镍矿概念.doc

镍矿 镍是一种银白色金属，首先是1751年由瑞典矿物学家克朗斯塔特A.F.Cronstedt分离出来的。由于它具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，因此是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业。在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等大量用于各种机械制造业。镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层，镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等领域，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。近年来，在彩色电视机、磁带录音机和其他通讯器材等方面镍的用量也正在迅速增加。总之，由于镍具有优良性能，已成为发展现代航空工业、国防工业和建立人类高水平物质文化生活的现代化体系不可缺少的金属。 一、镍矿原料特点 镍属于亲铁元素，在地球中的含量仅次于硅、氧、铁、镁，居第5位。在地核中含镍最高，是天然的镍铁合金。在地壳中铁镁质岩石含镍高于硅铝质岩石，例如橄榄岩含镍为花岗岩的1000倍，辉长岩含镍为花岗岩的80倍。 已知含镍矿物约50余种，最主要的10多种含镍矿物列于表3.10.1中。其中硫化物，如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿等游离硫化镍形态存在，有相当一部分镍以类质同象赋存于磁黄铁矿中。而氧化镍矿中，镍红土矿含铁高，含硅镁低，含镍为1～2；硅酸镍所含铁低，含硅镁高，含镍为1.6～4.0。目前，氧化镍矿的开发利用是以镍红土矿为主，它是由超基性岩风化发展而成的，镍主要以镍褐铁矿很少结晶到不结晶的氧化铁形式存在。 Ni2具强烈亲硫性。在岩浆结晶早期，在镍含量一定的前提下，镍在岩石中的富集程度取决于硫的逸度。当有足够的硫时，镍与硫及似硫物砷、锑形成含镍硫化物，在硅酸矿物结晶前分离出来，形成镍的硫或砷化物如磁黄铁矿、镍黄铁矿、红砷镍矿。通常所谓的镁硅镍矿即硅酸镍矿是从蛇纹石到类似粘土的水蛇纹石与皂石等镁矿物的一系列混合物的总称，在氧化作用条件下，部分镁被镍置换。氧化镍和硫化镍一样，现在已成为镍的重要来源。 二、矿石工业要求 我国镍矿床的一般工业要求如表3.10.2所示。由于镍矿床含有伴生组分比较多，因此矿床的工业要求，要根据矿床具体情况具体确定。 表3.10.1含镍主要矿物 t3-10-1.jpg 表3.10.2镍矿床一般工业要求 t3-10-2.jpg 硫化镍矿床的矿石按硫化率，即呈硫化物状态的镍SNi与全镍TNi之比将矿石分为 原生矿石SNi/TNi＞70 混合矿石SNi/TNi45～70 氧化矿石SNi/TNi＜45 硅酸镍矿石按氧化镁含量分为 铁质矿石MgO＜10 铁镁质矿石MgO 10～20 镁质矿石MgO＞20 镍矿石的主要有害杂质有铜在硅酸镍矿中、铅、锌、砷、氟、锰、锑、铋、铬等。 硫化镍矿石按镍含量可分下列三个品级，特富矿石Ni＞3；富矿石Ni 1～3；贫矿石Ni 0.3～1。富矿石及贫矿石需经选矿，特富矿石可直接入炉冶炼。 硫化镍矿床普遍含铜，常称含铜硫化镍矿床。在镍矿体中铜无需单独制定指标和圈定矿体，当镍品位达不到指标而铜可单独形成矿体时，其指标为按铜执行。除铜外，一般常伴生有铁、铬、钴、锰、铂族金属、金、银及硒和碲等，这些伴生有用组分的含量要求是Pt、Pd为0.03g/t；Os、Ru、Rh、Ir为0.02g/t；Au为0.05～0.1g/t、Ag为1.0g/t、Co为0.01；Se为0.0005；Te为0.0002。 在蛇纹岩、滑石等矿床中含有较高的镍，常有回收价值，在评价该类矿床时对镍要注意综合评价。 三、矿业简史 古代埃及和我国都曾用含镍很高的陨铁作器物。我国公元前206年汉朝以前就已掌握了冶炼白铜即铜镍锌合金，含Cu 52～80，Ni 5～35，Zn 10～35的技术。 1865年法国加尼尔首次在新喀里多尼亚发现硅酸镍矿，以后被他命名为硅镁镍矿。