Реферат: Вольфрам

 оглавление

1.общие сведения… 4

физические свойства вольфрама:… 4

2.Области применения… 4

3. основные минералы вольфрама… 5

4.оценка месторождений припоисках и разведке… 5

5. разработка месторождений… 8

6.Получение металлическоговольфрама и его соединений… 9

1.общиесведения

Вольфрам входит в 4-ю группупериодической системы Менделеева. Его атомный номер 74, атомная масса 183,85.Природный вольфрам состоит из смеси пяти изотопов

Массовые числа изотопов:               180      182        183        184        186

Содержание природнойсмеси          0,13     26,31     14,28     30,64     28,64    

соответственно %

/>физические свойствавольфрама:

плотность 19,3 г/см3твердость по Бринеллю 488 кг/мм2  температура  плавления 3410 оС,температура кипения 5930 оС,

электрическое сопротивлениепри 20 оС 5,5.10 –  4, при 2700оС 90,4.10-4.

Валентность переменчивая от2до6 наиболее устойчив 6-валентный вольфрам 3- и 2-валентные соединениявольфрама неустойчивы и практического значения не имеют. Радиус атомавольфрама- 0,141 нм.

Кларк вольфрама земнойкоры составляет по Виноградову, 0,00013 г/т.его среднее содержание в горных породах, г/т:ультраосновных – 0,00001,  основных – 0,00007, средних – 0,00012, кислых –0,00019.

Вольфрам является одним изнаиболее тяжелых и самым тугоплавким металлом. В чистом виде представляет собойметалл серебристо-белого цвета, похожий на платину, при температуре около 1600 оСхорошо поддается ковке и может быть вытянут в тонкую нить.

Вольфрам имеет высокуюстойкость: при комнатной температуре не изменяется на воздухе; притемпературе красного каления медленно окисляется в ангидрид вольфрамовойкислоты; в соляной, серной и плавиковой кислотах почти нерастворим. В азотной кислоте и царской водке окисляется с поверхности. В смесиазотной плавиковой кислоты растворяется, образуя вольфрамовую кислоту. Изсоединений вольфрама наибольшее значение имеют: триоксидвольфрама или вольфрамовый ангидрид, вольфроматы, перекисные соединения с общейформулой ME2WOX. Соединения с галогенами, серой и углеродом.

Общие мировые запасы вольфрама(без России) составляют около 7,5 млн. тонн, подтвержденные запасы около 4 млн.тонн. Наиболее крупными запасами обладают: Казахстан,Китай, Канада и США. Мировое производство вольфрама составляет 18-20 тысяч тоннв год в т.ч. в Китае 10, России 3,5; Казахстане 0,7, Австрии 0,5. Основные экспортеры вольфрама: Китай,Корея, Австрия. Главные импортеры: США, Япония, Германия Великобритания.

/>2.Области применения

Вольфрам находит широкоеприменение в производстве сталей в качестве легирующей добавки, в твердыхжаропрочных сплавах, в электротехнике, в производстве кислотоупорных испециальных сплавов, в химической промышленности.

Долгое время более 60 %вольфрама использовалось в металлургии для изготовления инструментальных,нержавеющих легированных и специальных сталей. Присадка вольфрама к стали 1-20% придает ей прочность, твердость, тугоплавкость, самозакаливаемость,кислотоупорность, повышает предел упругости и сопротивление растяжению. Внастоящее время 55 % вольфрама в виде карбида идет на изготовление твердыхсплавов, используемых для буровых коронок фельер для волочения проволоки,штампов, пружин, деталей пневматических инструментов, клапанов двигателей.Твердые сплавы, состоящие из вольфрама (3-15 %), хрома (25-35 %) и кобальта(45-65 %) с примесью 0,5-2,7 % углерода, применяются для покрытия сильноизнашивающихся деталей. Сплавы вольфрама медью и серебром являются хорошимиконтактными материалами и применяются в рабочих частях рубильников,выключателей и др. Сплав вольфрама (85-95 %) с никелем и медью обладающийвысокой плотностью, используется в радиотерапии для устройства защитных экрановот гамма лучей.

Металлический вольфрамприменяется для изготовления нитей накаливания в электролампах, электродов дляводородной сварки, заменяя платину, для нагревателей высокотемпературныхэлектропечей, работающих при температуре свыше 3000 оС, термопар,роторов в гироскопах оптических пирометров для катодов рентгеновских трубок,электровакуумной аппаратуры, радиоприборов, выпрямителей и гальвонометров.

