Применение вольфрама

1 Общие сведения о районе месторождения ……………….........3

2 Применение вольфрама………………………………………….4

3 Характеристика месторождения………………………………..6

4 Подсчет запасов…………………………………………………..13

Список  использованных источников……………………………17

1 Общие сведения о районе месторождения 

    Добыча  месторождений полезного ископаемого способом капиталоемкая, много затратная трудоемкая, сложная низкорентабельная, опасная с длительными сроками строительства шахт и жесткой зависимостью эффективности работ предприятий зависящих от горногеологических условий отрабатываемых запасов. Эти сложности в основном определили преоритетность добычи месторождений полезных ископаемых открытым способом, обеспечивающим сокращение экономических и производственных затрат. При проектировании горных предприятий занимающихся разработкой месторождений полезных ископаемых необходимо производить расчет эффективности вскрытия и отработки месторождения с обезательным сравнением экономических показателей производственных затрат. При определенных горно-геологических условиях, когда глубина залегания месторождения составляет такую величину, при которой вскрытие и отработка месторождения открытым способом повлечет за собой большие экономические затраты чем вскрытие  и отработка подземным способом, применяется схема вскрытия месторождения при помощи штолен, вертикальных стволов.

    Бом - Горхонское месторождение вольфрама  открыто 1959 году. В период с 1961 года по 1973 год на месторождении были проведены разведочные работы при  помощи канав, скважин колонкового  бурения, подземных горных работ выработок (штолен) и единичных шурфов с рассечками.

    С 1983 по 19992 год на месторождении была проведена доразведка глубоких горизонтов при помощи скважин колонкового  бурения и пройден один штольневой горизонт (штольня № 7 горизонта 1080 м).

       С 1986 года бала начата отработка  месторождения открытым способом. В эксплуотацию была вовлечена  жила № 1. С 1991 года начата  отработка подземным способом  опытно промышленного блока по  жиле №1, включающую в себя  запасы геологических блоков . С 1997 года начата  отработка запасов горизонта штольни №3, с 1999 года горизонта штольни № 4. С 1997 года отработку Бом-Горхонского месторождения осуществляет ООО «Старательская артель «Кварц».

        В результате продолжительной эксплуотации месторождения, происходит сокрашение минеральных запасов вскрытых участков, что в свою очередь может привести к сокращению добычных работ и свертыванию производственных процессов предприятия.

        С целью не допущения свертывания производства по добыче полезного ископоемого на Бом-Горхонском вольфрамовом месторождении, обеспечения перспективного развития горных работ, принято решение о своевременном проведении работ по вскрытию и подготовке нижележащих горизонтов рудного тела, что послужило причиной необходимости проведения дипломного проектирования по теме: «Вскрытие и отработка Бом-Горхонского вольфрамового месторождения нижележащих горизонтов».

2 Применение вольфрама

Применение  чистого металла и вольфрамсодержащих сплавов основано, главным образом, на их тугоплавкости, твердости и химической стойкости. Чистый вольфрам используется для изготовления нитей электрических ламп накаливания и электронно-лучевых трубок, в производстве тиглей для испарения металлов, в контактах автомобильных распределителей зажигания, в мишенях рентгеновских трубок; в качестве обмоток и нагревательных элементов электрических печей и как конструкционный материал для космических и других аппаратов, эксплуатируемых при высоких температурах. Быстрорежущие стали (17,5–18,5% вольфрама), стеллит (на основе кобальта с добавлением Cr, W, С), хасталлой (нержавеющая сталь на основе Ni) и многие другие сплавы содержат вольфрам. Основой при производстве инструментальных и жаропрочных сплавов является ферровольфрам (68–86% W, до 7% Mo и железо), легко получающийся прямым восстановлением вольфрамитового или шеелитового концентратов. «Победит» – очень твердый сплав, содержащий 80–87% вольфрама, 6–15% кобальта, 5–7% углерода, незаменим в обработке металлов, в горной и нефтедобывающей промышленности.

Вольфраматы кальция и магния широко используются во флуоресцентных устройствах, другие соли вольфрама используются в химической и дубильной промышленности. Дисульфид  вольфрама представляет собой сухую  высокотемпературную смазку, стабильную до 500° С. Вольфрамовые бронзы и другие соединения элемента применяются в изготовлении красок. Многие соединения вольфрама являются отличными катализаторами.

