Недро.вики - горная энциклопедия Недро.вики - горная энциклопедия

Ни́кель — химический элемент десятой (по устаревшей короткопериодной форме — восьмой) группы, четвёртого периода периодической системы, 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.

Нахождение в природе

Никель довольно распространён в природе — его содержание в земной коре составляет ок. 0,01 %(масс.). В земной коре встречается только в связанном виде, в железных метеоритах содержится самородный никель (от 5 до 25 %). 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. Никель проявляет сидерофильные и халькофильные свойства. При повышенном содержании в магме серы возникают сульфиды никеля вместе с медью, кобальтом, железом и платиноидами. В гидротермальном процессе совместно с кобальтом, мышьяком и серой и иногда с висмутом, ураном и серебром, никель образует повышенные концентрации в виде арсенидов и сульфидов никеля. Никель обычно содержится в сульфидных и мышьяк-содержащих медно-никелевых рудах.

• никелин (красный никелевый колчедан, купферникель) NiAs
• хлоантит (белый никелевый колчедан) (Ni, Co, Fe)As₂
• гарниерит (Mg, Ni)₆(Si₄O₁₁)(OH)₆·H₂O и другие силикаты
• магнитный колчедан (Fe, Ni, Cu)S
• мышьяково-никелевый блеск (герсдорфит) NiAsS,
• пентландит (Fe,Ni)₉S₈

В растениях в среднем 5⋅10⁻⁵ весовых процентов никеля, в морских животных — 1,6⋅10⁻⁴, в наземных — 1⋅10⁻⁶, в человеческом организме — 1,2⋅10⁻⁶. О никеле в организмах известно уже немало. Установлено, например, что содержание его в крови человека меняется с возрастом, что у животных количество никеля в организме повышено, наконец, что существуют некоторые растения и микроорганизмы — «концентраторы» никеля, содержащие в тысячи и даже в сотни тысяч раз больше никеля, чем окружающая среда.

Месторождения никелевых руд

Основные месторождения никелевых руд находятся в Канаде, России (Мурманская область, Норильский район, Урал, Воронежская область), Кубе, ЮАР, Албании, Греции, а также на Новой Каледонии и Украине.

Наибольшими запасами никеля в мире обладает Индонезия (21 млн тонн). Там добывается больше всего никеля в год (более 340 тыс. тонн).

Природные изотопы никеля

Природный никель содержит 5 стабильных изотопов: ⁵⁸Ni (68,27 %), ⁶⁰Ni (26,10 %), ⁶¹Ni (1,13 %), ⁶²Ni (3,59 %), ⁶⁴Ni (0,91 %). Существуют также искусственно созданные изотопы никеля, самые стабильные из которых — ⁵⁹Ni (период полураспада 100 тысяч лет), ⁶³Ni (100 лет) и ⁵⁶Ni (6 суток).

Особенности добычи никеля

Никель является уникальным металлом, имеющим особые свойства. Месторождения данного материала размещаются во многих странах мира, где ведется их активная разработка. При этом он не существует в природе в чистом виде. Поэтому добыча данного металла имеет свои особенности.

На территории Российской Федерации находится около 35% всего мирового запаса никелевой руды. Но государство не заинтересовано во вложении больших денежных средств для разработки существующих и новых месторождений. Несмотря на это в последние годы в России стали наращиваться объемы добычи никеля. Во всем мире известна такая российская компания, как «Норильский никель». Она вырабатывает 20% от мирового объема металла.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

В мире существуют и другие гиганты, выполняющие добычу никеля:

• Канадская компания IncoLtd;
• Vale SA из Бразилии;
• BHPBilliton англо-австралийская фирма;
• Jinchuan Group из Китая.

Самые крупные месторождения никеля находятся на территории Красноярского края около Норильска (больше 85% в России) и на Кольском полуострове. На долю Мурманской области приходится 10% запасов данной породы.

Производство никеля осуществляется из природных материалов, которые содержат в составе достаточное количество данного металла. Такие породы называют никелевыми рудами. Они образуются естественным путем в результате остывания магмы, которая содержит в составе данный металл.

Разработка месторождений никелевых руд ведется открытым и закрытым способом. Предприятия, которые занимаются добычей металла, являются высокомеханизированными и оснащенными передовой техникой для ведения всех видов горных работ. Силикатные никелевые соединения добываются преимущественно открытым способом, а разработка сульфидных месторождений ведется двумя методами.

При выполнении горных работ в карьерах формируются уступы. Вскрышу размещают во внешнем и внутреннем отвале. Для разработки месторождений буровзрывным способом используются станки шарошечного бурения с последующей экскавацией. Погрузка добытой породы осуществляется экскаваторами. Для ведения работ преимущественно применяется автомобильный транспорт.

Подземные работы осуществляются в довольно сложных условиях. Часто разработка месторождений происходит на глубине 1000 м или больше. В процессе работ применяются следующие системы разработки никелевых месторождений:

• подэтажного обрушения. Осуществляется обрушение подсеченного снизу или сбоку горного массива;
• слоевая;
• камерная;
• с заполнением выработанного пространства специальными твердеющими смесями.

Обогащение сульфидных руд включает в себя следующее:

• дробление в три стадии;
• измельчение в мельницах шарового или стержневого типа;
• коллективная флотация.

В результате такой переработки получают никелевый концентрат, где содержание металла составляет 2–6%.

В процессе переработки выполняется электроплавка и автогенная плавка для получения штейна. Обработка файнштейна осуществляется гидрометаллургическим способом. В рабочий процесс включается электролиз, автоклавное восстановление металла, карбонилпроцесс. Переработка силикатных руд осуществляется с применением электроплавки и рафинирования. Может применяться гидрометаллургический способ.

Переработка силикатных руд осуществляется по следующей схеме:

• подготовительный этап, где выполняется агломерация или брикетирование;
• шахтная плавка с сульфидизированием, на выходе получается штейна;
• конвертирование штейна;
• далее происходит процесс обжига файнштейна;
• завершающий этап – электроплавка, в результате получается товарный никель.

Районы добычи никеля страдают из-за уничтожения всей растительности, которая является естественной средой обитания для представителей фауны. Животные вынуждены или покинуть эти места, или бороться за свое выживание. Учитывая постоянное снижение природного ареала из-за деятельности человека, разнообразие фауны на таких территориях существенно снижается.

Компании, которые занимаются добычей никелевой руды, гарантируют сохранение всех отходов в специально оборудованных подземных хранилищах. Они должны быть запечатанными, что позволяет предупредить негативное воздействие на окружающую среду. Но на практике такие мероприятия не выполняются, что приводит к экологической катастрофе в местах добычи горной породы.

Поэтому процесс контроля над деятельностью подобных компаний должен происходить на государственном уровне. Создаются специальные комиссии, постоянно контролирующие соблюдение технологии добычи никеля и захоронения образовавшихся отходов.

Разработка никелевых залежей часто сопровождается горными ударами и выделением взрывоопасного метана.