Соединения вольфрамаприменяются в качестве красителей, для придания тканям огнестойкости иводоустойчивости.

В США вольфрам используется(%) 68 – в производстве машин и оборудования для металлообрабатывающей,горнодобывающей и строительной промышленности, 12 – для изготовления ламп исветильников, 12 – в электронной промышленности и транспорте, 5 – в химическихотраслях и 3 – в прочих областях.

/>3. основные минералы вольфрама

Известно 20 вольфрамовыхминералов. Наиболее распространены минералы группы вольфрамита и шеелит,имеющие промышленное значение. Реже встречается сульфид вольфрамита –тунгстенсит (WS2), а также окисноподобные соединения – тунгстит, ферро- и купротунгстит, гидротунгстит. Довольно широко распространены псиломеланы,вады с высоким содержанием вольфрама.

В экзогенных условияхобразуются минералы группы вульфенита: штольцит – bPbWO4<sub/>  изоструктурный с шеелитом и его моноклиннаяразновидность-распит — aPbWO4 .

Группа вольфрамитапредставлена минералами изоморфного ряда MnWO4 и FeWO4.

 

/>4.оценка месторождений при поисках иразведке 

 На площадяхполучивших в результате региональных исследований оценку прогнозных ресурсоввольфрамого сырья по категориям Р3и Р2 проводят поисковыеработы.

Целью поисковявляется выявление месторождений вольфрама. Для этого проводят изучение перспективной площади с составлениемпрогнозных карт масштаба 1:50000 на геолого-структурнофациальнойоснове, оконтуривание орудинения и установление факторов контролирующих еголокализацию. Предварительно оценивают параметры рудных тел на поверхности ираспространения оруденения на глубину залегания рудопродуцирующих магматическихобразований, размеры, форму, комплексность и продуктивность геохимическиханомалий, содержание вольфрама и других сопутствующих элементов в рудных телах,степень окисленности руд, контуры зон, участков рудных пересечений спромышленными параметрами.

На участках развитияпотенциального оруденения оценивают  прогнозные ресурсы по категории Р2и частично – Р1   и при хороших геолого-экономических показателяхпереходят к оценочным работам. Целью оценочных работ является установленияпромышленного значения оруденения и выбор объектов под проектирование разведкии эксплуатации

Результатом оценочных работявляется наличие или отсутствие коммерческого открытия, которое обосновывают:

Геологическаякарта участка в масштабах 1: 5 000 – 1: 2 000.

Структурно-литолого-фациальныекарты с разрезами.

Планы, разрезы ипроекции рудных тел.

Карта поисково-оценочных критериев и признаков сотображением факторов рудолокализации: рудовмещающих литологическихкомплексов и структур, фаций метасамотитов контуров рудных тел иминерализационных зон, элементов зональности минеральных типов руд, литологических ореоловэлементов-индикаторов орудинения, комплексных геофизических аномалий.

Прогнозная картана структурно-фациальной основе сконтурами промышленных и предполагаемых рудных тел и принципиальной модельюместорождения.

Подсчитанные ресурсыкатегории Р1, запасы категории С2 и частично С1 .

Данные о масштабахместорождения и качестве руд.

Технико-экономические расчетыцелесообразности разведки и отработки месторождения.

Основная цель разведки, какначальной стадии разработки — обоснование промышленного значения месторожденияи ожидаемых технико-экономических показателей, составления проекта освоения.

Для этого устанавливают:

Формы и размеры рудных тел иих запасы по категориям С1 и С2, иногда и категории В.

Границы месторождения, егогеолого-структурные особенности, прогнозные ресурсы категории Р1.

Среднее содержание и фазовыйсостав основных и сопутствующих компонентов.

Технологические свойства руд,типы и сорта руд, степень извлечения вольфрама и сопутствующих компонентов полабораторным и при необходимости – укрупненным пробам.

Горнотехнические условияотработки.

Гидрогеологическую обстановкуместорождения.

Геолого-экономические условияместорождения, водо- и энергоснабжение будущего предприятия, капиталовложения,производительность по руде и концентратам, себестоимость продукции,рентабельность.

Технология ведения геологоразведочныхработ на вольфрам зависит от задач той или иной стадии,ландшафтно-геохимической обстановки, вероятного промышленного типа оруденения.

Для выявления и оценкивольфрамовых месторождений используются геологические геохимические игеофизические методы, горно-буровые работы и опробование,минералого-петрографические и аналитические методы исследований. В зависимостиот детальности изучения меняется роль и соотношение применяемых методов.

