Бассейны медно никелевой руды
МОРФОЛОГИЯ ТЕЛ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Сингенетические тела полезных ископаемых образуются в процессе формирования стратифицированных осадочных и вулканогенно-осадочных толщ (пласты, линзы, чечевицы, сложные пласты), а также в ходе кристаллизации ультраосновных, основных и щелочных интрузивных массивов (гнезда, штоки и пластовые рудные тела хромитов, титаномагнетитов, сульфидных и редкометалльных руд (рис. 3). Поперечные размеры гнездообразных тел обычно не превышают нескольких метров, параметры штокообразных тел измеряются десятками и сотнями метров.
Эпигенетические рудные тела образуются после вмещающих их пород в различной геологической обстановке. В связи с этим форма их весьма разнообразная. Основными структурными элементами, определяющими морфологию рудных тел, являются складки, разрывные нарушения, контакты интрузивных массивов, вулканические аппараты, трубки прорыва газа. Разрывные нарушении по отношению к рудным телам бывают рудоконтролирующими, рудоподводящими и рудовмещающими, а также дорудными и послерудными. Существенное влияние на морфологию эпигенетических рудных тел оказывают физико-механические свойства и химический состав вмещающих пород (например, благоприятные горизонты для локализации оруденения).
Группа магматических месторождений
Магматические месторождения формируются в процессе дифференциации металлоносной магмы непосредственно из расплава ультраосновного, основного или щелочного состава. В зависимости от способа дифференциации рудоносной магмы и времени выделения рудных минералов выделяются ликвационный, раннемагматический и позднемагматический классы. Наиболее значительные месторождения магматической группы: титаномагнетитовые, апатит-магнетитовые, медно-никелевые, хромитовые, платиноидов, алмазов, РЭЗ, апатита, графита, некоторых редких элементов.
Состав магматических месторождений известным образом связан с составом материнских пород.
Источник рудного вещества — глубинный подкоровый. Глубины формирования варьируют от 150 км (алмаз в кимберлитовых трубках) до 1 км (сульфидные медно-никелевые месторождения). Давление достигает 50 кб (алмазы). Температуры формирования руд варьируют от 300оС (сульфиды) до 1500оС (алмаз).
В магматических горных породах, особенно в ультраосновных, иногда широко проявлено автометасоматическое преобразование (серпентинизация, оталькование) под действием водных растворов — последних конденсатов застывающего расплава. А.Н. Заварицкий подразделил интрузивные магматические месторождения на ликвационные, раннемагматические и позднемагматические.
Ликвационные месторождения (генетический тип)
Ликвационные месторождения образуются при делении (ликвации) магмы на рудный и силикатный расплавы с раздельной их кристаллизацией. Характерные образования ликвационного генезиса – месторождения сульфидных медно-никелевых руд в ультраосновных и основных породах.
Причиной ликвации силикатного и сульфидного расплавов может быть ассимиляция магмой боковых пород, нарушающая химическое равновесие.
В зависимости от длительности остывания и глубины залегания расплава кристаллизация силикатной и сульфидной частей может проходить различными способами:
1. При быстром застывании на небольшой глубине сепарированные капельки сульфидов образуют висячие залежи вкрапленных руд. При этом нижняя часть капель сложена тяжелым пирротином (плотность 4,6–4,7 г/см3), а верхняя – более легким халькопиритом (плотность 4,1–4,3 г/см3).
2. При более медленном остывании сульфидный расплав концентрируется в нижней части интрузива, образуя донные залежи вкрапленных и массивных руд.
3. При обычной раскристаллизации интрузивного массива до отвердения сульфидного расплава часть сульфидов тектонически отжимается из донной и центральной частей массива по трещинам и слоистости вмещающих пород с образованием сульфидных жил и пластовых залежей.
4. Медленное остывание остаточных скоплений сульфидов в теле массива при воздействии постепенно накапливающихся минерализаторов приводит к образованию пегматоидных сульфидно-силикатных штоков.
