Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Воронов Е. Т., Найданов К. Ц.
Обоснование и разработка минералосберегающих геотехнологий добычи ценного самоцветного сырья с использованием буровзрывных работ
Разработка метода и технологии упреждения проявлений аномальных природных явлений при подземной разработке осадочных месторождений под водоносными горизонтами на основе применения невзрывных разрушающих смесей
Контурное взрывание при разработке месторождений полезных ископаемых
Словения — зеленое сокровище Европы
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры?
Вы всегда можете отключить рекламу.
Текст научной работы на тему «Кристаллосберегающая технология разработки Малханского месторождения цветного турмалина»
УДК 622.35 (075.80)
Е. Т. Воронов, К.Ц. Найданов
КРИСТАЛЛОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ МАЛХАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЦВЕТНОГО ТУРМАЛИНА
Добыча турмалина. Танзания.
Малханское месторождение цветного турмалина расположено в Красночикойском районе Читинской области и является уникальным и единственным объектом в России, с которого может поставляться коллекционный, кабошонный, галтовочный и ювелирный ограночный турмалин.
Разработку месторождения с 1993 г. ведет ЗАО «Турмалхан», организованное на базе бывшей разведочно-эксплуата-ционной партии экспедиции «Байкалкварцсамоцветы». В настоящее время открытые горные работы по добыче турмалина (карьеры) ведутся на двух основных турмалиноносных пегматитовых жилах «Моховая» и «Соседка».
Продуктивные жилы представляют собой мощные пегматитовые тела длиной по простиранию 100-200 м и мощностью до 15-25 м. На глубину жилы прослежены на 50-70 м. Самоцветное сырье залегает в миаролах (пустотах, полостях) объемом от 0,2 до 2-3 м3. Размер кристаллов турмалина — от первых до 12 см по длинной оси, 1-4 см в поперечнике.
При ведении очистных работ особое внимание необходимо уделять сохранности (качеству) ценного ювелирного и коллекционного кристаллосырья. Специфика сырья и определенные требования к нему диктуют особый подход к технологии отбойки: отбойку пород на месторождениях кристаллосырья производят таким образом, чтобы избежать его механических повреждений и обеспечить наибольшую сохранность. Параметры буровзрывных работ должны обеспечить, с одной стороны, отделение породы от массива, ее дробление и перемещение, а с другой стороны — минимальную передачу энергии в глубину продуктивной зоны. При взрывании зарядов ВВ в массиве горных пород формируется поле напряжений, интенсивность которого убывает с расстоянием. Очевидно, сохранность
Рис. 1. Специфические закономерности залегания кристаллов тур-малина в пегматитовой жиле: 1 — непродуктивная зона олигоклазовых пегматитов мощностью 1,5. 3 м; 2 — продуктивная зона калишпатовых альбитизированных пегматитов; 3 — миарола (занорыш) с глинистым материалом и свободными кристаллами турмалина; 4 — вмещающие породы (разгнейсованные диориты); 5 — контур врезной траншеи; 6 — экранирующая предохранительная щель (зона разрыхления)
10 лет спустя… или снова за турмалином!
кристаллов полезных ископаемых будет обеспечена в том случае, когда напряжения в массиве, возникающие под действием взрыва, не будут превышать допустимых напряжений кристаллов. Если кристаллы полезного ископаемого обладают анизотропией прочностных свойств, то, очевидно, для сохранности таких кристаллов напряжения в массиве от взрыва не должны превышать допустимых напряжений в наиболее слабом направлении кристаллов. Поэтому при вскрышных и добычных работах необходимо применять щадящие технологии, снижающие негативное влияние взрывных работ на качество ювелирного сырья.
На вскрышных работах предусмотрены меры защиты продуктивной турмалиноносной пегматитовой жилы от взрывных работ при проходке врезной траншеи. Защита продуктивной зоны на этапе вскрытия осуществляется с учетом зональной турмалиноносно-сти пегматитовых жил путем создания экрани-
Рис. 2. Технология осторожного ведения БВР при проходке врезной траншеи в приконтактной зоне рудного тела: А) расположение шпуровых зарядов при проходке траншеи:
ф — контурные шпуры; (у- шпуры рыхления; — КЗДШ;
1, 2, 3 — порядок взрывания.