Важное значение при поискахвольфрама приобрели дистанционные методы, основанные на интерпретации космо- иаэрофотоснимков, снятых в разных спектрах. Эти данные дают важный материал длярасшифровки морфоструктурных позиций потенциальных рудных объектов, позволяяболее централизованно ориентировать поиски.

Визуальные поиски позволяютвыявлять прямые признаки оруденения в открытых и частично открытых районах.Этому способствуют свойства вольфрамита и шеелита, длительно сохраняющихся вусловиях денудации. Разрушение вольфрамита в зоне окисления сопровождаетсяобразованием по нему тукнгстита или гидроксдов железа, которые содержатповышенные концентрации вольфрама диагностика вольфрамита обычно не вызываетзатруднений. Шеелит устойчив в зоне окисления, но иногда переходит в трудноопределяемую мучнистую разновидность. Поэтому для применяются люминоскопы,использующие способность шеелита к свечению в ультрафиолетовых лучах.

Шлиховой метод позволяетвыявлять прямые признаки вольфрамового оруденения. Он является наиболеечувствительным и обладает высокой разрешающей способностью. С его помощьюулавливаются содержание триоксида вольфрама n*10-6 % и даже n*10-7%. “знаки” в шлиховой пробе превышают чувствительностьэкспрессного полуколичественного спектрального анализа.

При поисках вольфрамовыхместорождений применяется литохимический метод по вторичным и первичным ореоламрассеивания вольфрама и сопутствующим элементов.

Поиски по вторичным ореоламприменяются в районах развития открытых ореолов: осадосных, наложенных, диффузионного иаккумулятивного типов.

Это гумидные зоны горно-таежных областей, аккумулятивно-денудационныеравнины в умеренно влажном и умеренно аридном климатах.

Поискам по вторичным ореолампредшествует ландшафтно-геохимических условий, составление соответствующих карти выяснение положения представительного горизонта. Отбор проб производиться изкопушей и материала скважин. Поиски по первичным ореолам применяются наобнаженных территориях или с применением скважин на закрытых площадях.

Геофизические методы вкомплексе с геологическими решают задачи выявление благоприятных фактороворуденения, его оконтуривания и оценки прогнозных ресурсов. При поиске и оценкевольфрамового оруденения обязательно проведение гравио и магниторазведки,эффективно применение электроразведочных методов, гамма спектрометрическогометода.

При поисках вольфрамовых рудуспешно применяется нейтронно-активационная съемка на фтор. Скважинные методыпревалируют на стадиях оценки и разведки. Из скважинных методов на ряду состандартным комплексом каротажа (ПС, КС, кавернометрия инклинометроия, гамма-каротаж),эффективен каротаж магнитной восприимчивости (КМВ), метод заряда (МЗ) методвызванных потенциалов (МВП), МЭП, рентгенорадиометрический каротаж (РРК).

 Эффективно также применениегамма-гамма-плотносного (ГГК-П) и гамма-гамма-селективного каротажа (ГГК-С).

Горно-буровые работы являютсянеотъемлемой частью поисков и разведки их назначение- установлениегеохимических и геофизических аномалий, подтверждение прогноза, вскрытие рудныхтел в коренном залегании и прослеживание орудинения на глубину, для оценкипромышленного значения выявленного орудинения и подсчета запасов. Одновременноэти работы используются для геологического изучения месторождения, оценкикачества первичных руд, отбора минералогических и технологических проб.

Разведка месторождений взависимости от ландшафтно-геохимических условий осуществляется системой буровыхскважин в комбинации с проходкой шурфов с рассечками, а в условиях резко расчлененногорельефа – штолен с системой квершлагов с рассечками, пересекающими рудное тело.

Для изучения качестваорудинения, характера его распределения и оконтуривания производится бороздовоеопробование горных выработок коренных обнажений и керновое в скважинах. Штуфноеопробование является вспомогательным. Скловое и точечное опробование применяютсядля отбора геохимических проб. Для изучения химических свойств руд и разработкитехнологических схем производится отбор технических проб.

 

/>5. разработка месторождений

В зависимости от условийзалегания, типа и морфологии вольфрамовых месторождений для их разработкииспользуются подземные, открытые и комбинированные способы.