5. Образование расслоенных залежей происходит в процессе ликвационной дифференциации рудоносных магм на месте становления массивов на значительной глубине с дифференциальным перемещением молекул или выделяющихся минералов в магматической камере.
6. При ликвации рудоносной магмы на значительной глубине силикатный и сульфидный расплавы могут быть почти одновременно или последовательно выжаты в верхние части земной коры с образованием расслоенных залежей.
Главный фактор при ликвации и кристаллизации – гравитационная дифференциация, которая усложняется реакциями обмена между выделившимися фазами, конвекционными токами, неоднородным движением дифференциатов в магматической камере, воздействием тектонических Напряжений, газовой составляющей, процессом ассимиляции вмещающих пород.
По морфологии тела сплошных и вкрапленных сингенетичных и эпигенетичных сульфидных руд подразделяются (рисунок):
1.Пластовые «висячие» залежи вкрапленных руд.
2.Пластовые и линзообразные залежи донных массивных «шлировых» и прожилково-вкрапленных руд, в той или иной степени распространяющиеся в подстилающие породы.
3. Линзы и неправильные тела приконтактовых брекчиевых руд.
Схема размещения рудных тел сульфидных медно-никелевых месторождений (по Г.Б.Рогову):
Вмещающие породы: 1 – осадочные, 2 – эффузивные. 3 –интрузивные образования. 4 – руды, среди них: а – вкрапленные «висячие» руды, б – донные залежи, в — приконтактовые брекчии, г – жилы
Наиболее характерные ликвационные магматические образования – сульфидные медно-никелевые (халькопирит-пирротин-пентландитовые) месторождения в ультраосновных и основных породах. Крупные ликвационные месторождения известны в СССР (Норильская группа на севере Красноярского края), Канаде (районы Садбери и Томпсон), в Южной Африке (Бушвельд и Инсизва), Австралии (Камбалда, Эгнью и др.). Небольшие месторождения известны на Кольском полуострове, Воронежском кристаллическом массиве, в Северном Прибайкалье в СССР, а также в Финляндии, Швеции, Норвегии, Японии и на Аляске в США.
Минеральный состав руд: пирротин, пентландит, халькопирит ± магнетит. Второстепенные рудные минералы не столь выдержаны и просты: золото, платина, палладий, сперилит, куперит, бреггит, борнит, халькозин, ковеллин, кубанит, дигенит, никелин, хлоантит, миллерит, бравоит, полидимит, кобальтсодержащий пентландит и очень редкие арсениды и сульфоарсениды. Изредка встречаются пирит, ильменит, хромшпинелиды и другие. В некоторых месторождениях минеральный состав различных рудных тел неодинаков.
Содержание никеля в рудах обычно 0,4–3%, меди 0,5–2%, платины и платиноидов до 20 г/т и более. Кобальта на порядок меньше, чем никеля. По содержанию промышленных минералов руды подразделяются на богатые и бедные. Богатые руды направляются на металлургический передел, бедные руды предварительно обогащаются.
ТЕКСТУРЫ И СТРУКТУРЫ РУД
Текстура руды определяется пространственным взаиморасположением минеральных агрегатов, отличающихся друг от друга по составу, форме, размерам и структуре.
Структура руды определяется формой, размером и способом сочетания отдельных минеральных зерен или их обломков в пространственно обособленных минеральных агрегатах
Руды имеют массивную, брекчиевую, порфировую, прожилково-вкрапленную и вкрапленную текстуру, а также средне- и крупнозернистую структуру. Массивные руды в тектонических зонах подвергаются динамометаморфизму, вследствие чего среди них нередко наблюдаются полосчатые текстуры с чередованием полосок пирротина, пентландита и халькопирита.
