CC BY
20
УДК 622.765
© Т.Н. Александрова, А.О. Ромашев, У.М. Янсон, 2015
Т.Н. Александрова, А.О. Ромашев, У.М. Янсон
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ЧЕРНОСЛАНЦЕВЫХ ПОРОД
Приведены результаты исследований по изучению возможности извлечения редких элементов из черносланцевого сырья Ленинградской области. Представлены результаты минералого-технологических исследований проб с применением методов математической статистики. Проведено исследование по выявлению возможных типоморфных ассоциаций микроэлементов в полученных концентратах. Ключевые слова: черные сланцы, редкие элементы, флотация, механоактивация.
Проблема истощения разрабатываемых природных месторождений требует вовлечения в переработку новых видов сырья. По мнению многих исследователей, в ближайшее время таким источником могут стать месторождения нетрадиционного типа. Примером таких месторождений могут служить крупнообъемные залежи черных сланцев, пригодных для открытой отработки.
Черносланцевые формации широко распространены в пределах основных геотектонических структур территории России, занимая возрастной диапазон от докембрия до кайнозоя. С точки зрения геохимии черные сланцы - удивительные образования с мощными геохимическими аномалиями Р, и, Мо, V, Не, Бе, Ъп, Си, Нд и ряда других редких элементов, наиболее характерные для черных сланцев элементы - Мо, и, Не и, возможно, Ад и Аи [1-4].
Одним из перспективных видов данного сырья являются - диктионемо-вые сланцы, объемные залежи которых имеется на территории Ленинградской области и стран Прибалтики, отличающиеся повышенным содержанием молибдена, ванадия, серебра, свинца, меди и других редких и рассеянных элементов. В 2009-2010 гг. ВСЕГЕИ проведено обширное опробование
диктионемовых сланцев Ленинградской области, в ходе которого были обновлены данные по концентрациям различных элементов, а так же промышленные концентрации Не (до 3,6 г/т), промышленные месторождения, которого на территории Российской Федерации отсутствуют, а так же других элементов: V, Т1, Си, Мо, НЬ, Сэ, Бс, иногда Те, реже - Ш и др. [5, 6, 8].
Обогащение такой руды с применением известных технологий и режимов приводит к значительным потерям ценных компонентов. В связи с этим актуальной проблемой является разработка новых реагентных режимов и технологий для обеспечения эффективного, комплексного использования данного вида сырья.
Основной целью данного исследования являлось изучение принципиальной возможности обогащения с целью извлечения редких элементов из диктионемовых сланцев Ленинградской области, а так же выявление типоморфных ассоциаций микроэлементов на основании статистического анализа содержаний продуктов обогащения. Схема проведения эксперимента приведена на рис. 1.
Отобранные пробы материла измельчались в шаровой мельнице, в среде аминоуксусной кислоты (АУК) при
хвосты
Рис. 1. Схема проведения эксперимента в открытом цикле
расходе 500 г/т. Загрузка мельницы шарами составляет 45% от объема мельницы. Далее измельченный материал подвергается классификации для выделения класса крупности -0,074+0 мм. Опыты по флотации проводились в слабощелочной среде (рН = 8-8,5) со следующими реагентами: жидкое стекло - 200 г/т, сосновое масло - 40 г/т. В качестве собирателя был рассмотрен реагент ДегорЫпе 3418 компании Су1ее, содержаший диизобутилдитиофосфинат натрия, склонный к комплексообразованию. Эксперимент поставлен по плану Коно
на кубе с учетом принципа рандомизации порядка проведения. При проведении экспериментов варьировалось время механоактивации в среде АУК (интервал варьирования 5-10 мин., шаг варьирования - 2,5 мин.) и расход ДегорЫпе 3418 (интервал варьирования 100-200 г/т, шаг варьирования - 50 г/т). Определение содержания полезных компонентов в концентратах производилось масс-спектрометрический методом (МСМ) с полным кислотным растворением. В табл. 1 приведены некоторые данные по содержанию микроэлементов
Таблица 1
Условия и результаты проведения эксперимента
№ серии эксперимента Время, мин Расход Aero 3418, г/т Y,% 'к7 Содержания элементов по данным МСМ, ррт
Ge Y Mo Nb V La Ce Nd
1 10 200 35,5 1,24 29,6 17,3 13,7 234 24,8 26,9 30,6
2 5 200 30,4 1,27 30,8 10,2 6,83 201 24,4 63,3 35,5
3 10 100 45,1 1,16 12,6 16,4 6,6 256 26,1 55,1 34,2
4 5 100 35,6 1,26 18,5 26,4 6,5 273 25,7 54,8 38,2
5 10 150 29,1 1,25 25,9 19,8 12,6 489 35,5 83,7 39
6 5 150 29,7 1,33 22,9 38,5 12,3 293 24,7 48,3 36,3
7 7,5 200 42,3 1,77 5,37 72,6 14,5 575 15,5 24,4 20,1
8 7,5 100 39,4 1,45 8,89 11,6 13 603 23,5 54,5 25,8
9 7,5 150 34,8 1,42 38,8 134 11,6 804 25,9 70,4 26,8
во флотационных концентратах, на рис. 2-3 показана визуализация функции зависимости содержания Mo и V от технологических параметров.