Открытые горные работы

Открытые горные работыполучили широкое распространение в странах СНГ и за рубежом. Открытым способомразрабатывается Инкурское, Спокойнинское, Бом-Горхонское месторождения вРоссии, месторождения Флэт-Ривер в Канаде, Кинг-Айленд в Австралии и др.Производительность открытых разработок достигает десятки и более тысяч тонн всутки, коэффициент вскрыши на отдельных карьерах – 10 м3/т,потери руды – 7 % и разубоживание до 30 %. Однако в среднем показателизначительно благоприятней: коэффициент вскрыши1-2 м3/т,

Потери 2-5 % и разубоживание3-5 %.

Технология открытых горныхработ мало отличается от технологии добычи других типов скальных руд. Отбойкаруды производится буровзрывными работами. Для транспорта руды и вскрышиприменяют автомобильный, железнодорожный и контейнерный транспорт. Структураэксплуатационных затрат на добычу руд составляет (%):

Буровзрывные работы – 10-15.

Экскавация – 15-25.

Транспорт — 40-50.

Отвалообразование – 15-20.

Подземные работы

Подземные работы для добычивольфрамовых руд  также получили широкое распространение. Этим способомотрабатываются Акчатауское (Казахстан), Ингичкинское (Узбекистан)месторождения, месторождение Восток 2 и др. в России. За рубежом подземныеработы применяют в Канаде, США, Австралии, Боливии, Португалии и др.

Для отработки рудных телиспользуют системы слоевого обрушения с закладкой выработанного пространства,магазинированием руды и др.

Комбинированный способ

Комбинированный способотработки месторождений получил распространение для мощных, крутопадающих тел.Он применяется в странах СНГ, Австралии, Турции, и др.

Себестоимость руды икапитальные вложения при комбинированном способе добычи почти всегда являетсянаиболее благоприятным, чем при подземном способе отработки месторождений.

/>6.Получение металлического вольфрама и его соединений

В настоящее время отсутствуютметоды непосредственного получения вольфрама из концентратов. Поэтому вначалеиз концентрата получают промежуточные соединения, из которых затем выделяютметаллический вольфрам. Получение которого включает: разложениеконцентратов и переход вольфрама в соединения, из которого он отделяется отсопровождающих его элементов. Выделение чистого химического соединениявольфрама (вольфрамовой кислоты) с последующим производством металлическоговольфрама.

7.Испытание качества сырья

 Качество вольфрамовых рудоценивается в зависимости от возможных областей применения вольфрамовыхконцентратов, стандартов и технических условий на них, а также с учетомизвлечения сопутствующих или получения попутных концентратов. Проводят полныйанализ элементного состава сырья, позволяющий установить концентрацию вольфрамаи других полезных компонентов для получения попутных продуктов, оказывающихвлияние на общую промышленную оценку руд и месторождений в целом, на выбортехнологии комплексного использования, величину минимально промышленного ибортового содержаний трехокиси вольфрама и попутных компонентов. Детальность изучениясоответствует категории запасов руд в месторождениях, поскольку даже ничтожныесодержания попутных компонентов могут представлять промышленный интерес исущественно повысить ценность месторождений. При изучении минералогическойхарактеристики сырья, кроме количественного минерального состава,устанавливается характер взаимодействия минералов, размер их ассоциаций итекстурно-структурные параметры. Элементарная и минералогическая характеристикасырья должны быть достаточными для оценки его технических свойств, выбораметодов обогащения, а также выделения главных природных и технологических типови разновидностей руд и определения извлекаемых компонентов. В рудахвольфрамовых месторождений из попутных полезных компонентов представляютценность касситерит, молибденит, повеллит, висмутин, халькопирит, гаденит,сфалерит, берилл, золото. Кроме перечисленных компонентов, представленныхсамостоятельными минералами и могущих быть извлеченными в концентраты, частоявляются ценными индий и скандий, находящиеся в виде изоморфных примесей ввольфрамите и касситерите, в молибдените и халькоперите. Комплектностьиспользования вольфрамного сырья оценивается с помощью коэффициента,определенного как отношение валовой стоимости компонентов в погашенных запасах.

Технология обогащениявольфрамовых руд производится экспериментально на технологических пробах,отобранных по заранее разработанным программе и плану опробования. Требования кпробе определяются организациями, которые проводят технологические испытания ипроектирование промышленного объекта. Масса проб зависит от выбранных методовобогащения верхнего предела крупности кусков и мощности установок, на которыхпроизводятся испытания.

Объем испытаний обогатимостизависит от их цели. Если месторождение, руды которого изучаются, находятся настадии поисков, то достаточно показать возможность получения концентратов потрадиционным схемам обогащения.