Б) конструкция контурного заряда: 1 — патрон; 2 — ДШ; 3 — шпагат
рующей щели (зоны рыхления) в приконтактной зоне. На рис. 1 приведена геологическая закономерность (зональность) турмали-ноносности пегматитовых жил. По данным многочисленных геологических исследований установлено, что турмалиноносные миаро-лы (пустоты) на данном месторождении располагаются только в средней части жилы — в калишпатовой альбитизированной зоне.
На периферийных боках пегматитовой жилы (в радиусе 1,5—3,0 м), как правило, залегает непродуктивная зона олигоклазовых пегматитов. Эта закономерность позволяет по геологическим факторам четко определить место создания экранирующей (амортизирующей щели) методом контурного взрывания.
Паспорт контурного взрывания для создания экранирующей щели приведен на рис. 2.
Рис. 3. Схема расположения зарядов при контурном взрывании: 1 — контурный заряд; 2 — заряд рыхления; 3 — контур траншеи; 4 — массив природного камня
На рис. 2 (А) представлена схема расположения шпуров при проходке разрезной траншеи относительно залежи. Номерами обозначены шпуры в порядке очередности их взрывания. Время замедления 10 мс. Конструкция заряда приведена на рис. 2 (Б).
Конкретные параметры расположения контурных шпуров приведены на рис. 3 и 4.
Параметры контурных шпуров для образования экрана (щели) рассчитаны исходя из следующих данных: диаметр шпура 40 мм, тип ВВ — патронированный аммонит 6 ЖВ.
Таким образом, для предохранения продуктивной пегматитовой жилы от воздействия взрывных работ на этапе ее вскрытия применяются четыре взаимодополняющие друг друга способа:
1) защитный экран (щель);
2) коротко-замедленное взрывание;
3) расположение ряда шпуров (зарядов рыхления) перпендикулярно залежи;
4) малозарядное взрывание.
На стадии добычных (очистных) работ применяются без-взрывные способы отбойки и вскрытия миарол (турмалиноносных гнезд).
Для отработки продуктивной пегматитовой зоны предусматривается уступная слоевая система разработки со слабонаклонными (горизонтальными) слоями. При высоте уступа 2,5 м
Рис. 4. Конструктивная схема контурного заряда с серповидным зазором: 1 —
песок; 2 — шпагат; 3 — патрон ВВ; 4 — шпур; 5 — рейка
принимается 2 подуступа высотой 1,25 м. Учитывая высокую крепость пород и запрещение взрывных работ в продуктивной зоне, угол наклона уступа принимается 85-95 °. Ширина предохранительной бермы через каждый уступ — 1 м.
Для отбойки продуктивных пород и вскрытия турмалиноносных миарол предусматривается безвзрывной способ буроклиновой отбойки и отбойка с помощью расширяющегося в объеме порошка НРС (невзрывчатое разрушающее средство).
Паспорт буроклиновой и невзрывной отбойки продуктивных пород приведен на рис. 5.
НРС — это порошок светло-серого цвета, пылящий, негорючий, невзрывоопасный, обладающий щелочными свойствами (РН-12,5); плотность которого 3100 кг/м3; водопотребность 27-32 %; развиваемое давление при гидратации 600-700 атм.
В связи с повышенной гигроскопичностью НРС упаковывается в двойные полиэтиленовые пакеты, которые закрываются герметически.
Принцип действия НРС заключается в реакции гидратации, которая обеспечивается основным компонентом порошка
Рис. 5. Паспорт невзрывной отбойки продуктивных пород (пегматиты) при добыче цветного турмалина
Бурение шпуров для буроклиновой отбойки, а также под НРС осуществляется перфораторами ПП-63 с промывкой водой от индивидуального бачка КФ-1. Диаметр шпуров 40 мм. Отбойка продуктивных пород с помощью НРС осуществляется в следующей последовательности. Перед использованием в специально предназначенной таре НРС разводится водой в соотношении по массе в пределах 0,27-0,32.