Текстуры магматического образования
Вкрапленная текстура характеризует распределение единичных минеральных обособлений – кристаллов и их сростков – в виде включений во вмещающей интрузивной породе. Размеры вкрапленников в рудах магматического происхождения обычно не более нескольких миллиметров
В зависимости от густоты вкрапленности и ее ориентировки выделяют густо-, рассеянно-, неравномерно- и ориентированно-вкрапленную текстуры.
В зависимости от величины вкрапленников различают крупно- (>3 мм), средне- (1–3 мм), мелко- (0,2–1 мм), тонко- (0,05–0,2 мм) и дисперсновкрапленную (
Нодулярная текстура характеризует распределение рудных обособлений округлой, овальной или уплощенной формы в виде включений в породах основного или ультраосновного состава ; Размеры нодулей колеблются в широких пределах и достигают иногда в поперечнике 15 мм. Известны нодулярные обособления, состоящие из сульфидов меди, железа и никеля, нодули хромитового состава и др. Для сульфидных нодулей характерно расслоенное строение: донная часть обогащена более тяжелым пирротином, верхняя – халькопиритом. Происхождение нодулей объясняется ликвацией рудоносного расплава, то есть разделением его на несмешивающиеся жидкости – сульфидную и силикатную – до начала кристаллизации. Разновидности нодулярных текстур – ориентированно-нодулярная, нодулярно-полосчатая, густонодулярная, переходящая в массивную и др.
а – вкрапленная; б – нодулярная
Псевдослоистая текстура образована чередованием зон в интрузивной породе, обогащенных и обедненных рудным веществом. Подобные зоны ориентированы параллельно друг другу и часто имеют выдержанный по мощности и протяженности характер. Возникновение псевдослоистых текстур объясняется кристаллизационной и гравитационной дифференциацией рудоносного расплава.
Массивная текстура характеризует строение руды, почти нацело состоящей из рудных минералов; количество сопутствующих минералов не превышает 10% общего объема. Руды с массивной текстурой слагаются одним, двумя или целой группой рудных минералов. Распределение их может быть равномерным и неравномерным. В связи с этим различают разновидности массивных текстур – однородно-массивную, массивную с элементами полосчатой, массивную с элементами пятнистой и т. д.
д –псевдослоистая; е – массивная
Псевдослоистая текстура образована чередованием зон в интрузивной породе, обогащенных и обедненных рудным веществом. Подобные зоны ориентированы параллельно друг другу и часто имеют выдержанный по мощности и протяженности характер. Возникновение псевдослоистых текстур объясняется кристаллизационной и гравитационной дифференциацией рудоносного расплава.
Массивная текстура характеризует строение руды, почти нацело состоящей из рудных минералов; количество сопутствующих минералов не превышает 10% общего объема. Руды с массивной текстурой слагаются одним, двумя или целой группой рудных минералов. Распределение их может быть равномерным и неравномерным. В связи с этим различают разновидности массивных текстур – однородно-массивную, массивную с элементами полосчатой, массивную с элементами пятнистой и т. д.
Брекчиево-цементная текстура образуется в результате тектонического дробления вмещающих интрузивных пород с последующей цементацией угловатых обломков веществом рудоносного расплава.
Брекчиевидно-цементная текстура возникает в том случае, когда тектоническому дроблению подвергаются достаточно хрупкие породы. Одновременно происходящая цементация обломков рудным веществом приводит к их округлению и развальцеванию. 
Источник
НИ́КЕЛЕВЫЕ РУ́ДЫ
В книжной версии
Том 22. Москва, 2013, стр. 711-712
Скопировать библиографическую ссылку:
НИ́КЕЛЕВЫЕ РУ́ДЫ, природные минеральные образования, содержащие никель в количествах, при которых технически возможно и экономически целесообразно его пром. извлечение. В природе существует ок. 50 минералов никеля, из которых наиболее распространёнными являются: пентландит $\ce<(Fe,Ni)9S8>$ (22–42% $\ce
Источник
Медно-никелевые руды Кольского полуострова – их добыча, переработка, комплексное использование (стр. 2 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 |
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. [4]
Источниками медного сырья в Казахстане являются Коунрадское, Саякское и Джезказганское месторождения. Они обеспечивают рудой Балхашский и Джезказганский горно-металлургические комбинаты.