На оценочной стадиинеобходимо провести исследования обогатимости по полной схеме, напредставительной по гранулометрическому и вещественному составам пробе руды вполупромышленном масштабе на оборотной воде.

При оценке качествавольфрамового сырья разведуемых месторождений используютгеолого-технологическое картирование, которое позволяет на малогабаритныхпробах, отбираемых от всего объема месторождений, определить природныеразновидности, технические сорта, закономерности размещения, определить ихтехнологические свойства и обогатимость.

Так как в переработкувовлекаются все более и более бедные вольфрамовые руды, то особое значениеприобретают предварительные методы концентриции.

Технологическая оценкавольфрамового сырья сопровождается разработкой способов безопасногоскладирования и утилизации. Твердых отходов, обезвреживания стоков,рекультивации нарушенных земель.

7.Геолого-экономическая оценка месторождений.

Эффективнвность освоенияместорождения определяется системой экономических показателей, отражающихсоотношение затрат (с учетом налогов) и стоимости извлекаемой товарнойпродукции. Критериями эффективности освоения служат срок окупаемостикапитальных вложений и их рентабельность. Оптимальная величина данныхпоказателей устанавливается с учетом интересов предполагаемого инвестора ирационального использования недр.

Специфика оценкиместорождений вольфрама определяется их особенностями. Для штокверковых истратиформных месторождений с вкрапленным распределением полезных минераловхарактерно отсутствие четких границ, которые устанавливаются лишь по даннымопробования по установленному в кондициях условному содержанию триоксидавольфрама, в котором учитывается содержание других полезных компонентов. Какправило, это молибден, висмут, олово реже медь для молибдена величинапереводного коэффициента 0,8-1,3;висмута – 1,1-1,5; олова – 0,8-1,24 и меди – 0,02-0,06

Обоснованиебортового содержания производится обычно вариантнымспособом. Рудные тела жильных и скарновых вольфрамовых месторожденийоконтуриваются по геологическим границам.

Высокий уровень мировогопроизводства вольфрама в значительной мере обеспечивается разработкой крупныхскарновых и реже штокверковых месторождений. Жильные и грейзеновыеместорождения, хотя и содержат богатые руды, из-за ограниченности запасовиграют в обеспечении промышленности вольфрамом, хотя при освоении не требуютбольших капиталовложений и могут дать более быстрый экономический эффект.

Геолого-эконамическая оценкавольфрамового месторождения производится на основе кондиций для учета запасов:содержание триоксида вольфрама

( бортовое и минимальнопромышленное ), приведенное к условному триоксиду вольфрама. Глубина подсчетазапасов и экономически обоснованные контуры карьера при открытой добыче,минимальная мощность рудных тел, максимальная мощность безрудных илинекондиционных прослоев включаемых в подсчетный контур способ учета попутныхкомпонентов ( первичные коэффициенты на условный WO3) граничныепараметры для подсчета запасов попутных компонентов. Коэффициентрудонасыщенности и др.

геолого-экономическая оценкаосуществляется на более ранних стадиях изучения вольфрамово-рудного объекта, основываясьна запасах категории С2 и ресурсах категории Р1, получаемыхна оценочной стадии с основанием технико-экономических соображений (ТЭС) иобоснованием целесообразности разведки месторождения. В связи с меньшейдостоверностью имеющейся информации более широкое применение находит принципаналогии.

С большим использованиеманалогий устанавливаются стоимостные показатели (кап. Затраты, эксплуатационныерасходы и т.п.) и параметры кондиций подсчета запасов. В случае когда порезультатам ТЭС устанавливается, что из-за ограниченности запасов вольфрамовыхруд и попутных компонентов создание рентабельного горнодобывающего предприятияневозможно. Рекомендуется произвести расчеты при каком минимальном количествеаналогичных запасов обеспечивается рентабельная работа вольфрамового рудника.Лишь после этого окончательно решают вопрос о необходимости дальнейшегопроведения геологоразведочных работ по обеспечению прироста запасов.

В ТЭО кондиций оцениваютвозможные экологические последствия освоения месторождения различными способами(подземным и открытым). Приоритет отдают схеме освоения вольфрамового объекта,при которой наноситься минимальный экономический вред при условии рациональногоиспользования и не только главного, но и сопутствующих полезных компонентов, содержащихсяв рудах.

В результате доразведкиместорождения, изменения данных о его запасах, строения, изменения конъюнктурына вольфрамовую продукцию, может возникнуть необходимость переоценкиместорождения с учетом новых данных.