Долгие  годы с момента открытия вольфрам оставался лабораторной редкостью, лишь в 1847 Оксланд получил патент на производство вольфрамата натрия, вольфрамовой кислоты и вольфрама из касситерита (оловянного камня). Второй патент, полученный Оксландом в 1857, описывал производство железо-вольфрамовых сплавов, которые составляют основу современных быстрорежущих сталей.

В середине 19 в. предпринимались первые попытки  использовать вольфрам в производстве стали, однако долгое время не удавалось  внедрить эти разработки в промышленность из-за высокой цены на металл. Возросшая  потребность в легированных и высокопрочных сталях привела к запуску производства быстрорежущих сталей на фирме «Вифлеемская Сталь» (Bethlehem Steel). Образцы этих сплавов были впервые представлены в 1900 на Всемирной выставке в Париже. 
 
 
 

      3 Характеристика месторождения 

      В геологическом строении месторождения  принимают участия породы протерозойского  возраста, представленные биотитовыми, биотитамфиболовыми кристалическими  сланцами, раннепалеозойские гранитогнейсы  и раннемезозойскими гранитоиды Бом - Горхонского массива. Рыхлые четвертичные отложения подразделяются на верхнеплейстоценовые и современные.

      Верхнеплейстоценовые  представлены аллювиально - пролювиальными отложениями  древних долин. Современные отложения представлены элювием, делювием аллювием и пролювием. Район месторождения расположен в зоне активизации каледонской складчатости и находится в сводовой части Цаган-Хуртейской горстантиклиналии. Южное крыло антиклинария соприкасается с северным флангом Хилокской впадины мезозойского возраста. В зоне сопряжения этих разновозрастных структур заложились крупные тектонические швы северо-восточного направления. Тектонические движения по этим разломам неоднократно подновлялись, образовались крупные зоны разрывных нарушений трещинного, реже сбросово-сдвигового характера.

      Бом - Горхонское вольфрамовое месторождение расположено на водоразделе р. Бом-Горхон, Мышетая и Зун - Тигня. Вмещающими породами являются крупнозернистые порфировидные биотитовые граниты. Рудные тела представлены кварц - гюбнеритовыми жилами, имеющими северо-восточное простирание и пологое падение на юго-восток под углом 20-30 . Протяженность большинства жил 100-200 м. Всего известно более пятнадцати жил, однако промышленной является жила № 1 и ее смещенная часть-жила 1/16. Она протягивается с юго-запада на северо-восток. Протяжение жилы невыдержанное и меняется от северо-восточного 30 до меридионального. Азимут падения меняется от юго-восточного на 120 до юго-западного на 200 , углы падения колеблются в пределах от 6 до 50 .

      Морфология  жилы сложная, характеризуется чередованием раздувов и пережимов. Мощность в  раздувах достигает от 2,5 до 6,0 м. Длина  раздувов по простиранию составляет 20-100 м. Мощность жилы в пережимах 5-20 см. Жила № 1 разбита рядом крутопадающих тектонических нарушений на несколько блоков.

      Эти нарушения являются сбросо - сдвиговыми, амплитуда перемещения по ним  в горизонтальной плоскости порядка 3-5 м, в вертикальной 1-2 м.

      В разведочных рудных телах месторождения, кроме основного элемента вольфрама, имеются попутные компоненты это  висмут и олово. Содержание висмута  в жилах колеблется от 0,003 % до 0,34% и в среднем составляет 0,06%.

      Содержания  олова варьируется от 0,001 до 0,16 %, в среднем 0,04 %.