В результате статистической обработки результатов эксперимента, в установленных пределах, были получены регрессионные уравнения (R2 > 0,95) зависимости содержания редких элементов во флотоконцен-трате от времени механоактивации АУК и расхода собирателя Aerophine 3418. Локальные максимумы по большинству элементов находятся при времени механоактивации - 7-8 мин и расходе собирателя - 115-165 г/т.
По данным МСМ также была проведена статистическая обработка с целью выявления возможных типо-морфных ассоциаций микроэлементов в полученных концентратах дик-тионемовых сланцев, с применением критерия Newman - Keuls для сравнения выборок.
Технологические ассоциации микроэлементов выявлялись на основании 15 выборок по определенным МСМ элементам в соответствии со значением критерия Newman - Keuls для сравнения средних значений содержания микроэлементов в сформированных выборках и проверкой выборок на нормальность (Shapiro -Wilk's test). В качестве нулевой гипотезы принята гипотеза об отсутствии взаимосвязи или корреляции между исследуемыми переменными - содержаниями микроэлементов [7].
Фрагмент результатов расчета приведен в табл. 2.
Анализ статистических критериев показал, что элементы: Mn, Cr, Pb, W, Au, Sb, Zr, Mo, Sr можно считать типоморфными для флотационных концентратов пробы диктионемовых сланцев Ленинградской области.
В результате минералого-техно-логических исследований проб дик-тионемовых сланцев Ленинградской
Рис. 2. Зависимость содержания Mo в к-те от параметров эксперимента
Рис. 3. V в к-те от параметров эксперимента
области с применением методов математической статистики, выявлены некоторые технологические ассоциации микроэлементов, получение товарных соединений которых может иметь промышленное значение.
Исследования обогатимости доказали принципиальную возможность извлечения редких металлов из дик-тионемовых сланцев с получением товарных концентратов флотацион-
Таблица 2
Результаты анализа на основе критерия Newman - Keuls (фрагмент)
ным методом с предварительном ме-ханоактивацией для последующей их переработкой пиро- или гидрометаллургическими методами.
Полученные результаты могут служить основой для создания новых методов и комплексных технологий обогащения черносланцевого сырья.
1. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Геохимия черных сланцев. - Л.: Наука, 1988. - 272 с.
2. Shpirt M.Ya., Punanova S.A., Strizha-kova Yu.A. Trace Elements in Black and Oil Shales // Solid Fuel Chemistry. - 2007. -Vol. 41. - No. 2. - pp. 119-127.
3. Вялов В.И., Миронов Ю.Б., Неженский И.А. О металлоносности диктионемо-вых сланцев Прибалтийского бассейна // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. - 2010. - № 5. - С. 19-23.
4. Вялов В.И., Михайлов В.А., Олейникова Г.А. Металлоносность диктионемовых сланцев Прибалтийского бассейна / Литология и геология горючих ископаемых: Меж-вуз. науч. темат. сб. Т. 20. - Екатеринбург: Изд-во Уральского гос. горного ун-та, 2010. С. 193-199.
5. Вялов В.И., Неженский И.А., Балахо-нова А. С. Рудные месторождения Прибалтийского бассейна диктионемовых сланцев и фосфоритов / Концептуальные проблемы
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
литологических исследований в России. Материалы 6-го Всероссийского литологиче-ского совещания. Т. 1 - Казань: Казан. ун-т., 2011. - С. 192-195.
6. Вялов В.И., Балахонова А.С., Га-мов М.И., Попов Ю.А., Наставкин А.В. Ми-нералого-геохимические особенности черных сланцев Прибалтики в связи с их комплексной металлоносностью // Руды и металлы. -2013. - № 6. - С. 14-18.
7. Khanchuk A.I. Rasskazov I.Y., Aleksan-drova T.N., Komarova V.S. Natural and technological typomorphic associations of trace elements in carbonaceous rocks of the Kimkan noble metal occurrence, Far East // Russian Journal of Pacific Geology. - 2012. - Т. 6. -№ 5. - Pp. 339-348.
8. Балахонева А.С. Рениевое оруденение диктионемовых сланцев Прибалтийского бассейна (Ленинградская область) : дис. ... к-та мед. наук. - СПб., 2014. - 125 с. firm
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Александрова Татьяна Николаевна - доктор технических наук, профессор, e-mail: IGD@rambler.ru,
Ромашев Артем Олегович - кандидат технических наук, ассистент кафедры, e-mail: romashevao@yandex.ru,
Янсон Ульяна Михайловна - аспирант, e-mail: opiopi@bk.ru, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
UDC 622.765
STUDY INTO THE FEASIBILITY OF RARE ELEMENTS EXTRACTION FROM THE BLACK SHALE ROCKS
Aleksandrova T.N.1, Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: lGD@rambler.ru,
Romashev A.O.1, Candidate of Technical Sciences, Assistant of Chair, e-mail: romashevao@yandex.ru,
Yanson U.M.1, Graduate Student, e-mail: opiopi@bk.ru,
1 National Mineral Resource University «University of Mines», Saint-Petersburg, Russia.
The paper presents the research results of rare elements extraction from black shale ores of Leningrad region. Mineralogical and technological analyses of samples were conducted and their results are processed using the methods of mathematical statistics. Research to identify possible associations typomorphic trace elements in the resulting concentrates is also conducted.
Key words: black shales, rare elements, flotation, mechanical activation.
REFERENCES
1. Yudovich Ya.E., Ketris M.P. Geokhimiya chernykh slantsev (Geochemistry of black shale), Leningrad, Nauka, 1988, 272 p.
2. Shpirt M.Ya., Punanova S.A., Strizhakova Yu.A. Trace Elements in Black and Oil Shales. Solid Fuel Chemistry. 2007. Vol. 41. No. 2. pp. 119-127.
3. Vyalov V.I., Mironov Yu.B., Nezhenskii I.A. Mineral'nye resursy Rossii. Ekonomika i upravlenie. 2010. № 5, pp. 19-23.
4. Vyalov V.I., Mikhailov V.A., Oleinikova G.A. Mezhvuzovskii nauchnyi tematicheskii sbornik T. 20 (Inter-university subject collection of scientific papers, vol. 20), Ekaterinburg, Izd-vo UGGU, 2010, pp. 193-199.
5. Vyalov V.I., Nezhenskii I.A., Balakhonova A.S. Kontseptual'nye problemy litologicheskikh issledo-vanii v Rossii. Materialy 6-go Vserossiiskogo litologicheskogo soveshchaniya. T. 1 (Conceptual problems of lithological research in Russia. VI All-Russia Lithological Conference Proceedings, vol. 1) Kazan, Kazan. un-t, 2011, pp. 192-195.
6. Vyalov V.I., Balakhonova A.S., Gamov M.I., Popov Yu.A., Nastavkin A.V. Rudy i metally. 2013. no 6, pp. 14-18.
7. Khanchuk A.I. Rasskazov I.Y., Aleksandrova T.N., Komarova V.S. Natural and technological typomor-phic associations of trace elements in carbonaceous rocks of the Kimkan noble metal occurrence, Far East. Russian Journal of Pacific Geology. 2012, vol. 6, no 5, pp. 339-348.
8. Balakhoneva A.S. Renievoe orudenenie diktionemovykh slantsev Pribaltiiskogo basseina (Leningradskaya oblast') (Rhenium mineralization of the dyctyonema shale of the Baltic Basin, Leningrad Region), Candidate's thesis, Saint-Petersburg, 2014, 125 p.
J®
Хочешь стать успешным - читай книги и учись.