Руды данных месторождений относятся к категории вкрапленных. Основной вмещающей породой этих руд является кварц, т. е. они относятся к кислым породам. Ценными спутниками меди во вкрапленных рудах являются молибден и рений. Содержание благородных металлов невелико.
Отличительной особенностью казахстанских месторождений являются их большая мощность и залегание вблизи земной поверхности. Поэтому разработку месторождений ведут открытым способом с использованием мощной современной техники, что обуславливает относительно низкую стоимость руды.
Вкрапленные руды легко обогащаются, а получение при этом концентраты характеризуются высоким содержанием меди (так, джезказганские концентраты содержат до 40% меди). Большие масштабы производства, применение дешевых методов добычи руды и хорошая их обогатимость позволяют вовлекать в эксплуатацию руду с содержанием 0,3% меди. Кроме Джезказганского и Коунрадского месторождений, а в Казахстане имеется еще несколько крупных месторождений такого же типа, например Бощекульское.
Месторождения медно-никелевых руд России
Наиболее крупные месторождения медно-никелевых руд — Талнахское и Октябрьское в Норильском горно-промышленном районе Красноярского края, Ждановское на Кольском полуострове, Буруктальское и Серовское на Урале.
Качество добываемых в России сульфидных медно-никелевых руд сравнимо с качеством аналогичных руд в зарубежных странах: среднее содержание никеля в них составляет 1,6%, в то время как в сульфидных рудах Канады — 1,3%, Австралии — 2,1%. Норильские руды помимо никеля содержат в значительных количествах медь, кобальт, золото, серебро и металлы платиновой группы. Значительная часть восточносибирского никеля (около 80%) добывается в богатых рудах, в которых среднее содержание металла составляет 2,6—2,9%. [5] Отрицательными факторами развития отрасли на таймырском Севере являются тяжелые природные условия (холодный климат, многолетняя мерзлота, полярная ночь, короткий вегетационный период) и значительная глубина залегания рудных тел на рудниках Норильского комбината.
В России добычу никелевых руд осуществляют четыре предприятия: «Норильская горно-рудная компания», «Кольская горно-металлургическая компания» (оба предприятия входят в состав РАО «Норильский никель»), «Уфалейникель» и «Южуралникель». Крупнейшим из них является РАО «Норильский никель», в состав которого входят рудники Норильского ГМК и комбината «Печенганикель», разрабатывающие сульфидные медно-никелевые руды месторождений Норильского района и Кольского полуострова. На долю этих руд в последние годы приходится 92—93% общероссийской добычи никеля и кобальта.
Обогащению подвергаются только сульфидные никелевые руды на обогатительных фабриках РАО «Норильский никель». Силикатные никелевые руды разрабатываются предприятиями «Уфалейникель» и «Южуралникель» и поступают непосредственно в плавку, минуя стадию обогащения. За последние 10 лет добыча этих руд значительно снизилась. Из-за истощения запасов были закрыты карьеры Режского никелевого завода, на карьерах «Уфалейникеля» и «Южуралникеля» добыча снизилась из-за недостатка средств на поддержание производства. На последнем предприятии добыча руды снизилась особенно сильно, что связано с полным прекращением в 1998 г. добычи на крупном Кемпирсайском рудоуправлении, расположенном на территории Казахстана. В 1992 г. из-за убыточности производства был ликвидирован комбинат «Тувакобальт», эксплуатировавший месторождение никель-кобальтовых руд Хову-Аксы. Введенный в 1995 г. в строй на Южном Урале Сахаринский рудник проектной мощностью 1100 тыс. т в год из-за недостаточного финансирования добывает не более 350 тыс. т руды. В настоящее время сырьевой базой орского предприятия «Южуралникель» выступают Сахаринское и Буруктальское месторождения на Южном Урале, на «Уфалейникель» и Режский никелевый завод поступает руда Серовского месторождения (Северный Урал), незначительная добыча сохранилась и в окрестностях Верхнего Уфалея.