1875年开始开采，由于当地燃料、熔剂缺乏，劳力不足，矿石送往法国、德国冶炼，是世界上最早用鼓风炉炼镍的矿石。1856年A.P.萨尔得在加拿大定子午线时发现在萨德伯里地区罗盘读数显得偏斜，随后，墨累据此在附近检查，从铁帽上即克里斯顿矿体顶盘采样分析发现含Ni1、Cu2的矿石，但因交通不便，未引起注意，至1883年才开展工作，于1886年发现克里斯顿矿床，从而发现了世界闻名的萨德伯里超大型铜镍硫化物矿床，1901年露采出矿。从此世界镍的冶炼由氧化镍转向硫化镍。 我国镍工业始于1957年四川省力马河镍矿的开采，虽然生产规模较小，填补了我国镍工业的空白，在当时缓和了我国“镍荒”。1958年甘肃省地质局发现金川即白家嘴子镍矿，并于60年代投产，这在很大程度中解决了我国对镍的需要。到了90年代，由于新疆喀拉通克镍矿、云南金平镍矿及吉林赤柏松镍矿的开发和投产，更使我国镍工业的发展上了一个新台阶。 一、资源状况 截至1995年末，我国已探明镍矿区84处，分布于全国18个省、自治区。镍的保有储量为785.31万t，其中ABC级占储量的47.9，为376.39万t。如以我国的工业储量ABC级与西方国家的储量基础相比，我国在古巴储量基础2300万t、新喀里多尼亚储量基础1500万t、加拿大储量基础1400万t、印度尼西亚储量基础1300万t、菲律宾储量基础1100万t、俄罗斯储量基础730万t、澳大利亚储量基础680万t、巴西储量基础430万t之后，位居世界第9位。 图3.10.1是我国40多年来镍保有储量增长曲线。由图可以看出，60年代由于甘肃金川硫化铜镍矿床勘查成功，镍储量10年增加了1倍多。自1975年以后，镍的保有储量基本上稳定在760～780万t。 我国镍矿资源是比较丰富的，据预测，资源量在900万t左右。最有远景的地区是新疆哈密的黄山、穹塔格和塔里木盆地北缘。 图3.10.1中国镍矿保有储量增长曲线图 m3-10-1.jpg 二、储量分布 我国镍矿分布就大区来看，主要分布在西北、西南和东北，其保有储量占全国总储量的比例分别为76.8、12.1、4.9。就各省区来看，甘肃储量最多，占全国镍矿总储量的62，其次是新疆11.6、云南8.9、吉林4.4、湖北3.4和四川3.3。 图3.10.2和表3.10.3示出了我国主要的镍矿床及其开发利用情况。 三、资源特点 我国镍矿资源的第一个特点是储量分布高度集中，仅甘肃金川镍矿，其储量就占全国总储量的63.9，新疆喀拉通克、黄山和黄山东三个铜镍矿的储量也占到全国总保有储量的12.2。 第二，我国镍矿主要是硫化铜镍矿，占全国总保有储量的86，其次是红土镍矿，占全国总保有储量的9.6。 第三，我国镍矿石品位较富，平均镍大于1的硫化镍富矿石约占全国总保有储量的44.1。 第四，我国镍矿的地质工作程度比较高，属于勘探级别的储量占到了全国总保有储量的74。 第五，我国镍矿地下开采的比重较大，占全国总保有储量的68，而适合露采的只占到13。 我国镍矿资源的上述特点，给我国镍矿的开发利用带来了有利的一面，也产生了不利的因素。由于矿石储量分布集中，矿石又比较富，容易形成大型的采选冶企业，而且经济效益较好。例如，甘肃金川矿区，储量大，品位高，其中Ⅱ矿区有特富矿石含镍5.29储量4.84万t，而且具有铂族金属、金、钴等10余种有用伴生元素，已建立了综合利用流程，这儿已成了我国最大的镍生产基地。但是也应该看到，储量高度集中，而且埋藏深，不能露采，因此对扩大产量，提高经济效益带来了影响。 我国氧化镍矿比较少，而且品位比较低，与国外氧化镍矿储量大、品位高的一些国家，如新喀里多尼亚、印度尼西亚相比，缺乏竞争力。 图3.10.2 中国镍矿分布图 m3-10-2.jpg 表3.10.3我国主要的镍矿床及其开发利用情况 t3-10-3.jpg 一、矿床时空分布及成矿规律 中国已知主要镍矿床，除云南墨江一处属风化壳矿床外，其余皆为岩浆熔离矿床。岩浆熔离矿床的成矿规律，首先从大地构造位置来看，主要分布在准地台内部区、过渡区和地槽内部区，且以过渡区即准地台与地槽的一个过渡地带为主，其余两区的镍矿比较次要表3.10.4。 表3.10.4中国饕蟠驳姆植技俺煽笫贝op t3-10-4.jpg 过渡区处于不同大地构造单元的交接部位，深断裂带极为发育。