      Бом - Горхонское вольфрамовое месторождение расположено на юго - западных отрогах хребта Наган - Хуртей на правобережье реки Хилок. По административному делению территория относится к Петровск - Забайкальскому району Читинской области. От  железнодорожной станции Новопавловка месторождение удалено на 18 км и связана с ней грунтовой дорогой. Основной географической единицей района является хребет Цаган - Хортуй с абсолютными отметками до 1400 м. Относительное превышения водоразделов над днищами долин колеблется в пределах от 200 до 500 м. Гидросеть района  довольно разветвленная. Наиболее крупными реками являются Мышетая, Зун - Тигня и Бом - Горхон. Водный режим района непостоянен и зависит от выпадающих атмосферных осадков. Климат  района резко континентальный, со средней годовой температурой от двух градусов, при летнем максимуме плюс тридцать восемь и зимнем минимуме минус сорок семь. Годовое количество осадков не превышает 214-250 мм. Более 80 % осадков выпадает в летний период (июль-август). Мощность снежного покрова достигает 0,8 м, глубина сезонного промерзания грунтов достигает 2,2 м. Объекты Бом-Горхонского месторождения снабжаются электроэнергией от поселка Тарбагатай по Линии Электропередач напряжением 35 кВ. Топливными ресурсами района служат Тарбагатайское и Халяринское буроугольное месторождения, находятся в 25-30 км от Бом-Горхонского месторождения. Лесные массивы района представлены сосной и лиственницей хорошего качества. К промышленным предприятиям относятся: Петровск - Забайкальский металлургический завод, стекольный и кирпичный заводы. Тарбагатайский завод деревообрабатывающих станков. В поселке Новопавловка имеются лесопромышленный  комбинат,  угольный и балластный  карьеры. Основная  масса населения занята в лесной и горнодобывающей промышленности, на транспорте  и в сельском хозяйстве.

      В период с 1961 года по 1973 год на месторождении были проведены разведочные работы при помощи канав, скважин, колонкового бурения, подземных  горных  выработок  штолен  и единичных  шурфов с  рассечками. В результате проведения работ были подсчитаны балансовые запасы  трех окиси вольфрама категории С1и С2 и висмута категории С2, которые были утверждены за период до 1971 года ГКЗ СССР.

      С 1986 года была начата отработка месторождения открытым способом. В эксплуатацию были  вовлечены  жила №1. С 1991 года  начата  отработка подзем- ным способом опытно-промышленного блока по жиле № 1, включающая в себя запасы геологических блоков С1-26, С1-32, С1-39а, С1-3заб. С 1997  года  начата  отработка  запасов  горизонта  штольни  № 3, с 1999 года горизонта № 4. В 1997 году лицензия на отработку  Бом - Горхонского месторождения передана  ООО   Старательская артель «Кварц».

      Всего на месторождении пронумеровано двадцать жил, часть которых является апофизами жилами № 1. Жила № 1 является главным рудным телом место -рождения . Она протягивается с юго - запада на северо - восток на 2 км. Залегает она в основном среди биотитовых порфировидных гранитов, и в меньшей степени кварцевых диоритов, гранодиоритов и метаморфических сланцев. Простирание жилы невыдержанное. Оно меняется с северо - восточного  50 до меридиального  6 . Углы падения также меняются от 6 до 50 .

      Средняя  мощность  жилы равна 1,1 м.  Распределение основного полезного компонента в жиле весьма неравномерное, однако отчетливые связи между содержанием треокиси вольфрама и ее мощностью не существует, хотя участки с повышенным  содержанием трехокиси вольфрама чаще приурочиваются к мощным участкам жилы вблизи тектонического нарушения. Нередко от жилы отходят апофизы под острым углом. Возле тектонических нарушений морфология жилы усложняется. Она либо резко меняет направление и мощность, либо выклинивается до проводника. Иногда жилы изгибаются вдоль трещин, образуя колено образные изгибы. Возле тектонических нарушений морфология жилы усложняется. Она либо резко меняет направление и мощность, либо выклинивается до проводника. Иногда жила изгибается вдоль трещин, образуя коленообразные изгибы. На отдельных  участках  наблюдается кулисообразное  строение жилы, связанное с тем, что по простиранию она переходит из одной трещины в другую, параллельную. Между собой такие участки соединяются тонкими прожилками или интенсивной грейзенизацией по трещинам.

      Жила  разбита  рядом с тектоническими нарушениями, в основном  с  северо-восточного и северо-западного направления. Нарушения имеют сбрососдвиговый характер с амплитудой смешения в горизонтальной плоскости 3 до 5 м, и вертикальном 1 до 2 м. На северо-восточном фланге жила № 1 смешена наиболее  мощным  тектоническим  нарушением. Вертикальное  смещение составляет 30 м, горизонтальное 120 м. Продолжение жилы № 1 за этим нарушением и является жила №16. Жила №16 имеет протяженность на поверхности 650 м с уменьшением ее с глубиной до 300 м. Ее вклинивание с глубиной объясняется падением контак- та порфировидных биотитовых гранитов с кварцевыми диоритами на юго-запад  и соответственно выклинивание жилы при переходе ее кварцевые диориты .   