Медно-никелевые месторождения Кольского Заполярья
Основу цветной металлургии Мурманской области составляют два крупнейших месторождения медно-никелевых руд — Мончегорское и Печенгское.
Мончегорский массив включает в себя три месторождения: Ниттис-Кумужье-Травяная, Нюдуайвенч и Сопчуайвенч. Сульфидные руды первого из них, открытые в Монче-тундре в 1930г. экспедицией под руководством , оказались настолько богатыми, что их можо было плавить без предварительного обогащения. На базе этих руд был построен комбинат «Североникель», который в октябре дал 1938г. выдал первую плавку чернового никеля. Однако к 1970г. богатые жилы оказались отработанными, а большая часть оставшихся запасов никеля и меди сосредоточена в относительно бедных, так называемых вкрапленных рудах, разработка которых экономически нецелесообразна из-за больших затрат на их обогащение. Поэтому комбинат «Североникель» с 70-х годов работает на привозном сырье. Частично это руда и концентрат из Печенги, частично – руда из Норильска.
Печенгские медно-никелевые руды были открыты в 1921г. финской геологической экспедицией и поначалу использовались одной из канадских компаний. Получив на них концессию, компания построила подземный рудник, металлургический завод и поселок. В 1941г. Печенгский район захватили немцы, которые при отступлении в 1944г. полностью уничтожили завод, оборудование рудника и взорвали поселок. В 1946г. здесь был построен новый комбинат «Печенганикель» с горнорудным и металлургическими.
Сырьевая база комбината представлена шестью крупными месторождениями, сложенными тремя типами сульфидных медно-никелевых руд: богатыми, брекчеевидными (с включением пустых пород) и бедными – вкрапленными и прожилковыми. Богатые руды идут непосредственно в плавку, а средние и бедные подвергаются обогащению. Обогатительная фабрика выдает медно-никелевый концентрат, который затем сушится, обжигается и в виде окатышей поступает в плавильные печи «Североникеля» и «Печенганикеля», выпускающих готовую продукцию – металлический концентрат.
Кроме Мончегорского и Печенгского, в Мурманской области известны еще три месторождения медно-никелевых руд: Ловнозерское – в Кольском районе, у озера Ловно; Аллареченское – к югу от Печенги Имандро-Варзугское – в Федоровских и Панских тундрах. Все они невелики по запасам и рассматриваются в основном как резервные.
Проявление самородной меди на Кольском полуострове отмечены в основном в осадочно-вулканических породах (лавах. туфах, тофолавах) Имандро-Варзугской зоны. Наиболее многочисленны они в бассейнах рек Умба, Пана, Варзуга. Юзия и др. Мощность рудоносных участков составляет 0,5-1,5м, протяженность – до 30-50см приурочены к миндалинам и трещинам. Содержание меди обычно достигает 0,5%, местами-1-2%, а в бассейне Юзии – до 6%.
5. История открытия и использования никеля в хозяйственной деятельности человека
Ни́кель — элемент десятой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов , с атомным номером 28. Обозначается символом Ni (лат. Niccolum). Простое вещество никель (CAS-номер: ) — это пластичный ковкий переходный металл серебристо-белого цвета, при обычных температурах на воздухе покрывается тонкой плёнкой оксида. Химически малоактивен. Название своё этот элемент получил 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 (Приложение 3).