这些延伸很远、规模巨大的深断裂带，一般都具有长期活动的历史，是控制镍矿成岩成矿的主要因素。这种控制作用主要表现为①岩体或岩群沿深断裂带的走向断续分布；②岩体一般沿深断裂面上盘侵位；③由于深断裂带形成的时间比较早，具有长期的多旋回发展史，因此在深断裂一侧的岩带中，往往有两期甚至两个以上期次的岩体出露；④沿深断裂带一侧分布的岩带或岩群，均赋存于深断裂上盘的次一级断裂或褶皱中。 除了大地构造以外，超镁铁质-镁铁质岩体对镍矿床的分布也起着重要的控制作用。岩体的岩石类型、大小、产状以及分异程度与镍矿成矿有密切的关系①在岩带群的众多岩体中，形成镍矿床的岩体为数极少。14个岩带群共有2038个岩体，形成矿床的只有28个，岩体成矿率为1.37。这说明在一个岩带群中，成矿只与某一期次的有利岩石类型的岩体有关；②镍的成矿岩体一般规模较小。有三个成矿岩体的出露面积达到1km2白家嘴子、赤柏松、大坡岭，其余成矿岩体的面积都在0.1km2以下；③成矿岩体的产状可分两类。一类为陡倾斜倾角60以上的岩墙状、脉状、透镜状；另一类为较舒缓的岩床、岩盆、椭球状、扁柱状。巨大的和大型的矿床以前一类产状产出。④岩体的分异程度与成矿密切相关，一般来说分异程度高有利于成矿。 中国镍矿形成时代从前寒武纪到燕山期，而元古宙和海西期是两个主要成矿期。前寒武纪的元古宙形成的矿床有赤柏松、白家嘴子、大岭坡。这几个矿床的同位素年龄分别为2240Ma、1509～1526Ma、1000～1100Ma。震旦纪形成的矿床有冷水箐和煎茶岭，同位素年龄分别为713Ma和518～590Ma。加里东期形成的矿床极少，仅拉水峡一处。海西期形成的矿床甚多，早期以红旗岭矿床为代表，晚期以白马寨矿床为代表。印支-燕山期形成有墨江风化壳硅酸镍矿床表3.10.4。 二、矿床类型 镍矿床按照成因分为岩浆熔离矿床和风化壳矿床两大类（中国矿床，1994）。 岩浆熔离矿床的基本特征是该类矿床均与镁铁质-超镁铁质岩体有关。在我国这类成矿岩体又多与深断裂有关，常呈陡倾斜的透镜状、岩墙、岩脉或不规则状产出。成岩分异作用明显，有的为复合侵入体，往往形成不同的岩相。分异作用形成的不同岩相之间一般呈渐变过渡关系；复合侵入体不同期次岩浆所形成的岩相之间一般呈突变或侵入接触。该类岩体形成的矿床依据成矿岩浆发生熔离作用的空间不同，分为岩浆侵入现存空间之前经深部熔离作用产生的含矿岩浆再侵入形成的矿床和岩浆侵入现存空间之后经熔离作用形成的矿床。前者称为深部熔离-贯入矿床，后者称为就地熔离矿床。 深部熔离-贯入矿床按贯入方式和形成时间的不同又进一步分为单式贯入、复式贯入、脉冲式贯入、晚期贯入等矿床类型。单式贯入矿床系深部熔离作用形成的含矿岩浆一次贯入成矿，所形成的岩体几乎全部构成矿体；复式贯入矿床系深部熔离作用形成的岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆甚至矿浆经多期次贯入成矿；脉冲式贯入矿床是复式贯入的一种特殊形式，不同期次岩矿浆是以脉冲的形式贯入的；晚期贯入矿床是岩浆深部熔离-贯入作用后期阶段的产物，矿体主要由致密块状硫化物矿石组成，局部为角砾状矿石。矿体的贯入部位受岩体原生构造裂隙和其他构造裂隙的控制。贯入于同源形成的早期侵入体之中者可称晚期岩内贯入式矿床；贯入于同源侵入体之外的地层中者可称晚期岩外贯入式矿床。 三、典型矿床 （一） 广西大坡岭镍矿床（岩浆就地熔离矿床） 广西大坡岭镍矿床位于罗城县北西32 km处，该矿累计探明1.32万t镍、6800多t铜，镍的平均品位为0.55、铜的平均品位为0.28。含矿岩体多呈顺层侵入，随同围岩一起褶皱，其侵入时间应早于褶皱时期。岩体类型分为辉长辉绿岩-辉石岩-橄榄辉石岩型、闪长岩-辉长辉石岩-辉石岩-橄榄辉石岩型两类，呈似层状岩床或岩盆产出。岩体垂直分带明显，基性程度低的岩石分布于上部，基性程度高的岩石分布于下部图3.10.3。矿体共有10个，产于岩体底部，与边部细粒辉石岩关系密切，呈似层状、透镜状产出。矿体长数百至千余米，厚数米，最大的6号矿体，长1300m，宽52～230m，厚0.71～2.95m。主要由浸染状矿石组成。金属硫化物集合体粒径0.5～15mm，以大者为主时形成斑点状构造矿石；大小混杂产出时形成斑杂状构造矿石。