Полученная смесь заливается в заранее очищенные от влаги и мелких частиц шпуры до их устья. Температура воды, используемой для разведения, не должна быть выше 25 °С во избежание самопроизвольного выброса НРС из шпура. Не допускается попадание осадков в устье шпура во избежание перенасыщения смеси водой и ее разжижения. По истечении 24 ч массив за счет расширения объема смеси в шпуре разрушается, образуются трещины. После образования системы трещин производится ручная разборка уступа с помощью ломов, клиньев, кувалды и т.п.
При вскрытии миарол («занорышей») выемка рыхлой турмалиноносной массы и дымчатого кварца производится вручную в полиэтиленовые или матерчатые мешки для последующего просеивания материала на ситах. После выемки рыхлой массы производится ручная отбойка дымчатого кварца и коллекционных образцов со стенок миарол. Отбитая продуктивная порода (пегматит), прошедшая контрольное обогащение, складируется в рудный отвал. Отбитая горная масса убирается с забоя при помощи бульдозера в отвал. Применяемая «щадящая» геотехнология позволила снизить потери турмалина-сырца до 1 % и обеспечить его высокое ювелирное качество.
Воронов Е.Т. — Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор,
Найданов К.Ц. — аспирант,
Читинский государственный университет.
Источник: cyberleninka.ru
Как и где добывают турмалин
Турмалины – распространенные в мире минералы, по химическому составу представляющие собой гидратированные силикаты бора и алюминия. Имеют стеклянное, иногда ярко выраженное мерцание. Турмалин немного тверже (т. е. менее подвержен царапинам), чем кварц, но при этом хрупок.
Природные кристаллы могут достигать больших размеров, даже до нескольких десятков сантиметров
Но большинство самоцветов не велики по размеру. Игольчатые, концентрические (так называемые «турмалиновые солнца») и зернистые скопления довольно распространены. В силу сложного химического состава минерал содержит различные элементы: помимо кремния, кислорода, алюминия и бора – литий (бесцветные образцы) и хром (темно-зеленые). Богатые натрием и калием разновидности отличаются интересной окраской и высокой степенью прозрачности. За цвет также ответственны: марганец, титан, никель и кобальт.
Основные месторождения
Чаще всего добычу турмалинов связывают с Бразилией, точнее ее регионом Минас-Жерайс. Оттуда происходят особенно ценные в ювелирном деле зеленые экземпляры, которые обнаруживают в жилах крупнокристаллических гранитоидов (пегматитах). Также среди бразильских самородков распространены розовые, красные, синие и бесцветные камни.
Другие крупные месторождения этого драгоценного камня находятся на Мадагаскаре. Местные турмалины, как и бразильские, происходят из пегматитовых пород и имеют красный, зеленый, синий и желтый окрас. Сине-зеленые образцы также добываются во многих местах на юге и востоке Африки (в Танзании, Южной Африке, Зимбабве), а также в Намибии.
Многие из используемых в ювелирном производстве камней происходят из вторичных отложений (аллювиальных или речных) в Мьянме и Шри-Ланке – здесь в основном рождаются бесцветные турмалины. В Азии турмалиновая добыча налажена в Кашмире. Красиво окрашенные кристаллы добывают в Калифорнии и Мэн Соединенных штатов Америки.
Особенности добычи турмалинов
Турмалины встречаются во многих магматических и преобразованных породах. В первом случае ‒ это гранитоиды, особенно в краевых частях батолитиков (т. е. в крупных гранитоидных телах, замерзших миллионы лет назад в резервуарах расплава горных пород ‒ магмы), а также в жилах, отходящих от основного источника. В гранитоидах и пегматитах (крупно кристаллическом типе гранита, образующемся в таких жилах) турмалины могут достигать больших размеров.
Кроме того, турмалин встречается:
- в трещинах гранита, заполненных преимущественно кварцем;
- в миоценовых песках в шахтах бурого угля можно встретить стержни и неправильные зерна коричневого и синего турмалина;
- в речных отложениях находят черные, коричневые и зеленые зерна;
- в осадочных и лейкогранитовых породах;
- в кварцевых жилах в виде отдельных зерен или линз длиной несколько сантиметров, часто коричневых;
- в гнейсах на склонах гор;
- в пегматитовой породе иногда «застревают» иглы черного турмалина и небольшие голубые скопления кристаллов;
- в слюдяных сланцах встречаются скопления и мелкие кристаллы;
- в богатых графитом слоях;
- в преобразованных породах (роговиках).
Заключение
Для турмалинов характерна неравномерность цвета, и при добыче не всегда удается предсказать цветность конкретного скопления. Длинные кристаллы могут быть окрашены в черный цвет с одного конца и в красный с другого. Известны также образцы с зелеными и синими, зелеными и красными окончаниями.
Возможно, что турмалин может иметь другой цвет в центре кристалла, чем на концах. Например, с месторождений реки Эльбы поступают бесцветные кристаллы с черными концами. Существуют бесцветные экземпляры с красными и зелеными противоположными концами, а есть постепенные или быстрые контрастные переходы между зонами разного цвета.
Источник: uvelirnoedelo.ru
Турмалин
Турмалин — минерал из группы боросодержащих алюмосиликатов, сложные боросиликаты переменного состава. Название происходит от сингальского слова «турамали» или «торамалли», которое применяется к различным драгоценным камням в Шри-Ланке. До XIV века красные разновидности турмалина имели хождение под общим названием «лал». :125
| Na(Li,Al)3Al6[(OH)4|(BO3)3Si6O18] |
| Алюмосиликаты |
| Розовый, красный, оранжево-коричневый, зелёный, синий, красно-фиолетовый, бесцветный, чёрный, полихромный |
| Белая |
| Стеклянный |
| Прозрачен до непрозрачного |
| 7—7,5 |
| Неясная |
| Неровный, мелкораковистый; хрупок |
| 3,02—3,26 г/см³ |
| Тригональная |
| 1,616—1,652 |
Свойства
Кристаллы турмалина по форме обычно призматические удлинённые, иногда до почти игольчатых, в поперечном сечении — более или менее закруглённый треугольник, нередки комбинации нескольких призм, параллельно главной оси — отчётливая продольная штриховка.
Двупреломление от −0,014 до −0,044. Дисперсия 0,017. Плеохроизм обычно сильный или отчётливый: у красного — тёмно-красный, жёлтый, светло-жёлтый; у коричневого — от тёмно-бурого до бурого; у зелёного — от тёмно- до светло-зелёного; у синего — от тёмно-синего до голубого.
Линии спектра поглощения в нанометрах: у красного — 555, 537, 525, 461, 456, 451, 428; у зелёного — 497, 461, 415.
Люминесценция обычно слабая, у бесцветного — зеленовато-голубая, у красного — розовато-фиолетовая, у розового, коричневого, зелёного и синего — отсутствует.
Цвет турмалинов зависит от их химического состава. Некоторые кристаллы турмалина имеют несколько зон, окрашенных в различные цвета; такие кристаллы называют «полихромными».
Встречаются минералы с красной сердцевиной, окаймлённой светло-зелёной, тёмно-зелёной и зелёной зонами (Бразилия), с зелёным ядром и красной внешней зоной (ЮАР). Турмалиновый «кошачий глаз» бывает разного цвета.
Для кристаллов турмалина характерно проявление пиро- и пьезоэлектричества (они электризуются при нагревании, трении, давлении, причём один конец кристалла заряжается положительно, другой — отрицательно).
На кристаллах турмалина было впервые обнаружено явление поляризации света.
Из-за разнообразия окраски турмалины при внешнем осмотре можно спутать со многими минералами (аметистом, андалузитом, везувианом, гидденитом, демантоидом, дымчатым кварцем, зелёной шпинелью, изумрудом, перидотом, празиолитом, рубином, хризобериллом, цирконом, цитрином).
Условия образования и нахождения турмалина
Происхождение эндогенное, высокотемпературное, пегматитовое, метаморфическое, гидротермально-метасоматическое.