Никель (англ., франц. и нем. Nickel) открыт в 1751 г. Однако задолго до этого саксонские горняки хорошо знали руду, которая внешне походила на медную руду и применялась в стекловарении для окраски стёкол в зелёный цвет. Все попытки получить из этой руды медь оказались неудачными, в связи с чем в конце XVII в. руда получила название купферникель (Kupfernickel), что приблизительно означает «Медный дьявол». Руду эту (красный никелевый колчедан NiAs) в 1751 г. исследовал шведский минералог Кронштедт. Ему удалось получить зелёный окисел и путём восстановления последнего — новый металл, названный никелем. Когда Бергман получил металл в более чистом виде, он установил, что по своим свойствам металл похож на железо; более подробно никель изучали многие химики, начиная с Пруста. Никкел — ругательное слово на языке горняков. Оно образовалось из искажённого Nicolaus — родового слова, имевшего несколько значений. Но главным образом слово Nicolaus служило для характеристики двуличных людей; кроме того, оно обозначало «озорной маленький дух», «обманчивый бездельник» и т. д. В русской литературе начала XIX в. употреблялись названия николан (Шерер, 1808), николан (Захаров, 1810), николь и никель (Двигубский, 1824). [6]
Никель является основой большинства суперсплавов — жаропрочных материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности для деталей силовых установок.
· монель-металл (65 — 67 % Ni + 30 — 32 % Cu + 1 % Mn), жаростойкий до 500 °C, очень коррозионно-устойчив;
· белое золото (например 585 пробы содержит 58,5 % золота и сплав (лигатуру) из серебра и никеля (или палладия));
· нихром, сплав сопротивления (60 % Ni + 40 % Cr);
· пермаллой (76 % Ni + 17 %Fe + 5 % Cu + 2 % Cr), обладает высокой магнитной восприимчивостью при очень малых потерях на гистерезис;
· инвар (65 % Fe + 35 % Ni), почти не удлиняется при нагревании;
· Кроме того, к сплавам никеля относятся никелевые и хромоникелевые стали, нейзильбер и различные сплавы сопротивления типа константана, никелина и манганина.
Никелирование — создание никелевого покрытия на поверхности другого металла с целью предохранения его от коррозии. Проводится гальваническим способом с использованием электролитов, содержащих сульфат никеля(II), хлорид натрия, гидроксид бора, поверхностно-активные и глянцующие вещества, и растворимых никелевых анодов. Толщина получаемого никелевого слоя составляет 12 — 36 мкм. Устойчивость блеска поверхности может быть обеспечена последующим хромированием (толщина слоя хрома 0,3 мкм).
Бестоковое никелирование проводится в растворе смеси хлорида никеля(II) и гипофосфита натрия в присутствии цитрата натрия:
NiCl2 + NaH2PO2 + H2O = Ni + NaH2PO3 + 2HCl
Процесс проводят при рН 4 — 6 и 95 °C.
Производство железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых, никель-водородных аккумуляторов.
Нуклид 63Ni, излучающий β+-частицы, имеет период полураспада 100,1 года и применяется в крайтронах, а также детекторах электронного захвата (ЭЗД) в газовой хроматографии.
· Применяется при изготовлении брекет-систем (никелид титана).
Никель широко применяется при производстве монет во многих странах. В США монета достоинством в 5 центов носит разговорное название «никель».
Чистый никель ввиду очень низкой теплопроводности иногда применяется для изготовления разного рода держателей нагретых предметов, сочетая хорошую теплоизоляцию с высокой прочностью и достаточной электропроводностью. В частности, из никеля делаются держатели и проводники для кварцевых горелок дуговых ртутных ламп.
Также никель используется для производства обмотки струн музыкальных инструментов.
В течение 2012 года цены на никель колебались в пределах от $15 500 до $17 600 за тонну. Ссылка википедия
Никель относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального развития живых организмов. Однако о его роли в живых организмах известно немного. Известно, что никель принимает участие в ферментативных реакциях у животных и растений. В организме животных он накапливается в ороговевших тканях, особенно в перьях. Повышенное содержание никеля в почвах приводят к эндемическим заболеваниям — у растений появляются уродливые формы, у животных — заболевания глаз, связанные с накоплением никеля в роговице. Токсическая доза (для крыс) — 50 мг. Особенно вредны летучие соединения никеля, в частности, его тетракарбонил Ni(CO)4. ПДК соединений никеля в воздухе составляет от 0,0002 до 0,001 мг/м3 (для различных соединений).
Никель — основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.
Карбонил никеля [Ni(CO)4] — очень ядовит. Предельно допустимая концентрация его паров в воздухе производственных помещений 0,0005 мг/м³.
В XX веке было установлено, что поджелудочная железа очень богата никелем. При введении вслед за инсулином никеля продлевается действие инсулина и тем самым повышается гипогликемическая активность. Никель оказывает влияние на ферментативные процессы, окисление аскорбиновой кислоты, ускоряет переход сульфгидрильных групп в дисульфидные. Никель может угнетать действие адреналина и снижать артериальное давление. Избыточное поступление никеля в организм вызывает витилиго. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидной железах.
6. История открытия и хозяйственное использование меди
Медь — элемент одиннадцатой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов , с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum). Простое вещество медь (CAS-номер: ) — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). C давних пор широко применяется человеком (Приложение 4).
Медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом — бронзы для изготовления оружия и т. п.
Латинское название меди Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр, где уже в III тысячелетии до н. э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди.
У Страбона медь именуется халкосом, от названия города Халкиды на Эвбее. От этого слова произошли многие древнегреческие названия медных и бронзовых предметов, кузнечного ремесла, кузнечных изделий и литья. Второе латинское название меди Aes (санскр, ayas, готское aiz, герм. erz, англ. ore) означает руда или рудник. Сторонники индогерманской теории происхождения европейских языков считают русское слово медь (польск. miedz, чешск. med) родственным древненемецкому smida (металл) и Schmied (кузнец, англ. Smith). От этого слова произошли и родственные названия — медаль, медальон (франц. medaille). Слова медь и медный встречаются в древнейших русских литературных памятниках. Алхимики именовали медь «венера» (Venus). В более древние времена встречается название «марс» (Mars).
Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру, удельное сопротивление при 20 °C: 0,01724-0,0180 мкОм·м), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 %. [7]
Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках.
Для производства труб
В связи с высокой механической прочностью, но одновременно пригодностью для механической обработки, медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах. В ряде стран трубы из меди являются основным материалом, применяемым для этих целей: во Франции, Великобритании и Австралии для газоснабжения зданий, в Великобритании, США, Швеции и Гонконге для водоснабжения, в Великобритании и Швеции для отопления.
В России производство водогазопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р , а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП . Кроме того, трубопроводы из меди и сплавов меди широко используются в судостроении и энергетике для транспортировки жидкостей и пара.
Сплавы на основе меди
В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, в которые помимо олова и цинка могут входить никель, висмут и другие металлы. Например, в состав так называемого пушечного металла, который в XVI—XVIII вв. действительно использовался для изготовления артиллерийских орудий, входят все три основных металла — медь, олово, цинк; рецептура менялась от времени и места изготовления орудия. Большое количество латуни идёт на изготовление гильз артиллейрийских боеприпасов и оружейных гильз, благодаря технологичности и высокой пластичности.
Для деталей машин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30—40 кгс/мм² у сплавов и 25-29 кгс/мм² у технически чистой меди. Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не изменяют механических свойств при термической обработке, и их механические свойства и износостойкость определяются только химическим составом и его влиянием на структуру. Модуль упругости медных сплавов (900—12000 кгс/мм², ниже, чем у стали). Основное преимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения (что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред (медно-никелевые сплавы и алюминиевые бронзы) и хорошей электропроводностью. Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а следовательно, от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных. Медноникелевый сплав (мельхиор) используются для чеканки разменной монеты.
Медноникелевые сплавы, в том числе и так называемый «адмиралтейский» сплав, широко используются в судостроении (трубки конденсаторов отработавшего пара турбин, охлаждаемых забортной водой) и областях применения, связанных с возможностью агрессивного воздействия морской воды из-за высокой коррозионной устойчивости.