金属矿物以磁黄铁矿或黄铁矿、白铁矿、镍黄铁矿或紫硫镍铁矿、黄铜矿为主，还有微量的针镍矿、镍辉砷钴矿、钛铁矿、磁铁矿等。由于矿体赋存于岩体底部，受基性程度较高岩相制约，矿体厚度与超镁铁岩的厚度成正比关系，其形态严格受岩体底部形态的控制并与围岩呈渐变过渡关系，故认为矿体系含矿岩浆侵入现存空间后经熔离作用形成。矿石结构构造表明，热液阶段有含矿热液活动，不仅形成新的金属硫化物，如针镍矿、镍辉砷钴矿等，而且改造于先期形成的矿石结构和构造，使矿石品位有所提高。 图3.10.3大坡岭镍矿地质略图① 1.板溪群白竹组千枚岩；2.板溪群白竹组底部砾岩及不等粒砂岩；3.四堡群鱼西组变质粉砂岩；4.四堡群文通组，顶部为变质凝灰岩，下部为变质粉砂岩；5.中基性浅成喷出岩；6.橄榄辉石岩、辉石岩；7.辉长、辉石岩；8.闪长岩；9.矿体；10.不整合界线；11.地质界线及岩相界线；12.逆断层；13.正断层；14.平推断层；15.倒转岩层产状；①据广西第7地质队，1981 m3-10-3.jpg （二） 吉林红旗岭矿床岩浆深部熔离-单式贯入矿床 红旗岭镍矿是个大型镍矿，矿区隶属磐石县红旗岭镇。该矿1号含矿岩体发现于1958年，1964年冶金工业部在红旗岭矿区组织地质勘探大会战又查明了含矿的7号岩体。最主要的7号岩体，累计探明镍储量20.44万t，平均品位2.30Ni。除了镍外，还含有3.9万t铜品位0.63和一定数量的钴、硒。成矿岩体受辉发河深断裂北西向次级断裂的控制，不整合侵入于呼兰群黑云母片麻岩、花岗片麻岩、角闪岩、大理岩层中。侵入时代属海西期。岩体长750m，厚18～40m，最大延深420m。成矿岩体主要由顽辉石岩组成，约占岩体体积的96，边部存在少量苏长岩，可能系岩浆同化围岩形成的。另外，在岩体中段近下盘位置有后期橄榄岩脉。岩体绝大部分即是矿体，故两者的规模、形态、产状一致图3.10.4。矿体长750m，厚14.5m，埋深510m，主要由海绵晶铁状和反斑海绵晶铁状及少量浸染状矿石组成。各类矿石的金属矿物组合主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿少量紫硫镍铁矿、黄铜矿。矿床伴生成矿元素有铜、钴、硒、碲、银等，铂族元素量微。矿床特征表明，只有经充分熔离形成的富含硫化矿液的岩浆直接侵入，方可形成基本由富矿组成的岩体，矿床主体是一次贯入形成的，因此矿床属深熔-单式贯入矿床。 1960年，磐石镍矿对1号岩体进行小规模开采，1964年正式建成投产，1971年7号岩体大型露天矿又建成投产。 （三） 甘肃白家嘴子铜镍矿床（岩浆深部熔离-复式贯入矿床） 该矿床又称金川铜镍矿，是个特大型的铜镍矿床，位于金昌市境内，该矿发现于1958年，1959年开始普查勘探，1966年提交了Ⅲ矿区的最终勘探报告，1972年完成了Ⅱ矿区的最终勘探报告，1973年结束了Ⅳ矿区的初步勘探。累计探明铜储量350.44万t，镍储量553.65万t，矿床镍品位0.47～1.64，铜品位0.24～1.66。该矿床也是我国铂族金属和钴金属的重要来源。含矿岩体呈北西向展布，全长6km，厚数10米至300余米，倾斜延伸数百至千米以上，呈岩墙状产出。受北东东向扭性断层的影响，岩体被分割为四段，由西向东依序称为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型矿区，其中以Ⅱ型矿区岩体最长，约3km余，次为Ⅰ、Ⅳ区岩体，各长1km余，Ⅲ区岩体最短，仅数百米。岩体形态受储岩断裂性质的控制，以扭性为主的地段，岩体向下延伸较大，呈板状图3.10.5、图3.10.6，以张性为主地段延伸较小，呈楔形、漏斗形。前者分异程度差，后者分异好。白家嘴子含镍超基性岩体为复式侵入体，不同期次岩浆形成的岩石粒度有明显差异，并且各自形成一定的岩相。岩体岩石平均化学成分相当于二辉橄榄岩。该矿床的工业矿体按成因分为岩浆就地熔离、岩浆深部熔离-贯入。晚期贯入和接触交代四种类型。工业意义最大的是深部熔离-贯入矿体，规模巨大，厚数十至百余米，长数百至上千米；次之是熔离矿体，长数米至数百米，厚一至数十米。从就地熔离矿体到接触交代矿体，金属氧化物和硫化物中的镍矿物相对含量依次减少，而磁黄铁矿和铜矿物含量依次增多。 本矿1960年开始建设，1965年，一选矿、露天矿相继投产，1966年，一期万吨规模冶炼厂镍电解车间建成投产，“八五”期间扩建二期工程，形成了年产4万t镍、2万吨铜的生产能力。 图3.10.4红旗7号镍矿AA′地质剖面图① 1.第四系冲积坡积层；2～５前泥盆系志留系大理岩、角闪片岩、花岗质片麻岩、黑云母片麻岩；6.斜方辉石岩；7.辉石橄榄岩；8.石英霏细斑岩；9.混染带；10.块状矿石；11.海绵晶铁状、浸染状矿石；12.岩相界线及地质界线；13.断层及编号；14.破碎带；15.采场台阶线；①据吉林冶金607地质勘探队，1979 m3-10-4.jpg 图3.10.5白家嘴子镍矿AA′地质剖面图① 1～4.古元古界花岗片麻岩、黑云母片麻岩、大理岩、斜长角闪岩；5.白岗岩；6、中粗粒橄榄二辉岩；7.中粗粒二辉橄榄岩；8.海绵晶铁状矿石；9.星点状矿石；10.接触交代铜矿石；11.岩相界线及地质界线；①据甘肃第6地质队 m3-10-5.jpg 图3.10.6白家嘴子镍矿BB′地质剖面图① 1～3.古元古界混合岩、大理岩、斜长角闪岩；4.斜长细晶岩；5.中粗粒橄榄二辉岩；6.中粗粒斜长二辉橄榄岩；7.中粗粒二辉橄榄岩；8.中粒纯橄榄岩；9.辉绿岩、煌斑岩；10.海绵晶铁状矿石；11.星点状矿石；12.接触交代矿石；13.岩相界线及地质界线；14.断层及编号；①据甘肃第6地质队，1972 m3-10-6.jpg （四） 云南白马寨镍矿（岩浆深部熔离-脉冲式贯入矿床） 白马寨镍矿位于金平县城西北，发现于1957年，1960年正式转入勘探，1965年提交了储量报告。该矿床是个中型镍矿，保有镍储量5.32万t，镍品位1.23。含矿岩体侵入于下奥陶统第三四组地层中。岩体呈向北西倾伏的扁柱体，倾伏延伸大于600m，宽190m，厚47m。岩体由辉长岩、辉石岩、橄榄岩组成，并依次由外向内呈环带状分布。不同岩相之间呈突变接触。矿床为一复合矿体，呈扁柱状产于含矿岩体的中部图3.10.7，其体积约占整个岩体的1/3。形态、产状与岩体一致。矿体由稀疏浸染状、海绵晶铁状和致密块状三种矿石组成。白马寨镍矿矿石的特点是含银、铟高，尤其在块状矿石内，并形成银镍黄铁矿和银金矿。矿床地质特征表明，含矿岩浆，乃至矿浆沿同一构造裂隙多次上侵形成的，贯入作用属脉冲式活动，故称其为岩浆深部熔离-脉冲式贯入矿床。 图3.10.7白马寨镍矿床BB′地质纵剖面图① 1.下奥陶统砂岩；2.下奥陶统厚层砂岩；3.辉长岩；4.辉石岩；5.橄榄辉石岩；6.橄榄岩；7.煌斑岩；8.铁帽；9.块状矿石；10.海绵晶铁状、浸染状矿石；11.稀疏浸染状矿石；12.氧化镍矿石；13.岩相界线及地质界线；14.氧化带界线；15.断层；①据云南第15地质队，1965 m3-10-7.jpg （五） 云南墨江镍矿床风化壳硅酸镍矿床 目前，我国超基性岩风化壳镍矿床发现不多，其储量仅占镍矿总量的8.9。主要分布于云南、青海、四川等省。风化壳镍矿床一般由上部红土矿石和下部硅酸镍矿石组成。一般认为上部镍主要以吸附状态存在于铁质红土中，而下部镍主要以类质同象存在于硅酸盐矿物内，部分镍也呈吸附状态存在，两者呈渐变过渡关系。我国所发现的矿床风化壳的风化程度一般较低，属于风化前期阶段产物，红土型矿石不发育或发育甚少，而主要以硅酸镍型矿石为主，如云南墨江镍矿床。 墨江镍矿床位于元江和墨江两县交界处，包括金厂、安定、白腊都、猛里、米底、龙潭等6个矿区（段），该矿发现于1957年，1958年转入勘探，1959年底提交了元江、墨江镍矿勘探报告，共探明镍储量53.13万t，是个大型矿床，镍品位0.86～0.91。岩体呈不对称岩盖产出图3.10.8，原岩属纯橄榄岩，部分属辉石橄榄岩，分异不明显。岩石均已蛇纹石化。风化壳出露于地表或为第四系坡残积层覆盖，一般分布于标高1600～2100m的高于潜水面的各级阶地的蛇纹岩岩体之上。风化壳面积的大小、形状与蛇纹岩的出露面积、冲蚀切割程度有关。风化壳垂直分带发育良好，由上而下划分为五层残积层、赭石层、赭石化蛇纹岩残余构造层、绿脱石化蛇纹岩层、淋漓蛇纹岩层。矿体赋存于风化壳的中间部位，即蛇纹岩残余构造层和绿脱石化蛇纹岩层中，矿体占风化壳面积25左右，矿体厚度与风化壳厚度呈正消长关系，一般数米至十余米，厚者达30～45m。矿石品位中部富，含镍有的可达2.2，向下逐渐变贫。 图3.10.8墨江镍矿床地质略图① 1.第四系残坡积层；2.下三叠统棕褐色长石砂岩与页岩互层；3.赭石化蛇纹岩残余构造层；4.绿高岭石化蛇纹岩残余构造层；5.绿高岭石化蛇纹岩；6.崩解蛇纹岩；7.硅化蛇纹岩；8.蛇纹石化辉石橄榄岩；9.蛇纹石化橄榄岩；10.片理化蛇纹岩；11.蛇纹角砾岩；12.风化壳镍矿层界线；13.地质界线；14.岩体的岩相界线；①据云南墨江地质队，1959 m3-10-8.jpg 一、地质勘查 1983年我国地质矿产部和冶金工业部委托甘肃地质矿产局，在总结我国镍矿地质勘探，矿山生产建设设计和矿石加工利用经验的基础上，制定了以硫化镍为重点的“镍矿地质勘探规范试行”。 “镍矿地质勘探规范”根据划分勘探类型的各种因素，结合探采经验，将我国硫化镍矿床分为四个勘探类型 1第Ⅰ勘探类型矿体规模巨大，形态简单或较简单，厚度变化较稳定，矿石有用组分分布均匀或较均匀，构造简单或较简单。如甘肃金川镍矿浸染状主矿体。 2第Ⅱ勘探类型矿体规模中等，形态较简单，厚度变化较稳定，有用组分分布均匀至不均匀，构造较简单。如吉林红旗岭镍矿。 3第Ⅲ勘探类型矿体规模中等，形态简单至复杂，厚度变化较稳定至很不稳定，有用组分分布均匀至不均匀，构造较简单至复杂。如四川力马河镍矿。 4第Ⅳ勘探类型矿体规模小或中等，形态复杂至很复杂，厚度变化不稳定至很不稳定，有用组分分布均匀至不均匀，构造简单至复杂。如云南白马寨镍矿。 硫化镍矿床一般可采用以钻探为主要勘探手段，但是对于第Ⅱ型勘探类型的B级储量来说，应有少量坑探工程验证；对于第Ⅲ勘探类型的B级储量应配合部分坑探工程，对于第Ⅳ勘探类型的C级储量也应有坑探工程验证。 各个勘探类型的勘探工程间距如表3.10.5。 至于风化壳氧化镍-硅酸镍矿床在我国发现很少，且品位较低，目前未开采利用，故未划分勘探类型，表3.10.6仅以我国云南墨江镍矿床为例定了勘探工程间距。 表3.10.5镍矿勘探工程间距 t3-10-5.jpg 表3.10.6风化壳氧化镍-硅酸镍矿床勘探工程间距 t3-10-6.jpg 二、矿山开采 镍矿开采在80年代以前主要依靠露天开采，有金川有色金属公司露天矿和吉林镍业公司富家露天矿和大岭露天矿，年产矿石量达200万t。到80年代中期金川二矿区的建成投产，使全国镍产量的主要镍精矿来源于地下开采，到80年代末期各露天矿相继开采结束，转入地下开采。 目前镍矿石全部依靠地下开采。80年代以前在计划经济指导下，开采方法比较落后，以电耙、人工为主进行开采。为了减少基建投资，很多矿山采用了崩落法开采，贫化率和损失率均超过20以上。从60年代后期开始，以金川镍矿为首开展胶结充填采矿法的一系列工艺技术研究，现在这种方法已为广大镍矿山应用。我国主要镍矿山应用采矿方法见表3.10.7。 目前中国镍矿山的采矿量90采用胶结充填采矿法，回收率都能控制在95左右，出矿品位比崩落法提高了20～30，给选矿回收率和精矿品位的提高打下了良好的基础。 表3.10.7中国镍矿山采矿方法 t3-10-7.jpg 三、选矿与加工技术 如上所述，镍矿石主要分硫化铜镍矿和氧化镍矿，两者的选矿和加工方法完全不同。 硫化铜镍矿石的选矿方法，最主要的是浮选，而磁选和重选通常为辅助选矿方法。浮选硫化铜镍矿石时，常采用浮选硫化铜矿物的捕收剂和起泡剂。确定浮选流程的一个基本原则是，宁可使铜进入镍精矿，而尽可能避免镍进入铜精矿。因为铜精矿中的镍在冶炼过程中损失大，而镍精矿中的铜可以得到较完全的回收。铜镍矿石浮选具有下列四种基本流程。 直接用优先浮选或部分优先浮选流程当矿石中含铜比含镍量高得多时，可采用这种流程，把铜选成单独精矿。该流程的优点是，可直接获得含镍较低的铜精矿。 1混合浮选流程用于选别含铜低于镍的矿石，所得铜镍混合精矿直接冶炼成高冰镍。 2混合优选浮选流程从矿石中混合浮选铜镍，再从混合精矿中分选出含低镍的铜精矿和含铜的镍精矿。该镍精矿经冶炼后，获得高冰镍，对高冰镍再进行浮选分离。 3混合优先浮选并从混合浮选尾矿中再回收部分镍当矿石中各种镍矿物的可浮性有很大差异时，铜镍混合浮选后，再从其尾矿中进一步回收可浮性差的含镍矿物。 铜是镍冶炼的有害杂质，而在铜镍矿石中铜品位又具有工业回收价值，因此铜镍分离技术是铜镍矿石选矿中的一个重要课题。铜镍分离技术分为铜镍混合精矿分离和高冰镍分离工艺两种。通常，前者用于铜镍矿物粒度较粗且彼此嵌布关系不甚紧密的矿石，后者用于铜镍矿物粒度细且彼此嵌布十分致密的矿石。 金川铜镍矿是大型金属共生硫化铜镍矿。其第一选矿厂选矿工艺流程主要包括破碎为三段一闭路流程；磨矿和浮选工序改造为三段磨矿、三段浮选流程。 目前铜镍硫化物矿石主要采用火法冶炼。金川镍矿也不例外，其基本流程分备料焙烧熔炼吹炼精炼电解等环节。由于该矿属于蛇纹石类型矿石，铜镍矿物彼此致密嵌布，直接采用机械选矿方法进行铜镍分离有困难，因此采用高冰镍浮选分离技术。铜镍混合精矿经转炉熔炼成高冰镍，然后经破碎和磨浮工艺，最后电解成最终产品电解镍。 吉林磐石矿也是铜镍矿，其选矿工艺流程采用三段一闭路碎矿，阶段磨矿，铜镍混合分离浮选，镍精矿三段脱水、铜精矿两段脱水的工艺流程。 表3.10.8列出了金川有色公司和吉林镍业公司的选矿主要经济技术指标。 表3.10.8镍矿选矿主要经济技术指标 t3-10-8.jpg 氧化镍矿目前多采用破碎、筛分等工序预先除去风化程度弱、含镍低的大块基岩。由于氧化镍矿中的镍常以类质同象分散在脉石矿物中，且粒度很细，因此不能用机械选矿方法予以富集，只能直接冶炼。 氧化镍矿的冶炼富集方法，可分为火法和湿法两大类。前者又可分为造硫熔炼、镍铁法和粒铁法；后者又有还原焙烧-常压氨浸法、高压酸浸法等。 氧化镍矿在我国不居重要地位，目前只有云南墨江金厂、元江安定地区的氧化镍矿具有一定的储量。经设计，该矿采用造硫熔炼还原焙烧较氨浸法好。但总的来看，该矿矿石品位低，镁高MgO 15～30难熔，燃料耗量大，运输有困难，当前难以提上建设日程。 四、环境保护 对于镍矿来说，加强综合回收、提高“三废”利用是减少环境污染、保护环境的重要措施。以我国镍的主要来源金川铜镍矿为例。据不完全统计，至1991年底，金川铜镍矿开发利用生产过程中，年排放工业废水2000多万t，其中达标量仅约700万t；工业废气约130亿m3，废气中二氧化硫排放量约1.4万t、烟尘8万多t、粉尘7.2万余t；废渣中尾矿渣151.9万t、冶炼熔渣55.9万t。历年累计废渣堆存量已达6000万t以上，矿山开拓、开采中排放的毛石还未计。“三废”已对厂、矿、市区造成严重污染，并已波及市郊村镇，对人、畜、植被形成危害，每年企业赔偿污染事故的费用高达40万元。 “三废”造成的环境污染，对人体健康和生态环境的危害已经引起了市政、厂矿和环境保护部门的注意，现已积极采取根治措施，每年用于污染治理资金达1000万元。 金川铜镍矿实例说明，解决镍矿企业的环境问题，在于加强科学研究，推广应用新技术，充分利用“三废”资源，尤其是加强尾矿、熔渣的综合利用，回收烟尘、粉尘，利用余热发电、保温取暖，充分回收硫，二次或循环利用废水等等，将防治“三废”污染转变为利用“三废”资源，这是环境保护的根本出路。 一、生产现状 60年代以前我国一直缺镍，虽然50年代四川力马河镍矿基地建成，并于1959年首次产出高冰镍，但当时生产能力每年不过1000t高冰镍。直到60年代建成吉林省盘石镍矿，特别是1963年建成金川镍矿后，我国镍的供需形势才得到明显改变。经过40多年的艰苦奋斗，目前我国已经发展成为拥有10多个镍矿山，年出矿450万t左右的能力，形成年生产电解镍4万t、副产电解铜2.5万t、电解钴及钴盐含钴1100t、铂族金属及金、银等贵金属的生产大国。 1995年我国镍矿石的出矿量达到292.25万t，生产镍精矿含镍量4.18万t，高冰镍含镍量4.19万t，镍金属3.89万t，镍材1335t。 图3.10.9示出了我国镍金属产量近30年来的增长情况。 图3.10.9镍产量增长曲线 m3-10-9.jpg 全世界1995年精炼镍总产量为91.6万t。从镍产量来看，1995年我国位居俄罗斯20.19万t、日本13.5万t、加拿大12.15万t、澳大利亚7.73万t、挪威5.32万t之后，位居世界第6位。 二、生产布局 我国开采的镍矿山有10多个，但主要的还是甘肃金川镍矿、吉林红旗岭镍矿及镍业公司所属的几个镍矿。光是金川镍矿，1994年的采矿量就达165万t，占全国总采矿量的82.5（表3.10.9）。电解镍产量占全国镍产量的78.7。此外新疆喀拉通克铜镍矿已建成采矿能力7.5万t/a，云南白马寨铜镍矿已建成采矿能力1.5万t/a。 金川有色金属公司是我国镍的最大生产者，金川镍矿60年代投产后，使我国镍的生产发生了重大变化，其一期工程建成后，年产电解镍能力达到2万t，“八五”期间又完成了二期工程，扩建后使电解镍的能力翻了一番，达到4万t/a。1995年产镍33024t、铜14725t、钴390t、贵金属528kg、硫酸10.05万t。 吉林镍业公司在吉林省磐石县红旗岭镇，矿山建于1960年，是目前我国第二大镍金属生产基地，所形成的生产能力富家矿设计井下采供矿600t/d，大岭矿井下采供矿400t/d，漂河矿露天采矿200t/d，选矿处理矿量1500t/d，冶炼高冰镍2625t/d。1995年实际产高冰镍（含镍量）4567t、硫酸镍1100t、铜精矿（含铜量）760t、硫酸1.28万t。 会理镍矿是1958年以四川力马河铜镍矿床为依据设计建成的，1966年形成采选规模500t/d，粗炼规模1200t/a镍金属量的生产能力。1983年力马河坑口主矿体采尽，1986～1992年在盐边冷水菁逐步建成100t/d采选矿山，1995年盐边采选的能力改扩建成300t/d的能力，选矿工程已于当年年底全部竣工，整个改扩建工程于1996年完成，尽管如此，1995年仍生产高冰镍（含镍量）1053.7t。 新疆有色金属铜镍公司（即原新疆可可托海矿务局）在新疆阜康市，始建于1950年，是集采矿、选矿、冶炼为一体的大型有色金属联合企业，拥有可可托海稀有金属矿、喀拉通克铜镍矿、阜康冶炼厂。1984年后公司确立了“推广稀有、大搞有色”的企业发展方针后，分别建成年产2400t铝锭的电解铝厂、年产3500t高冰镍的喀拉通克铜镍矿和以铜镍冶炼为主的、年产2040t电解镍的阜康有色金属冶炼基地。 四川铜镍有限责任公司由成都电冶厂和拉拉铜矿整体改组而成，是一个以有色金属开采、冶炼、加工为主的国有全资公司。公司现有日采选铜矿石1500t、年产电解镍5000t、电解铜5000t、电解钴60t和含硫活性镍100t的生产能力。 除了上述四个大型的镍生产基地外，四川重庆、浙江和河南的一些冶炼厂也生产电解镍。 镍的冶炼主要集中在甘肃金川有色公司、新疆可可托海矿务局、吉林镍业公司、四川会理镍矿、重庆冶炼厂、成都电冶厂、浙江义乌冶炼厂、河南信阳冶炼厂。 表3.10.9列出了全国主要镍矿的采选冶实际生产能力。 表3.10.9 1994年全国镍矿采选冶实际生产能力 t3-10-9.jpg 三、供需形势 我国1960年以前，镍主要是靠进口，1960年以后，由于甘肃金川大型硫化铜镍矿的发现和镍企业投入生产，镍的供应形势才有所好转。 70年代我国镍的年消费量在2万t以下，当时年产量也就1万t左右，80年代产量升至2.5万t左右，镍的年消费量在3万t左右。进入90年代，镍的年产量达到3万多t，年消费量也在3万t左右，供消基本平衡。 表3.10.10反映了我国近年来冶炼镍的进出口情况。 表3.10.10冶炼镍的进出口统计 t3-10-10.jpg 四、展 望 金川是我国最大的镍生产基地。“八五”扩建的二期工程建成之后，电解镍的生产能力将达4万t/a。新疆的喀拉通克铜镍矿和云南白马寨铜镍矿的开发利用，我国镍矿产量还将会增加。但是，我们应该看到我国镍的消费量还是比较低的，如以镍钢比来看，我国现在的镍钢比约为0.4‰，与世界平均镍钢比1.1‰和工业发达国家的镍钢比1.6‰～2.3‰相比差距很大。随着经济建设和钢铁工业的发展，镍的需求量将会增加。如果按照2000年和2010年钢产量达到1.2亿t和1.5亿t，届时镍的需求量将为7万t和10万t。就资源数量来说，保证我国镍工业和生产的需求应该说没有问题，但是由于储量过于集中在金川，受开采条件等影响，产量难于大幅度提高，到2010年，我国的镍产量估计也就能达到5万t/a左右的水平，镍的自给率将从目前的80下降到50左右。 为了缓解我国镍的供需矛盾，提高镍的自给率，寻找并建设新的镍矿基地成了我国地质勘查和矿山建设的首要任务。从我国镍矿的成矿地质条件看，应将吉林红旗岭、中秦岭、新疆东部穹塔格和哈密、阿勒泰和塔里木盆地北缘等地区作为重点勘查地区，特别应抓紧新疆东部地区的镍矿勘查和矿山建设，力争形成新的大型镍矿生产基地。 其次要强化金川镍矿的开发利用。金川