Nickel - горный дух, якобы подсовывавший горнякам вместо руды пустую породу). С середины XVIII века никель применялся лишь как составная часть сплавов, по внешности похожих на серебро. Широкое развитие никелевой промышленности в конце XIX века связано с нахождением крупных месторождений никелевых руд в Новой Каледонии и в Канаде и открытием "облагораживающего" его влияния на свойства сталей ^[3].

Главные минералы

Известно 45 минералов никеля, из которых важнейшими являются никелин (арсенид), пенгландит и миллерит (сульфиды), и водосодержащие силикаты никеля гарниерит, непуит и ревдинскит с близкими формулами, но с разным содержанием никеля (от 20 до 46%). Никель входит в состав таких широко известных еще в глубокой древности сплавов, как латунь и бронза, а также в состав мельхиора, или нейзильбера. Никель является основным металлом для черной металлургии (сплавы с железом, медью, цинком и многими другими металлами, общее количество которых превышает 3000). Большая его часть расходуется на производство устойчивой к коррозии нержавеющей стали. Жаропрочные сплавы применяются для производства газовых турбин, реактивных двигателей и прочной брони. Сплавы нашли применение в химическом машиностроении и аппаратостроении, электроизмерительной аппаратуре, электротехнике, атомных реакторах. Широко известны щелочные никель-кадмиевые и никель-железистые аккумуляторы. Соли никеля используются в керамической промышленности как красители. Никель незаменим в каталитической химии, где используется как более дешевый материал вместо платины и палладия. Особый класс составляют магнитные сплавы. Один из них пермаллой обладает феноменальной магнитной проницаемостью, используется в радиотехнике, технике связи и других областях применения слабых токов.

 Никель образует сплавы и со многими неметаллами, из которых наиболее известен карбонильный никель, который незаменим при производстве металлокерамики. В настоящее время интенсивно разрабатываются топливно-водородные элементы, представляющие энергетику будущего. В медицине никель применяется при изготовлении имплантатов. Потребление никеля в мире неуклонно возрастает со средней скоростью 4% в год ^[4].

Генетический тип

Полезные компоненты, образующиеся в корах выветривания, могут накапливаться как непосредственно в них (остаточные месторождения), так и на удалении (переотложенные или инфильтрационные). Никель относится к серии экзогенных месторождений, группе выветривание, классу – остаточный. Параллельно с преобразованием минеральной части пород в коре выветривания протекают процессы выщелачивания. В корах распространены сорбционный, окислительно-восстановительные, кислотно-щелочные, в меньшей мере механический и испарительный геохимические барьеры. На окислительном могут накапливаться руды железа, марганца, меди, ванадия, селена, церия, на восстановительном — урана, меди, ванадия. При изменении кислотно-щелочных условий и в результате реакций обмена концентрируются никель, кобальт, бериллий, молибден, серебро, частично золото, образуются магнезит, барит, апатит, целестин, стронцианит. С латеритными корами выветривания связаны все важнейшие месторождения, прежде всего бокситовые. В наиболее типичном случае бокситовые залежи представляются панцирными корами, занимающими самые верхние горизонты кор. С латеритами, развитыми по ультрабазитам, связаны месторождения кобальт-железо-никелевых руд. Обычно они подразделяются на площадные, комбинированные и линейные. Первые наиболее распространены и составляют основные запасы на месторождениях. Вторые также часто встречаются и являются комбинацией плащевидных горизонтов кор с крутопадающими зонами, распространенными вдоль зон разломов и трещиноватости. Наиболее ярким примером месторождений со сложной формой рудных тел являются лимонитизированные залежи месторождений Курской магнитной аномалии (КМА) и никеленосных кор выветривания. Для образования остаточных месторождений тектонический режим предопределяет три условия: большие объемы гипергенной проработки исходных пород и, как следствие, крупные запасы руд; стабильность действия геохимических условий рудонакопления и соответствующую длительность формирования кор выветривания; сохранность месторождений. Продолжительность формирования 100-метровой коры оценивается в 1 млн лет. Рассматриваемые месторождения можно объединить в несколько рудных формаций: латеритные и карстовые бокситы; железо-кобальт-никелевая в серпентинизированных гипербазитах; редкометалльные и редкоземельные выветрелые карбонатиты и щелочные граниты; золотоносные контактные и карстовые коры выветривания; каолиновая в выветрелых гранитах; мартитовая в выветрелых железистых кварцитах; оксидные марганцевые руды в выветрелых марганцевоносных метаморфических породах^[5].

Промышленные типы

В основу положена промышленная систематика месторождений, базирующуюся 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 (в т. ч. Талнахское и Октябрьское), Мончегорское (также п. Никель), Каула и др. (СНГ), рудный район Сёдбери и месторождение Томпсон (Канада), Камбалда (Австралия);

2.     никелевые силикатные и кобальт-никелевые силикатные, преимущественно пластообразные месторождения Южного Урала и Побужья (в т. ч. оксидно-силикатные ферроникелевые), Кубы, Индонезии, Новой Каледонии, Австралии.

Второстепенные типы:

1.     медно-колчеданные месторождения;

2.     жильные сульфидно-арсенидные комплексные месторождения^[6].

Месторождения:

Талнахское и Октябрьское месторождения Норильского типа связаны с межпластовым дифференцированным базит-гипер-базитовым интрузивом, залегающим в основании трапповой серии. Рудоносный интрузив состоит из ряда отдельных ветвей, расходящихся от предполагаемого подводящего канала. Отдельные массивы часто соединяются между собой, они имеют пластообразную, лентовидную форму с раздувами в прогибах подошвы. Протяженность интрузивных тел достигает многих километров, мощность составляет 200 — 250 м. На Талнахском и Октябрьском месторождениях известно пять рудных залежей, приуроченных к пяти ветвям интрузива. Тела имеют пластообразную и линзовидную форму, контуры их в плане повторяют контуры интрузии, что мы можем наблюдать на схематическом разрезе по М. Н. Годлевскому.

Месторождение Камбалда находится среди архейских пород Западно-Австралийского щита. Медно-никелевые месторождения Западной Австралии приурочены к зеленокаменным поясам — древним рифтогенным структурам щита. Месторождения расположены в крыльях крупной купольной структуры, ядерная часть которой размером 6x3,5 км сложена толщей толеитовых базальтов лежачего бока мощностью более 2 000 м. Купол обрамляется толщей ультраосновных пород мощностью от 240 до 600 м и более, относящейся к пироксенит-перидотитовой формации; в ее пределах локализованы рудные тела. Рудоносная формация перекрыта толеитовыми базальтами висячего бока. В основании рудовмещающей толщи фиксируются горизонты сланцев мощностью не более 5 м.

Месторождения Новой Каледонии открыты в 1864 г. Крупные массивы ультраосновных серпентинизированных пород занимают примерно треть площади острова (6 — 7 тыс. км2). Здесь насчитывается около 1 500 месторождений, образовавшихся в процессе латеритного выветривания. Месторождения относятся к площадному типу, хотя наличие карманообразных углублений и глубоко проникающих гарниеритовых жил сближают их с месторождениями линейного типа. Мощность латеритной коры выветривания достигает 40 — 50 м. Верхняя зона коры (до глубины 10 — 27 м) сложена латеритными охрами, которые в самой широкой части обогащены рассеянным гарниеритом. В этой же позиции отмечаются повышенные концентрации асбо- ланов, образующих гнезда, конкреции, корки. Этот тип оксидных кобальт-железоникелевых руд характеризуется низким содержанием никеля (в среднем 1 —2 %)^[5].

Заключение

Никель является одним из чрезвычайно важных металлов; он имеет свою замечательную историю и заманчивые перспективы дальнейшего применения. Применение никеля в современной технике   весьма   разнообразно. Он применяется в чистом виде как химически стойкий, ферромагнитный материал в аппаратостроении, как катализатор и как материал для аккумуляторов. Чистый никель применяется в значительных масштабах для защитных поверхностных покрытий: так называемое никелирование имеет большое значение для придания

поверхности металлических материалов высокой химической стойкости. Большое развитие получило применение никеля в виде различных сплавов на его основе. Следует особо отметить широкое применение сплавов никеля с хромом и железом (нихромы и ферронихромы), коррозионно-  и кислотостойких никелевых сплавов, жаропрочных сплавов, сплавов никеля с медью, бериллием, кобальтом, твердых сплавов, где никель необходим как связующий материал.     Таким образом, мы изучили основные свойства никеля, узнали общие сведения о металле, составляющими каких минералов является, генетические и промышленные типы никеля. Рассмотрели разрез интрузива Талнахского и Октябрьского месторождения Норильского типа.

Источники

1.      http://www.xumuk.ru/bse/1815.html

2.      https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%B5%D0%BB%D1%8C

3.      http://www.chem100.ru/elem.php?n=28

4.      http://all-minerals.ru/istoriya-primeneniya-nikelya/

5.      Геология полезных ископаемых : учебник для студ. высш. учеб. заведений / В. В. Авдонин, В.И.Старостин. — М. : Издательский центр «Академия», 2010. — 384 с.

6.      https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D1%80%D1%83%D0%B4%D1%8B