      Мощность  жилы составляет 0,03-3,5 м, в среднем 1 м, с поверхности жила не несет промышленного оруденения и только 60 - 70 м по жиле наблюдаются промышленные руды. На месторождении выделяется один тип руды, который разделяется на две разновидности: Кварцевую, и Грейзеновую.

      Руда  кварцевой разновидности представлена кварцем двух разновидностей. К первой генерации относится крупнокристаллический белый кварц с гюбнеритом, пиритом, сфалеритом, козалитом и другими рудными минералами. Этот кварц слагает значительную часть жилы.  Ко второй генерации относится серый сливной кварц с гюбнеритом, различными сульфидами, мусковитом, серицитом.     

        Этот заполняет призальбандовые участки жил и редко полностью тело жилы, обычно на участках, где мощность жилы составляет  1 - 0.5 м. Между белым и серым кварцем наблюдается постепенные переходы, резкие контакты обычно приурочены к трещинам. Руды грейзеновые разновидности состоят из кварца, полевых шпатов и слюды. В меньшем количестве присутствуют пирит, гюбнерит, сфалерит, лимонит, козалит, отмечается флюорит.  В целом на месторождении  обнаружено около сорока минералов, однако подавляющее большинство их присутствует в небольших количествах и обнаруживается только при микроскопическом исследованиях руд. Характер распределения рудных минералов в жилах весьма неравномерный, гнездово-вкрапленный  как в поперечном, так и в продольном сечениях. Крупные кристаллы гюбнерита, пирита в сочетании с  их  мелкими выделениями  нередко образуют гнезда неправильной  изометрической или  удлиненной формы достигают размеров 5´35 см. Гнезда бывают приурочены к центральной части жилы, но большое количество наблюдается в призальбандовых частях жилы. Зона окисления на месторождении развита незначительно, распространена неравномерно и полностью окисленных руд не отмечено.

      Околорудное изменение выразилось в грейзенизации гранитов и образовании грейзенов. Грейзеновые образования имеют мощность от нескольких сантиметров до 1,5 м. Наиболее широко грейзены развиты в порфировидных биотитовых гранитах. Измененные около жил породы являются составной частью промышленных руд, хотя они и беднее кварцевых. Самостоятельно грейзеновые образования являются, как правило, забалансовыми рудами. Степень распространения минерала в руде «согласно табл.1.»

      Гюбнерит  является основным вольфрамосодержащим минералом он преимущественно связан с кварцем, в меньшей степени с грейзенами. Выделяется гюбнерит в виде неравномерной вкрапленности и гнезд, как изолированных, так и находящихся в сравнении с пиритом, сфалеритом и висмутовыми минералами.  

      Цвет  гюбнерита темный, красновато - бурый до чёрного. Форма выделений таблитчатая, удлиненно - призматическая, неправильная. Иногда выделения гюбнерита имеют агрегатное сложение. Местами по гюбнериту развивается шеелит или тунгстит в виде неправильных пятен по поверхности зерен, краевых каемок, а также по трещинам с образованием структур пересечениях.  Висмут и козалит образуют совместные или самостоятельные выделения, развивающиеся как изолированно, так и в срастании с гюбнеритом, пиритом, сфалеритом. Выделение висмутовых минералов в основном, имеют неправильную, несколько удлиненную форму. Реже встречаются удлиненные игольчатые кристаллы и их сростки. Размеры выделений колеблются от сотых долей миллиметров до 3-5 мм. Наиболее распространенным из сульфидных минералов является пирит, который образует или менее равномерно рассеянную вскрапленость в кварце, грейзенах и грейзенизированных гранитах. Часто встречаются вкрапленники правильной формы, неправильные зерна и их гнездовые скопления. Размер выделений  пирита колеблется от сотых долей миллиметров до 10-15мм. Пирит выделяется изолированно и совместно с гюбнеритом, сфалеритом и висмутовыми минералами. Сфалерит встречается в виде вкрапленников или скоплений гнездовидного характера, довольно часто находящихся в срастании с гюбнеритом, пиритом и висмутовыми минералами. В большинстве случаев форма выделений сфалерита - неправильная.  Размеры выделений от долей миллиметров до 5-7 мм. Среди жильного кварца наблюдается полупрозрачный серый кварц шестоватого строения, с которым связана основная часть гюбнерита и других рудных минералов, а также массивный скрытокристаллический кварц молочно-белого цвета. В грейзенах и грейзенизированных гранитах отмечаются первичный и вто- ричный кварц. Мусковит является частью грейзенизированных гранитов и грейзенов. Максимальный размер пластинок мусковита от 5-7 мм. Полевые шпаты входят, в состав  грейзенизированных гранитов и представлены калиевыми и натриевыми разностями.