Медь является важным компонентом твёрдых припоев — сплавов с температурой плавления 590—880 градусов Цельсия, обладающих хорошей адгезией к большинству металлов, и применяющихся для прочного соединения разнообразных металлических деталей, особенно, из разнородных металлов, от трубопроводной арматуры до жидкостных ракетных двигателей.
Сплавы, в которых медь значима
Дюраль (дюралюминий) определяют, как сплав алюминия и меди (меди в дюрали 4,4 %).
В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото — очень мягкий металл и нестойко к этим механическим воздействиям.
Другие сферы применения
Медь — самый широко употребляемый катализатор полимеризации ацетилена. Из-за этого трубопроводы из меди для транспортировки ацетилена можно применять только при содержании меди в сплаве материала труб не более 64 %.
Широко применяется медь в архитектуре. Кровли и фасады из тонкой листовой меди из-за автозатухания процесса коррозии медного листа служат безаварийно по 100—150 лет. В России использование медного листа для кровель и фасадов нормируется федеральным Сводом Правил СП .
Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.
Пары меди используются в качестве рабочего тела в лазерах на парах меди, на длинах волн генерации 511 и 578 нм.
На 2011 год стоимость меди составляет около $8900 за тонну.
Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина.
Медь встречается в большом количестве ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь и цинк ферменте супероксид дисмутазе, и в переносящем молекулярный кислород белке гемоцианине. В крови всех головоногих и большинства брюхоногих моллюсков и членистоногих медь входит в состав гемоцианина в виде имидазольного комплекса иона меди, роль, аналогичная роли порфиринового комплекса железа в молекуле белка гемоглобина в крови позвоночных животных.
Предполагается, что медь и цинк конкурируют друг с другом в процессе усваивания в пищеварительном тракте, поэтому избыток одного из этих элементов в пище может вызвать недостаток другого элемента. Здоровому взрослому человеку необходимо поступление меди в количестве 0,9 мг в день.
При недостатке меди в хондро — и остеобластах снижается активность ферментных систем и замедляется белковый обмен, в результате замедляется и нарушается рост костных тканей.
Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении ПДК в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 2 мг/л (средняя величина за период из 14 суток), однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен. Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) сформулировала в 1998 году это правило так: «Риски для здоровья человека от недостатка меди в организме многократно выше, чем риски от её избытка».
В 2003 году в результате интенсивных исследований ВОЗ пересмотрела прежние оценки токсичности меди. Было признано, что медь не является причиной расстройств пищеварительного тракта.
Существовали опасения, что Гепатоцеребральная дистрофия (болезнь Вильсона — Коновалова) сопровождается накоплением меди в организме, так как она не выделяется печенью в желчь. Эта болезнь вызывает повреждение мозга и печени. Однако причинно-следственная связь между возникновением заболевания и приёмом меди внутрь подтверждения не нашла. Установлена лишь повышенная чувствительность лиц, в отношении которых диагностировано это заболевание к повышенному содержанию меди в пище и воде.
Бактерицидные свойства меди и её сплавов были известны человеку давно. В 2008 году после длительных исследований Федеральное Агентство по Охране Окружающей Среды США (US EPA) официально присвоило меди и нескольким сплавам меди статус веществ с бактерицидной поверхностью (агентство подчёркивает, что использование меди в качестве бактерицидного вещества может дополнять, но не должно заменять стандартную практику инфекционного контроля). Особенно выражено бактерицидное действие поверхностей из меди (и её сплавов) проявляется в отношении метициллин-устойчивого штамма стафилококка золотистого, известного как «супермикроб» MRSA. Летом 2009 была установлена роль меди и сплавов меди в инактивировании вируса гриппа A/H1N1 (т. н. «свиной грипп»).
7. Физико-химические свойства меди и никеля ссылка
Источник