Большинство месторождений турмалинов связаны с кислыми изверженными породами и распространены во многих гранитах и гранитоидах, где образуется в последней стадии остывания интрузий. Характерны для различных гранитных пегматитов (шерл, индиголит, полихромные турмалины). Встречаются в пневматолито-гидротермальных месторождениях, в полевошпатово-кварцевых, турмалиново-кварцевых жилах совместно с касситеритом, вольфрамитом, бериллом, топазом.
Обнаруживается в грейзенах (эльбаит), в высокотемпературных гидротермальных сульфидно-кварцевых жилах и в зонах околожильного изменения вмещающих горных пород.
В небольших количествах встречается в контактово-метаморфических породах, связанных с кислыми гранитами, в скарнах, роговиках.
Минерал устойчив к физическому выветриванию и переносу и переотложению и поэтому накапливается в россыпях в ассоциации с гематитом, корундом, цирконом, шпинелидами в кварцевых осадках.
Месторождения турмалина
Месторождения широко распространены и многочисленны. Наиболее известные находятся на Шри-Ланке, Мадагаскаре, в Китае, Мозамбике (полихромные и красные турмалины), Бразилии (штаты Минас-Жерайс, Баия), Бирме, Анголе, Австралии, Индии, ЮАР, Канаде (провинция Онтарио), США (штаты Калифорния, Мэн, Колорадо), Италии (о.
Эльба), Швейцарии, Таджикистане (Канибадам, горы Кучкак), России (Урал, Забайкалье). На Урале основные месторождения турмалина располагались в районе деревень Липовка, Мурзинка, Сарапулка, Шайтанка, Южаково. В настоящее время эти месторождения выработаны и находки турмалина в них крайне редки. Лучший в России турмалин добывается в Забайкалье на Малханском месторождении и в ряде других. Встречается он также на Кольском полуострове в Вороньих тундрах (розовый и зелёный турмалины, шерл), в Карелии (шерл).
Ювелирный турмалин известен в Афганистане (Нуристан): в месторождениях Дарае-Пич, Канокан, Джабо, Чормакс, Кантива, Манданеша, Цоцум, Муалеви, Папру.
Применение
- Крупные кристаллы турмалина применяют в радиотехнике.
- Пьезоэлектрические свойства турмалина как источника отрицательных ионов используются в рекламе медицинских приборов (оздоровительные матрацы, трусы, носки и подушки, поясничные пояса, наколенники и другие физически контактирующие приспособления, якобы эффективные для улучшения опорно-двигательной функции и тд). Однако международная медицина [ кто? ] скептически относится к этим способам лечения.
- В зависимости от цвета и прозрачности одни разновидности турмалина относятся к драгоценным камням, другие — к поделочным. Наиболее высоко ценимы прозрачные разновидности зелёного, синего и малиново-красного цвета, а также полихромные зелёно-красные.
- Из-за сильного плеохроизма тёмные кристаллы гранят так, чтобы площадка камня располагалась параллельно длинной оси. У светлых кристаллов площадку ориентируют перпендикулярно главной оси, чем достигают наибольшей глубины цвета.
- Нагревая турмалины до 450—650 °C, добиваются их облагораживания — красно-коричневые камни становятся розовыми, а тёмно-зелёные — изумрудного цвета. Встречаются имитации из стекла.
Оценка качества ювелирных камней учитывает бездефектность кристалла и яркий насыщенный цвет. Наибольшей популярностью на ювелирном рынке пользуются ограненные камни весом более 2 карат.
Минералы группы
| Бюргерит | Buergerite | NaFe 3+ 3Al6Si6O18(BO3)3O3F | коричневый до тёмно-коричневого |
| Хромдравит | Chromdravite | NaMg3Cr6Si6O18(BO3)3(OH)4 | от тёмного изумрудно-зелёного до зеленовато-чёрного |
| Дравит | Dravite | NaMg3Al6Si6O18(BO3)3(OH)4 | коричнево-жёлтый |
| Эльбаит | Elbaite | Na(Li1.5,Al1.5)Al6Si6O18(BO3)3(OH)4 | тёмно-зелёный (верделит), |
тёмно-синий (индиголит),
тёмно-красный, розовый (рубеллит),
белый, бесцветный (ахроит)
Источник: chemicalportal.ru