Степень  распространения минерала в руде

Гидрогеологические  условия

      По  гидрогеологическим условиям месторождение  расположено в водораздельной части  речек Бом-Горхон, Мишетая и Зун-Тигня, то есть в области питания и частичного транзита трещинных вод. Непосредственно в пределах месторождения развиты трещинные и жильные воды нижнеюрских гранитоидов. По химическому составу воды гидрокарбонатно-кальциевые, реже гидрокарбонатно-кальциево-натриевые  или магниевые.

        Ожидаемый приток в подземные  горные выработки составляет 67 , ожи- даемый водопроток в ствол составляет  10 .

Инженерно – геологические условия 

      Крепость пород по шкале профессора М.М. Протодьяконова колеблется от 10 до 16. Плотность руды и породы составляет в целике 2,7 , в разрыхленном состоянии 1,73 . Влажность 2,9 %.

          Вмещающие породы являются достаточно устойчивыми не склонными горным ударам, не опасные по газу и пыли. Устойчивое состояние кровли позволяет большую часть выработок проходить без крепления. 

   4 Подсчет запасов 

   Подсчет запасов по Бом-Горхонскому месторождению  производится по кондициям , разработанным в 1970-1971 гг. "ВНИПИГорцветмет" , г. Москва. Эти кондиции  утверждены  ГКЗ  СССР 7 мая 1971г. (Протокол 542-к). Они   предусматривают :

   -подсчет  запасов в геологических границах  рудных тел и грейзенов;

   -минимальное  промышленное содержание трехокиси вольфрама в блоке

   -0,54%;

   -минимальную  мощность рудных тел - 1м;

   -при  меньшей мощности рудных тел,  но более высоком содержании  полезных компонентов, соответствующий  метропроцент -0,54%;

   -максимальная  мощность разделяющих жильные  тела пород, включаемых в подсчет запасов- 2м;

   -запасы  руды по блокам, с содержанием  от 0,2 до 0,54% трехокиси вольфрама,  считать отдельно с отнесением  к забалансовым.

   Первый  подсчет запасов с утверждением их в ГКЗ СССР произведен по состоянию  на 1.10.1971 г. (протокол №6423 от 27 декабря 1971г.).

   В проекте на строительство и развитие Бом-Горхоского разведочно-эксплуатационного  предприятия (РЭП) с открытыми и  подземными горными работами использованы запасы, утвержденные в ГКЗ СССР в количестве: 
 

   В 1972-1974 гг. на месторождении по рекомендации ГКЗ СССР проводилась доразведка, за счет которой был получен прирост балансовых запасов категории С₁ в количествах: руды -253 тыс. т., трехокиси вольфрама -2665 т., висмут не учитывался. Запасы апробированы в ЦКЗ Мингео СССР и поставлены на баланс. На начало отработки месторождения по состоянию на 1.01.1985 г. на месторождении числилось:

   За 17 лет (1986-2002гг.) погашено за счет добычи  и потерь при добыче 10646,2 тонны  трехокиси вольфрама. Параллельно, с начала отработки месторождения  ниже горизонта 1110 м проводились геологоразведочные работы, за счет которых получен прирост запасов категории С₁ и С₂. Балансовые запасы категории С₁ в количестве 2286 тонн трехокиси вольфрама апробированы ЦКЗ МЦМ СССР (протокол №22 от 24.07.92г.) и поставлены на баланс Орловским ГОКом в 1989   году и в 1991 году. На основе последних запасов составлен проект отработки опытного участка по жиле №1 горизонт 1080 м. С 1991 года запасы горизонта 1080  м отрабатываются подземным способом. Оставшиеся запасы Бом-Горхонского месторождения по состоянию на 1.01.2006 года составили: